CHƯƠNG 3 MẠNG WDM
3.5.3 Bộ xen rẽ quang OADM
Tổng quan
Bộ xen/rẽ quang OADM (Optical Add/Drop Multiplexer) thường được dùng trong các mạng quang đô thị và mạng quang đường dài vỡ nú cho hiệu quả kinh tế cao, đặc biệt đối với cấu hỡnh mạng tuyến tớnh, cấu hỡnh mạng vũng (Ring).Chức năng của bộ xen/rẽ quang là nó được cấu hỡnh để xen/rẽ một số kênh bước sóng, các kênh bước sóng cũn lại được cấu hỡnh cho đi xuyên qua (pass through).
Bộ ghép kênh xen/rẽ quang cung cấp một phương tiện điều khiển lưu lượng trong mạng. OADM có thể được dùng ở các vị trí khuếch đại trong các mạng đường dài nhưng cũng có thể sử dụng ở những phần tử mạng độc lập. Để hiểu được lợi ích của bộ xen/rẽ quang, ta xét một mạng giữa ba node A, B và C như hỡnh vẽ dưới, lưu lượng mạng giữa A và C đi qua node B, giả thiết các tuyến liên kết hoàn toàn song công.
Giả sử yêu cầu lưu lượng như sau: một bước sóng giữa A và B, một bước sóng giữa B và C, ba bước sóng giữa A và C. Bây giờ triển khai các hệ thống WDM điểm nối điểm để cung cấp nhu cầu lưu lượng này (hỡnh 3.8). Với giải phỏp trong hỡnh (a), hai hệ thống điểm nối điểm được triển khai, một giữa A và B, một giữa B và C. Mỗi liên kết điểm nối điểm sử dụng một OLT ở cuối liên kết. Node B có hai OLT, mỗi OLT kết thúc bốn bước sóng, vỡ thế cần yờu cầu bốn bộ tiếp súng. Tuy nhiờn chỉ cú một trong bốn bước sóng là dành cho node B, các bộ tiếp sóng cũn lại dùng để cung cấp lưu lượng giữa A và C. Vỡ thế sỏu trong tỏm bộ tiếp sóng ở node B được dùng để điều khiển lưu lượng. Đây là việc rất tốn kém.
Với giải phỏp trong hỡnh (b), thay vỡ sử dụng cỏc hệ thống WDM điểm nối điểm, ta triển khai một mạng định tuyến bước sóng. Mạng sử dụng một OLT ở node A và C,
một OADM ở node B. OADM rẽ một trong bốn bước sóng, sau đó kết thúc ở các transponder. Ba bước sóng cũn lại đi xuyên qua trong miền quang mà không cần kết thúc trong các transponder. Điều này thấy được hiệu quả là chỉ sử dụng hai transponder thay vỡ sử dụng đến tám transponder như giải pháp (a), do đó giảm được chi phí đáng kể
Hỡnh 3.8 Vai trũ của OADM trong mạng
Các yêu cầu đối với OADM
Tổng số bước sóng có thể cung cấp được là bao nhiêu. Số bước sóng lớn nhất cú thể xen/rẽ là bao nhiờu.
Có ràng buộc trên một bước sóng nào đó được xen/rẽ. Một kiến trúc chỉ cho phép một số bước sóng xác định nào đó được xen/rẽ chứ khụng phải bất kỡ bước sóng tuỳ ý nào cũng được.
Cú dễ dàng xen/rẽ cỏc kờnh thờm vào. Cú cần thiết phỏ vỡ một kênh đang tồn tại để xen/rẽ cỏc kờnh thờm vào.
Tớnh phức tạp của việc thiết kế OADM ở lớp vật lớ và khi thờm vào cỏc kờnh mới thỡ ảnh hưởng đến việc thiết kế này như thế nào.
OADM cú thể cấu hỡnh lại được, theo nghĩa có thể có thể điều khiển từ xa việc xen, rẽ hoặc nối thụng cỏc kờnh bằng phần mềm hay khụng.
Cỏc cấu trỳc của OADM
Người ta đó đưa ra nhiều cấu trúc để cấu thành OADM, trong đó phần tử cơ bản vẫn là bộ MUX/DEMUX mà ta đó xột. Cú ba cấu trỳc cho OADM: cấu trúc song song, cấu trúc nối tiếp và cấu trúc xen/rẽ theo băng sóng.
Hỡnh 3.9 Cấu trỳc OADM song song
Hỡnh 3.11 Cấu trỳc OADM nối tiếp
Hỡnh 3.12 Cấu trúc OADM xen rẽ theo băng sóng
Cấu trỳc song song
Hỡnh 3.9, một số kênh được chọn có thể được tách ra và những kênh khác được đi qua. Vỡ thế khụng cú sự ràng buộc trờn cỏc kờnh được rẽ và xen. Vỡ vậy cấu trỳc này ỏp đặt những ràng buộc nhỏ nhất trong việc thiết lập các lightpath trong mạng. Ngoài ra suy hao qua OADM cố định, độc lập với số kênh được rẽ và xen là bao nhiêu. Tuy nhiên kiến trúc này lại không hiệu quả về chi phí trong việc điều khiển một số nhỏ các kênh được rẽ, vỡ bất kể bao nhiờu kờnh được rẽ, tất cả các kênh đều cần phải được tách và ghép lại với nhau. Do đó ta phải tốn chi phí cho việc tách và ghép cho tất cả những kênh đi vào. Điều này cũng dẫn đến suy hao cao hơn. Tuy nhiên khi một số lượng lớn số kênh được rẽ và linh hoạt trong việc thêm vào hoặc lấy ra bất cứ kênh nào thỡ cấu trỳc này cũng cho ta hiệu quả kinh tế.
Cấu trúc song song theo băng sóng
Hỡnh 3.10 là sự cải tiến của hỡnh 3.9 nhằm giảm chi phí thiết kế trên, việc ghép và tách kênh được thực hiện qua hai giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất tách riêng các bước sóng thành những dải (bands), giai đoạn thứ hai tách những dải thành các bước sóng riêng lẻ.
Nếu chỉ có bốn kênh được rẽ ở một vị trí, thỡ 12 kờnh cú thể giữ nguyờn trong cỏc dải, thay vỡ phải tách xuống thành từng kênh riêng lẻ. Điều này cho thấy ta đó tiết kiệm được chi phí cho bộ MUX và DEMUX. Ngoài ra, việc sử dụng các dải cho phép tín hiệu được đi qua với suy hao quang thấp hơn.
Cấu trỳc nối tiếp
Hỡnh 3.11, một kênh riêng lẻ được tách và ghép từ một tập các kênh đi vào. Ta gọi thiết bị này là bộ xen rẽ đơn kênh (SC - OADM). Để tách và ghép nhiều kênh thỡ cỏc SC - OADM được nối liên tiếp nhau. Kiến trúc này bổ sung cho kiến trỳc của hỡnh 3.9. Việc tách và ghép kênh ảnh huởng đến các kênh đang tồn tại, nên nhằm giảm tối thiểu ảnh hưởng này thỡ lờn kế hoạch tập bước sóng nào cần được lấy ra ở từng vị trí. Tuy nhiên nếu số kênh cần được tách ra là lớn thỡ kiến trỳc này khụng cũn phự hợp nữa, do chỳng ta phải sử dụng nhiều thiết bị riờng lẻ nối lại với nhau. Điều đó cho thấy nó không hiệu quả về kinh tế. Ngoài ra suy hao cũng gia tăng theo.
Cấu trúc xen/rẽ theo băng sóng
Hỡnh 3.12, một nhóm cố định kênh bước sóng được thực hiện xen/rẽ tại mỗi nút mạng OADM. Các kênh được thiết lập thực hiện xen/rẽ là các kênh liên tiếp nhau trong một băng sóng, sẽ được lọc bởi một bộ lọc có băng thông là dải bước sóng. Sau đó, chúng được đưa lên mức ghép kênh cao hơn và từ đó giải ghép kênh thành các kênh bước sóng riêng lẻ. éõy là cấu trỳc trung hũa giữa hai cấu trúc song song và cấu trúc nối tiếp mà ta đó mụ tả ở trờn. Số lượng tối đa kênh bước sóng được xen/rẽ là tùy thuộc vào băng thông của bộ lọc. Số lượng thực tế các kênh xen/rẽ là cũn tựy thuộc vào nhà quản lý hệ thống trang bị bao nhiờu bộ chuyển đổi tín hiệu tại nút OADM. Tuy nhiên, số lượng các kênh xen/rẽ là bao nhiêu cũng không ảnh hưởng đến quá trỡnh tớnh toỏn cỏc đường quang khác truyền trong mạng và độ suy hao của tín hiệu khi đi qua OADM. Trong một nhóm kênh, việc xen/rẽ các kênh bổ xung sẽ không làm ảnh hưởng tới các đường quang khác trong mạng bởi vỡ suy hao nối thụng cho tất cả cỏc kờnh khụng nằm trong nhúm xen/rẽ là cố định. Tuy nhiên cấu trúc này làm phức tạp kế hoạch hoá bước sóng và áp đặt một số hạn chế lên việc phân bổ bước sóng.