N Khụng •Wavelength Blocker (LCD or MEMS)+ Fixed Filters (TFF)
1.2.3. Bộ kết nối chộo quang OXC
OADM là phõn tử mạng hữu ớch để điều khiển cỏc cấu trỳc mạng đơn giản như cấu trỳc tuyến tớnh trong hỡnh 5.4 hoặc cấu trỳc vũng Ring với số bước súng ớt. Với mạng cú cấu trỳc mắt lưới phức tạp hơn và số bước súng sử dụng nhiều hơn, người ta phải sử dụng một phần tử khỏc là bộ kết nối chộo OXC. OXC là thiết bị dựng để chuyển mạch cỏc tớn hiệu quang tốc độ cao trong mạng sợi quang. Cú thể coi OADM là một trường hợp đặc biệt của OXC.
OXC được đặt ở vị trớ trung tõm, điều khiển lưu lượng lớn. Một OXC cũng là phần tử mạng chớnh cho phộp cấu hỡnh lại cỏc mạng quang, ở đú cỏc lightpath được thiết lập và giải phúng theo yờu cầu, chứ khụng được cung cấp một cỏch cố định.
Cú một số cỏch thực hiện một OXC. Loại thứ nhất thực hiện OXC trờn miền điện tử. Sau khi được tỏch kờnh qua bộ Demux, tất cả cỏc tớn hiệu quang đầu vào được chuyển đổi sang tớn hiệu điện. Cỏc tớn hiệu điện này sau đú được chuyển mạch bởi một module chuyển mạch điện tử. Cuối cựng cỏc tớn hiệu điện chuyển mạch được chuyển đổi trở lại tớn hiệu quang bằng cỏch sử dụng chỳng để điều chế cỏc bộ laser và sau đú cỏc tớn hiệu quang thu được sẽ được ghộp kờnh với nhau trước khi đưa vào sợi quang để truyền đi. Loại cấu trỳc này gọi là OXC cấu trỳc OEO. Cỏc cross-connects dựa trờn một quỏ trỡnh chuyển mạch OEO cú hạn chế đú là chuyển mạch điện tử sẽ hạn chế băng
thụng cực đại của tớn hiệu. Tuy nhiờn, ta lại dễ giỏm sỏt chất lượng tớn hiệu trong thiết bị OEO, vỡ tất cả cỏc tớn hiệu được chuyển đổi sang tớn hiệu điện tại nodechuyển mạch. Một ưu điểm nữa là cỏc tớn hiệu quang được tỏi tạo lại, nờn khụng gõy ra tỏn sắc hay suy hao khi tớn hiệu quang đi qua node chuyển mạch. Một OXC điện tử được gọi là opaque OXC.
Cỏch thứ hai để thực hiện OXC là chuyển mạch cỏc tớn hiệu quang trong thiết bị toàn quang. Loại OXC này được gọi là Transparent OXC hay
Photonic Cross-Connect (PXC). Cụ thể là, qua khối tỏch kờnh quang (Optical Demux)tớn hiệu quang được tỏch thành cỏc kờnh bước súng, rồi được đưa đến khối chuyển mạch quang(Optical Switch). Sau chuyển mạch, cỏc kờnh quang này được ghộp kờnh, rồi phỏt vào sợi quang bằng cỏc bộ ghộp kờnh quang (Optical Mux). Loại cấu trỳc OXC này sẽ giữ nguyờn được cỏc đặc điểm về tốc độ bit và trong suốt với giao thức lớp trờn. Tuy nhiờn do cỏc tớn hiệu này được duy trỡ ở dạng quang, nờn khú giỏm sỏt chất lượng tớn hiệu quang.
Một loại OXC thứ ba kết hợp cả hai loại trờn, gọi là translucent OXC. Trong cấu trỳc này, cú một tầng chuyển mạch bao gồm một khối chuyển mạch quang và một khối chuyển mạch điện. Cỏc tớn hiệu quang đi qua tầng chuyển mạch cú thể được chuyển mạch bằng khối chuyển mạch quang hoặc khối chuyển mạch điện. Trong hầu hết cỏc trường hợp, khối chuyển mạch quang hay được sử dụng hơn do tớnh trong suốt của nú. Khi tất cả cỏc giao diện của khối chuyển mạch quang đều bận, hoặc do tớn hiệu quang cõn được tỏi tạo thụng qua quỏ trỡnh chuyển đổi O/E/O thỡ khối chuyển mạch điện được sử dụng. Như vậy node Translucent OXC cú khả năng kết hợp cả hai ưu điểm đú là trong suốt với tớn hiệu quang và khả năng tỏi tạo, giỏm sỏt chất lượng tớn hiệu quang
OXC làm việc trực tiếp với cỏc phần tử mạng SONET/SDH cũng như cỏc bộ IP Router và cỏc chuyển mạch ATM, cỏc thiết bị đầu cuối WDM và cỏc bộ OADM như chỉ ra trong hỡnh 1.13. Một số người coi OXC như là một bộ chuyển mạch kết nối chộo với cỏc thiết bị đầu cuối OLT xung quanh. Ta cú
thể xõy dung mạng sử dụng cỏc thiết bị OXC và OLT từ cỏc nhà sản xuất khỏc nhau. OXC cung cấp nhiều chức năng như sau:
• Cung cấp dịch vụ: Một OXC sẽ cung cấp cỏc lightpath cũn gọi là dịch vụ,
trong một mạng lớn một cỏch tự động mà khụng phải bằng tay. Khả năng này trở nờn quan trọng khi giải quyết số bước súng lớn hơn trong một node hoặc với số node trong mạng lớn. Nú cũng khỏ quan trọng khi cỏc lightpath trong mạng cần được cấu hỡnh lại để đỏp ứng với sự thay đổi lưu lượng. Cỏc OXC cú thể cấu hỡnh từ xa đảm nhận chức năng này.
Hình 1.13: Kết nối OXC với cỏc phần tử khỏc
• Bảo vệ lightpath: Bảo vệ lightpath khi sợi bị đứt và khi thiết bị gặp sự cú
trong mạng là những chức năng quan trọng nhất được mong đợi từ bộ kết nối chộo. Bộ kết nối chộo là một phần tử mạng thụng minh. Nú cú thể phỏt hiện ra sự cố trong mạng và nhanh chúng định tuyến lại cỏc lightpath. Cỏc bộ kết nối chộo cho phộp nõng cao hiệu quả sử dụng băng thụngcho cỏc mạng mesh.
• Trong suốt đối với tốc độ bit: Khả năng chuyển mạch cỏc tớn hiệu với tốc độ
bit và cỏc định dạng khung tựy ý là một thuộc tớnh mong muốn của cỏc OXC.
• Thực hiện chuyển đổi bước súng: Ngoài việc chuyển mạch một tớn hiệu từ
cổng này sang cổng khỏc, OXC cũng cú thể kết hợp thờm khả năng chuyển đổi bước súng bờn trong.
Hình 1.14: Một số cấu trỳc OXC được triển khai
Hỡnh 1.14 là một số cấu trỳc của OXC được triển khai trong thực tế. Hỡnh 1.14a mụ tả một OXC gồm một lừi chuyển mạch điện bao quanh bởi cỏc bộ chuyển đổi quang-điện (O/E). OXC hoạt động với cỏc OLT thụng qua cỏc giao diện quang phi WDM, tiờu biểu ở 1310nm. OLT cú cỏc bộ tiếp súng để chuyển tớn hiệu này bước súng WDM thớch hợp, hoặc tự OXC cú thể cú cỏc laser bước súng riờng biệt hoạt động với cỏc OLT mà khụng cần những bộ tiếp súng giữa chỳng. Hỡnh 1.14b,d mụ tả cỏc OXC với một lừi chuyển mạch quang. Sự khỏc nhau chớnh nằm ở chỗ cỏc OXC làm việc với những thiết bị WDM. Lưu ý rằng cỏc cấu hỡnh 1.14a,b và c đều cú chuyển đổi bước súng và tỏi sinh tớn hiệu trong bản thõn OXC hoặc sử dụng cỏc bộ tiếp súng gắn vào cỏc OLT. Để khả năng phục hồi tớn hiệu, và chuyển đổi bước súng, cầu hỡnh ở hỡnh 1.14d được bổ sung để thờm vào bộ kết nối chộo lừi điện tử như trong hỡnh 1.15. Cấu hỡnh này cho phộp hầu hết cỏc tớn hiệu được chuyển mạch
trong miền quang, tối thiểu chi phớ và tối đa dung lượng mạng, trong khi cho phộp ta định tuyến cỏc tớn hiệu xuống lớp điện khi cần thiết.
Hình 1.15: Node mạng kết nối chuyển mạch quang và chuyển mạch điện
Trong hỡnh 1.16, tớn hiệu vào trong cỏc đụi sợi quang khỏc nhau trước tiờn được phõn kờnh bởi cỏc OLT. Tất cả cỏc tớn hiệu ở cựng một bước súng cho trước được gửi đến một bộ chuyển mạch dành cho bước súng đú, và cỏc tớn hiệu từ cỏc ngừ ra của cỏc chuyển mạch được ghộp lại với nhau bằng cỏc OLT. Trong một node với F đụi sợi WDM và W bước súng trờn mỗi cặp sợi, sự xếp đặt này sử dụng F bộ OLT và W bộ chuyển mạch 2Fx2F. Điều này cho phộp bất kỡ tớn hiệu trờn bất kỡ bước súng nào được rớt cục bộ. Ngược lại cấu hỡnh 1.15 sử dụng F bộ OLT và một bộ chuyển mạch 2WFx2WF để cung cấp cựng dung lượng. Vớ dụ xột F=4 và W=32 là những giỏ trị thực tế hiện đang dựng. Trong trường hợp này cấu hỡnh 1.16 sử dụng 4 bộ OLT và 32 bộ chuyển mạch 8x8. Ngược lại cấu hỡnh 1.14b cần 4 bộ OLT và một chuyển mạch
256x256. Như đó biết, cỏc bộ chuyển mạch quang càng lớn thỡ càng khú chế tạo hơn so với những chuyển mạch nhỏ.
Hình 1.16: Cấu trỳc OXC cải tiến
Do vậy sử dụng cấu hỡnh 1.16 mạng lại sự lựa chọn với chi phớ thấp hơn cho cỏc bộ chuyển mạch quang khụng nghẽn kớch thước lớn hơn. Tuy nhiờn, ta khụng xem xột làm thế nào để tối ưu số bộ kết cuối xen/rớt (là cỏc transponder hoặc cỏc giao diện O/E). Cả hai hỡnh 1.15 và 1.16 đều giả thiết cú đủ cỏc cổng để kết thỳc tất cả WF tớn hiệu. Hầu như đõy là trường hợp hiếm khi nào xảy ra, vỡ chỉ một phần lưu lượng sẽ cần được lấy xuống và cỏc thiết bị kết cuối thỡ đắt tiền. Nếu thực sự cần WF kết thỳc trờn một chuyển mạch điện, thỡ giải phỏp tốt nhất là sử dụng cấu hỡnh lừi điện trong hỡnh 1.14a.
Nếu ta cú tổng cộng T thiết bị đầu cuối, tất cả đều cú cỏc laser chỉnh được bước súng và ta muốn rớt bất cứ tớn hiệu nào trong số WF tớn hiệu, điều này yờu cầu một chuyển mạch quang TxWF thờm vào giữa những bộ chuyển
mạch và cỏc thiết bị kết cuối như trong hỡnh 1.17. Ngược lại, với một bộ chuyển mạch khụng nghẽn kớch thước lớn, ta chỉ đơn giản kết nối T thiết bị kết cuối đến T cổng của bộ chuyển mạch này, tạo ra một chuyển mạch (WF+T)x(WF+T).
Hình 1.17: Cấu trỳc OXC mới nhất
Túm lại sử dụng mụ hỡnh 1.16 ta cần phải tớnh luụn số sợi, phần lưu lượng được xen/rớt, số bộ kết cuối và cỏc khả năng điều chỉnh cũng như cỏc thụng số riờng biệt trong thiết kế. Hiện nay cỏc OXC cú lừi chuyển mạch điện với toàn bộ dung lượng lờn đến một vài Tb.s, cú khả năng phõn luồng xuống tới luồng STS-1 (51Mbps) đó cú mặt trờn thị trường. Cỏc OXC với trung tõm chuyển mạch quang với hơn 1000 cổng cũng đang nổi lờn như cỏc sản phẩm thương mại.