Mạng truyền tải quang WDM sử dụng ghép kênh theo bước sóng

Sự cần thiết phải bảo vệ ở tầng quang

Theo G.872 ITU-T, lớp quang được chia thành 3 lớp con: lớp kênh quang (OCh-Optical Channel), lớp đoạn ghép kênh quang (OMS – Optical Multiplex Section) và lớp đoạn truyền dẫn quang (OTS – Optical Tranmission Section). Trong bảo vệ riêng, mỗi kênh làm việc được truyền trên hai tuyến khác nhau và kênh có chất lượng tốt nhất sẽ được lựa chọn tại đầu thu, do vậy một nửa của dung lượng truyền dẫn trong mạng sẽ luôn được ấn định là dung lượng dự phòng dành cho bảo vệ (tức là dung lượng bảo vệ bằng 100% dung lượng làm việc).

Các khái niệm cơ bản

Bảo vệ riêng là hình thức bảo vệ mà trong đó mỗi kênh làm việc được truyền trên hai tuyến khác nhau và kênh có chất lượng tốt nhất sẽ được lựa chọn tại đầu thu, do vậy một nửa của dung lượng truyền dẫn trong mạng sẽ luôn được ấn định là dung lượng dự phòng dành cho bảo vệ (tức là dung lượng bảo vệ bằng 100% dung lượng làm việc). Trong các mạng lưới xây dựng các liên kết điểm - điểm truyền tải hai hướng muốn cung cấp bảo vệ riêng thì phải sử dụng hai cặp sợi tách biệt nhau về mặt vật lý, một cặp cấp cho các kênh hoạt động còn cặp kia cấp cho các kênh bảo vệ, khi xảy ra sự cố trên sợi hoạt động thì chuyển các kênh lưu lượng lên sợi bảo vệ.

Các phương thức bảo vệ theo cấu hình mạng .1 Bảo vệ ở lớp kênh quang

Điểm khác biệt giữa bảo vệ WDM và SDH là khi xuất hiện sự cố trên một sợi hoạt động thì chuyển mạch của đầu thu tương ứng của phía phát đó không biết gì (chuyển mạch bị mù – blind switch), trong khi ở SDH cả hai đầu thu đều biết trạng thái của sợi bảo vệ. Bước sóng dự phòng dành riêng trên các đoạn của đường dự phòng có thể chia sẻ với các đường dự phòng khác giúp cho giải pháp này có chi phí hiệu quả hơn bảo vệ tuyến riêng nhưng cũng yêu cầu nhiều báo hiệu hơn và phải cấu hình lại các OXC kết cuối của các kênh WDM chia sẻ mà tuyến hoạt động cần được hồi phục. Mặc dù mạng quang cấu hình Mesh có nhiều ưu việt và đang được phát triển mạnh nhưng khả năng tồn tại và duy trì mạng là vấn đề phức tạp hơn so với cấu hinh Ring bởi vì trong mạng có nhiều thực thể hơn trong bảng định tuyến và có nhiều quyết định thiết kế phải lựa chọn.

Ví dụ một hệ thống WDM hai sợi có 16 bước sóng, trên sợi truyền cùng chiều kim đông hồ cấp một nửa đầu (8 bước sóng) của dải bước sóng cho các kênh lưu lượng hoạt động, một nửa còn lại dùng để bảo vệ các kênh hoạt động truyền trên sợi kia (đi ngược chiều kim đồng hồ). Mô hình này được xây dựng dựa trên mô hình SDH MS – SPRing, các chức năng thích ứng OMS được xác định tuỳ thuộc vào các hệ thống cụ thể (ví dụ chúng ta sẽ có chức năng OMSA – 16 trong hệ thống WDM 16 bước sóng) nhưng nó chỉ cung cấp cho các kênh hoạt động hoặc bảo vệ chứ không phải tất cả 16 kênh.

Các phương pháp bảo vệ trong kiến trúc liên kết giữa các lớp quang

• Số lượng bước sóng mang trên tầng quang theo nguyên lý chỉ được một nửa nếu không thì sẽ không cung cấp được tài nguyên dự phòng mặc dù điều này có thể càng làm giảm thêm mức sử dụng thấp của các kênh quang khi lượng nhu cầu tầng client không đủ lớn. Có một số kiến trúc khác có thể tăng cường hiệu năng của VRA trên OCh - DPRing mà không nhất thiết phải sử dụng chức năng tách và chuyển tiếp quang là giải pháp sử dụng một single - homing trên các ring liên kết vật lý với nhau qua các nút kép. Trường hợp OC – DPRing bốn sợi nếu cho phép tái sử dụng các bước sóng thì tổng số bước sóng sẽ giảm xuống nhưng yêu cầu chuyển mạch bảo vệ ở cả hai đầu cuối để tránh xung đột bước sóng trên sợi bảo vệ khi xảy ra sự cố.

Các khái niệm .1 Phục hồi

Tuy vậy phương pháp thứ hai lại yêu cầu phải tập trung nhiều dung lượng dự phòng gần các vị trí dễ gặp sự cố dẫn đến tổng dung lượng dự phòng mà nó yêu cầu cao hơn trong khi phương pháp đầu có thể lập kế hoạch dung lượng dự phòng vừa đủ để hồi phục các sự cố đơn phù hợp với qui mô mạng. Hoạt động cấp phát một kết nối kênh quang cho các cáp và các sợi quang không có gì mới lạ đối với các nhà lập kế hoạch xây dựng mạng SDH trước đây, nhưng việc gán một bước sóng cho một kênh quang, định tuyến các bước sóng quang là một nhiện vụ mới khá phức tạp. • Phân tập đường định tuyến: đối với mỗi đường định tuyến sẽ dành một đường định tuyến khác cho mục đích bảo vệ, để tối ưu hoá về mặt tài nguyên mạng thì việc xác định hai đường khác nhau với cùng bước sóng cho mỗi cặp nút phải được thưc hiện trong pha cấp phát tài nguyên bảo vệ.

Phân bổ lưu lượng trong quá trình hồi phục mạng

Nếu các nút có hỗ trợ biến đổi bước sóng thì vấn đề trở nên đơn giản: nhưng nếu các nút sử dụng bộ ghép kênh xen/rẽ thụ động thì không có khả năng biến đổi bước sóng cho các kênh lưu lượng truyền qua, do đó mỗi nhu cầu quang phải được cấp phát một bước sóng từ đầu cuối - tới - đầu cuối khiến cho công việc này trở lên phức tạp. Phần này sẽ tập trung vào định tuyến và phân bổ bước sóng cho SPRing đáp ứng yêu cầu lưu lượng luồng quang đã xác định, mà không đề cập đến vấn đề nhóm, phân bổ các luồng VC-4 vào kênh quang – đây là phần quyết định của lớp mạng trên và thường thuộc nhà khai thác khác, độc lập với nhà khai thác mạng quang. Bước này có thể giải cho cho kết quả gần hoặc tối ưu băng thuật toán tối di truyền (Genetic), Heuristic hoặc sử dụng thuât toán tối ưu, để xác định hướng tuyến của mỗi luồng lưu lượng. Có hai loại phương pháp phổ biến được sử dụng để định tuyến lưu lượng cho SPRing, đó là:. • Các phương pháp Heuristic. Heuristic thích nghi. Heuristic không thich nghi. • Các phương pháp tối ưu. a) Các phương pháp định tuyến.

• Bước 3: lặp lại với bước này với điều kiện Pj+⊃ A(tức là xét các luồng jmà được định tuyến đi qua tất cả các cạnh có tải cực đại). Chọn lưu lượng j:=lưu lượng tiếp theo trong danh sách. Theo ông Chang và Lee đã chỉ ra, lời giải là tối ưu hoặc nhiều nhất là lớn hơn tối ưu một đơn vị. Sắp xếp dsd theo thứ tự tăng của s và d;. :=định tuyến các lưu lượng bắt đầu từ nút i;. Xác định tập A;. drq: đi qua tất cả các cạnh thuộc A. Chọn drq có số cạnh lớn nhất;. x*:=định tuyến drq theo hướng ngược lại;. Xác định lại tập A:. b) Các phương pháp định tuyến Heuristic. Cách tiếp cận để thiết lập các kết nối này rất đơn giản, tuy nhiên sự bất lợi của cách tiếp cận này là nếu tài nguyên (bước sóng) dọc theo các đường bị tắc nghẽn, nó có thể có khả năng dẫn đến xác suất tắc nghẽn cao trong trường hợp lưu lượng động hoặc dẫn đến cần một số lượng lớn các bước sóng sử dụng trong mạng trong trường hợp lưu lượng tĩnh.