Mạng WDM được xây dựng bằng cách kết nối các nút kết nối chéo bước sóng (WXC) trong một cấu trúc liên kết nhất định được lựa chọn. WXC được thực hiện bởi bộ ghép kênh bước sóng và bộ phân kênh, bộ chuyển mạch và bộ chuyển đổi bước sóng.
Hình sau đây mô tả một kiến trúc nút WXC chung.
Các tín hiệu quang, được ghép trong cùng một sợi quang, đến bộ phân kênh quang. Tín hiệu được phân tách thành một số sóng mang bước sóng của nó, và được gửi đến một ngân hàng chuyển mạch quang. Các bộ chuyển mạch quang định tuyến một số tín hiệu bước sóng thành một ngân hàng đầu ra.
Bộ ghép kênh, nơi các tín hiệu được ghép và đưa vào các sợi đi để truyền. Bộ chuyển đổi bước sóng có thể được sử dụng giữa bộ chuyển mạch quang và bộ ghép kênh đầu ra để cung cấp tính linh hoạt hơn cho việc định tuyến. WXC đã được nghiên cứu trong một số năm. Khó khăn với WXC là nhiễu xuyên âm và tỷ lệ tắt.
Nút kết nối chéo theo bước sóng
Mạng truyền tải quang (OTN) là mạng WDM cung cấp dịch vụ vận chuyển qua các đường dẫn ánh sáng. Đường dẫn ánh sáng là một đường ống băng thông cao mang dữ liệu với tốc độ lên đến vài gigabit / giây. Tốc độ của đường truyền ánh sáng được xác định bởi công nghệ của các thành phần quang học (laser, bộ khuếch đại quang học, v.v.). Tốc độ theo thứ tự STM-16 (2488,32 Mbps) và STM-64 (9953,28 Mbps) hiện có thể đạt được.
OTN bao gồm các nút WXC, cộng với một hệ thống quản lý, điều khiển việc thiết lập và chia nhỏ đường dẫn ánh sáng thông qua các chức năng giám sát như giám sát các thiết bị quang học (bộ khuếch đại, bộ thu), khôi phục lỗi, v.v. Việc thiết lập và chia nhỏ các đường dẫn ánh sáng phải được thực hiện trên một quy mô thời gian lớn như hàng giờ hoặc thậm chí hàng ngày, vì mỗi đường dẫn đều cung cấp dung lượng băng thông đường trục.
Có rất nhiều sự linh hoạt trong cách triển khai các OTN, tùy thuộc vào các dịch vụ vận tải sẽ được cung cấp. Một trong những lý do cho sự linh hoạt này là hầu hết các thành phần quang học trong suốt đối với mã hóa tín hiệu. Chỉ ở ranh giới của lớp quang học, nơi tín hiệu quang học cần được chuyển đổi trở lại miền điện tử, mới có vấn đề về mã hóa.
Do đó, các dịch vụ quang trong suốt để hỗ trợ các công nghệ mạng điện tử kế thừa khác nhau, chẳng hạn như SDH, ATM, IP và chuyển tiếp khung, chạy trên lớp quang, là một kịch bản có thể xảy ra trong tương lai.
Lớp quang học được chia thành ba lớp con –
- Mạng lớp kênh quang, giao tiếp với các máy khách OTN, cung cấp các kênh quang (OChs).
- Mạng lớp ghép kênh quang, ghép nhiều kênh khác nhau thành một tín hiệu quang duy nhất.
- Mạng lớp phần truyền dẫn quang, cung cấp việc truyền tín hiệu quang qua sợi quang.
ĐỊNH DẠNG KHUNG OTN
Tương tự như việc sử dụng khung SDH, truy cập vào OCh dự kiến sẽ thông qua khung OC, khung này hiện đã được xác định. Kích thước khung cơ bản tương ứng với tốc độ STM-16 hoặc 2488,32 Mbps, tạo thành tín hiệu OCh cơ bản. Hình sau mô tả một định dạng khung OCh có thể có.
Khung kênh quang
Vùng ngoài cùng bên trái của khung (được hiển thị trong Hình bên dưới) được dành riêng cho các byte trên đầu. Các byte này sẽ được sử dụng cho các hàm OAM & P, tương tự như các byte trên của khung SDH, đã được thảo luận trước đó.
Tuy nhiên, các chức năng bổ sung có thể sẽ được hỗ trợ, chẳng hạn như cung cấp các sợi tối (đặt trước bước sóng giữa hai điểm cuối cho một người dùng) và APS dựa trên bước sóng. Vùng ngoài cùng bên phải của khung được dành riêng cho chương trình sửa lỗi chuyển tiếp (FEC) được thực hiện trên tất cả dữ liệu tải trọng. FEC trên lớp truyền dẫn quang làm tăng độ dài khoảng tối đa và giảm số lượng bộ lặp. Có thể sử dụng mã Reed-Solomon.
Một số OChs phải được ghép kênh với nhau trong miền quang, để tạo thành tín hiệu bộ ghép kênh quang (OMS). Điều này song song với việc ghép nhiều khung STM-1 thành định dạng khung STM-N SDH. Nhiều OChs có thể được ghép để tạo thành OMS.
Tín hiệu máy khách quang được đặt trong tín hiệu tải trọng OCh. Tín hiệu máy khách không bị ràng buộc bởi định dạng khung OCh. Thay vào đó, tín hiệu máy khách được yêu cầu chỉ là tín hiệu kỹ thuật số tốc độ bit không đổi. Định dạng của nó cũng không liên quan đến lớp quang học.
NHẪN WDM
Về mặt khái niệm, vòng WDM không khác nhiều so với vòng SDH. WXC được kết nối với nhau theo cấu trúc liên kết vòng, tương tự như ADM SDH trong SDH-ring. Sự khác biệt chính về kiến trúc giữa vòng SDH và vòng WDM bắt nguồn từ khả năng chuyển đổi và chuyển đổi bước sóng của WXC.
Ví dụ, các tính năng này có thể được sử dụng để cung cấp các mức bảo vệ không song song trong công nghệ SDH. Nói cách khác, có thể cung cấp bảo vệ bước sóng hoặc đường dẫn ánh sáng, ngoài bảo vệ đường dẫn và đường truyền.
Các giao thức APS quang cũng phức tạp như các APS SDH. Bảo vệ có thể được cung cấp ở mức OCh hoặc mức phần ghép kênh quang / phần truyền dẫn quang. Một số khả năng bảo vệ bổ sung có thể được thực hiện mà không cần song song trong các vòng SDH. Ví dụ, một đường ánh sáng bị lỗi (ví dụ như lỗi laser) có thể được khắc phục bằng cách chuyển đổi tín hiệu quang từ một bước sóng nhất định thành một bước sóng khác, tránh việc định tuyến lại tín hiệu.
Điều này tương đương với chuyển mạch khoảng trong SDH, với sự khác biệt là ngay cả hai vòng WDM sợi quang cũng có thể cung cấp khả năng bảo vệ OCh như vậy. Tuy nhiên, trong lớp OMS, bảo vệ nhịp sẽ yêu cầu bốn vòng sợi quang, như trong SDH. Các tính năng bổ sung này chắc chắn sẽ làm tăng thêm độ phức tạp trong các giao thức APS lớp quang.
Sau khi vòng WDM hoạt động, các đường dẫn ánh sáng cần được thiết lập phù hợp với mô hình lưu lượng được hỗ trợ.
MẠNG WDM MESH
Mạng WDM dạng lưới được xây dựng với các thành phần quang học giống như các vòng WDM. Tuy nhiên, các giao thức được sử dụng trong mạng lưới khác với các giao thức được sử dụng trong các vòng. Ví dụ, bảo vệ trong mạng lưới là một đề xuất phức tạp hơn cũng như vấn đề định tuyến và gán bước sóng trong mạng lưới WDM. Mạng lưới có khả năng là cơ sở hạ tầng xương sống kết nối các vòng WDM. Một số kết nối này dự kiến là quang học, tránh tắc nghẽn quang học / điện tử và mang lại sự minh bạch. Những người khác sẽ yêu cầu chuyển đổi tín hiệu quang học sang miền điện tử để quản lý giám sát và có lẽ cho mục đích thanh toán. Hình dưới đây mô tả một mạng WDM.
Cơ sở hạ tầng – Trong hình này, ba lớp cấu trúc liên kết sau được hiển thị:
- Truy cập mạng
- Mạng lưới khu vực
- Mạng đường trục
Cơ sở hạ tầng mạng WDM
Cả hai vòng SDH và mạng quang thụ động (PON) làm mạng truy nhập đều được bao gồm. Chúng thường dựa trên một bus, hoặc cấu trúc liên kết hình sao và giao thức điều khiển truy cập phương tiện (MAC) được sử dụng để điều phối việc truyền giữa những người dùng. Không có chức năng định tuyến nào được cung cấp trong các mạng như vậy.
Các kiến trúc này thực tế cho các mạng hỗ trợ tối đa vài trăm người dùng trong khoảng cách ngắn. Mặc dù PON là mạng ít tốn kém hơn các vòng WDM, do thiếu các thành phần tích cực và các tính năng như định tuyến bước sóng, các tia laser cần thiết tại các nguồn PON làm cho thế hệ đầu tiên của thiết bị này vẫn đắt hơn các vòng SDH. Điều này ủng hộ giải pháp SDH ở cấp độ mạng truy cập, ít nhất là trong tương lai gần.
Mạng đường trục chứa các thành phần quang hoạt động, do đó cung cấp các chức năng như chuyển đổi bước sóng và định tuyến. Các mạng đường trục sẽ phải giao tiếp bằng cách nào đó với các công nghệ truyền tải kế thừa, chẳng hạn như ATM, IP, PSTN và SDH. Kịch bản tổng thể được mô tả trong Hình sau. Một số loại giao diện liên quan trong hình.
Lớp phủ Mạng truyền tải WDM mang Lưu lượng ATM / IP.
Đóng gói khung SDH
Khung OCh phải được xác định để có thể dễ dàng thực hiện việc đóng gói khung SDH. Ví dụ, toàn bộ STM-16xc phải được vận chuyển dưới dạng trọng tải OCh. Nếu sử dụng kênh quang STM-16 cơ bản, có thể không đóng gói SDH-16xc vào kênh quang STM-16 do các byte trên không OCh.
Định dạng khung OCh hiện đang được xác định. Hình sau minh họa việc đóng gói khung SDH vào khung OCh.
Giao diện SDH sang WDM
Thiết bị WDM có giao diện SDH vật lý sẽ truyền tín hiệu quang đến thiết bị SDH. Các giao diện này phải tương thích ngược với công nghệ SDH. Do đó, thiết bị SDH không cần biết về công nghệ WDM được sử dụng để truyền tín hiệu của nó (ví dụ: thiết bị có thể thuộc về vòng BLSR / 4).
Trong trường hợp này, WXC sẽ giảm và thêm vào môi trường quang bước sóng ban đầu được sử dụng trong vòng SDH. Bằng cách này, các lớp WDM và SDH được tách hoàn toàn, điều này cần thiết cho khả năng tương tác WDM với thiết bị cũ SDH.
Điều này đặt ra nhiều ràng buộc đối với việc lựa chọn bước sóng trong lớp quang học, vì bước sóng bước sóng cuối cùng, một giao diện với thiết bị SDH, phải là bước sóng được thiết bị SDH sử dụng để kết thúc đường truyền quang, nếu không cung cấp chuyển đổi bước sóng trong thiết bị SDH.
Một liên kết WDM
| Công nghệ | Phát hiện | Sự phục hồi | Chi tiết | |
| WDM | WDM-OMS / OCH | 1-10ms | 10-30ms | Ring / PP |
| SDH | SDH | 0,1ms | 50ms | Nhẫn |
| APS 1 + 1 | 0,1ms | 50ms | PP | |
| ATM | FDDI | 0,1ms | 10ms | Nhẫn |
| STM | 0,1ms | 100ms | ||
| ATM PV-C / P 1 + 1 | 0,1ms | 10msxN | Chờ N = # bước nhảy | |
| ATM PNNI SPV-C / P, SV-C / P | 40s | 1-10 giây | ||
| IP | Giao thức cửa khẩu biên giới | 180ms | 10-100 giây | |
| Giao thức định tuyến cổng nội bộ và E-OSPF | 40s | 1-10 giây | ||
| Hệ thống trung gian | 40s | 1-10 giây | ||
| Định tuyến giao thức Internet | 180s | 100s |
Theo Bảng được hiển thị ở trên, mặc dù khôi phục trong WDM nhanh hơn so với công nghệ SDH, nhưng việc phát hiện lỗi trong WDM lại chậm hơn. Lớp phủ an toàn hơn của các cơ chế bảo vệ WDM / SDH yêu cầu một sơ đồ bảo vệ WDM nhanh hơn. Ngoài ra, các APS SDH có thể bị chậm lại một cách giả tạo nếu các máy khách SDH có thể chịu được sự suy giảm hiệu suất do các quy trình đó gây ra.
Việc khôi phục lỗi không cần thiết ở các lớp cao hơn có thể gây mất ổn định tuyến đường và tắc nghẽn giao thông; do đó, nó nên được tránh bằng mọi giá. Kiểm tra độ bền của lỗi có thể được sử dụng ở các lớp cao hơn để tránh phản ứng sớm với các lỗi ở các lớp thấp hơn.
Việc khôi phục lỗi tại lớp con OMS có thể thay thế các quy trình khôi phục của một số trường hợp tín hiệu SDH được phục vụ bởi lớp quang. Do đó, một số lượng lớn các máy khách SDH có khả năng không bị bắt đầu các quy trình khôi phục lỗi ở các lớp của họ. Do đó, một lần khôi phục lỗi duy nhất tại lớp con OMS quang học có thể dự phòng hàng trăm.
Sự phát triển hướng tới một Mạng truyền tải toàn quang
Quá trình phát triển theo hướng mạng WDM toàn quang có khả năng xảy ra dần dần. Đầu tiên, các thiết bị WXC sẽ được kết nối với các sợi hiện có. Một số thành phần bổ sung có thể cần thiết trong liên kết quang, chẳng hạn như EDFA, để tạo các liên kết cáp quang kế thừa phù hợp với công nghệ WDM. WXC sẽ giao tiếp với thiết bị cũ, chẳng hạn như SDH và giao diện dữ liệu phân tán sợi quang (FDDI).
Điểm cộng của mạng truyền tải trong suốt toàn quang là việc chuyển các chức năng SDH sang lớp trên (IP / ATM) hoặc bên dưới (WDM) SDH có thể xảy ra, giúp tiết kiệm về khả năng nâng cấp và bảo trì mạng. Việc tổ chức lại lớp như vậy có thể ảnh hưởng đến các mạng truyền tải, giả sử rằng lưu lượng truy cập thời gian thực, bao gồm cả thoại, được nhịp độ (IP / ATM). Điều này có thể dẫn đến sự tuyệt chủng của các tín hiệu SDH của VC. Một vấn đề quan trọng sau đó sẽ là làm thế nào để đóng gói các gói vào SDH hoặc thậm chí trực tiếp vào khung OCh một cách hiệu quả nhất. Bất kể phương pháp đóng gói mới nào xuất hiện, khả năng tương thích ngược với IP / PPP / HDLC và đóng gói ATM là điều bắt buộc.