Thế hệ WDM đầu tiên chỉ cung cấp các liên kết vật lý point to point mà chỉ hạn chế trong các đ−ờng trục mạng WAN. Các cấu hình mạng WAN WDM là cấu hình tĩnh hoặc cấu hình nhân công. Bản thân liên kết WDM chỉ cung cấp các kết nối end-to-end tốc độ t−ơng đối thấp.Những vấn đề kỹ thuật của WDM thế hệ đầu bao gồm thiết kế và phát triển các laser và các bộ khuếch đại WDM, và các giao thức truy nhập môi tr−ờng truyền dẫn và định tuyến b−ớc sóng tĩnh. WADM cũng có thể đ−ợc sử dụng trong các mạng MAN, ví dụ nh− sử dụng topology ring. Để liên kết các ring WADM, bộ đấu chéo DXC (Digital Cross Connect) đ−ợc đ−a ra để cung cấp các kết nối băng hẹp và băng rộng. Thông th−ờng các hệ thống này đ−ợc dùng để quản lý các đ−ờng trung kế chuyển mạch thoại và các liên kết T1.
WDM thế hệ thứ 2 có khả năng thiết lập liên kết lightpath end-to-end định h−ớng trong lớp quang nhờ việc đ−a ra bộ WSXC. Các lightpath tạo nên một topology ảo bên trên topology sợi vật lý. Topo ảo có thể đ−ợc cấu hình lại một cách động để đáp ứng lại những thay đổi l−u l−ợng và/hoặc lập kế hoạch mạng. Các vấn đề kỹ thuật của WDM thế hệ thứ 2 bao gồm việc đ−a ra các thiết bị tách/ghép và đấu chéo b−ớc sóng, khả năng chuyển đổi b−ớc sóng tại các bộ đấu chéo, định tuyến động và phân bổ b−ớc sóng. Cũng trong thế hệ thứ 2 này, kiến trúc mạng cũng nhận đ−ợc quan tâm, đặc biệt là về giao diện để liên kết với các mạng khác. Cả hai thế hệ đầu và thế hệ 2 của mạng WDM đã đ−ợc sử dụng trong các mạng truyền dẫn đang hoạt động. Chi phí hiệu quả của chúng trong các mạng đ−ờng dài đã đ−ợc chấp nhận.
Thế hệ thứ 3 của mạng WDM đ−a ra một mạng chuyển mạch gói quang, trong đó các tiêu đề hoặc các nhãn quang đ−ợc gắn kèm với dữ liệu,
đ−ợc truyền đi cùng với tr−ờng tin, và đ−ợc xử lý tại mỗi chuyển mạch quang WDM. Dựa trên tỷ lệ của thời gian xử lý tiêu đề gói tin và chi phí truyền dẫn gói tin, mạng WDM chuyển mạch gói có thể đ−ợc thực thi hiệu qủa sử dụng chuyển mạch nhãn hoặc chuyển mạch chùm quang. Chuyển mạch gói quang thuần tuý trong các mạng toàn quang hiện vẫn đang đ−ợc nghiên cứu.
Bộ định tuyến gói tin toàn quang, không sử dụng bộ đệm mang đến một loạt những vấn đề kỹ thuật mới cho việc lập kế hoạch mạng: Giải quyết tranh chấp,điều khiển l−u l−ợng, dự phòng, t−ơng thích với các bộ định tuyến IP truyền thống.
Các ví dụ của các thiết bị WDM thế hệ thứ 3 là: Các bộ định tuyến chuyển mạch nhãn quang; Các bộ định tuyến quang Gigabit;Các bộ chuyển mạch quang tốc độ cao.
Khả năng t−ơng thích giữa các mạng WDM và các mạng IP trở thành vấn đề chính cần quan tâm trong các mạng WDM thế hệ thứ 3. Định tuyến tích hợp và phân bổ b−ớc sóng dựa trên giao thức MPLS/GMPLS đã bắt đầu xuất hiện. Những vấn đề kỹ thuật phần mềm mấu chốt khác bao gồm quản lý băng thông, tái cấu hình và phục hồi đ−ờng đi, và hỗ trợ chất l−ợng dịch vụ.
Hình 2-1 chỉ ra tiến trình phát triển của mạng WDM. L−u l−ợng lõi thể hiện cả thể tích của l−u l−ợng và kích th−ớc của mỗi l−u l−ợng. L−u l−ợng trong mạng truy nhập đ−ợc ghép kênh tr−ớc khi đ−ợc truyền đi trên mạng đ−ờng trục.
Hình 2-1: Tiến trình phát triển mạng WDM 2.1.2 Mạng IP/WDM
Mạng IP cung cấp chỉ một lớp hội tụ trong mạng internet toàn cầu. IP là một bộ giao thức lớp 3 đ−ợc thiết kế để giải quyết vấn đề t−ơng thích mức mạng và định tuyến qua nhiều mạng con khác nhau với các kỹ thuật mạng lớp 2 khác nhau. Do sự bùng nổ l−u l−ợng IP đã cho thấy rằng cơ sở hạ tầng mạng nên đ−ợc tối −u cho IP. Bên d−ới lớp IP, sợi quang sử dụng kỹ thuật WDM là kỹ thuật truyễn dẫn hữu tuyến có nhiều hứa hẹn nhất, cung cấp một dung l−ợng mạng khổng lồ đòi hỏi để tồn tại trong sự phát triển liên tục của Internet.
Kỹ thuật WDM sẽ trở nên hấp dẫn hơn khi chi phí của các hệ thống WDM giảm xuống. Với việc ứng dụng liên tục rộng khắp trong thông tin cáp sợi quang và độ hoàn thiện của WDM.
Động cơ thúc đẩy phải sử dụng IP/WDM bao gồm:
• Các mạng quang WDM có thể đáp ứng đ−ợc việc tăng liên tục của l−u l−ợng mạng bằng cách sử dụng cơ sở hạ tầng mạng hiện
có. Việc sử dụng kỹ thuật WDM làm tăng đáng kể băng thông mạng quang.
• Phần lớn l−u l−ợng dữ liệu mạng là IP. Gần nh− toàn bộ dữ liệu ứng dụng ng−ời dùng cuối là sử dụng IP. L−u l−ợng thoại truyền thống cũng đ−ợc gói hoá.
• IP/WDMthừa h−ởng tính linh hoạt và khả năng thích nghi trong các giao thức điều khiển IP
• IP/WDMcó thể đạt đ−ợc phân bổ băng thông theo yêu cầu có dự phòng, thời gian thực .
• IP/WDMsẽ giải quyết đ−ợc vấn đề t−ơng thích WDM với dịch vụ qua sự giúp đỡ của các giao thức IP
• Trên quan điểm dịch vụ mạng IP/WDM có thể tận dụng −u điểm của các cơ chế, mô hình, chính sách chất l−ợng dịch vụ.
Mạng IP/WDM đ−ợc thiết kế để truyền l−u l−ợng IP trong mạng quang WDM. Hình 2-2. chỉ ra việc truyền dẫn gói tin IP hoặc các tín hiệu SONET/SDH trên các mạng WDM.
Những vấn đề của mạng IP/WDM
IP/WDM trở thành thực tế cho tất cả các dịch vụ end-to-end đ−ợc cung cấp hoàn toàn bằng quang. Do đó mạng quang cần hoàn thiện những yêu cầu về tính năng nh− phát hiện và chống lỗi, quản lý điều khiển mạng, định tuyến b−ớc sóng, chuyển mạch quang…trong bản thân lớp WDM (th−ờng đ−ợc xem nh− là lớp 1).
2.2 Các kiến trúc mạng IP/WDM
2.2.1 Các kiểu kiến trúc mạng
Kỹ thuật mạng IP/WDM có thể đ−ợc chia thành 2 loại: WDM có thể cấu hình lại và WDM chuyển mạch.
Loại đầu đ−ợc sử dụng trong chuyển mạch kênh trong đó đ−ờng quang đ−ợc tạo bởi các kênh đã đ−ợc thiết lập có khả năng cấu hình lại để phản ứng lại những thay đổi của l−u l−ợng, quy hoạch mạng.
Loại thứ hai đ−ợc sử dụng trong mạng WDM chuyển mạch gói, trong đó các tiêu đề quang hoặc nhãn quang đ−ợc đ−ợc đính kèm với dữ liệu, đ−ợc truyền đi cùng tr−ờng tin và đ−ợc xử lý tại mỗi chuyển mạch.
Kỹ thuật WDM có thể cấu hình lại đ−ợc sử dụng trong các mạng truyền dẫn đ−ờng trục. Nó chủ yếu giải quyết đến vấn đề liên quan tới l−u l−ợng lớn, tuy nhiên l−u l−ợng này ít bùng nổ hơn so với mạng truy nhập. WDM chuyển mạch sẽ phát triển đặc biệt trong các mạng truy nhập và mạng metro. WDM chuyển mạch nhắm đến mục đích chuyển mạch l−u l−ợng trung bình, chúng đòi hỏi kiếm trúc mạng linh hoạt và cần những tính năng điều khiển mạng toàn diện và có thể thay đổi về quy mô.
Vì IP đã trở thành lớp hội tụ duy nhất trong mạng máy tính và mạng viễn thông nên vấn đề hiệu suất và hiệu quả truyền dẫn l−u l−ợng IP trong một mạng WDM là việc rất quan trọng. Ta xét ba kiểu kiến trúc mạng IP/WDM
2.2.1.1 Mạng IP/ WDM Điểm-Điểm
Trong kiểu kiến trúc này các liên kết quang điểm- điểm WDM đ−ợc sử dụng để cung cấp các dịch vụ truyền dẫn l−u l−ợng IP. Các thiết bị WDM nh−
OAWDM không thể tự chúng tạo nên một mạng. Thay vào đó chúng cung cấp một liên kết lớp vật lý giữa các bộ định tuyến IP. SONET có thể đ−ợc sử dụng cho truyền dẫn các khung trên các kênh WDM. Các gói tin IP có thể đ−ợc đóng thành các khung SONET sử dụng cơ chế Packet-over-SONET.
Rất nhiều bộ định tuyến IP và nhà cung cấp thiết bị WDM hiện có những sản phẩm có thể hỗ trợ IP over point-to-point WDM. Các hệ thống Ip/wdmđiểm- điểm đã đ−ợc triển khai rộng rãi trong các mạng đ−ờng dài.
Một kiến trúc IP/WDM điểm-điểm đòi hỏi bộ định tuyến IP đ−ợc kết nối trực tiếp với nhau thông qua các liên kết sợi quang đa b−ớc sóng . Trong đó bộ định tuyến Topo mạng trong kiểu kiến trúc này là cố định và tất cả những cấu hình mạng là tĩnh. Các hệ thống quản lý cho những mạng nh− thế này là th−ờng tập trung, với t−ơng tác tối thiểu giữa các lớp IP và lớp WDM.