Tài liệu Mạng thông tin quang

Mạng thông tin quang Trương Diệu Linh Bộ môn TTM- Viện CNTT &TT [email protected] Mục đích môn học n  Giới thiệu về công nghệ mạng cáp quang n  Giới thiệu về các mô hình mạng cáp quang n  Giới thiệu về các vấn đề trong thiết kế mạng cáp quang Nội dung n  Giới thiệu về mạng cáp quang n  Các kiến trúc mạng sử dụng cáp quang n  Các thành phần của mạng WDM n  Thiết kế mạng cáp quang n  Dự phòng và khôi phục n  Mạng truy nhập Đánh giá n  Điểm quá trình:30% ¨ Kiểm n  Điểm ¨ Học tra giữa kỳ cuối kỳ: 70% viên làm tiểu luận nghiên cứu về một vấn đề và trình bày trước lớp Tài liệu tham khảo 1)  Rajiv Ramaswami and Kumar N. Sivarajan, Optical Networks: A practical perspective, Morgan Kaufmann Publishers, 2nd edition, 2002. ¨ Có thể truy cập online từ thư viện book24x7 trong phạm vi trường Bách Khoa 2) Wayne D. Grover, Mesh-based Survivable Networks: Options and Strategies for Optical, MPLS, SONET and ATM Networking, Prentice Hall, 2003 3) Biswanath Mukherjee, Optical WDM Networks, Springer, 2006 Chương 1: Giới thiệu về mạng thông tin quang Nội dung •  •  •  Kiến trúc mạng truyền thông Công nghệ chuyển mạch kênh, gói Mạng cáp quang –  Cáp quang –  Các kỹ thuật dồn kênh dùng trong mạng cáp quang –  Các thế hệ mạng cáp quang –  Hiện trạng sử dụng mạng cáp quang trên thế giới –  Các thiết bị trong mạng cáp quang Kiến trúc mạng truyền thông •  •  Central office = Point of Presence (PoP) Xây dựng các kết nối ở longhaul rất đắt vì vậy kết nối này thường được xây dựng với dung lượng dôi dư Mạng thông tin quang n  Sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu trên đường truyền ¨ Dùng n  Ưu cáp quang để dẫn ánh sáng điểm ¨ Băng thông rộng ¨ Truyền được xa với độ suy hao thấp n  Nhược điểm ¨ Xử lý phức tạp vì chưa có bộ nhớ quang học (bộ nhớ hiện tại lưu tín hiệu ở dạng điện) n  Ứng dụng cho các mạng trục Mạng thông tin quang User Local Network User User User Freq. Convert Local Traffic Blocking Filter User Opt ic Am al p User Optical Router/ switch User User User Lịch sử mạng thông tin quang n  n  n  1958: Laser discovered Mid-60s: Guided wave optics demonstrated 1970: Production of low-loss fibers ¨  Made n  long-distance optical transmission possible! 1970: invention of semiconductor laser diode ¨  Made optical transceivers highly refined! 70s-80s: Use of fiber in telephony: SONET n  Mid-80s: LANs/MANs: broadcast-and-select architectures n  1988: First trans-atlantic optical fiber laid n  Late-80s: EDFA (optical amplifier) developed n  ¨  Greatly n  n  alleviated distance limitations! Mid/late-90s: DWDM systems explode Late-90s: Intelligent Optical networks Hệ thống truyền dẫn thông tin quang Cáp quang n  n  Truyền tín hiệu ánh sáng trong cáp Ánh sáng ¨  ¨  ¨  n  mang tính chất sóng: phản xa, tán za, nhiễu, phân cực, suy yếu, mất mát… Gồm nhiều bước sóng Truyền đi theo hướng thẳng Các chế độ truyền Truyền ánh sáng trong cáp quang Single-mode vs. Multi-mode n  Multi-mode (cũ) ¨  Truyền nhiều tia sáng ¨  Lõi lớn, nguồn sang rẻ ¨  Nhiễu giữa các chế độ truyền ¨  Sinh lại tín hiệu sau mỗi 10km ¨  Tốc độ 32-140 Mbps n  Single-mode (mới) ¨  Truyền một tia sáng ¨  Lõi nhỏ, nguồn sáng đắt tiền ¨  Loại bỏ nhiễu ¨  Sinh lại tín hiệu sau mỗi 40km ¨  Tốc độ vài trăm Mbps Sự phát triển của hệ thống cáp truyền Công nghệ dồn kênh trên cáp n  TDM: Electronic Time Division Mux Đưa xen kẽ các bit của các luồng tốc độ thấp vào một luồng tốc độ cao ¨  10 Gbps-40Gbps ¨  SONET/SDH ¨  n  OTDM: Optical Time Division Mux Cùng nguyên tắc với TDM nhưng thực hiện xen kẽ bit trong miền quang học ¨  250 Gbps ¨  Đang trong thí nghiệm ¨  n  WDM: Wavelength Division Mux ¨  Truyền nhiều bước sóng trên một cable n  n  ¨  Simple WDM: Ít bước sóng với mật độ thưa Dense WDM (DWDM) nhiều bước sóng với mật độ dầy Sử dụng rộng rãi trong mạng trục, đi cáp dưới biển và dần đưa vào trong mang đô thị Mạng cáp quang thế hệ 1 n  Tín hiệu sử dụng trên đường truyền là tín hiệu quang học ¨ Tỉ lệ lỗi thấp ¨ Dung lượng lớn n  Chuyển mạch và các chức năng mạng thông minh được xử lý trên miền tín hiệu điện ¨ Tín hiệu được chuyển sang dạng điện trước khi được xử lý n  Thường dùng công nghệ dồn kênh TDM n  Sử dụng rộng rãi trong các mạng viễn thông n  VD: SONET/SDH Mạng cáp quang thế hệ 2 n  Định tuyến, chuyển mạch và các chức năng mạng thông minh được thực hiện trong miền tín hiệu quang n  Thường dùng công nghệ dồn kênh WDM n  Tín hiệu thường ở một bước sóng từ đầu đến cuối ¨ cần có một bước sóng rỗi dọc theo đường truyền à điều kiện liên tục về bước sóng n  Đã được đưa vào sử dụng và thường được gọi là Wavelength routed network hay All optical network Sự phát triển của mạng quang thế hệ 2 Point-to-Point WDM Line System Multipoint Network WDM Add/Drop Optical Cross-Connect WDM Networking λ1 λ2 λΝ λ1 λ2 λΝ WDM ADM WDM ADM λi λk OXC