Chuyên đ 2. M ng chuyề ạ n m ch chùm quangể ạ OBS
Chuyên đ 2. M ng chuyề ạ n m ch chùm quangể ạ OBS
1. Gi i thi u chung v công ngh chuy n m ch quangớ ệ ề ệ ể ạ
Xu th phát tri n m ng hi n nay trên th gi i và Vi t Nam là xây d ng m ngế ể ạ ệ ế ớ ở ệ ự ạ
truy n t i quang OTN cho m ng NGN d a trên công ngh WDM. Nh ng n l c phiề ả ạ ự ệ ữ ỗ ự
th ng v công ngh truy n d n quang trong đó t p trung vào vi c nghiên c u cácườ ề ệ ề ẫ ậ ệ ứ
v n đ công ngh m ng WDM trên th gi i hi n nay đang d n đáp ng đ c nhuấ ề ệ ạ ế ớ ệ ầ ứ ượ
c u phát tri n t t y u c a m ng. Có nhi u v n đ c n ph i gi i quy t trong m ngầ ể ấ ế ủ ạ ề ấ ề ầ ả ả ế ạ
OTN nh m ngày càng hoàn thi n đ c tính m ng. Trong các v n đ đó, chuy n m chằ ệ ặ ạ ấ ề ể ạ
quang trong m ng OTN đ c coi là nh ng h ng đi h p d n nh t và r t có ý nghĩa.ạ ượ ữ ướ ấ ẫ ấ ấ
M t m t, k thu t này cho phép xây d ng đ c m ng truy n d n quang linh ho t vàộ ặ ỹ ậ ự ượ ạ ề ẫ ạ
b o đ m thông su t các l u l ng tín hi n l n. M t khác nó cho phép nâng cao tínhả ả ố ư ượ ệ ớ ặ
thông minh cho l p quang trong khi v n đ n gi n hoá đ c r t nhi u c u trúc m ng.ớ ẫ ơ ả ượ ấ ề ấ ạ
Đi u đó có tác đ ng l n t i vi c xây d ng, khai thác và b o d ng m ng r t có hi uề ộ ớ ớ ệ ự ả ưỡ ạ ấ ệ
qu sau này. V nguyên lý, m t m ng chuy n m ch th c hi n chuy n l u l ng tả ề ộ ạ ể ạ ự ệ ể ư ượ ừ
m t c ng l i vào ho c k t n i l u l ng trên m t kh i chuy n m ch t i m t c ngộ ổ ố ặ ế ố ư ượ ộ ố ể ạ ớ ộ ổ
l i ra. H th ng chuy n m ch quang là m t h th ng chuy n m ch cho phép các tínố ệ ố ể ạ ộ ệ ố ể ạ
hi u bên trong các s i cáp quang hay các m ch quang tích h p đ c chuy n m ch cóệ ợ ạ ợ ượ ể ạ
l a ch n t m t m ch này t i m t m ch khác. S phát tri n c a m ng quang WDMự ọ ừ ộ ạ ớ ộ ạ ự ể ủ ạ
có th đ c phân lo i nh ch ra hình 1 [1].ể ượ ạ ư ỉ ở
Hình 1. S phát tri n c a m ng quangự ể ủ ạ
Các m ng quang WDM hi n th i làm vi c trên các k t n i đi m-đ n-đi m (point-ạ ệ ờ ệ ế ố ể ế ể
to-point), đó vi c chuy n đ i quang-đi n t -quang (OEO) đ c quy đ nh t i m iở ệ ể ổ ệ ư ượ ị ạ ỗ
b c. Tuy nhiên, vi c thi t k WDM trong t ng lai đ c h i t trên các m ng toànướ ệ ế ế ươ ượ ộ ụ ạ
quang (AONs), đó d li u c a ng i s d ng di chuy n hoàn toàn trong mi nở ữ ệ ủ ườ ử ụ ể ề
quang. Vi c lo i b chuy n đ i OEO trong AONs cho phép t o ra t c đ truy n d nệ ạ ỏ ể ổ ạ ố ộ ề ẫ
l n ch a t ng th y. AONs có th đ c phân lo i nh m ng đ nh tuy n b c sóngớ ư ừ ấ ể ượ ạ ư ạ ị ế ướ
(WRNs), m ng chuy n m ch chùm quang (OBSNs), hay m ng chuy n m ch góiạ ể ạ ạ ể ạ
(OPSNs). Ngoài ra, m i b c phát tri n quang b t đ u v i thi t k vòng (ring) đ nỗ ướ ể ắ ầ ớ ế ế ơ
gi n tr c khi ho t đ ng trên các c u trúc topo l i (mesh) ph bi n h n.ả ướ ạ ộ ấ ướ ổ ế ơ
Chuyên đ 2. M ng chuyề ạ n m ch chùm quangể ạ OBS
1.1. Chuy n m ch kênh quang (OCS)ể ạ
Chuy n m ch kênh quang đ c th c hi n trong m ng quang đ nh tuy n b c sóngể ạ ượ ự ệ ạ ị ế ướ
th c hi n thi t l p các b c sóng toàn quang gi a hai nút m ng. S thi t l p cácự ệ ế ậ ướ ữ ạ ự ế ậ
lu ng quang bao g m m t s b c th c hi n: c u hình tài nguyên, đ nh tuy n, gánồ ồ ộ ố ướ ự ệ ấ ị ế
b c sóng, báo hi u và đ t tr c tài nguyên. S phát tri n c a AON b t đ u v iướ ệ ặ ướ ự ể ủ ắ ầ ớ
WRNs, quá trình ho t đ ng bao g m vi c thi t l p các k t n i kênh, đ c g i là kênhạ ộ ồ ệ ế ậ ế ố ượ ọ
quang (lightpaths), gi a các nút c a m ng. Ràng bu c chính c a WRNs, đi n hình c aữ ủ ạ ộ ủ ể ủ
t t c các giao ti p quang, là gi i h n s b c sóng trên m i s i quang. Ví d , trongấ ả ế ớ ạ ố ướ ỗ ợ ụ
m t WRN l n, v n đ khan hi m s b c sóng có th t o nên m t v n đ là khôngộ ớ ấ ề ế ố ướ ể ạ ộ ấ ề
th t o ra m ng l i tr n v n các kênh quang gi a t t c các ng i s d ng đ u-ể ạ ạ ướ ọ ẹ ữ ấ ả ườ ử ụ ầ
cu i. Vì v y, v i m i topo WRN, nh ng ng i thi t k m ng ph i gi i quy t đ cố ậ ớ ỗ ữ ườ ế ế ạ ả ả ế ượ
bài toán NP-đ y đ , là bài toán đ nh tuy n và phân ph i b c sóng (ầ ủ ị ế ố ướ RWA) c a cácủ
kênh quang đ th a mãn m t cách t i u các yêu c u k t n i c a ng i s d ng.ể ỏ ộ ố ư ầ ế ố ủ ườ ử ụ
Giao th c truy n tín hi u (signaling) đ c đ ngh đ i v i WRNs là GMPLS.ứ ề ệ ượ ề ị ố ớ
1.2. Chuy n m ch gói quang (OBS)ể ạ
V nguyên t c, chuy n m ch gói toàn quang t ch c d a trên gói tiêu đ và đi uề ắ ể ạ ổ ứ ự ề ề
khi n đ c th c hi n trong mi n quang, tuy nhiên ph i trong nhi u năm n a m iể ượ ự ệ ề ả ề ữ ớ
th c hi n đ c. Trong th i đi m hi n nay, chuy n m ch gói quang s d ng đi uự ệ ượ ờ ể ệ ể ạ ử ụ ề
khi n đi n t đ x lý tiêu đ gói v n đ c xem là th c t h n. Trong chuy n m chể ệ ử ể ử ề ẫ ượ ự ế ơ ể ạ
gói quang, tiêu đ ho c nhãn đ c đ c và so sánh v i m t b ng đ nh tuy n. T i sề ặ ượ ọ ớ ộ ả ị ế ả ố
li u sau đó s đ c đ nh tuy n t i c ng ra t ng ng v i m t nhãn m i (trao đ iệ ẽ ượ ị ế ớ ổ ươ ứ ớ ộ ớ ổ
nhãn). Đi u quan tr ng là t i d li u đ c truy n trong su t qua chuy n m ch. ề ọ ả ữ ệ ượ ề ố ể ạ
Trong OPSNs, l u l ng ng i s d ng đ c mang trong các gói quang cùng v iư ượ ườ ử ụ ượ ớ
thông tin đi u khi n in-band. Thông tin đi u khi n đ c rút trích và x lý trong mi nề ể ề ể ượ ử ề
đi n t t i m i node. Đây là ki n trúc có tính tri n v ng b i nó đã đ c bi t đ n trênệ ử ạ ỗ ế ể ọ ở ượ ế ế
th c t là m ng chuy n m ch gói đi n t , đ c tr ng b i thông l ng cao và d dàngự ế ạ ể ạ ệ ử ặ ư ở ượ ễ
thích ng v i s t c ngh n hay b l i. Tuy nhiên, bài toán đ t ra v i OPSNs đó làứ ớ ự ắ ẽ ị ỗ ặ ớ
thi u công ngh đ m quang th c t .ế ệ ệ ự ế
1.3. Chuy n m ch chùm quang (OBS)ể ạ
Trong chuy n m ch chùm quang (OBS), d li u truy n t i trong các đ n v có kíchể ạ ữ ệ ề ả ơ ị
th c khác nhau, đ c g i là chùm (burst) [1]. B i vì tính bi n thiên l n trong su tướ ượ ọ ở ế ớ ố
th i gian t n t i c a các chùm, m ng OBS có th đ c xem nh n m gi a OPSNs vàờ ồ ạ ủ ạ ể ượ ư ằ ữ
WRNs. Đi u đó có nghĩa là, khi th i gian t n t i c a t t c các chùm là r t ng n,ề ờ ồ ạ ủ ấ ả ấ ắ
b ng th i gian t n t i c a m t gói quang, OBSN có th đ c xem t ng t nh m tằ ờ ồ ạ ủ ộ ể ượ ươ ự ư ộ
OPSN. M t khác, khi khi th i gian t n t i c a t t c các chùm là vô cùng l n (có thặ ờ ồ ạ ủ ấ ả ớ ể
kéo dài m t vài tháng), thì OBSN có th đ c xem t ng t là WRN. Trong OBS, cóộ ể ượ ươ ự
s phân tách m nh gi a cách b trí kênh đi u khi n và d li u, cho phép có th đi uự ạ ữ ố ề ể ữ ệ ể ề
khi n m ng linh đ ng và đ t hi u qu cao. H n n a, b n ch t đ ng (dynamic) c aể ạ ộ ạ ể ả ơ ữ ả ấ ộ ủ
nó d n đ n kh năng thích nghi c a m ng cao, làm cho nó hoàn toàn phù h p v i sẫ ế ả ủ ạ ợ ớ ự
truy n d n c a l u l ng chùm.ề ẫ ủ ư ượ
Chuyên đ 2. M ng chuyề ạ n m ch chùm quangể ạ OBS
a. Nguyên lý chuy n m ch gói quangể ạ
b. Nguyên lý chuy n m ch chuy n m ch chùm quangể ạ ể ạ
Hình 2. Nguyên lý chuy n m ch gói quang và nguyên lý chuy n m ch chùm quangể ạ ể ạ
Hình 2 cho th y nguyên lý c a chuy n m ch gói quang (hình 2a) và nguyên lýấ ủ ể ạ
chuy n m ch chùm quang (hình 2b).ể ạ
2. M ng chuy n m ch chùm quang OBSạ ể ạ
2.1. Đ c tr ng chung c a m ng OBSặ ư ủ ạ
Khái ni m chuy n m ch chùm đã đ c đ xu t vào năm 1980. Tuy nhiên, k thu tệ ể ạ ượ ề ấ ỹ ậ
này không thành công trong m ng chuy n m ch đi n t do nhu c u và tính ph c t pạ ể ạ ệ ử ầ ứ ạ
so v i k thu t chuy n m ch gói. Trong m ng quang có s khác bi t l n gi a khớ ỹ ậ ể ạ ạ ự ệ ớ ữ ả
năng truy n d n quang và kh năng x lý đi n t ; thêm vào đó kh năng s d ng cácề ẫ ả ử ệ ử ả ử ụ
b nh truy c p ng u nhiên trong mi n quang là không kh d ng, vì v y không thộ ớ ậ ẫ ề ả ụ ậ ể
gi đ c d li u đ i x lý trong mi n quang. M ng chuy n m ch chùm quang đ cữ ượ ữ ệ ợ ử ề ạ ể ạ ượ
đ xu t vào cu i năm 1990 và nó tr thành m t công ngh h a h n có th t n d ngề ấ ố ở ộ ệ ứ ẹ ể ậ ụ
đ c nh ng u đi m c a m ng chuy n m ch kênh quang và m ng chuy n m ch góiượ ữ ư ể ủ ạ ể ạ ạ ể ạ
quang đ tránh đ c nh ng b t l i v k thu t trong th i gian này.ể ượ ữ ấ ợ ề ỹ ậ ờ
M ng chuy n m ch chùm quang đ c xem nh là m t công ngh h a h n choạ ể ạ ượ ư ộ ệ ứ ẹ
m ng Internet toàn quang th h k ti p. Nó có nhi u ch c năng riêng và nhi u uạ ế ệ ế ế ề ứ ề ư
đi m h n so v i các k thu t chuy n m ch khác. M ng chuy n m ch chùm quang làể ơ ớ ỹ ậ ể ạ ạ ể ạ
m t gi i pháp cho phép truy n t i l u l ng tr c ti p qua m ng WDM mà không c nộ ả ề ả ư ượ ự ế ạ ầ
b đ m quang. M ng chuy n m ch chùm quang s d ng các s đ đ nh tr c m tộ ệ ạ ể ạ ử ụ ơ ồ ị ướ ộ
h ng v i quá trình truy n t c th i, chùm d li u truy n đi sau gói đi u khi n t ngướ ớ ề ứ ờ ữ ệ ề ề ể ươ
ng mà không đ i ph n h i (báo nh n) t nút đích.ứ ợ ả ồ ậ ừ
Th c ch t, m ng chuy n m ch chùm quang xem xét l p quang đ n thu n nh m tự ấ ạ ể ạ ớ ơ ầ ư ộ
ph ng ti n truy n thông trong su t cho các ng d ng. Tuy nhiên cho đ n hi n nayươ ệ ề ố ứ ụ ế ệ
ch a có đ nh nghĩa chung nào cho chuy n m ch chùm quang.ư ị ể ạ
M t s đ c tr ng chung c a m ng chuy n m ch chùm quang nh sau:ộ ố ặ ư ủ ạ ể ạ ư
Chuyên đ 2. M ng chuyề ạ n m ch chùm quangể ạ OBS
-Tách bi t gi a kênh truy n gói đi u khi n BCP (Burst Control Packet) và kênhệ ữ ề ề ể
truy n chùm d li u DB (Data Burst)ề ữ ệ : gói đi u khi n đ c truy n trên m t kênh riêngề ể ượ ề ộ
bi t.ệ
-S dành riêng m t chi uự ộ ề : tài nguyên đ c c p phát theo kiêu dành riêng m tượ ấ ộ
chi u, nghĩa là nút ngu n không c n đ i thông tin ph n h i t nút đích tr c khi nóề ồ ầ ợ ả ồ ừ ướ
b t đ u truy n chùm.ắ ầ ề
-Đ dài chùm thay đ i đ cộ ổ ượ : kích th c c a chùm có th thay đ i đ c theoướ ủ ể ổ ượ
yêu c u.ầ
-Không c n b đ m quangầ ộ ệ : nút trung gian trong m ng quang không yêu c uạ ầ
ph i có b đ m quang. Các chùm đi qua các nút trung gian mà không ch u b t kì s trả ộ ệ ị ấ ự ễ
nào.
2.2. Ki n trúc m ng chuy n m ch chùm quangế ạ ể ạ
M t m ng chuy n m ch chùm quang bao g m các nút chuy n m ch chùm quangộ ạ ể ạ ồ ể ạ
k t n i v i nhau thông qua các s i cáp quang. M i s i quang có kh năng h tr cácế ố ớ ợ ỗ ợ ả ỗ ợ
kênh đa b c sóng. Nh đ c trình bày hình 3, các nút trên m ng chuy n m chướ ư ượ ở ạ ể ạ
chùm quang có hai ki u: nút biên và nút lõi. Nút biên đ c xem nh là giao di n gi aể ượ ư ệ ữ
mi n đi n t và mi n quang. Nút biên có th là nút biên vào ho c là nút biên ra. Nútề ệ ử ề ể ặ
biên vào th c hi n t p h p các gói đi n t (ch ng h n các gói IP) có cùng đích thànhự ệ ậ ợ ệ ử ẳ ạ
m t đ n v truy n d n l n g i là chùm quang (burst), sau đó th c hi n đ nh tuy n, nộ ơ ị ề ẫ ớ ọ ự ệ ị ế ấ
đ nh b c sóng và l p l ch cho burst trên m t kênh d li u ngõ ra, sau đó đ cị ướ ậ ị ộ ữ ệ ở ượ
truy n qua m ng chuy n m ch chùm quang và cu i cùng đ c tách gói t i nút biênề ạ ể ạ ố ượ ạ
ngõ ra. Nút lõi đ c xem nh là m t ma tr n chuy n m ch và là m t đ n v chuy nượ ư ộ ậ ể ạ ộ ơ ị ể
m ch có trách nhi m chuy n ti p các burst d li u đ n nút khác.ạ ệ ể ế ữ ệ ế
Hình 3. Ki n trúc c a m ng chuy n m ch chùm quangế ủ ạ ể ạ
M t nút OBS bao g m c 2 ph n: quang và đi n. Ph n quang là các b ghép/táchộ ồ ả ầ ệ ầ ộ
b c sóng (multiplexer/demultiplexer) và chuy n m ch quang. Ph n đi n có cácướ ể ạ ầ ệ
module vào/ra, đi u khi n đ nh tuy n và l p l ch. Đ n v chuy n m ch quang đi uề ể ị ế ậ ị ơ ị ể ạ ề
khi n các burst d li u t m t c ng vào và ra m t c ng t ng ng v i đích đ n c aể ữ ệ ừ ộ ổ ộ ổ ươ ứ ớ ế ủ
chúng.
Khi m t nút biên chu n b truy n m t burst d li u, nó s g i m t gói đi u khi nộ ẩ ị ề ộ ữ ệ ẽ ử ộ ề ể
đi trên m t b c sóng riêng t i nút lõi. Gói đi u khi n th c hi n vi c báo hi u, c uộ ướ ớ ề ể ự ệ ệ ệ ấ
hình các chuy n m ch t i nút lõi đ chuy n burst t c ng vào đ n c ng ra và gi iể ạ ạ ể ể ừ ổ ế ổ ả
quy t xung đ t n u x y ra. Các ho t đ ng c a m ng chuy n m ch chùm quang sế ộ ế ả ạ ộ ủ ạ ể ạ ẽ
đ c trình bày ngay sau đây.ượ