Môn học tín chỉ: MẠNG THÔNG TIN QUANG
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính
Viện Khoa học kỹ thuật Bưu điện - Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
20/03/2012
2
NỘI DUNG MÔN HỌC
 Chương 1: Tổng quan mạng thông tin quang
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT
 Chương 2: Các thành phần cơ bản của mạng thông tin quang
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT
 Chương 3: Mạng thông tin quang ghép bước sóng
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT
 Chương 4: Mạng định tuyến bước sóng
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT
 Chương 5: Công nghệ mạng quang thế hệ sau
Giảng viên: T.S Trần Thiện Chính - Học viện CNBCVT
20/03/2012
3
CHƯƠNG 5: CÔNG NGHỆ MẠNG QUANG
THẾ HỆ SAU
5.1. Mạng quang thế hệ mới
5.2. Các chuyển mạch quang
5.3. Mạng viễn thông thế hệ sau
5.4. Mạng truyền tải quang thế hệ sau
5.5. Thiết kế mạng quang ghép bước sóng
20/03/2012
4
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI
 Mạng quang thế hệ mớilàbướcnhảyvọtcủa công nghệ viễnthôngkể cả về
lượng lẫnvề chất. Vớisự ra đờicủa chuyểnmạch quang, mạng quang từ chổ
chủ yếu cung cấpbăng thông đãtrở thành mộtmạng có khả năng định tuyến

và chuyểnmạch tựđộng, do đónócókhả năng cung cấpdịch vụ vớibấtkỳ
tốc độ nào và vớimọigiaothứcnào.Điềunàyđã cho phép tích hợpIPvà
quang. Vì vậy đã cho phép triển khai các dịch vụ phong phú về mặtnội dung,
hiệuquả về mặtbăng thông, tứclàhiệuquả về kinh tế cho cả ngườisử dụng
lẫn nhà cung cấpdịch vụ
 Mạng quang thế hệ mớicóthểđược ứng dụng trong các trường hợpsau:
+Xuhướng liên kếtmạng lưutrữ với nhu cầulưulượng cựclớnchohệ thống
WDM đôthị và tích hợp các mạng lưutrữ riêng biệtcổđiểnvớimạng dữ liệuIP
+Mụctiêuđơngiản hoá cấutrúcmạng phứctạpgồm nhiềucơ sở hạ tầng như
:
IP, ATM, SONET/SDH và WDM để phân phối đadịch vụ vớichiphívậnhành
mạng thấp
20/03/2012
5
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
 Triển khai các lớp khách hàng SDH/SONET, ATM, IP trên mạng quang thế hệ
mới, đãmanglạisự tiếntriểnvượtbậccủa các dịch vụ nàykhitíchhợptrên
nềnmạng quang thế hệ mới. Để vậnhànhhiệuquả các dịch vụ mớicủalớp
khách hàng trên mộtcơ sở hạ tầng quang cầnphảithiếtkế mạng WDM, định
tuyếnbước sóng sao cho có thểđáp ứng càng nhiềuyêucầukế
tnối càng tốt,
đồng thời đảmbảoxácsuất nghẽnmạch là thấpnhất
 Các lớp khách hàng SDH/SONET, ATM, IP trên mạng quang thế hệ mới được
thựchiệnrộng rãi trong các mạng viễn thông chung cũng như riêng của các
công ty. SONET/SDH cung cấpkhả năng ghép kênh phân chia theo thờigian
hiệuquả cho các luồng lưulượng tốc độ thấp và cho phép các luồng này được
truyềntải qua mạng theo mộtphương pháp đáng tin cậy
 Giao thứclớpmạng đang chiếm ưuthế hiệnnaylàIP.Phầnlớnlưulượng dữ
liệu đivàomạng là lưulượng IP, nhờ sự phát triểntốc độ củamạng Internet và
Intranet, IP chủ yếu cung cấpkhả năng định tuyến gói hiệuquả từ một nút

nguồn đếnmột nút đích trong mạng và là mộtgiaothức phi kếtnối
20/03/2012
6
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
 MPLS là mộtlớpliênkếtmới, nằmbêndướilớpIP,mở rộng phạmvicủalớp
IP để cho phép định tuyến gói dọc theo các đường dẫn đãxácđịnh qua mạng
 ATM cũng cung cấp các chứcnăng tương tự,nhưng đảmbảomứcchấtlượng
cao hơn. Các mạng lưutrữ tạo thành lớpmạng quan trọng khác trong số các
mạng sử dụng sợi quang làm môi trường truyềndẫn. Chứcnăng củamạng lưu
trữ là kếtnốigiữa máy tính với máy tính, giữa máy tính vớithiếtbị ngoạivi
5.1.1. Các thế hệ phát triểnmạng truyềnt
ải quang WDM
 Cho đếnnay,mạng truyềntải quang WDM đãtrải qua ba thế hệ phát triển
(Hình 5.1) bao gồm:
+Thế hệ thứ nhấtcủamạng truyềntải quang là truyềncácluồng quang tĩnh
(cốđịnh) điểm-điểm
+Thế hệ thứ hai là chuyểnmạch kênh quang động
+Thế hệ thứ ba là chuyểnmạch gói quang
20/03/2012
7
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
Hình 5.1: Các thế hệ phát triển mạng truyền tải quang WDM
20/03/2012
8
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
Hình 5.2: Các giao thức mạng truyền tải quang WDM
20/03/2012
9
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
 MPLS là mộtlớpliênkếtmới, nằmbêndướilớpIP,mở rộng phạmvicủalớp

IP để cho phép định tuyến gói dọc theo các đường dẫn đãxácđịnh qua mạng
 ATM cũng cung cấp các chứcnăng tương tự,nhưng đảmbảomứcchấtlượng
cao hơn. Các mạng lưutrữ tạo thành lớpmạng quan trọng khác trong số các
mạng sử dụng sợi quang làm môi trường truyềndẫn. Chứcnăng củamạng lưu
trữ là kếtnốigiữa máy tính với máy tính, giữa máy tính vớithiếtbị ngoạivi
5.1.2. Kiếntrúccácthế hệ củamạng truy
ềntải quang WDM
 Trong mạng truyềntải quang WDM, luồng quang đượcthiếtlập“động” theo
nhu cầu, kếtnốigiữamạng IP
 Mạng quang sử dụng công nghệ GMPLS, cho phép cân bằng tải, giảmxác
suấttắc nghẽn và khôi phụcmạng nhanh
 Kiến trúc các thế hệ mạng truyềntải quang như các Hình 5.3; Hình 5.4(a, b);
Hình 5.5 (a, b); Mô hình chuẩngiaothức Internet quang Hình 5.6
20/03/2012
10
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
Hình 5.3: Kiếntrúc mạng truyền tải quang WDM thế hệ thứ nhất (luồng
quang tĩnh điểm - điểm)
20/03/2012
11
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
Hình 5.4(a): Kiếntrúc mạng vòng truyền tải quang WDM/DWDM thế hệ thứ
hai (chuyển mạch kênh quang động)
20/03/2012
12
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
Hình 5.4(b): Kiếntrúc mạng lưới mạng truyền tải quang WDM/DWDM thế hệ
thứ hai (chuyển mạch kênh quang động)
20/03/2012
13

5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
Hình 5.5(a): Kiếntrúc mạng truyền tải quang WDM/DWDM thế hệ thứ ba
(chuyển mạch gói quang)
20/03/2012
14
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
Hình 5.5(b): Kiếntrúc mạng truyền tải quang WDM/DWDM thế hệ thứ ba
(chuyển mạch nhãn quang)
20/03/2012
15
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
Hình 5.6: Mô hình chuẩn giao thức Internet quang
20/03/2012
16
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
5.1.3. Các lớp khách hàng trên mạng WDM
 Nhiềumạng sử dụng sợi quang như là cơ cấutruyềntảicơ sở của chúng, các
mạng này đượcgọi là các lớp khách hàng củalớp quang, lớp quang có nhiệm
vụ cung cấp đường quang cho các lớp khách hàng này
 Đốivớilớp khách hàng, các đường quang củalớp quang đóngvaitrònhư các
liên kếtvậtlýkếtnốigiữa các phầntử mạng củalớp đó
 Tấtcả các lớp khách hàng đềuxử lý dữ liệutrongmiền điện, thựchiệncác
chứcnăng như ghép kênh phân chia thờigiancốđịnh hoặctheothống kê
 Các lớp khách hàng này tích hợpvàtải nhiềuloạidịch vụ khác nhau vào mạng
như các dịch vụ thoạitốc độ thấp, dịch vụ dữ liệu, dịch vụđường dây riêng
 Tuy nhiên, mỗimạng khách hàng đềucónhiệmvụ riêng và có thể hoạt động
trên các liên kếtsợi quang điểmnối điểmhoặctrênmộtlớp quang phứctạp
hơn, sử dụng các đường được cung cấpbởilớp quang
20/03/2012
17

5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
 Các lớp quang chiếm ưuthế trong mạng đường trụchiệnnaythường là
SONET/SDH, ATM, IP, trong đó SONET/SDH thường dùng để giao tiếpvới
các luồng ghép kênh theo thống kê
 Trong nhiềutrường hợp, IP và ATM cũng có thể sử dụng SONET/SDH như là
cơ cấutruyềntảilớpdưới. Nhờ sự ra đờicủa các giao tiếptốc độ cao trên thiết
bị IP mà ATM có thểđượcánhxạ trựctiếpvàolớp quang, mà không yêu cầu
các thiếtbị SONET/SDH riêng bên ngoài
 Đốivới các nhà cung cấpdịch vụ mạng truyềnthống, cấutrúcmạng thường
bao gồmnhiềulớp. Trong đó, lớpWDMhìnhthànhmôitrường truyềntảivật
lý cung cấpbăng thông trong suốt và các kỹ thuật định tuyến thông minh
 Để cấp phát băng thông vừa đủ,lớp SONET/SDH thường đượcsử dụng trong
các mạng này. Hiệnnay,tínhiệulớp thuê bao khách hàng củahệ thống WDM
ứng dụng trong thựctếđềudựa trên SDH, đólàhệ thống SDH Nx2,5Gb/s
20/03/2012
18
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
 Một đặc điểm quan trọng củahệ thống WDM là nó trong suốt đốivới các loại
dịch vụ, nghĩalàWDMcóthể truyềntảibấtkỳ khuôn dạng tín hiệunào,từ
PDH, SDH đếnATM,IPhayMPLS.Dođó, vớisự phát triểncủalưulượng
Internet/Intranet, cấutrúcmạng truyềntảicầndựatrênWDMđể đáp ứng đầy
đủ yêu cầubăng thông cho các dịch vụ
5.1.3.1. IP trên ATM trên SONET/SDH trên WDM
 Các nhà cung cấpdịch vụ truyềnthống đưaramôhìnhphâncấpmạng gồm4
lớp: IP, ATM, SONET/SDH và WDM
 LớpATMnằmtrênlớp quang WDM sẽ thêm vào các khả năng ghép thống kê
mà vẫn cho phép tích hợpnhiềudịch vụ tạicùngmộtthời điểm. Điềunày,về
cơ bản giúp nâng cao hiệuquả sử dụng các lớpdưới là SONET/SDH và WDM
 ATM cũng sử dụng các kỹ thuật định tuyến để tối ưu hóa phân phốilưulượng
trong mạng cho từng dịch vụ ATM khác nhau

 Tuy nhiên, hiệuquả truyềndẫnlớpATMthấpvìphầnmàođầucủaATMlớn
20/03/2012
19
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
Hình 5.7: Xu hướng chuyển đổi cấu trúc mạng truyền tải
IP
ATM
SONET/SDH
Optics/WDM
IP
ATM
Optics/WDM
IP
SONET/SDH
Optics/WDM
IP
Optics/WDM
20/03/2012
20
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
 Lớp SONET/SDH ở bên dướicungcấpkhả năng khôi phụclạimạng sau khi
xảyrasự cố trên sợi quang nhưng với chi phí thiếtbị và chi phí thựchiệncao
do tính phứctạpcủaviệcquảnlýmạng
 Lớp WDM dùng để tăng dung lượng củasợi quang nhờ khả năng truyềntải
nhiềubước sóng trên cùng mộtsợi quang
5.1.3.2. IP trên ATM trên WDM
 Mộtmôhìnhtương tự như Hình 5.7 nhưng loạibỏ lớp SONET/SDH và giữ lại
lớpATM.Nếusố lượng dịch vụởlớp2nhiều, ví dụ các đường leased line và
dịch vụ thoại thì nhà cung cấpdịch vụ thường dùng mô hình này để xây dựng
mạng với3lớp là IP, ATM và WDM

 ATM cũng sử dụng các kỹ thuật định tuyến để tối ưu hóa phân phốilưulượng
trong mạng đốivớitừng loạidịch vụ ATM khác nhau
 Nhược điểmcủacấutrúcnàylàhiệuquả truyềntảithấpvìvẫncòntồntạilớp
ATM, nhưng ATM lạicóưu điểm là cung cấpdịch vụ chấtlượng cao QoS
20/03/2012
21
5.1. MẠNG QUANG THẾ HỆ MỚI (tiếp)
5.1.3.3. IP trên SONET/SDH trên WDM
 Ngày nay, các nhà cung cấpdịch vụ dữ liệuthường xây dựng mạng theo cấu
trúc 3 lớp: IP, SDH và WDM. Trong cấu trúc này, gói dữ liệuIPđượctruyền
tảitrựctiếptrêncấu trúc SONET/SDH bằng công nghệ gói trên SONET/SDH
(POS), bỏ qua lớptruyềntải không hiệuquả ATM
 Lớp SONET/SDH cung cấp các chứcnăng bảovệ và truyềntảilưulượng
thoạidựavàomạng SONET/SDH sẵncó
5.1.3.4. IP trên WDM
 Cấutrúclớpmạng trong tương lai sẽ loạibỏ cả hai lớp SONET/SDH và ATM,
tạo thành cấutrúchailớpmạng IP và WDM. Mạng xây dựng theo cấutrúc
này được goi là mạng quang, các nhà cung cấpdịch vụ sử dụng loạimạng này
để phân phối các dich vụ dữ liệuvàVoIP
 Ưu điểmcủacấutrúclàhiệuquả truyềntảicủamạng cao hơnvìđãloạibỏ lớp
ATM. Quá trình khởitạomạng cũng dễ dàng hơn vì không dùng thiếtbị
SONET/SDH nữa. Công nghệ WDM tăng dung lượng truyềntảicủasợi quang
20/03/2012
22
5.2. CÁC CHUYỂN MẠCH QUANG
5.2.1. Chuyểnmạch kênh quang
 Trong chuyểnmạch kênh quang, một kênh quang đượcthiếtlậptrước khi
truyền tin bởimộtbảntinthiếtlậpvàđượcgiải phóng bởimộtbản tin giải
phóng đượcgửi đisaukhikết thúc (giải phóng) kếtnối. Đơnvị dữ liệutrong
chuyểnmạch kênh thường là bản tin

 Chuyểnmạch kênh quang hoạt động theo phương pháp định tuyếnbước sóng.
Trong mạng chuyểnmạch kênh quang định tuyếnbướcsóngmộtkênhbước
sóng sẽđượcthiếtlậptừđiểm đầutới điểmcuốitrước khi truyền tin và kênh
đósẽ bị chiếmdụng trong suốtthờigiandiễnrakếtnối
 Để thiếtlậpmộtcuộcnốitrongmạng chuyểnmạch kênh bao gồm3pha(thiết
lậpkếtnối, truyền tin, giải phóng kếtnối)
 Hình5.8làmôhìnhnútchuyểnmạch kênh quang; Hình 5.9 là mô hình thiết
lậpkếtnốigiaothức không yêu cầubản tin xác nhậnkết thúc phiên truyềntin
20/03/2012
23
5.2. CÁC CHUYỂN MẠCH QUANG (tiếp)
Hình 5.8: Mô hình nút chuyển mạch kênh quang
20/03/2012
24
5.2. CÁC CHUYỂN MẠCH QUANG (tiếp)
Hình 5.9: Quá trình kết nối trong chuyển mạch kênh quang
20/03/2012
25
5.2. CÁC CHUYỂN MẠCH QUANG (tiếp)
5.2.2. Chuyểnmạch gói quang
 Ở mạng chuyểnmạch gói quang, thông tin cầntruyền đượccắtnhỏ thành các
khốicókíchthướccốđịnh hay thay đổivàđượccấu trúc thành gói tin bao
gồm thông tin tảitrọng (là thông tin dữ liệungười dùng cầntruyền, trao đổi)
và phần thông tin điềukhiểnmạng (thông tin điềukhiểnmàođầu header) để
gửi qua mạng tới đích
 Tại phía thu phảithựchiệnphụchồibản tin từ các gói tin thu được. Trong
mạng chuyểnmạch gói quang các kếtnốichỉđượcthiếtlậpkhitruyền gói tin,
sau khi truyền xong gói tin thì kếtnối đó đượcgiải phóng và các tài nguyên
mạng đãphụcvụ kếtnốinàylại đượccungcấpphụcvụ cho các kếtnối khác
vì vậymàkếtnốichỉđượcthiếtlập khi thựcsự có thông tin cầntruyền

 Đây là điểmkhácbiệtsovới chuyểnmạch kênh quang. Trong mạng chuyển
mạch gói quang đãkhắcphục đượcnhược điểmcủamạng chuyểnmạch kênh
quang đólàsử dụng tài nguyên mạng một cách mềmdẻovàđạthiệuquả cao