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. Hình 2.28 miêu tả kiến trúc này trong các trường hợp OCh - DPRing và OMS - SPRing. Liên kết logic là một single-homing vì mỗi bước sóng được tách từ ring bởi duy nhất một OADM.
Nguyễn Trọng Cường, D01VT 47 L1 L2 L3 L4 Nút A Nút B L1 L2 L3 L4 Nút A Nút B Hình a Hình b
Hình 2.27 Liên kết dual – homing dựa trên kiến trúc ring ảo, (a)áp dụng cho OC- DPRing, (b) áp dụng cho OMS - SPRing
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. Nếu thực thi bảo vệ cục bộ 1:N các kênh quang liên kết giữa L1 và L3,giữa L2 và L4 để vượt qua điểm yếu này thì giải pháp này cũng khá hiệu quả về mặt chi phí.
Nhìn toàn cảnh một mạng quang ta có thể thấy nó được cấu thành từ một mạng lõi (mạng trục – back bone) và các mạng con thành phần liên kết với mạng lõi mạng lõi và liên kết với nhau. Các kịch bản bảo vệ trong các mạng WDM được phân tích trong các cấu trúc tô – pô cơ bản như đường thẳng, vòng ring, lưới (mesh). Hai cấu hình vòng ring và mesh hiện đang thu hút được sự quan tâm chủ yếu của các nhà thiết kế. Sau đó nghiên cứu hoạt động này khi liên
Nguyễn Trọng Cường, D01VT 48 L1 L2 L3 L4 Nút A Nút B L1 L2 L3 L4 Nút A Nút B Hình a Hình b
kết giữa các mạng con với nhau, và khi liên kết với các tầng khác bên trên (như SDH, ATM,IP…) .
Đối với cấu hình đường thẳng ta có thể áp dụng trực tiếp các kỹ thuật bảo vệ tuyến riêng/chia sẻ. 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 phương thức bảo vệ 1+1/1:1 SONET/SDH. Điểm khác biệt giữa bảo vệ WDM và SDH là khi ở chỗ khi xuất hiện sự cố trên một sợi hoạt động thì chuyển mạch của đầu thu tương ứng của phía phát đó không biết gì. Trong khi ở SDH cả hai đầu thu đều biết trạng thái của sợi bảo vệ.
Các kiến trúc OCh – DPRing và OCh – SPRing thực thi bảo vệ ở lớp kênh quang. 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.
OCh – DPRing sử dụng các chuyển mạch quang để chuyển mạch lưu lượng lên sợi bảo vệ khi xảy ra sự cố và không yêu cầu báo hiệu. 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.
OCh – DPRing sử dụng hai sợi để truyền tải lưu lượng theo cả hai hướng. Trong điều kiện bình thường, mỗi sợi mang một bước sóng khác nhau (λ1 thuận chiều kim đồng hồ, λ2 ngược chiều kim đồng hồ). Nếu một đoạn hay một nút bị sự cố thì các nút kế cận sẽ định tuyến lại các bước sóng cho đoạn cung bù của nó.
Cấu hình OMS – SPRing phải thiết kế bảo vệ riêng cho từng chặn nên rất đắt và không có tính khả thi. Cấu hình OMS – SPRing bảo vệ chia sẻ nên cho phép sử dụng tài nguyên khá hiệu quả. 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. Nếu một
đoạn hay một nút bị sự cố, các nút kế cận sử dụng các chuyển mạch 2×2 định tuyến lại các kênh hoạt động truyền qua đoạn cung đó lên các kênh bảo vệ của sợi truyền ngược hướng tại cùng một bước sóng hoạt động.
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. Khi xảy ra sự cố sử dụng các chuyển mạch nhanh 2×2 tại hai nút kế cận với sự cố chuyển mạch bảo vệ để nối vòng lưu lượng trên các sợi hoạt động lên các sợi bảo vệ. Yêu cầu có báo hiệu để phối hợp chuyển mạch ở cả hai nút kết cuối sự cố.
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.
Trong bảo vệ chia sẻ tuyến, một tuyến quang bảo vệ giữa hai nút được thiết lập để bảo vệ cho N tuyến quang hoạt động giữa hai nút. Bước sóng dự phòng dành riêng trên các đoạn của đường dự phòng có thể chia sẻ với các đường dự phòng khác. Giải pháp này giảm được chi phí nhưng phức tạp hơn về cách thức thực hiện do yêu cầu trao đổi thông tin báo hiệu và phải cấu hình lại các OXC kết cuối các kênh WDM chia sẻ.
Đối với cấu trúc mạng quang WDM hình lưới (mesh) sử dụng các OXC để chuyển mạch quang trên toàn mạng. 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.
Nguyên lý các vòng ring vu hồi áp dụng cho mạng lưới WDM như sau: trước hết mạng được phân tích thành một số nhóm con các sợi, mỗi nhóm con được quản lý như một vòng ring và được trang bị một hệ thống bảo vệ OMS giống như OMS – SPRing. Khi đó mỗi hệ thống bảo vệ sẽ phản ứng với sự cố bằng cách nối vòng các kết nối bị sự cố. Một số giải pháp đang được nghiên cứu và hoàn thiện trên thế giới: giải pháp phủ nút. giải pháp phủ vòng, giải pháp phủ vòng kép và giải pháp P – cycle.
Trong thực tế các mạng quang thường được xây dựng theo kiến trúc phân cấp, mỗi cấp có thể xem như một mạng con. Các miền mạng con được triển khai thường sử dụng các kiến trúc cơ bản như CS – Ring, OMS – SPRing, và kiến trúc lưới sử dụng các OXC. Dựa trên ba kiến trúc cơ bản này, ta có thể tạo ra bốn kiến trúc mạng tham chiếu là: CS – Ring hai mức, OMS – SPRing hai mức, kiến trúc lưới/ring, và kiến trúc ring/lưới.