Luận án Nghiên cứu giải pháp cải thiện hiệu năng mạng chuyển mạch gói quang (ops)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
--------------------------------------- 
CAO HỒNG SƠN 
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG 
MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI QUANG (OPS) 
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT 
HÀ NỘI – 2017 
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG 
--------------------------------------- 
CAO HỒNG SƠN 
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẢI THIỆN HIỆU NĂNG 
MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI QUANG (OPS) 
CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT VIỄN THÔNG 
MÃ SỐ: 62.52.02.08 
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 
1. TS. NGUYỄN MINH HỒNG 
2. PGS. TS. HỒ QUANG QUÝ 
HÀ NỘI – 2017 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Nghiên cứu sinh xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chính mình. 
Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng đựợc công bố trong bất 
cứ công trình của bất kỳ tác giả nào khác. 
Người cam đoan 
 Cao Hồng Sơn 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Nghiên cứu sinh xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới các Thầy hướng dẫn, TS. 
Nguyễn Minh Hồng và PGS.TS. Hồ Quang Quý, vì đã định hướng và liên tục hướng 
dẫn các nhiệm vụ khoa học trong suốt quá trình thực hiện luận án này. 
Nghiên cứu sinh xin bày tỏ sự biết ơn các ý kiến chỉ dẫn của các nhà khoa học 
GS.TSKH. Nguyễn Ngọc San, TS. Vũ Văn San, PGS.TS. Bùi Trung Hiếu đã giúp 
nghiên cứu sinh có được các kiến thức học thuật quý báu. 
Nghiên cứu sinh bày tỏ lòng biết ơn Lãnh đạo Học viện, các thầy cô của khoa 
Quốc tế và Đào tạo Sau Đại học, khoa Viễn thông 1 tại Học viện Công nghệ Bưu 
chính Viễn thông. Những hỗ trợ, động viên nghiên cứu của các cộng sự xin được 
chân thành ghi nhận. 
Nghiên cứu sinh chân thành bày tỏ lòng cảm ơn tới gia đình đã luôn chia sẻ và 
động viên nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực hiện nội dung luận án. 
Hà Nội, tháng 11 năm 2017 
 Cao Hồng Sơn 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i 
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii 
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii 
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ....................................................................................... vii 
DANH MỤC KÍ HIỆU ............................................................................................ xii 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................. xvi 
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... xxi 
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ...................................... 6 
1.1 GIỚI THIỆU MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI QUANG .................................. 6 
1.1.1 Kiến trúc trúc mạng chuyển mạch gói quang ........................................... 10 
1.1.2 Nút chuyển mạch gói quang ...................................................................... 11 
1.1.2.1 Khối giao diện đầu vào ....................................................................... 11 
1.1.2.2 Khối điều khiển chuyển mạch ............................................................. 12 
1.1.2.3 Khối đệm và chuyển mạch quang ....................................................... 13 
1.1.2.4 Khối giao diện ra ................................................................................ 13 
1.2 CÁC GIẢI PHÁP XỬ LÝ MÀO ĐẦU GÓI QUANG TRONG MẠNG 
CHUYỂN MẠCH GÓI QUANG .......................................................................... 14 
1.2.1 Các giải pháp xử lý mào đầu gói quang .................................................... 14 
1.2.2 Các vấn đề đặt ra khi xử lý mào đầu gói quang ........................................ 15 
1.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH QUANG.................................... 16 
1.4 CÁC THAM SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG MẠNG CHUYỂN MẠCH GÓI 
QUANG ................................................................................................................. 17 
1.4.1 Thời gian xử lý mào đầu ........................................................................... 18 
1.4.2 Công suất phát quang trung bình .............................................................. 18 
1.4.3 Hiệu quả sử dụng mạng ............................................................................. 18 
1.4.4 Xác suất mất gói ........................................................................................ 18 
iv 
1.4.5 Tỉ số tín hiệu trên nhiễu quang .................................................................. 18 
1.5 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
 ............................................................................................................................... 19 
1.5.1 Các công trình nghiên cứu trong nước ...................................................... 19 
1.5.2 Các công trình nghiên cứu trên thế giới .................................................... 19 
1.5.2.1. Các nghiên cứu về công nghệ chuyển mạch toàn quang cực nhanh . 19 
1.5.2.2 Các nghiên cứu về giải pháp xử lí mào đầu gói ................................. 20 
1.6 NHẬN XÉT VỀ CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA CÁC TÁC GIẢ KHÁC 
VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ................................................... 26 
1.6.1 Nhận xét về công trình nghiên cứu của các tác giả khác .......................... 26 
1.6.2 Hướng nghiên cứu và bố cục của luận án ................................................. 27 
1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG I ................................................................................. 29 
CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN CHUYỂN MẠCH SMZ VỚI COUPLER ĐẦU RA 
KHÔNG ĐỐI XỨNG VÀ XUNG ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT KHÁC NHAU Ở 
HAI NHÁNH ............................................................................................................ 31 
2.1 CHUYỂN MẠCH TOÀN QUANG CỰC NHANH ....................................... 31 
2.1.1 Chuyển mạch quang cực nhanh dựa trên UNI .......................................... 32 
2.1.2 Chuyển mạch quang cực nhanh dựa trên TOAD ...................................... 32 
2.1.3 Chuyển mạch quang cực nhanh dựa trên MZI .......................................... 34 
2.2 KHẢO SÁT CÁC THAM SỐ SOA CHO CHỨC NĂNG CHUYỂN MẠCH
 ............................................................................................................................... 35 
2.2.1 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của SOA ............................................... 35 
2.2.2 Mô hình lý thuyết SOA ............................................................................. 36 
2.2.2.1 Phương trình tốc độ ............................................................................ 36 
2.2.2.2 Phương trình truyền ........................................................................... 37 
2.2.2.3 Phương trình dịch pha ........................................................................ 37 
2.2.3 Khảo sát các tham số SOA cho chức năng chuyển mạch ......................... 38 
2.3 CHUYỂN MẠCH TOÀN QUANG CỰC NHANH MACH-ZEHNDER ĐỐI 
XỨNG (SMZ) ........................................................................................................ 41 
v 
2.3.1 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của chuyển mạch SMZ ........................ 41 
2.3.2 Phát triển chuyển mạch SMZ với coupler đầu ra không đối xứng và xung 
điều khiển có công suất khác nhau ở hai nhánh ................................................. 45 
2.3.3 Phân tích hiệu năng ................................................................................... 47 
2.4 MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN ..................................................................... 51 
2.4.1 Mô hình mô phỏng .................................................................................... 51 
2.4.2 Kết quả mô phỏng và thảo luận ................................................................ 54 
2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ................................................................................ 58 
CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN GIẢI PHÁP XỬ LÝ MÀO ĐẦU GÓI TOÀN QUANG 
DỰA TRÊN KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ VỊ TRÍ XUNG SỬA ĐỔI (MPPM)............ 59 
3.1 KỸ THUẬT ĐIỀU CHẾ VỊ TRÍ XUNG SỬA ĐỔI (MPPM) ....................... 59 
3.1.1 Kỹ thuật điều chế vị trí xung (PPM) ......................................................... 59 
3.1.1.1 Nguyên tắc kỹ thuật PPM ................................................................... 60 
3.1.1.2 Ứng dụng kỹ thuật PPM cho xử lý mào đầu gói toàn quang ............. 61 
3.1.2 Kỹ thuật điều chế vị trí xung sửa đổi (MPPM) ......................................... 66 
3.2 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MPPM CHO XỬ LÝ MÀO ĐẦU GÓI TOÀN 
QUANG ................................................................................................................. 67 
3.2.1 Bảng định tuyến MPPM ............................................................................ 67 
3.2.2 Tách mào đầu gói toàn quang MPPM ....................................................... 70 
3.3 KHẢO SÁT HIỆU NĂNG GIẢI PHÁP XỬ LÝ MÀO ĐẦU GÓI TOÀN 
QUANG DỰA TRÊN KỸ THUẬT MPPM ......................................................... 70 
3.3.1 Thời gian xử lí mào đầu, THP .................................................................... 70 
3.3.2. Công suất điều chế quang trung bình, Pavg ............................................... 72 
3.3.3. Kết quả khảo sát hiệu năng và thảo luận .................................................. 72 
3.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ................................................................................ 77 
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG KHỐI XỬ LÝ MÀO ĐẦU DỰA TRÊN KỸ THUẬT 
MPPM SỬ DỤNG CHO NÚT CHUYỂN MẠCH GÓI TOÀN QUANG ............... 78 
4.1 MÔ HÌNH KIẾN TRÚC NÚT CHUYỂN MẠCH GÓI TOÀN QUANG SỬ 
DỤNG KHỐI MPPM-HP ...................................................................................... 78 
vi 
4.1.1 Mô hình kiến trúc của nút OPS sử dụng khối MPPM-HP ........................ 78 
4.1.2 Hoạt động của nút chuyển mạch gói MPPM-HP ...................................... 79 
4.2 MÔ HÌNH CẤU TRÚC KHỐI XỬ LÝ MÀO ĐẦU TOÀN QUANG DỰA 
TRÊN MPPM (MPPM-HP) ................................................................................... 82 
4.2.1 Mô hình cấu trúc khối MPPM-HP ............................................................ 82 
4.2.2 Các khối chức năng con trong MPPM-HP ................................................ 83 
4.2.2.1 Khối tách định thời (CEM) ................................................................. 83 
4.2.2.2 Khối tách mào đầu điều chế vị trí xung sửa đổi (MPPM-HEM) ........ 88 
4.2.2.3 Khối tạo bảng định tuyến MPPM ....................................................... 92 
4.2.2.4. Các cổng AND tự tương quan quang ................................................ 94 
4.3 ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG .............................................................................. 95 
4.3.1 Các tham số đánh giá hiệu năng ................................................................ 95 
4.3.1.1. Hiệu quả sử dụng mạng, U ................................................................ 95 
4.3.1.2. Xác suất mất gói, PLP ....................................................................... 95 
4.3.1.3. Tỉ số tín hiệu trên nhiễu quang, OSNR .............................................. 96 
4.3.2 Kết quả đánh giá hiệu năng và thảo luận .................................................. 98 
4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 .............................................................................. 117 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................. 118 
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ ............................................... 121 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 123 
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 135 
Phụ lục A: Giới thiệu phần mềm mô phỏng OptiSystem........................................ 135 
vii 
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 
Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt 
A 
ASE 
Amplified Spontaneous 
Emission 
Phát xạ tự phát được khuếch 
đại 
ATM Asynchronous Transfer Mode 
Phương thức truyền không 
đồng bộ 
AWG Arrayed Waveguide Grating Cách tử ống dẫn sóng dãy 
B 
BER Bit Error Rate Tỉ số lỗi bít 
BPF BandPass Filter Bộ lọc thông băng 
BRF Birefringent Fiber Sợi chiết quang 
BSS Broadcast and Select Switch 
Chuyển mạch quảng bá lựa 
chọn 
C 
CEM Clock Extraction Module Khối tách định thời 
CCW Counter ClockWise Ngược chiều kim đồng hồ 
CP Control Pulse Xung điều khiển 
CPMZ Colliding-Pulse Mach-Zehnder 
Bộ Mach-Zehder xung va 
chạm 
CR Contrast Ratio Tỉ số phân biệt 
CW ClockWise Cùng chiều kim đồng hồ 
D 
DEMUX DeMultiplexer Bộ tách kênh 
DWDM 
Dense Wavelength Division 
Multiplexing 
Ghép kênh theo bước sóng mật 
độ cao 
viii 
F 
FBG Fiber Bragg Grating Cách tử Bragg sợi 
FIFO First In First Out Vào trước ra trước 
FWHM Full Width at Half Maximum 
Độ rộng tối đa tại nửa giá trị 
cực đại 
FWM Four Wave Mixing Trộn bốn sóng 
G 
GVD Group Velocity Dispersion Tán sắc vận tốc nhóm 
I 
IP Internet Protocol Giao thức Internet 
K 
KEOPS 
KEys to Optical Packet 
Switching 
Các vấn đề then chốt của 
chuyển mạch gói quang 
L 
LSP Lightwave Switched Path Đường chuyển mạch quang 
M 
MEMS 
Micro-Electro-Mechanical 
Systems 
Hệ vi cơ điện 
MPPM 
Modified Pulse Position 
Modulation 
Điều chế vị trí xung sửa đổi 
MPPM-
ACM 
MPPM- Address Conversion 
Module 
Khối chuyển đổi địa chỉ sang 
MPPM 
MPPM-
HEM 
MPPM- Header Extraction 
Module 
Khối tách mào đầu MPPM 
MPPM-HP MPPM- Header Processer Bộ xử lí mào đầu MPPM 
MPPRT MPPM Routing Table Bảng định tuyến MPPM 
MPP-SRT MPPM Sub-Routing Table Bảng định tuyến con MPPM 
ix 
MUX Multiplexer Bộ ghép kênh 
MZI Mach-Zehnder Interferometer Bộ giao thoa Mach-Zehnder 
N 
NOLM Nonlinear Optical Loop Mirror Gương vòng quang phi tuyến 
O 
OADM Add/Drop Multiplexer Bộ ghép xen/rẽ quang 
OBS Optical Burst Switching Chuyển mạch Burst quang 
ODL Optical Delay Line Đường dây trễ quang 
OCS Optical Channel Switching Chuyển mạch kênh quang 
O/E/O Optical/Electronic/Optical 
Chuyển đổi quang/ điện/ 
quang 
OOK On-Off Keying Khóa đóng mở 
OPP Optical Packet Path Đường gói quang 
OPS Optical Packet Switching Chuyển mạch gói quang 
OS All-Optical Switch Chuyển mạch toàn quang 
OSC OS Control 
Điều khiển chuyển mạch toàn 
quang 
OTDM 
Optical Time Division 
Multiplex 
Ghép kênh quang phân chia 
thời gian 
OXC Optical Cross-Connect Bộ nối chéo quang 
P 
PBS Polarization Beam Splitter Bộ tách tia phân cực 
PLP Packet Loss Probability Xác suất mất gói 
PPM Pulse Position Modulation Điều chế vị trí xung 
PPM-HP PPM- Header Processer Bộ xử lý  ... sco, et al. (1996), "High speed, high capacity ATM optical switches 
for future telecommunication transport networks", IEEE Journal on Selected Areas in 
Communications, vol.14, no.5, pp. 979-998. 
[72]. McGeehan, J. E., et al. (2003), "Multiwavelength-channel header recognition for 
reconfigurable WDM networks using optical correlators based on sampled fiber Bragg 
gratings", IEEE Photonics Technology Letters, vol.15, no.10, pp.1464-1466. 
[73]. Miao, Wang, Fulong Yan, and Nicola Calabretta (2016). "Towards petabit/s all-optical 
flat data center networks based on WDM optical cross-connect switches with flow 
control." Journal of Lightwave Technology, vol. 34, no.17,pp. 4066-4075. 
[74]. Mikroulis, Spiros, et al. (2005), "Ultrafast all-optical AND logic operation based on 
four-wave mixing in a passive InGaAsP-InP microring resonator", IEEE photonics 
technology letters, vol.17, no.9, pp. 1878-1880. 
[75]. Morita, Masayuki, and Koso Murakami (2008), "Reflection-based deflection routing 
in OPS networks", IEICE transactions on communications, vol.91, no.2, pp. 409-417. 
[76]. Mukherjee, Biswanath (2000), "WDM optical communication networks: progress and 
challenges", IEEE Journal on Selected Areas in communications, vol 18, no.10, pp. 
1810-1824. 
130 
[77]. Naim, Nani Fadzlina, et al. (2008), "Modelling of all-optical symmetric Mach-Zehnder 
switch with asymmetric coupler." RF and Microwave Conference, 2008. RFM 2008. 
IEEE International. IEEE, pp.352-356. 
[78]. Nakamura, Shigeru, Yoshiyasu Ueno, and Kazuhiko Tajima (1998), "Ultrafast (200-
fs switching, 1.5-Tb/s demultiplexing) and high-repetition (10 GHz) operations of a 
polarization-discriminating symmetric Mach-Zehnder all-optical switch", IEEE 
Photonics Technology Letters, vol.10, no.11, pp.1575-1577. 
[79]. Ngah, R., and Z. Ghassemlooy (2004), "Noise and crosstalk analysis of SMZ 
switches." International Symposium on Communication Systems, Networks and 
Digital Signal Processing (CSNDSP 2004), University of Newcastle, UK, pp.160-163. 
[80]. Ngah, Razali (2004) “Optical Time Division Multiplexing Packet Switching 
Employing Symmetric Mach-Zehnder Switch”, University of Northumbria at 
Newcastle. 
[81]. Ni, G. X., et al. (2016), "Ultrafast optical switching of infrared plasmon polaritons in 
high-mobility graphene." Nature Photonics, vol.10, no.4, pp 244-247. 
[82]. Olsson, N. A., and Govind P. Agrawal (1989), "Spectral shift and distortion due to 
self‐phase modulation of picosecond pulses in 1.5 μm optical amplifiers", Applied 
Physics Letters, vol.55, no.1, pp. 13-15. 
[83]. O'Mahony, Mike J. (1988), "Semiconductor laser optical amplifiers for use in future 
fiber systems", Journal of lightwave technology, vol.6, no.4, pp. 531-544. 
[84]. O'Mahony, Mike J., et al. (2001), "The WASPNET optical packet switching node and 
its testbed realization", Photonics in Switching Conference, Technical Digest. 
[85]. Optiwave, OptiSystem Tutorials - Volume 2, “Optical Communication System Design 
Software”, 2008. 
[86]. Pagaria, Lalit Kumar, T. Venkatesh, and C. Siva Ram Murthy (2010), "Modeling the 
impact of control plane losses on the performance of optical burst switched core node", 
IEEE Communications Letters, vol.14, no.11, pp. 1071-1073. 
[87]. Patel, N. S., K. A. Rauschenbach, and K. L. Hall (1996), "40-Gb/s demultiplexing 
using an ultrafast nonlinear interferometer (UNI)", IEEE Photonics Technology 
Letters, vol.8, no.12, pp. 1695-1697. 
131 
[88]. Pottiez, O., E. A. Kuzin, and B. Ibarra-Escamilla (2007), "Retrieving optical pulse 
profiles using a nonlinear optical loop mirror", IEEE Photonics Technology Letters, 
vol.19, no.18, pp. 1347-1349. 
[89]. Ramaswami, Rajiv, Kumar Sivarajan, and Galen Sasaki, “Optical networks: a practical 
perspective”, Morgan Kaufmann, 2009. 
[90]. Ramos, Francisco, et al. (2005), "IST-LASAGNE: Towards all-optical label swapping 
employing optical logic gates and optical flip-flops", Journal of Lightwave Technology, 
vol.23, no.10, pp. 2993-3011. 
[91]. Reis, C., et al. (2014), "Experimental analysis of an all-optical packet router", Journal 
of Optical Communications and Networking, vol.6, no.7, pp. 629-634. 
[92]. Reza, Md, Md Hossain, and Satya Prasad Majumder (2010), “Evaluation of Burst Loss 
Rate of an Optical Burst Switching (OBS) Network with Wavelength Conversion 
Capability”, Journal of Telecommunications, vol 2, pp.102-109. 
[93]. Rosencher, E. and Vinter, B., “Optoelectronics”, Cambridge, 2002. 
[94]. Samudra, Ms Sampada D., and Mrs Shilpa Gaikwad P. (2013), “Optical Burst 
Switching (OBS) for DWDM transmission medium: an Overview”, International 
Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering, Vol. 2, 
pp.4700-4704. 
[95]. Schreieck, Roland P., et al. (2002), "All-optical switching at multi-100-Gb/s data rates 
with Mach-Zehnder interferometer switches", IEEE journal of quantum electronics, 
vol. 38, no.8, pp. 1053-1061. 
[96]. Schubert, Colja, et al. (2002), "Comparison of interferometric all-optical switches for 
demultiplexing applications in high-speed OTDM systems", Journal of lightwave 
technology, vol.20, no.4, pp. 1-7. 
[97]. Sivalingam, Krishna M., Subramaniam, Suresh (2005), “Optical Packet Switching”, 
Book title: Emerging Optical Network Technologies, pp.111-127. 
[98]. Skoufis, C., et al. (2003), "Data-centric networking using multiwavelength 
headers/labels in packet-over-WDM networks: A comparative study", Journal of 
lightwave technology, vol.21, no.10, pp. 2110-2122. 
[99]. Sokoloff, J. P., et al. (1993), "A terahertz optical asymmetric demultiplexer (TOAD)", 
IEEE Photonics Technology Letters, vol.5, no.7, pp. 787-790. 
132 
[100]. Stavdas, A., et al. (2001), "On multi-λ packet labeling for metropolitan and wide-
area optical networks", Photonic Network Communications, vol.3, no.1-2, pp. 131-145. 
[101]. Sun, Hongzhi, et al. (2006), "All-optical XOR gate at 80 Gb/s using SOA-MZI-DI." 
Optics East 2006. International Society for Optics and Photonics, vol.42, pp.747-751. 
[102]. Suzuki, Kazunori, et al. (2001), "Optical properties of a low-loss polarization-
maintaining photonic crystal fiber", Optics Express, vol 9, no.13, pp. 676-680. 
[103]. Teng, Jing, and George N. Rouskas (2005), "A Detailed Analysis and Performance 
Comparison of Wavelength Reservation Schemes for Optical Burst Switched 
Networks", Photonic Network Communications, vol 9, no.3, pp. 311-335. 
[104]. Tucker, Rodney S. (2008), "Optical packet switching: A reality check", Optical 
Switching and Networking , vol.5, no.1, pp. 2-9. 
[105]. Uchiyama, Kentaro, et al. (1997), "Signal-to-noise ratio analysis of 100 Gb/s 
demultiplexing using nonlinear optical loop mirror", Journal of lightwave technology, 
vol.15, no.2, pp. 194-201. 
[106]. Ueno, Yoshiyasu, Shigeru Nakamura, and Kazuhito Tajima (2002), "Nonlinear 
phase shifts induced by semiconductor optical amplifiers with control pulses at 
repetition frequencies in the 40–160-GHz range for use in ultrahigh-speed all-optical 
signal processing", JOSA B, vol.19, no.11, pp. 2573-2589. 
[107]. Verdurmen, E. J. M., et al. (2005), "Error-free all-optical add-drop multiplexing 
using HNLF in a NOLM at 160 Gbit/s", Electronics Letters, vol.41, no.6, pp.349-350. 
[108]. Virendra, Singh SHEKHAWAT, and Kumar TYAGI Dinesh (2009), "A novel 
packet switch node architecture for contention resolution in synchronous optical packet 
switched networks" Int'l J. of Communications, Network and System Sciences, vol.6, 
pp.562-568. 
[109]. Wada, Naoya, et al. (2000), "Photonic packet routing based on multi-wavelength 
label switch using fiber bragg gratings", 26th European Con erence on Optical Co 
unification (ECOC2000), vol.4, no.10.4, pp.71-73. 
[110]. Wang, Bing, et al. (2002), "A novel fast optical switch based on two cascaded 
terahertz optical asymmetric demultiplexers (TOAD)", Optics Express, vol.10, no.1, 
pp. 15-23. 
133 
[111]. Wang, Hui, Jian Wu, and Jintong Lin (2005), "Studies on the material transparent 
light in semiconductor optical amplifiers", Journal of Optics A: Pure and Applied 
Optics, vol.7, no.9, pp. 479-492. 
[112]. Wang, Ru-yan, et al. (2008), "An effective buffering architecture for optical packet 
switching networks", Photonic Network Communications, vol.16, no.3, pp. 239-243. 
[113]. Willner, Alan E., et al. (2003), "All-optical address recognition for optically-assisted 
routing in next-generation optical networks", IEEE Communications Magazine, vol.41, 
no.5, pp. S38-S44. 
[114]. Wu, Jian-Wei, and Amarendra K. Sarma (2010), "Ultrafast all-optical XOR logic 
gate based on a symmetrical Mach-Zehnder interferometer employing SOI 
waveguides", Optics Communications, vol.283, no.14, pp. 2914-2917. 
[115]. Yao, Shun, et al. (2003), "A unified study of contention-resolution schemes in optical 
packet-switched networks", Journal of lightwave technology, vol.21, no.3, pp. 672-
683. 
[116]. Yeow, Tze-Wei, KL Eddie Law, and Andrew Goldenberg (2001), "MEMS optical 
switches", IEEE Communications Magazine, vol.39, no.11, pp.158-163. 
[117]. Yoo, Myungsik, Chunming Qiao, and Sudhir Dixit (2000), "QoS performance of 
optical burst switching in IP-over-WDM networks", IEEE Journal on selected areas in 
communications, vol.18, no.10, pp. 2062-2071. 
[118]. Yoshimoto, Naoto, et al. (1998), "High-input-power saturation properties of a 
polarization-insensitive semiconductor Mach-Zehnder interferometer gate switch for 
WDM applications", IEEE Photonics Technology Letters, vol.10, no.4, pp. 531-533. 
[119]. Yuan, X. C., et al. (2003), "A Novel Self-Routing Address Scheme for All-Optical 
Packet-Switched NetworksWith Arbitrary Topologies", Journal of lightwave 
technology, vol.21, no.2, pp. 329-339. 
[120]. Zhang, Jinlong (2000), "Modulation analysis for outdoors applications of optical 
wireless communications", Communication Technology Proceedings, 2000. WCC-
ICCT 2000. International Conference on. Vol. 2. IEEE, 2000. pp. 1483- 1487. 
[121]. Zhang, Tao, Kejie Lu, and J. R. Jue. (2006), "Shared fiber delay line buffers in 
asynchronous optical packet switches", IEEE journal on Selected Areas in 
Communications, vol. 24, no.4, pp. 118-127. 
134 
[122]. Zhou, Deyu, et al. (1999), "An analysis of signal-to-noise ratio and design parameters 
of a terahertz optical asymmetric demultiplexer", Journal of lightwave technology, 
vol.17, no.2, pp. 298-307. 
[123]. Zhou, Luying, et al. (2015), "An optical circuit switching network architecture and 
reconfiguration schemes for datacenter", Optics Communications, vol.335, pp. 250-
256. 
[124]. Zhu, Xiaoming, and Joseph M. Kahn (2003), "Queueing models of optical delay lines 
in synchronous and asynchronous optical packet-switching networks", Optical 
Engineering, vol. 42, no.6, pp. 1741-1748. 
135 
PHỤ LỤC 
Phụ lục A: Giới thiệu phần mềm mô phỏng OptiSystem 
OptiSystem là phần mềm mô phỏng hệ thống và mạng thông tin quang. Phần 
mềm này có khả năng thiết kế, đo kiểm tra và thực hiện tối ưu hóa rất nhiều loại tuyến 
thông tin quang, dựa trên khả năng mô hình hóa các hệ thống thông tin quang trong 
thực tế. Bên cạnh đó, phần mềm này cũng có thể dễ dàng mở rộng do người sử dụng 
có thể đưa thêm các phần tử tự định nghĩa vào. 
Các ứng dụng của Optisystem 
Optisystem cho phép thiết kế tự động hầu hết các loại tuyến thông tin quang ở 
lớp vật lý, từ hệ thống đường trục cho đến các mạng LAN, MAN quang. Các ứng 
dụng cụ thể như thiết kế hệ thống thông tin quang từ mức phần tử đến mức hệ thống 
ở lớp vật lý, thiết kế mạng OTDM/WDM, CATV, FTTx dựa trên mạng quang thụ 
động (PON), thiết kế hệ thống ROF (radio over fiber), thiết kế bộ thu/phát quang, bộ 
khuếch đại quang, thiết kế sơ đồ bù tán sắc, đánh giá BER và thiệt thòi công suất của 
hệ thống quang với các mô hình bộ thu khác nhau và tính toán BER và quỹ công suất 
tuyến của các hệ thống có sử dụng khuếch đại quang. 
Các đặc điểm chính của Optisystem 
+ Thư viện các phần tử (Component Library): 
Optisystem có một thư viện các phần tử phong phú với hàng trăm phần tử được 
mô hình hóa để có đáp ứng giống như các thiết bị trong thực tế. Cụ thế bao gồm các 
thư viện như nguồn quang, bộ thu quang, sợi quang, bộ khuếch đại (quang, điện), bộ 
MUX/DEMUX, bộ lọc (quang, điện), phần tử FSO, phần tử truy nhập, phần tử thụ 
động (quang, điện), phần tử xử lý tín hiệu (quang, điện), phần tử mạng quang và thiết 
bị đo (quang, điện). 
Ngoài các phần tử đã được định nghĩa sẵn, Optisystem còn có các phần tử 
Measured components (cho phép nhập các tham số được đo từ các thiết bị thực của 
các nhà cung cấp khác nhau) và các phần tử User-defined Components. 
+ Khả năng kết hợp với các công cụ phần mềm khác của Optiwave: Optisystem cho 
phép người dùng sử dụng kết hợp với các công cụ phần mềm khác của Optiwave như 
136 
OptiAmplifier, OptiBPM, OptiGrating, WDM_Phasar và OptiFiber để thiết kế ở mức 
phần tử. 
+ Các công cụ hiển thị: Optisystem có đầy đủ các thiết bị đo quang, đo điện. Cho 
phép hiển thị tham số, dạng, chất lượng tín hiệu tại mọi điểm trên hệ thống. 
+ Mô phỏng phân cấp với các hệ thống con (subsystem): Để việc mô phỏng được 
thực hiện một cách linh hoạt và hiệu quả, Optisystem cung cấp mô hình mô phỏng tại 
các mức khác nhau, bao gồm mức hệ thống, mức hệ thống con và mức phần tử. 
+ Ngôn ngữ Scipt mạnh: Người sử dụng có thể nhập các biểu diễn số học của tham 
số và tạo ra các tham số toàn cục. Các tham số toàn cục này sẽ được dùng chung cho 
tât cả các phần tử và hệ thống con của hệ thống nhờ sử dụng chung ngôn ngữ VB 
Script. 
+ Thiết kế nhiều lớp (multiple layout): Trong một file dự án, Optisystem cho phép 
tạo ra nhiều thiết kế, nhờ đó người sử dụng có thể tạo ra và sửa đổi các thiết kế một 
cách nhanh chóng và hiệu quả. Mỗi file dự án thiết kế của Optisystem có thể chứa 
nhiều phiên bản thiết kế khác nhau. Mỗi phiên bản được tính toán và thay đổi một 
cách độc lập nhưng kết quả tính toán của các phiên bản khác nhau có thể được kết 
hợp lại, cho phép so sánh các phiên bản thiết kế một cách dễ dàng. 
+ Trang báo cáo (report page): Trang báo cáo của Optisystem cho phép hiển thị tất 
cả hoặc một phần các tham số cũng như các kết quả tính toán được của thiết kế tùy 
theo yêu cầu của người sử dụng. Các báo cáo tạo ra được tổ chức dưới dạng text, 
dạng bảng tinh, đồ thị 2D và 3D. Cũng có thể kết xuất báo cáo dưới dạng file HTML 
hoặc dưới dạng các file template đã được định dạng trước. 
+ Quét tham số và tối ưu hóa (parameter sweeps and optimizations): Quá trình mô 
phỏng có thể thực hiện lặp lại một cách tự động với các giá trị khác nhau của tham số 
để đưa ra các phương án khác nhau của thiết kế. Người sử dụng cũng có thể sử dụng 
phần tối ưu hóa của Optisystem để thay đổi giá trị của một tham số nào đó để đạt 
được kết quả tốt nhất, xấu nhất hoặc một giá mục tiêu nào đó của thiết kế.