Bảo vệ trong hệ thống WDM sử dụng cấu hình vòng: phương pháp riêng cho liên kết điểm-điểm

Bảo vệ ở lớp đoạn ghép kênh quang .1 Bảo vệ riêng cho cấu hình điểm - điểm

Khi xem xét bảo vệ OMS giữa các OADM trong một kiến trúc ring yêu cầu phải sử dụng các chuyển mạch kép hoặc các chuyển mạch đơn có hỗ trợ biến đổi bước sóng tại mỗi nút. Các liên kết logic trực tiếp nút - tới - nút có thể được thiết lập sử dụng các bước sóng khác nhau, cho phép ta xây dựng nên các lưới logic kết nối mỗi nút tới nút khác trong ring. 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).

Trên sợi đi ngược chiều kim đồng hồ thì đảo ngược lại, nửa đầu của dải bước sóng dùng để bảo vệ các kênh hoạt động truyền trên sợi đi cùng chiều kim đồng hồ, còn nửa sau dùng cho các kênh lưu lưọng hoạt động khác. Nếu một đoạn hay một nút bị sự cố, các nút kế cận sự cố thực hiện chuyển mạch bảo vệ định tuyến lại các bước sóng hoạt động truyền trên sợi bị sự cố lên các bước sóng bảo vệ của sợi đi theo hướng ngược lại. Bỡnh thường tuyến hoạt động được định tuyến lờn ring của sợi phớa ngoài, sau khi xuất hiện sự cố nút thì tuyến được chuyển mạch lên ring của sợi ở phía trong tại cùng bước sóng hoạt động.

Dưới đây là mô hình chức năng của một nút OMS – SPRing kế cận sự cố sử dụng chuyển mạch kép để chuyển mạch bảo vệ ở phía xảy ra sự cố (đứt cáp hoặc sự cố nút). 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. Trong phương thức chuyển mạch quang 2ì2 thỡ nú thớch hợp với chuyển mạch bảo vệ mà yêu cầu độ tổn thất nhỏ (khoảng 1dB) và tốc độ chuyển mạch nhanh (khoảng 20 ms).

Vị trí tốt nhất để đặt bộ khuyếch đại quang là ở giữa OADM và chuyển mạch quang để có thể sử dụng các bộ khuyếch đại quang hạn chế những tổn thất phụ ở trạng thái bảo vệ. Với trường hợi này mỗi chặng có bốn sợi quang, mỗi cặp sợi quang dùng để truyền lưu lượng hoạt động, một cặp sợi quang kia dành cho dự phòng bảo vệ cho cặp làm việc (50% tổng dung lượng cho bảo vệ). Khi xảy ra sự cố đoạn thì Ring được hồi phục bằng việc sử dụng chuyển mạch bảo vệ tại hai nút kế cận với đoạn bị sự cố để nối vòng lưu lượng trên các sợi hoạt động lên các sợi bảo vệ.

Ví dụ có phiên truyền thông hai hướng giữa nút A và nút C khi xảy ra sự cố đoạn giữa nút A và nút D như hình vẽ 2.22 trong đó hình a là trường hợp ở điều kiện bình thường còn hình b ở điều kiện xảy ra sự cố. Khi xảy ra sự cố thì xuất hiện kênh báo hiệu giữa nút A và nút D sau đó hai nút này thực hiện chuyển mạch bảo vệ chuyển các bước sóng lên kênh dự phòng.

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

Lựa chọn các kiến trúc mạng tham chiếu

Yêu cầu có báo hiệu để phối hợp chuyển mạch ở cả hai nút kết cuối đoạn bị sự cố. • CS – Ring là một kiến trúc thuận lợi cho việc kết hợp các chức năng SDH của các thiết bị sẵn có trên mạng (định tuyến và bảo vệ MS) với chức năng định tuyến quang của các nút logic. • OMS – SPRing là một kiến trúc mạng toàn quang tiên tiến hỗ trợ thực thi cả định tuyến và bảo vệ quang.

Do đó kiến trúc này rất quan trọng đối với việc lập kế hoạch cho các mạng quang. • Kiến trúc lưới quang của các OXC hỗ trợ định tuyến và hồi phục quang giúp đơn giản hoá sự phức tạp khi xây dựng các mạng cấu hình lưới dung lượng cao từ các thiết bị tầng điện. Đây là một kiến trúc phân cấp gồm hai CS – Ring liên kết với nhau thông qua các kết nối chéo SDH.

Ưu điểm chính của kiến trúc này là việc cấp phát bước sóng có thể được lập kế hoạch cho mỗi Ring một cách độc lập. Trong các hub khả năng mềm dẻo mức kênh quang phụ thuộc vào dung lượng kết nối chéo quang mà các OADM cung cấp. Đây là một kiến trúc có nhiều hứa hẹn ứng dụng nhất trong tương lai.

Lưu lượng ở các Ring lớp dưới được tập hợp và truyền tải bởi lớp bên trên có lưu lượng rất cao giống như trong mạng SDH truyền thống. Trong một mạng lớn các OXC có thể có chức năng biến đổi bước sóng nhằm thiết lập rất nhiều tuyến. Phương thức bảo vệ kết nối mạng con (OSNCP) (bảo vệ tuyến 1+1) có thể là một lựa chọn cho kiến trúc này.

Trong một số trường hợp kiến trúc này có thể cung cấp một giải pháp tối ưu, khi đó ta sẽ có một Ring quang dung lượng rất cao liên kết giữa các mạng con có cấu hình lưới ở tầng dưới.

Liên kết giữa các mạng con và vấn đề bảo vệ

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. Mục đích ở đây là sử dụng mỗi bước sóng để truyền một nửa số kết nối tầng client nên về mặt nguyên lý thì yêu cầu tài nguyên giống như trường hợp của VRA trên OCh – DPRing (hoặc tốt hơn tương đương với OMS-SPRing). Mỗi mạng con (SSN ví dụ một ring) không chỉ phục hồi một sự cố nút đơn hoặc sự cố đoạn đơn, mà có thể cho phép chống lại cả trường hợp nhiều xảy ra sự cố (mỗi sự cố trên một ring) giữa nút A và B.

Nhưng cả hai kiến trúc này đều kém hơn kiến trúc sử dụng VRA trên OCh - DPRing tại các nút liên kết: chỉ phục hồi một nửa số kết nối tầng client khi xảy ra sự cố tại vị trí liên kết. Nhìn toàn cảnh một mạng quang ta có thể thấy nó được cấu thành từ một mạng lừi (mạng trục – back bone) và cỏc mạng con thành phần liờn kết với mạng lừi mạng lừi và liờn kết với nhau. Mặc dù được bảo vệ nhưng cấu hình này tiềm tàng rất nhiều nguy cơ như đứt cả tuyến cáp hay sự cố thiết bị nên nó chỉ được sử dụng ở giai đoạn đầu thử nghiệm chưa phát triển dung lượng mà không mấy khi được sử dụng trong các mạng qui mô lớn.

Các kiến trúc OMS – DPRing và OMS – SPRing thực thi bảo vệ ở lớp đoạn ghép kênh quang nên tất cả các kênh quang trên cùng một chặng sẽ được bảo vệ đồng thời khi xuất hiện sự cố. Cấu hình này có thể chống lại sự cố chặng đơn, sự cố đa chặng, hay sự cố tại nút trung gian trên tuyến hoạt động nhưng có nhược điểm chung là yêu cầu chi phí đắt hơn so với các giải pháp khác. 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.

OMS – 2 SPRing truyền lưu lượng trên cả hai sợi, mỗi sợi cấp phát một nửa tổng số các bước sóng cho các kênh hoạt động, nửa còn lại dự phòng bảo vệ các kênh hoạt động trên sợi kia. OMS – 4 SPRing là ring WDM hai hướng mỗi chặng có bốn sợi quang, một cặp sợi quang dùng để truyền lưu lượng hoạt động, một cặp sợi quang kia dành cho dự phòng bảo vệ cho cặp hoạt động. Cả hai giải pháp bảo vệ 1+1 và 1:1 đều dành tới 50% dung lượng cho bảo vệ và có thể áp dụng bảo vệ từng kênh quang trong mạng lưới WDM, các OXC chuyển tiếp không phải cấu hình lại trong trường hợp xảy ra sự cố.

Cơ chế bảo vệ riêng có thể phân chia thành hai loại: một là loại tuyến bảo vệ và tuyến hoạt động chỉ tách biệt về SRG, hai là tuyến bảo vệ và tuyến hoạt động tách biệt cả về SRG và các nút trung gian. Có nhiều cách thực thi bảo vệ đoạn trong cấu hình mesh, nhưng trên thực tế có hai chiến lược cấp phát dung lượng dự phòng phổ biến: giải pháp sử dụng các vòng ring vu hồi và giải pháp tổng quát hoá vòng lặp ngược.