Dù cấu trúc mạng Ring WDM là cấu hình phổ biến nhất hiện nay, nhưng gần đây các mạng quang WDM có cấu hình Mesh đang được thừa nhận là có đặc tính quan trọng và ưu việt hơn. Điều này là nhờ sự phát triển và cải thiện của các OXC, các thiết bị chuyển mạch quang.
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. Ngoài ra, không có cơ chế bảo vệ mạng quang WDM cấu hình Mesh nào hiện nay được thương mại hoá trên phạm vi lớn.
Bảo vệ tuyến tại lớp OCh có thể được áp dụng cho các mạng quang cấu hình Mesh. Để có một kết nối thì một cặp đường đi (đường đi làm việc và đường đi dự phòng) phải được thiết lập. Để cơ chế bảo vệ tuyến đạt hiệu quả nhất thì các tuyến làm việc và các tuyến bảo vệ phải độc lập, độc lập cả về sự
Hướng tây OCPC
Hình 2.9 Mô hình chức năng của một nút OCh – SPRing kế cận với sự cố
Bộ ghép kênh Bộ khuếch đại Lớp OTS Hướng đông Lớp OMS Lớp OCh Lớp SDH
cố (nghĩa là các lỗi tuyến xảy ra trên tuyến hoạt động và tuyến bảo vệ là độc lập). Trong nhiều trường hợp, điệu kiện này được thỏa mãn bằng việc thiết lập hai đường đi trong phân tập các đường đi vật lý: đường đi chính và đường đi phục hồi không thể dùng chung bất kì một liên kết nào. Nếu vấn đề bảo vệ nút được đặt ra thì sự độc lập giữa nút và đường làm việc, đường bảo vệ là cũng cần thiết. Trong hầu hết các trường hợp thì điều này được bảo đảm bằng việc ngăn cản dùng chung hai đường đi trong một nút: định tuyến phải được thực hiện dưới các ràng buộc về việc không liên hợp nút. Bảo vệ tuyến dành riêng 1+1 và bảo tuyến 1:1 đều có thể được sử dụng.
Trong trường hợp bảo vệ 1:1 lưu lượng có độ ưu tiên thấp có thể được phát trên tuyến bảo vệ khi không có lỗi xảy ra, nhưng báo hiệu từ đầu cuối tới đầu cuối là cần thiết.
Với cấu hình Mesh thì bảo vệ tuyến dành riêng tiêu tốn tài nguyên quá nhiều bởi vì phải có các ràng buộc đường đi vật lý. Việc dùng chung các kênh WDM (các bước sóng quang) trong số các đường đi bảo vệ có thể giảm tài nguyên vật lý tham gia trong việc bảo vệ. Việc bảo vệ dùng chung có thể được áp dụng theo nghĩa từ đầu cuối tới đầu cuối bằng việc sử dụng một tuyến bảo vệ(có thể cả một nút dùng để dự phòng) cho N tuyến hoạt động với cùng cặp nút nguồn đích (xem hình 2.10 dưới đây). Kỹ thuật này là một trường hợp đặc biệt của việc dùng chung, trong đó N tuyến bảo vệ chia sẻ tất
Đường hoạt động
Đường bảo vệ
Hình 2.10 Bảo vệ đường trong cấu hình Mesh
Đích
Nguồn g
cả các kênh WDM của chúng, và cũng được gọi là bảo vệ 1:N. Hiển nhiên bảo vệ 1:N cái mà cần N+1 tuyến không liên hợp đường (hay không có sự liên hiệp nút) là luôn có thể sử dụng giữa các nút nguồn và đích của kết nối.
Bảo vệ đường chia sẻ cũng có thể được thực hiện ở một chiều hướng rộng hơn trên một mạng hỗn hợp bằng việc cho phép dùng chung một phần (thường là dải tần số ánh sáng) ở các đường bảo vệ trên cơ sở ghép các bước sóng. Việc chia sẻ cho phép tiết kiệm các nguồn tài nguyên truyền dẫn, nhưng lại yêu cầu quản lý phức tạp.
Trong bảo vệ 1:1 và 1:N, khi một sự cố xảy ra thì chỉ các nút cuối mới liên quan tới quá trình hồi phục, bởi vì các kênh quang (các bước sóng λ) được bảo vệ và các kênh quang dự phòng là hoàn toàn được thiết lập trước. Khi bảo vệ chia sẻ được áp dụng ở hướng rộng hơn trong một mạng có cấu hình Mesh, thì sự cố đó sẽ phải làm thủ tục phục hồi phức tạp hơn, thủ tục đó yêu cầu nhiều báo hiệu trong một số phần tử mạng dẫn đến thời gian phục hồi sẽ tốn kém. Không những phải có nhiều tín hiệu báo hiệu mà trong vấn đề phục hồi mạng còn phải mất thời gian cấu hình lại các OXC(nghĩa là thay đổi các thông số định tuyến).
Do việc bảo vệ dùng chung là định trước, nên hoạt động khôi phục có thể được điều khiển băng đường phân phối nào đó hơn là đường tập trung, bởi vậy loại bỏ được sự can thiệp của hệ thống quản lý mạng và giảm khối lượng báo hiệu. Trong trường hợp này, các OXC phải có khả năng tự xác định đường đang làm việc có sự cố hay không để chuyển mạch bảo vệ cho phù hợp. Việc đầu tiên yêu cầu là phải phát hiện nhanh chóng đặc trưng đường ánh sáng và đó là một trong các thúc đẩy chính mà đã định nghĩa một bộ nhận dạng OCh trong khuôn khổ của việc chuẩn hóa kênh giám sát OCh.
Nếu bảo vệ chia sẻ tuyến sử dụng điều khiển phân tán thay cho điều khiển tập trung sẽ hạn chế sự can thiệp của hệ thống quản lý mạng và giảm bớt tổng số các báo hiệu. Khi đó các OXC phải có khả năng tự nhận thức được tuyến hoạt động nào bị sự cố để chuyển mạch bảo vệ phù hợp.
Trong các mạng quang WDM cấu hình Mesh, bảo vệ tuyến ở lớp con OMS dưới một vài phương diện có thể thích hợp hơn là việc bảo vệ đường. Trong một cấu hình phức tạp, một cơ cấu khôi phục nội bộ, phù hợp với điều khiển phân tán hơn là điều khiển tập trung, là dễ dàng để quản lý hơn một cơ cấu đầu cuối tới đầu cuối. Bảo vệ tuyến trong một mạng hỗn hợp có thể xảy ra trong các đường khác nhau. Chúng ta sẽ không xem xét bảo vệ đường trên cơ sở cung cấp mà chúng ta sẽ mô tả hai phương pháp chính được biết đến để bảo vệ tuyến định trước: một là dựa trên khái niệm đấu vòng các vòng, cách còn lại gần đây được đề cập nhiều hơn, là dựa trên công nghệ đấu vòng chung.
Một mạng cấu hình Mesh có thể được tạo một cách tự nhiên bằng liên kết đơn giản một số vòng: thực tế, hầu hết các mạng WDM hiện nay được quản lý theo kiểu này. Chuyển mạch giữa các vòng trong các mạng như vậy thường được thực hiện bằng điện tử bởi các nối chéo số SDH/SONET. Bởi vậy, khả năng tồn tại trong các mạng đa vòng WDM thường được bảo vệ bởi các kỹ thuật bảo vệ SDH/SONET (cụ thể, là khai thác sự thừa của các liên kết liên vòng). Một số trong những kỹ thuật này sẽ có thể cũng chuyển tới lớp WDM (ví dụ cho trường hợp cụ thể đa vòng WDM dưới biển). Tuy nhiên, trong những thứ sau đây, chúng ta muốn bỏ kiến trúc đa vòng và tập trung vào các mạng WDM thực tế, nghĩa là những mạng này được tạo ra bắt đầu từ một cấu hình vật lý hỗn hợp và cái mà khai thác các OXC để thực hiện chuyển mạch quang trong toàn bộ mạng. Sự phân ly vòng các kiến trúc cơ sở của tương lai này chỉ để phục vụ khả năng tồn tại.
Nguyên lý đấu vòng các vòng có thể được áp dụng ở một mạng WDM thực tế như sau: Đầu tiên, mạng này được phân tách trong một số tập các cáp, mỗi tập được quản lý như một vòng đơn. Khi phân tách được thực hiện, mỗi vòng được trang bị một hệ thống bảo vệ OMS chính xác như một OMS- SPRing. Bởi vậy mỗi vòng trở thành một hệ thống bảo vệ.
Thông thường việc thực hiện bảo vệ vòng bốn cáp là lựa chọn tốt nhất, từ đó việc thực hiện bảo vệ vòng 2 cáp phải yêu cầu các bộ chuyển đổi bước sóng trong một số node. Một ưu điểm rõ ràng của phương pháp này là nó cho phép khôi phục phân bố: mỗi vòng là một hệ thống khôi phục tự động và tự trị. Điều này ngụ ý rằng thời gian khôi phục chỉ bị giới hạn bởi kích cỡ vòng (trong bảo vệ tuyến, thay vì trễ truyền lan từ nguồn tới đích phải địa chỉ tính đến). Hơn nữa, việc quản lý sự cố bị giới hạn bởi vòng bị sự cố.
Trong vấn đề bảo vệ mạng có cấu hình Mesh nói chung và bảo vệ mạng quang WDM có cấu hình Mesh nói riêng là những vấn đề mới mẻ và phức tạp. Nói cách khác thì lĩnh vực này không được thương mại hoá và ứng dụng trong thực tế nên không có mấy ai nghiên cứu về lĩnh vực này cho nên nó vẫn còn mới mẻ. Ngoài ra nó còn một lý do khác là điều kiện vật lý và nhu cầu của các quốc gia vẫn chưa đòi hỏi cần đến sử dụng mạng lõi có cấu hình Mesh. Trong khi đó công nghệ WDM chủ yếu được sử dụng cho các mạng có cấu hình back blbole. Vì vậy trong đồ án này em đề cập ít đến vấn đề đó.