Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch quang

Chia sẻ: Basso Basso | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:9

0
842
lượt xem
259
download

Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch quang

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chuyển mạch quang là một công nghệ viễn thông mới, phức tạp do đó việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu là rất quan trọng để có thể dễ dàng nắm bắt được vấn đề và đạt được hiệu quả cao nhất. Tuy nhiên ở Việt Nam công nghệ chuyển mạch này chưa có các sản phẩm thực tế do vậy việc nhgiên cứu có nhiều hạn chế, chủ yếu dựa trên cơ sở lý thuyết bằng cách đọc, dịch các tài liệu phù hợp với nội dung dề tài.......

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu công nghệ chuyển mạch quang

  1. TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV Nghiªn cøu c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch quang Më ®Çu M¹ng viÔn th«ng ®ang ph¸t triÓn nhanh chãng tõ m¹ng b¨ng hÑp sang m¹ng sè tÝch hîp ®a dÞch vô b¨ng réng (B-ISDN) do viÖc xuÊt hiÖn sè l îng lín c¸c øng dông dÞch vô víi c¸c yªu cÇu kh¸c nhau. C¸c øng dông nµy bao gåm truyÒn h×nh theo yªu cÇu, héi nghÞ truyÒn h×nh, ®iÖn tho¹i thÊy h×nh, truyÒn d÷ liÖu tèc ®é cao… Mçi dÞch vô nµy lµm n¶y sinh mét sè l îng lín yªu cÇu vµ do ®ã n¨ng lùc xö lý cña hÖ thèng chuyÓn m¹ch cã thÓ lªn tíi hµng chôc Tb/s cïng víi dung lîng trªn m¹ng chuyÓn t¶i sÏ t¨ng lªn. VÊn ®Ò ®Æt ra lµ ph¶i gi¶i quyÕt yªu cÇu vÒ chuyÓn m¹ch nh thÕ nµo, cã thÓ dïng c¸c thiÕt bÞ quang kh«ng nh÷ng chØ ®Ó truyÒn tÝn hiÖu mµ cßn chuyÓn m¹ch c¸c tÝn hiÖu ®ã hay kh«ng. C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch tõ khi ra ®êi cho tíi nay ®· cã nh÷ng tiÕn bé vît bËc, ph¸t triÓn tõ nh÷ng hÖ thèng chuyÓn m¹ch víi dung l îng h¹n chÕ, ®iÒu khiÓn nh©n c«ng trong giai ®o¹n ®Çu tiªn ®Õn nh÷ng hÖ thèng chuyÓn m¹ch phøc t¹p ®iÒu khiÓn theo ch¬ng tr×nh ghi s½n SPC (Stored Program Control). HiÖn nay c¸c hÖ thèng chuyÓn m¹ch ®ang ®îc nghiªn cøu thiÕt kÕ trªn thÕ giíi kh«ng nh÷ng ®¸p øng nhu cÇu dÞch vô viÔn th«ng tr íc m¾t mµ cßn cè g¾ng tho¶ m·n nhu cÇu ngµy mét t¨ng trong t ¬ng lai tiÕn tíi mét m¹ng viÔn th«ng toµn cÇu víi nh÷ng “siªu xa lé th«ng tin” tiÕp cËn ®Õn tõng kh¸ch hµng mäi n¬i mäi lóc. Xu híng ph¸t triÓn cña m¹ng viÔn th«ng lµ tiÕn tíi mét m¹ng toµn quang trong ®ã tÊt c¶ c¸c thµnh phÇn chÝnh cña m¹ng nh t¸ch/ghÐp kªnh, truyÒn dÉn vµ chuyÓn m¹ch ®Òu ®îc thùc hiÖn víi tÝn hiÖu quang. Do vËy mét c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch míi ra ®êi-c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch quang. Qu¸ tr×nh ph¸t triÓn tíi m¹ng viÔn th«ng toµn quang ®îc biÓu diÔn nh h×nh vÏ díi ®©y: Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 145
  2. TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV Cã ba bíc ph¸t triÓn: (a) TruyÒn dÉn quang ®iÓm nèi ®iÓm (b) cã thªm ghÐp vµ t¸ch kªnh quang (c) Cã thªm chuyÓn m¹ch quang ChuyÓn m¹ch ®iÖn t ö Tr uyÒn dÉn quang (a) bíc 1: TruyÒn dÉn quang ®iÓm C¸c bé ghÐp nèi Tr uyÒn dÉn quang (b) b-íc 2: GhÐp k ªnh ChuyÓn m¹ch quang Tr uyÒn dÉn quang (c) b-íc 3: ChuyÓn m¹ch quang H×nh 1. Ba bíc ph¸t triÓn tíi m¹ng th«ng tin toµn quang C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch quang ®ang trong giai ®o¹n nghiªn cøu thö nghiÖm. Trªn thÕ giíi c¸c trung t©m nghiªn cøu viÔn th«ng hµng ®Çu thÕ giíi nh: Mü (h·ng AT&T), NhËt (h·ng NEC), Ch©u ¢u (h·ng ERICSON, SIEMENS) bíc ®Çu ®· thu ®îc nh÷ng kÕt qu¶ ®¸ng kÓ. Cïng víi xu thÕ cña thÕ giíi, ViÖt Nam ®ang trong giai ®o¹n nghiªn cøu tiÕp cËn víi c«ng nghÖ míi nµy ®Ó cã thÓ øng dông vµo thùc tÕ trong t ¬ng lai. §©y lµ mét vÊn ®Ò cÇn quan t©m vµ mang tÝnh cÊp thiÕt. 1. Ph ¬ng ph¸p nghiªn cøu ®Ò tµi Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 146
  3. TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV ChuyÓn m¹ch quang lµ mét c«ng nghÖ viÔn th«ng míi, phøc t¹p do ®ã viÖc lùa chän ph¬ng ph¸p nghiªn cøu lµ rÊt quan träng ®Ó cã thÓ dÔ dµng n¾m b¾t ®îc vÊn ®Ò vµ ®¹t ®îc hiÖu qu¶ cao nhÊt. Tuy nhiªn ë ViÖt Nam c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch nµy cha cã c¸c s¶n phÈm thùc tÕ do vËy viÖc nhgiªn cøu cã nhiÒu h¹n chÕ, chñ yÕu dùa trªn c¬ së lý thuyÕt b»ng c¸ch ®äc, dÞch c¸c tµi liÖu phï hîp víi néi dung dÒ tµi. C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch quang liªn quan chÆt chÏ víi b¶n chÊt cña ¸nh s¸ng. HÇu hÕt c¸c u ®iÓm cña chuyÓn m¹ch quang nh: thêi gian chuyÓn m¹ch nhá h¬n 10-12(s), Ýt xuyªn ©m vµ nhiÔu, t¨ng ®é tin cËy, t¨ng th«ng l îng nót kÕt nèi chÐo… ®Òu cã tõ ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña ¸nh s¸ng; ®ång thêi ®Ó gi¶i thÝch ®îc c¬ chÕ chuyÓn m¹ch ¸nh s¸ng th× tr íc khi nghiªn cøu vÒ c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch quang cÇn ph¶i nghiªn cøu vÒ b¶n chÊt ¸nh s¸ng. Trªn c¬ së ph©n tÝch vÊn ®Ò vµ t×m hiÓu tµi liÖu, viÖc nghiªn cøu ®îc tiÕn hµnh theo ph¬ng ph¸p ®i tõ tæng quan ®Õn chi tiÕt, tõ nh÷ng kh¸i niÖm ®¬n gi¶n ®Õn nh÷ng vÊn ®Ò phøc t¹p nh»m ®¹t ®îc hiÖu qu¶ cao nhÊt. 2. Néi dung nghiªn cøu cña ®Ò tµi. 2.1 Giíi thiÖu chung. 2.2 C¸c ph¬ng thøc chuyÓn m¹ch quang vµ ma trËn chuyÓn m¹ch quang ph©n chia kh«ng gian. Cã thÓ ph©n chia thµnh nhiÒu ph¬ng thøc chuyÓn m¹ch quang kh¸c nhau dùa trªn c¸c c¬ së kh¸c nhau. ChuyÓn m¹ch quang ®îc ph©n chia phï hîp víi c¸c c«ng nghÖ ghÐp kªnh c¬ b¶n bao gåm: ChuyÓn m¹ch quang ph©n chia theo kh«ng gian ChuyÓn m¹ch quang ph©n chia thêi gian ChuyÓn m¹ch quang ph©n chia bíc sãng a. ChuyÓn m¹ch èng dÉn sãng 2x2. Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 147
  4. TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV §Ó thiÕt kÕ mét ma trËn chuyÓn m¹ch quang ph©n chia kh«ng gian th× c¸c phÇn tö chuyÓn m¹ch c¬ së lµ c¸c chuyÓn m¹ch èng dÉn sãng 2x2 ®îc sö dông. PhÇn tö chuyÓn m¹ch c¬ b¶n nµy ®îc cÊu tróc trªn nÒn tinh V I nput 1 Out put thÓ LiNbO3 lµ hîp chÊt cã kh¶ Ti n¨ng thay ®æi chiÕt suÊt khi cã I nput 2 Out put 2 ®iÖn ¸p ngoµi dÆt vµo lµm ®æi híng truyÒn cña ¸nh s¸ng. Sù biÕn ®æi nµy cã kh¶ n¨ng ®¸p H×nh 2. ChuyÓn m¹ch èng øng nhanh vÒ mÆt trong thêi dÉn sãng 2x2. NÕu c¸c èng dÉn sãng kh«ng ®îc cung cÊp ®iÖn ¸p th× chuyÓn mach ë tr¹ng th¸i CROSS (chÐo), c«ng suÊt ¸nh s¸ng ë c¸c ®Çu ra: Pout.2 = Pin.1 Pout.1 = 0 NÕu cung cÊp mét ®iÖn ¸p thÝch hîp cho èng dÉn sãng th× chuyÓn m¹ch chuyÓn sang tr¹ng th¸i BAR (ngang): Pout.2 = 0 Pout.1 = Pin.1 b. C¸c tiªu chÝ thiÕt kÕ ma trËn chuyÓn m¹ch quang ph©n chia kh«ng gian. Cã rÊt nhiÒu th«ng sè kü thuËt cÇn xem xÐt khi thiÕt kÕ 1 ma trËn chuyÓn m¹ch quang ph©n chia theo kh«ng gian ®Ó cã thÓ ®a ra mét cÊu h×nh tèi u øng víi tõng øng dông cô thÓ. C¸c th«ng sè c¬ b¶n bao gåm: ®é suy hao, xuyªn ©m, sè c¸c phÇn tö chuyÓn m¹ch c¬ b¶n, toµn th«ng hay kh«ng toµn th«ng, tèc ®é chuyÓn m¹ch, ®é æn ®Þnh, ®é tin cËy, cÊu tróc module, gi¸ thµnh. Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 148
  5. TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV Trong ®ã mét sè th«ng sè quan träng nhÊt yªu cÇu ®èi víi mét ma trËn chuyÓn m¹ch quang ®ã lµ: Suy hao c«ng suÊt thÊp Xuyªn ©m thÊp KÕt nèi ®¬n gi¶n Kh«ng nghÏn néi (non-blocking) c. Ma trËn chuyÓn m¹ch quang. Sö dông c¸c phÇn tö chuyÓn m¹ch c¬ b¶n 2x2 vµ trªn c¬ së c¸c tiªu chÝ thiÕt kÕ ma trËn cã thÓ thiÕt kÕ c¸c ma trËn chuyÓn m¹ch kh¸c nhau phï hîp víi môc ®Ých sö dông vµ ®¸p øng c¸c yªu cÇu kü thuËt kh¸c nhau. • Ma trËn chuyÓn m¹ch cross-bar I1 I1 I2 I2 I3 I3 I4 I4 O1 O2 O3 O4 O1 O2 O3 O4 (a) (b) H×nh 3. Ma trËn chuyÓn m¹ch cross-bar (a) cross-bar cã x¶y ra nghÏn néi (b) cross-bar kh«ng x¶y ra nghÏn néi Ma trËn nµy cã nhîc ®iÓm lµ khi dung lîng tr êng chuyÓn m¹ch lín sÏ yªu cÇu sè giao ®iÓm chuyÓn m¹ch lín lµm t¨ng kh«ng gian kÕt nèi vµ gi¸ thµnh cña ma trËn chuyÓn m¹ch. Mét ph¬ng ph¸p ®Ó gi¶m sè giao nxm mxn rxr §iÒu kiÖnlµ ®Ódông chuyÓn m¹ch nhiÒu tÇng (chuyÓn m¹ch Clos). ®iÓm nµy sö ma 1 1 1 • Ma trËn chuyÓn m¹ch Clos: t rËn chuyÓn m¹ch 2 2 Clos ba tÇng hoµn t oµn kh«ng nghÏ n néi lµ m ≥ 2n-1. m r r Häc viÖn c«ng nghÖ m¹ch ChuyÓn BCVT 149 Clos cã nhiÒu kÕt nèi chÐo (cr ossover )
  6. TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV H×nh 4. Ma trËn chuyÓn m¹ch Clos ba tÇng. • Ma trËn chuyÓn m¹ch Benes Ma trËn nµy lµ tr êng hîp riªng cña ma trËn chuyÓn m¹ch Clos 1 1 2 2 N/2 3 3 4 4 5 5 6 6 N/2 N -1 N -1 N N H×nh 5. Ma trËn chuyÓn m¹ch Benes ba tÇng Ma trËn chuyÓn m¹ch nhiÒu tÇng cã nhîc ®iÓm chung lµ tÝch luü xuyªn ©m qua c¸c tÇng chuyÓn m¹ch lµm ¶nh hëng nghiªm träng ®Õn tÝn hiÖu. Kh¾c phôc nhîc 1 1 ®iÓm nµy b»ng c¸ch sö 2 2 dông ma trËn chuyÓn 3 3 m¹ch Benes më réng 4 4 trong ®ã c¸c ph©n tö 5 5 chuyÓn m¹ch c¬ b¶n 6 6 2x2 ë tÇng mét vµ tÇng 7 7 ba chØ cã mét ®Çu vµo 8 8 Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 150
  7. TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV H×nh 6. Ma trËn chuyÓn m¹ch Benes më réng C¸c ®Æc ®iÓm chÝnh cña c¸c ma trËn chuyÓn m¹ch ph©n chia kh«ng gian cã thÓ ®îc tãm t¾t trong b¶ng sau: Sè giao Sè giao Sè giao ®iÓm ®iÓm Sè ®êng ®iÓm chuyÓn chuyÓn Kh«ng CÊu Sè nèi chÐo chuyÓn m¹ch lín m¹ch nhá nghÏn tróc tÇng Cross m¹ch nhÊt trªn nhÊt trªn néi Over Crosspoint 1 tuyÕn 1 tuyÕn nèi nèi Crossba - N2 2N - 1 1 Wide - Kh«ng r sense N+1 2N 2 N+1 N+1 Cã Double Wide - 3 2N m + m 2 (n + r + 3 Kh«ng Crossba sense (N/n) 2 m) - 3 trong 3D 2p - 2p - 1 r Cã [1] 1 N (p - 1/2) 2p - 1 Kh«ng 2p Clos Rearrang trong 3D 2p 2Np 2p Benes eably Kh«ng Dilated Rearrang trong 3D Benes eably 3. KÕt luËn: HiÖn nay, chuyÓn m¹ch quang vÉn lµ mét lÜnh vùc míi mÎ, ®ang ®îc tiÕp tôc nghiªn cøu trªn thÕ giíi. C«ng nghÖ chuyÓn m¹ch quang vÉn cha ®ñ tr ëng thµnh ®Ó cã thÓ x©m nhËp vµo thÞ tr êng. H¬n n÷a, còng cha cã nhu cÇu thùc sù cÊp b¸ch vÒ c¸c vÊn ®Ò lu lîng trªn m¹ng viÔn th«ng, do vËy hiÖn t¹i viÖc ¸p dông vµo m¹ng viÔn th«ng quèc gia lµ cha cÇn thiÕt. Tuy nhiªn, Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 151
  8. TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV m¹ng viÔn th«ng hiÖn t¹i ®· sö dông c«ng nghÖ truyÒn dÉn SDH ®ång thêi m¹ng ®ang ph¸t triÓn theo híng ®a dÞch vô b¨ng réng, do vËy trong t ¬ng lai, viÖc sö dông c¸c bé kÕt nèi chÐo quang OXC hay chuyÓn m¹ch quang t¹i c¸c nót m¹ng cã dung lîng cao cã thÓ lµ mét gi¶i ph¸p hîp lý. Ngoµi ra, còng cÇn cã hÖ thèng chuyÓn m¹ch quang thö nghiÖm ®Ó sö dông trong c«ng t¸c nghiªn cøu nh»m tiÕp cËn s©u h¬n ®ång thêi trang bÞ cho c¸c c¸n bé kü thuËt cã kiÕn thøc cô thÓ h¬n vÒ lo¹i c«ng nghÖ míi nµy, qua ®ã cã thÓ triÓn khai c¸c øng dông chuyÓn m¹ch quang trªn m¹ng viÔn th«ng khi c«ng nghÖ ®· tr ëng thµnh ®Çy ®ñ. Tµi liÖu tham kh¶o [1] MaxMing-Kang liu, Principles and applications of optical communications Irwin,1996 [2] Michael Bass-Eric W.Van Stryland, David R.Williamss L.Wolffe Hand Book of optics [3] D¬ng V¨n Thµnh, C¬ së kü thuËt chuyÓn m¹ch, HVCNBCVT, 2000 [4] ViÖn KHKT Bu §iÖn (Tæng côc Bu §iÖn) Nghiªn cøu tiÕp cËn c«ng nghÖ chuyÓn m¹ch quang trong m¹ng viÔn th«ng t ¬ng lai, 1999 [5] Vò V¨n San, Hoµng V¨n Vâ Kü thuËt th«ng tin quang, Nxb Khoa häc & Kü thuËt, 1997 [6] L¬ng Duyªn B×nh, VËt lý ®¹i c¬ng (tËp 3) Nxb Gi¸o dôc [7] T¹p chÝ BCVT-Tæng côc Bu §iÖn (Sè th¸ng 4-2000). Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 152
  9. TuyÓn tËp ®Ò tµi nghiªn cøu khoa häc HS-SV Häc viÖn c«ng nghÖ BCVT 153

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản