Kỹ thuật đa truy nhập trong mạng quang và ứng dụng

- 4 1.4 điốt laze điều chỉnh đ−ợc b−ớc sóng.
- Điốt laze điều chỉnh đ−ợc b−ớc sóng sử dụng hốc ngoài.
- 12 Ch−ơng 2 : Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo b−ớc sóng - wdma 2.1 Tổng quan về kỹ thuật WDMA.
- 14 2.2.2 Mạng WDMA “định tuyến theo b−ớc sóng.
- 220Hình 2.5 Mạng định tuyến theo b−ớc sóng N = 3 nút ,sử dụng phần tử WDM Hình 2.6 Mạng định tuyến theo b−ớc sóng sử dụng chuyển mạch không gian chọn b−ớc sóng ix-Hình 2.7 Nguyên lý hoạt động mạng LLN.
- 24 Hình 2.8 Tái sử dụng b−ớc sóng trong mạng LLN.
- 60 Hình 3.5 Mạng SCMA đa kênh , N b−ớc sóng và M nút mạng trên một b−ớc sóng Hình 3.6 Gán kênh tần trong mạng SCMA đa kênh.
- Đây là các phần tử tích cực, nó có vị trí đặc biệt quan trọng trong các mạng quang sử dụng kỹ thuật đa truy nhập theo b−ớc sóng (WDMA).
- Bộ ghép kênh theo b−ớc sóng.
- Bộ tách kênh theo b−ớc sóng.
- λn λ1λna b c d ef -3-lựa chọn b−ớc sóng.
- Chúng có thể đ−ợc thiết kế để hoạt động trên một phạm vi b−ớc sóng rộng.
- 1.3.1 Nguyên lý cơ bản ghép kênh theo b−ớc sóng quang.
- Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ thống WDM Nguyên lý cơ bản của ghép kênh theo b−ớc sóng quang đ−ợc minh hoạ ở hình 1.4.
- Để thực hiện điều này, cần thiết kế các bộ tách kênh chính xác hoặc sử dụng các bộ lọc quang rất ổn định và có b−ớc sóng cắt chính xác.
- Các ký hiệu I(λi) và O(λk) t−ơng ứng là các tín hiệu có b−ớc sóng λi , λk ở đ−ờng chung.
- Ký hiệu Oi(λi) là tín hiệu có b−ớc sóng λi đã đ−ợc tách và đi ra từ cửa thứ i.
- Hình 1.6 Xuyên kênh Độ rộng kênh : Là dải b−ớc sóng dành cho mỗi kênh mà nó định ra do nguồn phát quang.
- 1.4 điốt laze điều chỉnh đ−ợc b−ớc sóng.
- Đã có nhiều kỹ thuật đ−ợc phát triển cho ứng dụng điều chỉnh b−ớc sóng.
- Ui(λj) Ij(λj) -8-định về tốc độ điều chỉnh và khoảng b−ớc sóng mà trên đó laze có thể điều chỉnh đ−ợc liên tiếp.
- Trong phần này sẽ đề cập đến một số loại kỹ thuật để tạo điốt laze có b−ớc sóng thay đổi đ−ợc.
- Tỷ lệ thay đổi b−ớc sóng theo nhiệt độ là vào khoảng – 0.1nm/ 0C.
- 13 GHz/ 0C tại b−ớc sóng 1.5 àm).
- 1.4.2 Điốt laze điều chỉnh đ−ợc b−ớc sóng sử dụng hốc ngoài.
- B−ớc sóng đ−ợc điều chỉnh bằng cách di chuyển cách tử .
- Với kỹ thuật này khoảng điều chỉnh đạt đ−ợc đến 240 nm tại b−ớc sóng 1.55 àm khi sử dụng điốt laze giếng l−ợng tử (MQW).
- Mỗi sọc đ−ợc đánh địa chỉ một cách độc lập để tạo ra các b−ớc sóng laze khác nhau.
- Khoảng điều chỉnh b−ớc sóng có thể đ−ợc −ớc tính bằng biểu thức δλ/λ=δneff/neff .
- Nh− vậy khoảng thay đổi b−ớc sóng lớn nhất cỡ từ 10 đến 15 nm có thể đ−ợc thực hiện ở ph−ơng pháp này.
- Khoảng điều chỉnh về cơ bản bị giới hạn bởi l−ợng cho phép cực đại của sóng mang phun vào phần điều khiển b−ớc sóng.
- Các công nghệ này chủ yếu là khai thác hiệu ứng giao thoa quang để tạo ra sự lựa chọn b−ớc sóng.
- Để đánh giá các bộ lọc quang thay đổi đ−ợc ng−ời ta dựa trên một số thông số cơ bản nh− sau : -Khoảng điều chỉnh ∆λ : Bằng khoảng giữa b−ớc sóng ngắn nhất và dài nhất mà bộ lọc có thể chọn đ−ợc.
- -Tốc độ điều chỉnh : Là tốc độ mà bộ lọc quang thay đổi có thể chuyển từ một b−ớc sóng tới b−ớc sóng mới bên trong khoảng điều chỉnh.
- -14-Ch−ơng 2 Kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo b−ớc sóng –WDMA 2.1 Tổng quan về kỹ thuật WDMA.
- Việc sử dụng công nghệ WDM cho phép ta xây dựng một ph−ơng thức mạng trong đó b−ớc sóng của kênh tự nó có thể đ−ợc sử dụng cho chuyển mạch định tuyến hoặc phân phát từng kênh đến địa chỉ của nó.
- B−ớc sóng ở đây đ−ợc sử dụng cho đa truy nhập nên đ−ợc xem là ph−ơng thức đa truy nhập theo b−ớc sóng viết tắt là WDMA.
- Về cơ bản để thực hiện đ−ợc mạng WDMA yêu cầu các phần tử quang có khả năng điều chỉnh đ−ợc b−ớc sóng nh− là các nguồn phát quang điều chỉnh đ−ợc hoặc là các bộ lọc quang điều chỉnh đ−ợc.
- Mạng đa truy nhập sử dụng kỹ thuật ghép b−ớc sóng đ−ợc phân làm hai loại chính là : Mạng WDMA đơn b−ớc (còn gọi là các mạng WDMA toàn quang) và mạng WDMA đa b−ớc.
- Mạng này đ−ợc phân thành hai loại chính là WDMA "quảng bá lựa chọn" và "định tuyến theo b−ớc sóng".
- Mạng WDMA đơn b−ớc đ−ợc phân loại thành hai loại chính là: Mạng WDMA “quảng bá và lựa chọn” và mạng WDMA “định tuyến theo b−ớc sóng”.
- Trong mạng WDMA "quảng bá và lựa chọn" đầu phát chỉ phát một hoặc một số b−ớc sóng, còn tại các đầu thu "quảng bá" có thể điều chỉnh để thu đ−ợc nhiều b−ớc sóng.
- Tại các bộ ghép WDM có thể thu cả, hoặc lựa chọn một số b−ớc sóng cần thiết.
- Mạng WDMA trở nên linh hoạt hơn có thể đ−ợc xây dựng bằng cách sử dụng các bộ phát cố định và bộ thu điều chỉnh đ−ợc (ký hiệu là mạng FT –TR), với mạng kiểu này ngoài khả năng cung cấp kết nối “điểm –tới -điểm”, bằng cách điều chỉnh đồng thời các bộ thu của một số nút về cùng một b−ớc sóng nó còn cung cấp khả năng kết nối Multicast.
- Tuy nhiên do các bộ thu chỉ có thể điều chỉnh tới một b−ớc sóng ở một thời điểm nên dễ xảy ra mất dữ liệu trong mạng kiểu này.
- Trong tr−ờng hợp này chất l−ợng của mạng FT–TR đ−ợc cải thiện bằng cách thông báo cho các bộ thu biết đ−ợc phải điều chỉnh đến b−ớc sóng ở thời điểm nào thông qua các giao thức.
- Nh− đã trình bày trong phần trên về các mạng WDMA “quảng bá và lựa chọn” với giả thiết rằng số b−ớc sóng có khả năng sử dụng đ−ợc W bằng với số nút N kết nối vào mạng.
- Tuy nhiên trong thực tế do nhiều lý do về công nghệ nên số b−ớc sóng có khả năng sử dụng W th−ờng bị hạn chế, th−ờng nhỏ hơn rất nhiều so với số nút mạng N.
- Điều này dựa trên giả thiết rằng mỗi nút mạng đều có khả năng biết đ−ợc hoàn toàn trạng thái -17-của tất cả các b−ớc sóng trong hệ thống.
- Khi số nút gán vào mạng hình sao quảng bá bằng N và số b−ớc sóng có thể đ−ợc dùng bằng W, trong đó W< N.
- -18- Hình 2.2 Sơ đồ chuyển đổi trạng thái kết hợp với số b−ớc sóng sử dụng.
- Đối với mỗi giá trị ρ xác định thì số b−ớc sóng bận w thay đổi ngẫu nhiên tuỳ theo thống kê của các tuyến vào.
- Do hệ thống có W b−ớc sóng đ−ợc sử dụng mà trong đó w b−ớc sóng đã bận do vậy xác suất để thoả mãn điều kiện thứ hai là (1-w/W).
- Một yêu cầu kết nối đ−ợc tạo ra từ một bộ phát mà b−ớc sóng cố định ch−a bị bận (Xác suất t−ơng ứng bằng (1-w/W.
- Hình 2.3 chỉ ra quan hệ số b−ớc sóng đ−ợc dùng và tải trung bình của tuyến.
- kNkkNkNNCP ρρ1 k=0, 1, ....N 2.5 Hình 2.3 Quan hệ số b−ớc sóng bận – Tải ρ và số b−ớc sóng cực đại.
- 2.2.2 Mạng WDMA “định tuyến theo b−ớc sóng”.
- Nguyên lý định tuyến b−ớc sóng trong mạng WDMA đơn b−ớc Vào Ra R1 R2 R3 T1 λ0 λ2 λ1 T2 λ1 λ0 λ2 T3 λ2 λ1 λ0 Hình 2.5.
- Mạng định tuyến theo b−ớc sóng N = 3 nút sử dụng phần tử WDM.
- Loại thứ hai của mạng WDMA đơn chặng đ−ợc nói đến là mạng định tuyến theo b−ớc sóng.
- Hình 2.4 và 2.5 chỉ ra sơ đồ cấu trúc và nguyên lý hoạt động của mạng WDMA đơn b−ớc sử dụng kỹ thuật định tuyến theo b−ớc sóng.
- Ví dụ mạng định tuyến b−ớc sóng NxN có thể đ−ợc xây dựng từ các phần tử WDM đ−ợc nối với nhau bằng N2 sợi cáp nh− chỉ ra trên hình 2.4(b) với N=3 .
- Tuy nhiên mặt hạn chế chính của nguyên lý khi sử dụng các phần tử định tuyến thụ động là các nút phải cung cấp các bộ phát và bộ thu đều phải điều chỉnh đ−ợc hoặc là phải bố trí mảng các phần tử phát hoặc thu đã đ−ợc điều chỉnh tr−ớc đến một số b−ớc sóng cố định khác nhau.
- Đổi lại thì mạng WDMA định tuyến theo b−ớc sóng có khả năng điều chỉnh động cấu trúc định tuyến bên trong theo yêu cầu phân bố l−u l−ợng của mạng.
- Sử dụng các bộ biến đổi b−ớc sóng để chuyển đổi tín hiệu từ một b−ớc sóng sang b−ớc sóng khác.
- Hình 2.6 Mô tả mạng định tuyến theo b−ớc sóng sử dụng chuyển mạch không gian chọn b−ớc sóng có 2 nút.
- ở đây có thể xem các chuyển mạch nh− thiết bị có ba cổng có khả năng điều khiển bất kỳ b−ớc sóng nào ở đầu vào đến một trong hai cổng ra.
- Nói cách khác bất kỳ tập b−ớc sóng λ1.
- Sự lựa chọn này đ−ợc sắp xếp lại do đó đ−ờng đi của bất kỳ b−ớc sóng nào trong mạng cũng có thể đ−ợc thay đổi khi mong muốn .
- -23- Hình 2.6 Mạng định tuyến theo b−ớc sóng sử dụng chuyển mạch không gian chọn b−ớc sóng.
- Mỗi nút mạng sử dụng một b−ớc sóng riêng để thiết lập kết nối mong muốn.
- Mặc dù suy hao tín hiệu trong mạng LLN lớn hơn các mạng định tuyến theo b−ớc sóng sử dụng các phần tử WDM hoặc các chuyển mạch nh−ng nó cho một đặc tính rất hữu ích là sử dụng lại b−ớc sóng.
- A H BCDE F G λ1 3*1*5* Nút mạng -25- Hình 2.8 Tái sử dụng b−ớc sóng trong mạng LLN (Kết nối từ 1 đến 4 * và từ 3 đến 1* có thể xảy ra đồng thời trên λ1) 2.2.3 Các vấn đề liên quan đến hiệu suất, thiết kế mạng WDMA đơn b−ớc Trong mạng đa truy nhập theo b−ớc sóng thì chất l−ợng, tốc độ điều chỉnh của các bộ thu và bộ phát là rất quan trọng, tuy nhiên cho đến ngày nay các công nghệ này vẫn còn có rất nhiều hạn chế.
- Một vấn đề rất quan trọng liên quan đến chất l−ợng các mạng WDMA là mức xuyên kênh giữa các kênh ghép theo b−ớc sóng.
- Nói cách khác, mặc dù các kênh tại các b−ớc sóng riêng là quảng bá nh−ng chỉ các kết nối điểm tới điểm gán cố định có thể đ−ợc hỗ trợ bên trong mạng.
- Nút 2 có thể sử dụng một trong hai b−ớc sóng λ3 hoặc λ4 để phát.
- Vì từ nút 2 đến nút 7 có một kết nối trực tiếp trên b−ớc sóng λ3 , nên b−ớc sóng λ3 trên nút 2 sẽ đ−ợc sử dụng để truyền các gói tin của nó tới nút 7.
- Mặt khác nếu sử dụng b−ớc sóng λ1 để truyền từ nút 1 thì để đến đ−ợc nút 3 phải thông qua các b−ớc ( 1λ1→ nút 5 λ10→ nút 2 λ4→ nút 8 λ15→ nút 3).
- Tổng toàn bộ các nút ta có k.pk + 1 cung và nh− vậy cũng t−ơng đ−ơng với số b−ớc sóng khác nhau đ−ợc sử dụng trong mạng.
- Để mỗi nút có thể truyền đồng thời tới các nút khác ng−ời ta dùng kỹ thuật TDM trên mỗi b−ớc sóng.
- Nhờ cấu trúc lai ghép “b−ớc sóng - thời gian” nên loại bỏ đ−ợc hoàn toàn xung đột dữ liệu trong mạng.
- Nút A bắt đầu bằng việc phát yêu cầu kết nối một cách lặp lại trên b−ớc sóng λA.
- Đồng thời nút A điều chỉnh bộ thu của nó trên b−ớc sóng λB là b−ớc sóng của bộ thu của nút B.
- Yêu cầu kết nối trên b−ớc sóng λA chứa thông tin nguồn (nút A) và địa chỉ đích (nút B) đ−ợc quảng bá tới tất cả các nút bằng bộ ghép hình sao NxN.
- Nó quét bộ lọc quang của nó trên toàn bộ dải các b−ớc sóng của bộ thu cho đến khi yêu cầu kết nối đ−ợc xác đinh.
- Để nhận đ−ợc tín hiệu yêu cầu từ cổng ra mong muốn thì bộ thu tại cổng vào đ−ợc điều chỉnh đến cùng b−ớc sóng nh− là của bộ phát cố định của địa chỉ cổng ra.
- Đồng thời các gói tin từ các cổng vào khác đ−ợc truyền trên các b−ớc sóng khác tới các cổng ra khác sử dụng cùng mạng chuyển tải dữ liệu.
- Ví dụ nút j sẽ tách b−ớc sóng λj từ vòng ring.
- Mỗi nút kiểm tra trạng thái chiếm dụng b−ớc sóng trên lần l−ợt từng khe thời gian.
- Cấu trúc mạng là đa chặng, sử dụng ph−ơng thức đa truy nhập lai ghép giữa b−ớc sóng và thời gian (T/WDMA).
- Do vậy nhiều nút mạng có thể chia sẻ cùng một b−ớc sóng nh−ng ở các khe thời gian khác nhau và các gói tin mang địa chỉ của điểm truy nhập đến nằm ở phần sóng mang phụ mào đầu.
- Khi một điểm truy nhập rẽ một b−ớc sóng đ−ợc lựa chọn, nó thực hiện kiểm tra địa chỉ đích của gói tin.
- Giao thức này cho phép nút mạng kiểm tra l−u l−ợng trên tất cả các b−ớc sóng để tránh đụng độ khi truyền dẫn.
- Trong đó ký hiệu 16/4/ 2.5 có ý nghĩa là 16 nút mạng, 4 b−ớc sóng , tốc độ dữ liệu trên một b−ớc sóng 2.5 Gb/s .
- Ch−ơng 2 chúng ta đã phân tích các kỹ thuật liên quan đến mạng đa truy nhập theo b−ớc sóng.
- Trong khi đó với mạng WDMA kết nối đ−ợc thực hiện trong miền b−ớc sóng quang.
- Mặc dù tốc độ bit cho phép hoặc số nút có thể tăng bằng cách tăng công suất laze hoặc hệ số điều chế kết quả là dung l−ợng mạng sẽ rất thấp hơn rất nhiều so với dung l−ợng thu đ−ợc từ kỹ thuật đa truy nhập theo b−ớc sóng WDMA.
- Nguyên lý cơ bản của công nghệ này là thực hiện -103-truyền đồng thời các tín hiệu quang thuộc nhiều b−ớc sóng khác nhau trên một sợi quang.
- Do đó, công nghệ WDM cho phép xây dựng những hệ thống truyền tải thông tin quang có dung l−ợng gấp nhiều lần so với hệ thống thông tin quang đơn b−ớc sóng.
- Nh− trong ch−ơng 2 chúng ta đã phân tích, cho đến thời điểm hiện nay kỹ thuật đa truy nhập phân chia theo b−ớc sóng WDMA là thích hợp nhất cho việc xây dựng các cấu trúc MAN với lý do

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt