Optical Networks - คู่มือฉบับย่อ

ความคิดในปัจจุบันเกี่ยวกับ IP ผ่าน WDM โดยการสรุปเส้นทางไปยังเครือข่ายข้อมูลแบบออปติคัลซึ่งรวมถึงโปรโตคอลเครือข่ายข้อมูลหลายตัวควบคู่ไปกับโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายออปติคอลที่เป็นกลางด้วยโปรโตคอล บทช่วยสอนนี้กล่าวถึงความหลากหลายของโปรโตคอลเครือข่ายข้อมูลและสถาปัตยกรรมเครือข่ายสำหรับเครือข่ายข้อมูลแบบออปติคัล

การระเบิดของแบนด์วิดท์ที่เกิดขึ้นจากความนิยมของอินเทอร์เน็ตทำให้เกิดการเปลี่ยนกระบวนทัศน์ในอุตสาหกรรมโทรคมนาคมจากบริการสลับวงจรที่ปรับให้เหมาะสมกับเสียงไปสู่บริการเปลี่ยนแพ็กเก็ตที่ปรับให้เหมาะสมกับข้อมูล สัญลักษณ์ของการสนับสนุน "ข้อมูลโดยตรงผ่านเลนส์" ได้รับแรงหนุนจากคำมั่นสัญญาที่ว่าการกำจัดเลเยอร์เครือข่ายที่ไม่จำเป็นจะนำไปสู่การลดต้นทุนและความซับซ้อนของเครือข่ายได้อย่างมาก

ในมุมมองของเลเยอร์เครือข่ายที่ลดลงหรือยุบลงระบบ TDM ที่มีอยู่เช่น Synchronous Digital Hierarchy (SDH) มีบทบาทลดน้อยลงและเครือข่ายการขนส่งแบบออปติคอลกลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งสำหรับ "เครือข่ายของเครือข่าย" ที่เป็นผลลัพธ์

อินเทอร์เน็ตออฟติคอล

ตัวอย่างเช่นการทำงานของอินเทอร์เน็ตแบบออปติคอลตามที่กำหนดโดย Optical Interworking Forum (OIF) เป็นโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่ปรับให้เหมาะสมกับข้อมูลซึ่งสวิตช์และเราเตอร์มีอินเทอร์เฟซแบบออปติคัลในตัวและเชื่อมต่อโดยตรงด้วยองค์ประกอบเครือข่ายไฟเบอร์หรือออปติกเช่น Dense Wavelength- หารมัลติเพล็กเซอร์ (DWDMs)

อย่างไรก็ตามในปัจจุบันแนวคิดของ IP โดยตรงผ่าน WDM นั้นมีมากกว่าการตลาดที่ปลอมตัวมาอย่างชาญฉลาด เกือบจะคงที่ IP บน WDM คือแพ็กเก็ต IP ที่แมปลงใน SDH ควบคู่ไปกับระบบ DWDM แบบจุดต่อจุดที่ใช้ SDH ไม่จำเป็นต้องใช้องค์ประกอบ SDH แบบสแตนด์อโลนซึ่งมักเรียกว่า Time-Division Multiplexer (TDMs) แต่ SDH ยังคงเป็นองค์ประกอบสำคัญของอินเทอร์เฟซอุปกรณ์เครือข่ายข้อมูล

การพึ่งพาการมีอยู่ของ SDH ในระบบ DWDM ที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จะ จำกัด นวัตกรรมทางเทคโนโลยี ตัวอย่างเช่นอาจยับยั้งแพ็กเก็ตผ่านแอปพลิเคชันไฟเบอร์เช่น Asynchronous Transfer Mode (ATM), Gigabit Ethernet (GbE) และ 10 GbE บน DWDM และไม่ได้ทำให้เราเข้าใกล้การตระหนักถึงวิสัยทัศน์ขั้นสูงสุดของเครือข่ายการขนส่งด้วยแสง

เมื่อเทียบกับมุมมองปัจจุบันของ IP ผ่าน WDM มีมุมมองที่สมดุลมากขึ้นเกี่ยวกับวิวัฒนาการของเครือข่ายข้อมูล / การขนส่ง มุมมองที่สมดุลนี้ตั้งอยู่บนหลักการพื้นฐานสองประการ -

• เครือข่ายข้อมูลทุกเครือข่ายมีเอกลักษณ์เฉพาะในตลาดที่ควบคุมโดยความแตกต่าง

• เครือข่ายการขนส่งทางแสง (OTN) เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐาน "เครือข่ายของเครือข่าย" ควรมีความสามารถในการขนส่งสัญญาณไคลเอนต์ที่หลากหลายโดยไม่ขึ้นกับรูปแบบ

หลักการพื้นฐานเหล่านี้ร่วมกันเป็นพื้นฐานสำหรับแนวคิดเรื่องเครือข่ายข้อมูลออปติคัล

เครือข่ายการขนส่งที่ใช้ TDM ในปัจจุบันได้รับการออกแบบมาเพื่อมอบประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือในระดับที่มั่นใจได้สำหรับบริการด้านเสียงและบริการพื้นฐาน เทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วเช่น SDH ได้รับการปรับใช้อย่างกว้างขวางโดยให้การขนส่งที่มีความจุสูงสามารถปรับขนาดได้เป็นกิกะบิตต่อวินาทีสำหรับการใช้งานด้านเสียงและสายเช่า วงแหวนรักษาตัวเองของ SDH เปิดใช้งานการกู้คืนระดับบริการภายในหลายสิบมิลลิวินาทีหลังจากความล้มเหลวของเครือข่าย คุณสมบัติทั้งหมดนี้ได้รับการสนับสนุนโดยมาตรฐานระดับโลกที่ได้รับการยอมรับอย่างดีทำให้สามารถใช้งานร่วมกันได้หลายระดับ

เครือข่ายวันนี้

ในทางตรงกันข้ามกับเครือข่ายการขนส่งที่ใช้ TDM ในปัจจุบัน (และในระดับหนึ่งกับเครือข่าย ATM) โดยทั่วไปเครือข่าย IP ที่ "พยายามอย่างเต็มที่" มักไม่มีวิธีการรับประกันความน่าเชื่อถือสูงและประสิทธิภาพที่คาดเดาได้ บริการที่ดีที่สุดที่ให้บริการโดยเครือข่าย IP เดิมส่วนใหญ่ซึ่งมีความล่าช้าที่คาดเดาไม่ได้กระวนกระวายใจและการสูญเสียแพ็คเก็ตคือราคาที่จ่ายเพื่อให้ได้การใช้ลิงค์สูงสุดผ่านการมัลติเพล็กซ์เชิงสถิติ การใช้งานลิงค์ (เช่นจำนวนผู้ใช้ต่อหน่วยแบนด์วิดท์) เป็นตัวเลขที่สำคัญสำหรับเครือข่ายข้อมูลเนื่องจากการเชื่อมโยงมักจะดำเนินการในวงจรเช่าผ่านเครือข่ายการขนส่ง TDM

เนื่องจากลักษณะของการรับส่งข้อมูลโดยเนื้อแท้ท่อแบนด์วิดท์คงที่ของการขนส่ง TDM อาจไม่ใช่โซลูชันที่มีประสิทธิภาพในอุดมคติ อย่างไรก็ตามความไร้ประสิทธิภาพนี้ได้รับการพิจารณาว่ามีความสำคัญน้อยกว่าความน่าเชื่อถือของเครือข่ายและคุณสมบัติการแยกความแออัดของผู้ให้บริการเครือข่ายการขนส่งที่ใช้ TDM

ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับแบนด์วิดท์สูงและบริการข้อมูลที่แตกต่างกำลังท้าทายรูปแบบสถาปัตยกรรมคู่ของการขนส่งที่ใช้ TDM และเครือข่ายแพ็คเก็ตที่ดีที่สุด ไม่คุ้มค่าที่จะขยายประโยชน์ของเครือข่ายที่ใช้ความพยายามอย่างเต็มที่โดยการจัดสรรแบนด์วิธเครือข่ายมากเกินไป

นอกจากนี้แนวทางนี้ไม่สามารถบรรลุหรือรับประกันได้เสมอไปเนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นไม่แน่นอนและเป็นปัญหาเฉพาะสำหรับโดเมนการเข้าถึงเครือข่ายซึ่งมีความอ่อนไหวมากที่สุดต่อข้อ จำกัด ทางเศรษฐกิจของสิ่งอำนวยความสะดวกที่ไม่ได้ใช้งาน ด้วยเหตุนี้โดยทั่วไปแล้วผู้ให้บริการข้อมูลในปัจจุบันไม่มีการสนับสนุนโครงสร้างพื้นฐานของเครือข่ายเพื่อให้การรับประกันบริการที่แตกต่างเฉพาะสำหรับลูกค้าและข้อตกลงระดับบริการที่เกี่ยวข้อง

เครือข่ายรุ่นต่อไป

สถาปัตยกรรมเครือข่ายรุ่นใหม่สำหรับวิวัฒนาการที่คุ้มค่าเชื่อถือได้และปรับขนาดได้จะใช้ทั้งเครือข่ายการขนส่งและชั้นบริการที่ปรับปรุงแล้วซึ่งทำงานร่วมกันในรูปแบบที่เสริมกันและทำงานร่วมกันได้ เครือข่ายยุคใหม่เหล่านี้จะเพิ่มขึ้นอย่างมากและแบ่งปันความจุโครงสร้างพื้นฐานของเครือข่ายกระดูกสันหลังให้มากที่สุดและมอบความแตกต่างของบริการที่ซับซ้อนสำหรับแอปพลิเคชันข้อมูลที่เกิดขึ้นใหม่

เครือข่ายการขนส่งช่วยให้ชั้นบริการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยปราศจากข้อ จำกัด ของโทโพโลยีทางกายภาพเพื่อมุ่งเน้นไปที่ความท้าทายที่มีขนาดใหญ่เพียงพอในการตอบสนองความต้องการบริการ ดังนั้นการเสริมการปรับปรุงชั้นบริการจำนวนมากระบบเครือข่ายการขนส่งแบบออปติคอลจะช่วยให้การจัดการแบนด์วิดท์ความจุสูงที่มีความจุสูงมีความน่าเชื่อถือสูงเป็นหนึ่งเดียวกันและสร้างโซลูชันเครือข่ายข้อมูลออปติคัลที่เรียกว่าสำหรับบริการข้อมูลที่มีความจุสูงขึ้นพร้อมรับประกันคุณภาพ

เครือข่ายการขนส่งทางแสง: มุมมองที่ใช้งานได้จริง

วิสัยทัศน์ของเครือข่ายออปติคัลได้จับภาพจินตนาการของนักวิจัยและนักวางแผนเครือข่ายตั้งแต่การใช้ WDM ในเชิงพาณิชย์อย่างรวดเร็วและประสบความสำเร็จ ในวิสัยทัศน์ดั้งเดิมของเครือข่ายการขนส่งแบบออปติคอลเครือข่ายการขนส่งที่ยืดหยุ่นปรับขนาดได้และมีประสิทธิภาพได้ปรากฏขึ้นโดยรองรับสัญญาณไคลเอนต์ที่หลากหลายซึ่งมีความต้องการบริการที่แตกต่างกันอย่างเท่าเทียมกัน (ความยืดหยุ่นความสามารถในการปรับขนาดและความสามารถในการอยู่รอดควบคู่ไปกับอัตราบิตและความเป็นอิสระของโปรโตคอล)

คำมั่นสัญญาของโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งที่สามารถตอบสนองความต้องการแบนด์วิดท์ที่กำลังขยายตัวได้ดีในศตวรรษใหม่นี้โดยที่ความยาวคลื่นเข้ามาแทนที่ช่วงเวลาเป็นสื่อกลางในการให้บริการถ่ายโอนแบนด์วิดท์สูงที่เชื่อถือได้ทั่วทั้งเครือข่าย แต่เครือข่ายออปติคัลคืออะไร? คำตอบแตกต่างกันไปและในความเป็นจริงมีการพัฒนาในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ความพยายามในช่วงแรกของเครือข่ายออปติคัลมุ่งเน้นไปที่ความโปร่งใสของออปติคอลและการออกแบบเครือข่ายที่โปร่งใสด้วยแสงในระดับโลก

แนวทางปฏิบัติ

ในกรณีที่ไม่มีโซลูชัน "ออปติคอล" ที่ใช้งานได้โซลูชันที่ใช้งานได้จริงมากขึ้นสำหรับระบบเครือข่ายออปติคัลรองรับความต้องการออปโตอิเล็กทรอนิกส์เพื่อรองรับการสร้างสัญญาณออปติกและการตรวจสอบประสิทธิภาพของสัญญาณออปติก ในสิ่งที่เรียกว่าเครือข่ายออปติคอลทั้งหมดสัญญาณจะเคลื่อนที่ผ่านเครือข่ายทั้งหมดในโดเมนออปติคอลโดยไม่มีรูปแบบของการประมวลผลออปโตอิเล็กทรอนิกส์ นี่หมายความว่าการประมวลผลสัญญาณทั้งหมดรวมถึง - การสร้างสัญญาณการกำหนดเส้นทางและการแลกเปลี่ยนความยาวคลื่นเกิดขึ้นทั้งหมดในโดเมนออปติคัล

เนื่องจากข้อ จำกัด ของวิศวกรรมอนาล็อก (เช่นการ จำกัด ปัจจัยในระบบดิจิทัลที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมคือความแม่นยำอย่างหนึ่งของการแปลงรูปคลื่นข้อความแอนะล็อกเดิมให้เป็นรูปแบบดิจิทัล) และเมื่อพิจารณาถึงสถานะปัจจุบันของเทคโนโลยีการประมวลผลออปติกทั้งหมด แนวคิดของเครือข่ายออปติคอลระดับโลกหรือระดับประเทศทั้งหมดไม่สามารถบรรลุได้จริง

โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแปลงออปโตอิเล็กทรอนิกส์อาจจำเป็นต้องใช้ในองค์ประกอบเครือข่ายออปโปเพื่อป้องกันการสะสมของความบกพร่องในการส่งสัญญาณ - ความบกพร่องที่เป็นผลมาจากปัจจัยดังกล่าวทำให้เกิดการกระจายตัวของสีและความไม่เชิงเส้นของเส้นใยไฟเบอร์การเรียงซ้อนของแอมพลิฟายเออร์แบบแบนเกนที่ไม่เหมาะสม และสเปกตรัมการส่งผ่านที่แคบลงจากฟิลเตอร์แบบไม่แบนแบบเรียงซ้อน การแปลงออปโตอิเล็กทรอนิกส์ยังสามารถรองรับการแลกเปลี่ยนความยาวคลื่นซึ่งปัจจุบันเป็นคุณสมบัติที่ท้าทายในการตระหนักถึงโดเมนออปติคอลทั้งหมด

ในระยะสั้นในกรณีที่ไม่มีอุปกรณ์ที่วางจำหน่ายทั่วไปซึ่งดำเนินการสร้างสัญญาณใหม่เพื่อลดการสะสมของการด้อยค่าและสนับสนุนการแปลงความยาวคลื่นในโดเมนออปโตอิเล็กทรอนิกทั้งหมดควรคาดหวังการวัดการแปลงออปโตอิเล็กทรอนิกส์ในสถาปัตยกรรมเครือข่ายออปติคอลในระยะใกล้ สถาปัตยกรรมเครือข่ายออปติคอลที่ได้รับสามารถมีลักษณะเป็นเครือข่ายย่อยที่โปร่งใสด้วยแสง (หรือออปติคอลทั้งหมด) ซึ่งล้อมรอบด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ออปโตที่ปรับปรุงคุณสมบัติดังที่แสดงในรูปด้านบน

ความโปร่งใสของสัญญาณไคลเอ็นต์

นอกเหนือจากวิศวกรรมเครือข่ายอนาล็อกแล้วการพิจารณาในทางปฏิบัติจะยังคงควบคุมการใช้ OTN ในขั้นสูงสุด สิ่งที่สำคัญยิ่งในการพิจารณาเหล่านี้คือความต้องการของผู้ให้บริการเครือข่ายสำหรับความโปร่งใสของสัญญาณไคลเอนต์ระดับสูงภายในโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งในอนาคต

"ความโปร่งใสของสัญญาณไคลเอ็นต์" หมายถึงอะไร? โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชุดสัญญาณไคลเอ็นต์ที่ต้องการซึ่งกำหนดเป้าหมายสำหรับการขนส่งบน OTN การแมปแต่ละรายการถูกกำหนดสำหรับการส่งสัญญาณเหล่านี้เป็นน้ำหนักบรรทุกของสัญญาณเซิร์ฟเวอร์ช่องสัญญาณออปติคัล (OCh) สัญญาณที่คาดหวังใน OTN ได้แก่ สัญญาณ SDH และ PDH แบบเดิมและการรับส่งข้อมูลตามแพ็กเก็ตเช่น Internet Protocol (IP), ATM, GbE และ Ssimple Ddata Llink (SDL) เมื่อสัญญาณไคลเอนต์ถูกแมปเข้ากับสัญญาณเซิร์ฟเวอร์ OCh ที่ทางเข้าของ OTN แล้วผู้ดำเนินการที่ติดตั้งเครือข่ายดังกล่าวไม่จำเป็นต้องมีความรู้โดยละเอียดเกี่ยวกับ (หรือการเข้าถึง) สัญญาณไคลเอนต์จนกว่าจะมีการลดขั้นตอนที่ขาออกของเครือข่าย

จุดเข้าและขาออกของเครือข่ายออปติคัลควรคั่นโดเมนของความโปร่งใสของสัญญาณไคลเอ็นต์ OTN ดังนั้นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการตระหนักถึงความโปร่งใสของสัญญาณไคลเอนต์คือการกำจัดอุปกรณ์เฉพาะไคลเอ็นต์ทั้งหมดและการประมวลผลระหว่างจุดเข้าและออกของ OTN โชคดีที่มันง่ายกว่าที่จะยอมรับอุปกรณ์ที่ขึ้นอยู่กับไคลเอ็นต์ที่ทางเข้า / ขาออกเนื่องจากโดยทั่วไปแล้วจะมีการทุ่มเทให้กับแต่ละบริการ

เครือข่ายการขนส่งด้วยแสงผ่าน Digital Wrappers

การใช้เทคโนโลยี DWDM อย่างแพร่หลายได้นำเสนอความท้าทายใหม่ให้กับผู้ให้บริการนั่นคือการจัดการกับจำนวนความยาวคลื่นที่เพิ่มขึ้นอย่างคุ้มค่าเพื่อให้บริการที่รวดเร็วและเชื่อถือได้แก่ลูกค้าปลายทาง ในการจัดการความยาวคลื่นหรือ OChs อย่างมีประสิทธิภาพจำเป็นต้องให้เครือข่ายออปติคัลรองรับต่อความยาวคลื่นหรือฟังก์ชันระดับ OCh การดูแลระบบและการบำรุงรักษา (OAM)

ITU (T) Rec. G872 กำหนดฟังก์ชันการทำงานบางอย่างสำหรับ OAM ระดับ OCh ที่ใช้งานในรูปแบบของค่าโสหุ้ยโดยไม่ระบุว่าจะนำค่าโสหุ้ยนี้ไปใช้อย่างไร จนถึงปัจจุบันวิธีเดียวที่เป็นไปได้ในการสนับสนุนการสร้างสัญญาณใหม่และในการตรวจสอบวิเคราะห์และจัดการ OChs (ความยาวคลื่น) คือการพึ่งพาสัญญาณและอุปกรณ์ SDH ทั่วทั้งเครือข่าย สิ่งนี้ต้องการให้สัญญาณของแต่ละช่วงความยาวคลื่นในระบบ WDM ได้รับการฟอร์แมต SDH

ช่องแสง (ความยาวคลื่น)

การใช้ประโยชน์จากจุดฟื้นฟูออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่ในระบบ DWDM แนวคิดของการใช้เทคโนโลยีกระดาษห่อหุ้มดิจิทัลจะให้ฟังก์ชันการทำงานและความน่าเชื่อถือคล้ายกับ SDH แต่สำหรับสัญญาณไคลเอ็นต์ใด ๆ ทำให้เราเข้าใกล้วิสัยทัศน์เดิมของเครือข่ายการขนส่งด้วยแสง .

เทคโนโลยี Digital wrapper ให้ฟังก์ชันการจัดการเครือข่ายที่ระบุไว้ใน ITU (T) Rec G.872 เพื่อเปิดใช้งาน OTN สิ่งเหล่านี้รวมถึงการตรวจสอบประสิทธิภาพของเลเยอร์ออปติคอล Fforward Eerror Ccorrection (FEC) และการป้องกันวงแหวนและการฟื้นฟูเครือข่ายตามความยาวคลื่นต่อความยาวคลื่นทั้งหมดไม่ขึ้นอยู่กับรูปแบบสัญญาณอินพุตดังแสดงในรูปต่อไปนี้

แนวคิดของการใช้กระดาษห่อหุ้มดิจิทัล (หรือ TDM) ต่อ "รอบ ๆ " ไคลเอ็นต์ OCh เพื่อรองรับค่าใช้จ่าย OCh ที่เกี่ยวข้องกับช่องสัญญาณได้ถูกนำเสนอเมื่อไม่นานมานี้และในความเป็นจริงได้ถูกนำมาใช้เป็นพื้นฐานสำหรับคำจำกัดความของ OCh โครงการนี้จะใช้ประโยชน์จากความจำเป็นในการฟื้นฟู OCh เพื่อเพิ่มความจุเพิ่มเติมให้กับไคลเอนต์ OCh แน่นอนว่าเมื่อเรามีวิธีการเพิ่มค่าโสหุ้ยให้กับสัญญาณไคลเอนต์ OCh แบบดิจิทัลแล้วการใช้สิ่งนี้เพื่อรองรับข้อกำหนด OAM ระดับ OCh ทั้งหมด

โดยเฉพาะอย่างยิ่งค่าโสหุ้ยที่เพิ่มเข้ามาแบบดิจิทัลทำให้การแก้ปัญหาการตรวจสอบประสิทธิภาพที่สำคัญของ OTN เกือบจะเป็นเรื่องเล็กน้อยนั่นคือการให้การเข้าถึง Bbit Eerror Rrate (BER) ในลักษณะที่ไม่ขึ้นกับไคลเอ็นต์ หากเลือกใช้ FEC วิธีการห่อแบบดิจิทัลสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของสัญญาณไคลเอนต์ได้อย่างมีนัยสำคัญและช่วยลดความต้องการในการแปลงออปโตอิเล็กทรอนิกส์

วิธีการหนึ่งในการเพิ่มประสิทธิภาพของเครือข่ายการขนส่งคือการใช้ FEC ซึ่งปัจจุบันมีให้ในอุปกรณ์บางอย่าง ดังนั้นประโยชน์เพิ่มเติมของเทคนิค digital wrapper คือความสามารถในการสนับสนุน FEC สำหรับการปรับปรุงขอบระบบ

โครงสร้างเฟรม OCh

ในแง่การใช้งานน้ำหนักบรรทุก OCh และ OAM ควรแยกออกจากกลไก FEC สิ่งนี้ช่วยให้สามารถรับน้ำหนักบรรทุกและ OAM end to end ข้ามเครือข่ายได้ในขณะที่ใช้โครงร่าง FEC ที่แตกต่างกันในลิงก์ต่างๆ ตัวอย่างที่ชัดเจนว่าเหตุการณ์นี้อาจเกิดขึ้นได้จากจุดใดบ้างระหว่างการเชื่อมโยงของเรือดำน้ำและภาคพื้นดิน ในอดีตรหัส FEC ใหม่อยู่ระหว่างการตรวจสอบระบบรุ่นต่อไป

รูปต่อไปนี้รูปด้านล่างแสดงโครงสร้างเฟรมพื้นฐานที่เสนอของ OCh และประเภทของฟังก์ชันที่อาจใช้ในโครงสร้างเฟรม OCh แม้ว่าอาจมีการโต้แย้งว่าข้อเสนอนี้ไม่สอดคล้องกับเป้าหมายระยะยาวของเครือข่ายออปติคัลทั้งหมด แต่เราไม่ควรคาดหวังว่าการสร้างใหม่จะหายไป

ระยะห่างระหว่างจุดฟื้นฟูจะยังคงเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามความจำเป็นในการสร้างใหม่ที่จุดแฮนด์ออฟสัญญาณจะยังคงอยู่ ควบคู่ไปกับการใช้ Ooptical Ssupervisory Cchannel (OSC) เพื่อจัดการ OChs ภายในเครือข่ายย่อยที่โปร่งใสออปติกกระดาษห่อดิจิทัลจะรองรับการจัดการ OChs (ความยาวคลื่น) แบบ end-to-end ผ่าน OTN ระดับประเทศหรือทั่วโลก

3R-regeneration (Reshaping, Retiming และ Regeneration) จัดทำโดยวิธีการแปลงแสงเป็นไฟฟ้าและในทางกลับกันและข้อเสนอของกระดาษห่อดิจิทัลใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้ ภาพจะเปลี่ยนไปหรือไม่หากออปติคอล 3R-regeneration พร้อมใช้งาน หากการสร้างออปติคัลทั้งหมดสามารถเพิ่มค่าใช้จ่ายได้อาร์กิวเมนต์จะไม่เปลี่ยนแปลง เฉพาะการใช้งานตัวสร้างใหม่เท่านั้นที่จะเปลี่ยนแปลง

หากไม่สามารถเพิ่มค่าโสหุ้ยการสร้างออปติคอลได้ความต้องการ OChs ค่าใช้จ่ายจะไม่หายไป ; จากนั้นตัวสร้างออปติคอลจะเพิ่มระยะห่างที่เป็นไปได้ระหว่างจุดฟื้นฟูออปโตอิเล็กทรอนิกส์และกระดาษห่อหุ้มดิจิตอลจะผ่านพวกมันอย่างโปร่งใส ผลกระทบของการใช้กระดาษห่อดิจิทัลต่อวิวัฒนาการของเครือข่ายการขนส่งด้วยแสงอาจมีความลึกซึ้งโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนำมาใช้ในบริบทของแนวโน้มเครือข่ายข้อมูล

ตัวเลือกกองโปรโตคอล

โปรโตคอล IP เป็นเลเยอร์คอนเวอร์เจนซ์ในเครือข่ายการสื่อสารข้อมูลในปัจจุบันอย่างชัดเจนและคาดการณ์ได้ว่าจะขยายบทบาทนี้ไปยังเครือข่ายบริการหลายบริการในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า IP สามารถขนส่งผ่านโปรโตคอลชั้นลิงค์ข้อมูลที่หลากหลายและโครงสร้างพื้นฐานของเครือข่าย รูปต่อไปนี้ด้านล่างรูปแสดงโพรโทคอลสแต็คหรือการแมปที่เป็นไปได้บางส่วนของ IP ในโครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย WDM

IP ผ่าน WDM คืออะไร?

โพรโทคอลสแต็กที่มีข้อความ a, b และ d ในรูป abovfiguree ต่อไปนี้ถูกนำไปใช้งานมากที่สุดในปัจจุบัน พวกเขาใช้ IP แบบคลาสสิกบน ATM ผ่านการทำแผนที่ SDH ดังแสดงในรูป (a); แพ็คเก็ตผ่าน SDH (POS) ดังแสดงในรูป (b); หรือ IP แบบคลาสสิกและขยายได้ดีบนอีเธอร์เน็ตดังแสดงในรูป (d) กรณี (e) และ (f) ใช้ Simple Data Link (SDL) ซึ่งเป็นเลเยอร์ลิงก์ข้อมูลใหม่ที่เพิ่งเสนอให้เป็นทางเลือกสำหรับ POS โปรโตคอลสแต็กที่มีข้อความ (c) เป็นอีกทางเลือกหนึ่งของ case (a) ซึ่งเลเยอร์ SDH ระดับกลางจะถูกกำจัดและทำการแมปเซลล์ ATM โดยตรงกับ WDM

สแต็กโปรโตคอลที่แตกต่างกันเหล่านี้มีฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันทั้งในแง่ของค่าใช้จ่ายแบนด์วิดท์ความสามารถในการปรับขนาดอัตราการจัดการการรับส่งข้อมูลและ QOS การระบุว่าการทำแผนที่รายการใดรายการหนึ่งเป็นตัวแทนของ IP ผ่าน WDM นั้นไม่จำเป็นอย่างยิ่ง

ความหลากหลายของโปรโตคอลชั้นลิงค์ข้อมูลและการแมป IP กับโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่แตกต่างกันนี้เป็นจุดแข็งที่สำคัญอย่างหนึ่งของ IP และเป็นลักษณะที่จะไม่หายไป ในทางตรงกันข้ามมีความเป็นไปได้ค่อนข้างมากที่จะมีการนำเสนอการทำแผนที่โปรโตคอลใหม่ที่สร้างสรรค์และมีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการขนส่งแพ็กเก็ต IP นี่เป็นกรณีของเครือข่ายแบนด์วิดท์ต่ำและความน่าเชื่อถือต่ำอยู่แล้วและยังเป็นเช่นนั้นสำหรับเครือข่ายออปติคอลที่มีแบนด์วิดท์สูงและมีความน่าเชื่อถือสูง มุมมองนี้ยังสอดคล้องกับวิสัยทัศน์ของ "ทุกอย่างบน IP และ IP ในทุกสิ่ง"

IP ผ่าน WDM ตามที่กำหนดไว้ในปัจจุบันกำหนดมุมมองที่ จำกัด เกี่ยวกับความสามารถที่เครือข่ายข้อมูลและเครือข่ายออปติคัลสามารถให้ได้ ข้อ จำกัด ที่นำมาใช้โดยโพรโทคอลสแต็กเดียวและไม่ได้ใช้ความสามารถของเครือข่ายที่เลเยอร์ออปติคอลอย่างเต็มที่นั้นมีข้อ จำกัด อย่างมากสำหรับแอพพลิเคชั่นเครือข่ายบางตัว

แนวโน้มเครือข่ายที่กล่าวถึงข้างต้นต้องการแพลตฟอร์มเครือข่ายแบบออปติคัลที่สามารถรองรับโปรโตคอลสแต็กสถาปัตยกรรมเครือข่ายและตัวเลือกการป้องกันและการกู้คืนที่หลากหลายด้วยวิธีที่ไม่ขึ้นกับสัญญาณไคลเอนต์ POS ผ่านทางเลือก WDM แบบจุดต่อจุดเหมาะที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันเครือข่ายบางตัวในเครือข่ายข้อมูลความเร็วสูง แต่ไม่ใช่สำหรับทุกคน นอกจากนี้แพลตฟอร์มออปติคัลที่เลือกเพื่อใช้งานและปรับใช้เครือข่ายข้อมูลในอนาคตเหล่านี้จะต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าสามารถรองรับการแม็พสแต็กโปรโตคอลใหม่ที่ไม่คาดคิดได้อย่างง่ายดายและสามารถรับคุณสมบัติเครือข่ายเดียวกันจากเครือข่ายออปติคัลเลเยอร์โดยไม่ต้องมีการแปลงโปรโตคอลระดับกลาง

เครือข่ายข้อมูลแบบออปติคัลเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ไม่ได้พยายามลดความแตกต่างของโปรโตคอลสแต็กและสถาปัตยกรรมเครือข่าย แต่เป็นการใช้ประโยชน์จากความแตกต่างกันเพื่อจัดหาโซลูชันเครือข่ายที่เหมาะกับแต่ละแอปพลิเคชันและผู้ให้บริการเครือข่าย เครือข่ายข้อมูลออปติคัลรวมคุณสมบัติเครือข่ายทั้งในชั้นบริการและการขนส่ง

ส่วนประกอบหลักของเครือข่ายข้อมูลออปติคอล

ความหลากหลายของโพรโทคอลสแต็คซึ่งสะท้อนให้เห็นในความหลากหลายของประเภทสัญญาณไคลเอนต์ที่จะรองรับใน OTN นั้นได้รับการรองรับโดยการใช้เครื่องห่อแบบดิจิทัล การใช้คุณสมบัติเครือข่ายออปติคอลที่แท้จริงช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นและความทนทานผ่านการกำหนดเส้นทาง OCh การตรวจสอบข้อผิดพลาดและประสิทธิภาพการป้องกันและการกู้คืนทั้งหมดดำเนินการแบบเลือกต่อ OCh องค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้รวมเข้าด้วยกันทำให้เกิดโซลูชันเครือข่ายที่มีประสิทธิภาพและยืดหยุ่นซึ่งสามารถพิสูจน์ได้ในอนาคตและเปิดกว้างสำหรับวิสัยทัศน์ของผู้ให้บริการข้อมูลโดยเฉพาะ

เทคโนโลยีนี้ประหยัดต้นทุนและมีความยืดหยุ่นมากขึ้นสำหรับการอัพเกรดความจุของช่องสัญญาณการเพิ่ม / ลดช่องการกำหนดเส้นทางใหม่และการกระจายการรับส่งข้อมูลรองรับโทโพโลยีเครือข่ายและระบบป้องกันและการซิงโครไนซ์ทุกประเภท ต่อไปนี้เป็นส่วนประกอบหลัก -

• TP (ช่องสัญญาณดาวเทียม)
• VOA (ตัวลดทอนแสงตัวแปร)
• MUX (มัลติเพล็กเซอร์)
• DEMUX (เดอมัลติเพล็กเซอร์)
• BA (เครื่องขยายเสียงบูสเตอร์)
• สาย (OFC media)
• LA (ไลน์แอมป์)
• PA (ปรีแอมป์)
• OSC (ช่องทางการกำกับดูแลด้วยแสง)

ทรานสปอนเดอร์

หน่วยนี้เป็นอินเทอร์เฟซระหว่างสัญญาณออปติคอลพัลส์กว้าง STM-n และอุปกรณ์ MUX / DEMUX สัญญาณออปติคัลนี้อาจอยู่ร่วมกันหรือมาจากสื่อทางกายภาพที่แตกต่างกันโปรโตคอลที่แตกต่างกันและประเภทการรับส่งข้อมูล มันแปลงสัญญาณพัลส์กว้างเป็นความยาวคลื่นแคบ (จุดหรือความถี่สี) ของลำดับนาโนเมตร (นาโนเมตร) โดยมีระยะห่าง 1.6 นาโนเมตร ส่งไปยัง MUX

ในทิศทางย้อนกลับเอาต์พุตสีจาก DEMUX จะถูกแปลงเป็นสัญญาณออปติคอลพัลส์กว้าง ระดับกำลังขับคือ +1 ถึง –3 dBm ทั้งสองทิศทาง การแปลงออปติคอลเป็นไฟฟ้าและไฟฟ้าเป็นออปติคอล (O ถึง E & E เป็น O) ในวิธี 2R หรือ 3R

ใน 2R การสร้างใหม่และการสร้างรูปร่างใหม่จะเสร็จสิ้นในขณะที่ใน 3R การสร้างใหม่การสร้างรูปแบบใหม่และการกำหนดเวลาใหม่จะดำเนินการ TP อาจเป็นสีของความยาวคลื่นและอัตราบิตขึ้นอยู่กับหรือปรับแต่งได้สำหรับทั้งสองอย่าง (มีราคาแพงและไม่ได้ใช้) อย่างไรก็ตามใน 2R อัตราบิต PDH STM-4 หรือ STM-16 อาจเป็นอัตราช่องสัญญาณ หน่วยมีข้อ จำกัด เกี่ยวกับความไวของตัวรับและจุดโอเวอร์โหลด

แม้ว่าขั้นตอนไฟฟ้าระดับกลางจะไม่สามารถเข้าถึงได้ แต่ไบต์ค่าโสหุ้ยของ STN-n ถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการกำกับดูแล เครื่องนี้ยังรองรับการทำงานด้านความปลอดภัยทางแสง (ALS) ตามคำแนะนำ ITU-T G.957

ตัวลดทอนแสงแบบแปรผัน (VOA)

นี่คือเครือข่ายแบบพาสซีฟเช่นการเน้นล่วงหน้าที่จำเป็นในการปรับเพื่อการกระจายระดับสัญญาณที่สม่ำเสมอบนแถบ EDFA เพื่อให้กำลังเอาต์พุตออปติคอลแต่ละช่องสัญญาณของหน่วย Mux ยังคงเท่าเดิมโดยไม่คำนึงถึงจำนวนช่องที่โหลดในระบบ

ตัวลดทอนแสงคล้ายกับโพเทนชิออมิเตอร์หรือวงจรธรรมดาที่ใช้เพื่อลดระดับสัญญาณ ตัวลดทอนถูกใช้เมื่อใดก็ตามที่ต้องเรียกใช้การทดสอบประสิทธิภาพตัวอย่างเช่นเพื่อดูว่าข้อผิดพลาดบิตได้รับผลกระทบอย่างไรจากการเปลี่ยนแปลงระดับสัญญาณในลิงก์ วิธีหนึ่งคือต้องมีการตั้งค่าเชิงกลที่แม่นยำซึ่งสัญญาณออปติคอลจะผ่านแผ่นกระจกที่มีความมืดในปริมาณต่างกันแล้วกลับไปที่ใยแก้วนำแสงดังแสดงในรูป

แผ่นกระจกมีความหนาแน่นสีเทาตั้งแต่ 0% ที่ปลายด้านหนึ่งถึง 100% ที่ปลายอีกด้านหนึ่ง เมื่อจานเคลื่อนผ่านช่องว่างพลังงานแสงมากหรือน้อยก็จะได้รับอนุญาตให้ผ่าน ตัวลดทอนชนิดนี้มีความแม่นยำมากและสามารถจัดการกับความยาวคลื่นแสงใด ๆ (เนื่องจากเพลตลดพลังงานแสงลงในปริมาณเท่ากันโดยไม่คำนึงถึงความยาวคลื่น) แต่มีราคาแพงในเชิงกลไก

Multiplexer (MUX) และ Demultiplexer (De-MUX)

เนื่องจากระบบ DWDM ส่งสัญญาณจากหลายสถานีผ่านเส้นใยเดียวจึงต้องมีวิธีการบางอย่างในการรวมสัญญาณขาเข้า สิ่งนี้ทำได้ด้วยความช่วยเหลือของ Multiplexer ซึ่งรับความยาวคลื่นแสงจากเส้นใยหลายเส้นและรวมกันเป็นลำแสง ในตอนท้ายของการรับสัญญาณระบบจะต้องสามารถแยกความยาวคลื่นที่ส่งผ่านของลำแสงเพื่อให้สามารถตรวจจับได้อย่างรอบคอบ

Demultiplexers ทำหน้าที่นี้โดยการแยกลำแสงที่ได้รับออกเป็นส่วนประกอบความยาวคลื่นและต่อเข้ากับเส้นใยแต่ละเส้น

Multiplexers และ Demultiplexers สามารถเป็นได้ทั้งแบบแฝงหรือแบบแอคทีฟในการออกแบบ การออกแบบแบบพาสซีฟใช้ปริซึมกริดการเลี้ยวเบนหรือตัวกรองในขณะที่การออกแบบที่ใช้งานได้รวมอุปกรณ์แฝงเข้ากับฟิลเตอร์ที่ปรับแต่งได้

ความท้าทายหลักในอุปกรณ์เหล่านี้คือการลด crosstalk และเพิ่มการแยกช่องสัญญาณ (ความแตกต่างของความยาวคลื่นระหว่างสองช่องสัญญาณที่อยู่ติดกัน) Crosstalk คือการวัดว่าช่องต่างๆแยกออกจากกันได้ดีเพียงใดในขณะที่การแยกช่องสัญญาณหมายถึงความสามารถในการแยกแยะความยาวคลื่นแต่ละช่วง

ประเภทของ Multiplexer / Demultiplexer

ประเภทปริซึม

รูปแบบง่ายๆของการมัลติเพล็กซ์หรือการดีมัลติเพล็กซ์ของความยาวคลื่นสามารถทำได้โดยใช้ปริซึม

ลำแสงคู่ขนานของแสงหลายสีกระทบกับพื้นผิวปริซึมและความยาวคลื่นขององค์ประกอบแต่ละส่วนจะหักเหแตกต่างกัน นี้เป็นrainbow effect. ในแสงที่ส่งออกแต่ละความยาวคลื่นจะถูกแยกออกจากมุมถัดไป จากนั้นเลนส์จะโฟกัสแต่ละความยาวคลื่นไปยังจุดที่ต้องการป้อนเส้นใย ส่วนประกอบสามารถใช้ในการย้อนกลับเพื่อมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันบนเส้นใยหนึ่งเส้น

ประเภทตะแกรงการเลี้ยวเบน

เทคโนโลยีอื่นขึ้นอยู่กับหลักการของการเลี้ยวเบนและการรบกวนทางแสง เมื่อแหล่งกำเนิดแสงหลายสีกระทบกับตะแกรงการเลี้ยวเบนความยาวคลื่นแต่ละความยาวคลื่นจะหักเหในมุมที่ต่างกันดังนั้นจึงไปยังจุดที่ต่างกันในอวกาศ เมื่อใช้เลนส์ความยาวคลื่นเหล่านี้สามารถโฟกัสไปที่เส้นใยแต่ละเส้นได้ดังแสดงในรูปต่อไปนี้Bragg gratingเป็นส่วนประกอบแบบพาสซีฟที่เรียบง่ายซึ่งสามารถใช้เป็นกระจกเลือกความยาวคลื่นและใช้กันอย่างแพร่หลายในการเพิ่มและวางช่องสัญญาณในระบบ DWDM

ตะแกรงแบร็กส์ทำโดยใช้ลำแสงเลเซอร์อัลตร้าไวโอเลตเพื่อส่องไปที่แกนกลางของเส้นใยโหมดโมโนผ่านหน้ากากเฟส เส้นใยนี้เจือด้วยฟอสฟอรัสเจอร์เมเนียมหรือโบรอนเพื่อให้ไวต่อภาพถ่าย หลังจากแสงผ่านหน้ากากแล้วจะมีการผลิตลวดลายขอบซึ่ง "พิมพ์" ลงในเส้นใย สิ่งนี้จะสร้างการมอดูเลตดัชนีหักเหของแกนใยแก้วเป็นระยะอย่างถาวร ตะแกรงสำเร็จรูปสะท้อนแสงที่ความยาวคลื่น Bragg (เท่ากับสองเท่าของระยะห่างแสงระหว่างบริเวณดัชนีสูงและต่ำ) และส่งผ่านความยาวคลื่นอื่น ๆ ทั้งหมด

ตะแกรง Bragg ที่ปรับแต่งได้

ตะแกรงไฟเบอร์แบรกก์สามารถติดกาวเข้ากับองค์ประกอบเพียโซอิเล็กทริกได้ ด้วยการใช้แรงดันไฟฟ้ากับองค์ประกอบองค์ประกอบจะยืดออกเพื่อให้ตะแกรงยืดออกและความยาวคลื่นของแบร็กจะเปลี่ยนเป็นความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น อุปกรณ์ปัจจุบันสามารถให้ช่วงการปรับแต่ง 2 นาโนเมตรสำหรับอินพุต 150v

ตะแกรงท่อนำคลื่นอาร์เรย์

Arrayed Waveguide Gratings (AWG) ยังขึ้นอยู่กับหลักการเลี้ยวเบน อุปกรณ์ AWG บางครั้งเรียกว่าเราเตอร์ท่อนำคลื่นออปติคอลหรือเราเตอร์ตะแกรงท่อนำคลื่นประกอบด้วยอาร์เรย์ของท่อนำคลื่นช่องโค้งที่มีความแตกต่างคงที่ในความยาวเส้นทางระหว่างช่องสัญญาณที่อยู่ติดกัน ท่อนำคลื่นเชื่อมต่อกับโพรงที่อินพุตและเอาต์พุต

มัลติเพล็กเซอร์ออปติก

เมื่อแสงเข้าสู่ช่องอินพุตแสงจะถูกหักเหและเข้าสู่อาร์เรย์คลื่นนำ ดังนั้นความแตกต่างของความยาวออปติคอลของตัวนำคลื่นแต่ละอันทำให้เกิดความล่าช้าของเฟสในช่องเอาต์พุตซึ่งมีอาร์เรย์ของเส้นใยอยู่คู่กัน กระบวนการส่งผลให้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันมีสัญญาณรบกวนสูงสุดในตำแหน่งที่แตกต่างกันซึ่งสอดคล้องกับพอร์ตเอาต์พุต

ตัวกรองสัญญาณรบกวนหลายชั้น

เทคโนโลยีอื่นใช้ตัวกรองสัญญาณรบกวนในอุปกรณ์ที่เรียกว่าฟิลเตอร์ฟิล์มบางหรือฟิลเตอร์สัญญาณรบกวนหลายชั้น ด้วยการวางตำแหน่งฟิลเตอร์ซึ่งประกอบด้วยฟิล์มบาง ๆ ในเส้นทางแสงทำให้สามารถแยกความยาวคลื่นออกได้ คุณสมบัติของตัวกรองแต่ละตัวคือส่งผ่านความยาวคลื่นหนึ่งในขณะที่สะท้อนความยาวคลื่นอื่น ๆ ด้วยการเรียงซ้อนอุปกรณ์เหล่านี้ความยาวคลื่นจำนวนมากสามารถ demultiplexed ได้

ฟิลเตอร์ให้ความเสถียรและการแยกระหว่างช่องสัญญาณที่ดีในราคาปานกลาง แต่มีการสูญเสียการแทรกสูง (AWG แสดงการตอบสนองเชิงสเปกตรัมแบบแบนและการสูญเสียการแทรกต่ำ) ข้อเสียเปรียบหลักของตัวกรองคือมีความไวต่ออุณหภูมิและอาจใช้ไม่ได้จริงในทุกสภาพแวดล้อม อย่างไรก็ตามข้อได้เปรียบที่สำคัญคือสามารถออกแบบมาเพื่อดำเนินการมัลติเพล็กซ์และการแยกสัญญาณพร้อมกันได้

ประเภทการเชื่อมต่อของ OM

การเชื่อมต่อ OM เป็นพื้นผิวแบบโต้ตอบที่มีเส้นใยสองเส้นขึ้นไปบัดกรีเข้าด้วยกัน โดยทั่วไปจะใช้สำหรับ OM และหลักการทำงานของมันแสดงไว้ในรูปต่อไปนี้

คัปปลิ้ง OM สามารถใช้งานฟังก์ชันมัลติเพล็กซ์ที่มีต้นทุนการผลิตต่ำเท่านั้น ข้อบกพร่องของมันคือการสูญเสียการแทรกสูง ปัจจุบัน OM ที่ใช้ในอุปกรณ์ DWDM ของ ZTWE ใช้ coupling OM OD ใช้ส่วนประกอบ AWG

Booster Amplifiers (เครื่องขยายเสียง)

เนื่องจากการลดทอนมีข้อ จำกัด ว่าส่วนของเส้นใยสามารถแพร่กระจายสัญญาณด้วยความสมบูรณ์ได้นานแค่ไหนก่อนที่จะต้องสร้างใหม่ ก่อนการมาถึงของ Optical Amplifiers (OAs) จะต้องมีตัวทำซ้ำสำหรับทุกสัญญาณที่ส่ง OA ทำให้สามารถขยายความยาวคลื่นทั้งหมดได้ในครั้งเดียวและไม่มีการแปลง Optical-Electrical-Optical (OEO) นอกจากจะใช้ในการเชื่อมต่อแบบออปติคัล (เป็นตัวทำซ้ำ) แล้วยังสามารถใช้แอมพลิฟายเออร์แบบออปติคัลเพื่อเพิ่มกำลังสัญญาณหลังจากการมัลติเพล็กซ์หรือก่อนการแยกสัญญาณ

ประเภทของเครื่องขยายสัญญาณแสง

ในทุกเส้นทางออปติคัลแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลถูกใช้เป็นตัวทำซ้ำในโหมดซิมเพล็กซ์ เส้นใยหนึ่งถูกใช้ในเส้นทางการส่งและเส้นใยที่สองถูกใช้ในเส้นทางการส่งกลับ เครื่องขยายสัญญาณออปติคอลรุ่นล่าสุดจะทำงานในสองทิศทางในเวลาเดียวกัน เรายังสามารถใช้ความยาวคลื่นเดียวกันได้ในสองทิศทางโดยมีการใช้อัตราบิตสองแบบที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงสามารถใช้เส้นใยเดี่ยวสำหรับการทำงานแบบดูเพล็กซ์

แอมพลิฟายเออร์แบบออปติคัลต้องมีแบนด์วิดท์เพียงพอที่จะส่งผ่านช่วงสัญญาณที่ทำงานที่ความยาวคลื่นต่างกัน ตัวอย่างเช่น SLA ที่มีแบนด์วิดท์สเปกตรัม 40 นาโนเมตรสามารถรองรับสัญญาณออปติคอลได้ประมาณสิบรายการ

ในระบบ 565 mb / s สำหรับออปติคัลลิงค์ 500 กม. จำเป็นต้องใช้แอมพลิฟายเออร์ SLA ห้าตัวโดยเว้นระยะห่างที่ช่วง 83 กม. แอมพลิฟายเออร์แต่ละตัวให้อัตราขยายประมาณ 12 dB แต่ยังแนะนำสัญญาณรบกวนให้กับระบบ (BER 10-9.)

แอมพลิฟายเออร์ SLA มีข้อเสียดังต่อไปนี้ -

• ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
• ไวต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า
• ไวต่อการสั่นสะเทือนทางกล
• Unreliable
• มีแนวโน้มที่จะ crosstalk

เออร์เบียมเจือไฟเบอร์แอมพลิฟายเออร์ (EDFA)

ในระบบ DWDM จะใช้ EDFAs เออร์เบียมเป็นธาตุดินที่หายากซึ่งเมื่อตื่นเต้นแล้วจะเปล่งแสงประมาณ 1.54 ไมโครเมตรซึ่งเป็นความยาวคลื่นที่สูญเสียต่ำสำหรับเส้นใยแสงที่ใช้ใน DWDM สัญญาณอ่อนจะเข้าสู่เส้นใยที่เจือด้วยเออร์เบียมซึ่งมีการฉีดแสงที่ 980 นาโนเมตรหรือ 1480 นาโนเมตรโดยใช้เลเซอร์ปั๊ม

แสงที่ฉีดเข้าไปนี้จะกระตุ้นให้อะตอมของเออร์เบียมปล่อยพลังงานที่กักเก็บไว้เป็นแสงเพิ่มเติม 1550 นาโนเมตร สัญญาณเติบโตแรง การปล่อยมลพิษที่เกิดขึ้นเองใน EDFA ยังเพิ่มตัวเลขสัญญาณรบกวนของ EDFA EDFAs มีแบนด์วิดท์ทั่วไป 100 นาโนเมตรและจำเป็นในช่วง 80-120 กิโลเมตรตามเส้นทางแสง

EDFA ยังได้รับผลกระทบที่เรียกว่า four-wave-mixingเนื่องจากการโต้ตอบที่ไม่ใช่เชิงเส้นระหว่างช่องสัญญาณที่อยู่ติดกัน ดังนั้นการเพิ่มกำลังของแอมพลิฟายเออร์เพื่อเพิ่มระยะห่างระหว่างตัวทำซ้ำจะทำให้เกิด crosstalk มากขึ้น

รามันแอมป์

การใช้แอมพลิฟายเออร์ SLA และ EDFA ใน WDM นั้นมีข้อ จำกัด ตามที่อธิบายไว้แล้วและระบบ WDM สมัยใหม่กำลังเปลี่ยนไปใช้ Raman Amplification ซึ่งมีแบนด์วิดท์ประมาณ 300 นาโนเมตร ที่นี่ปั๊มเลเซอร์อยู่ที่ปลายรับของเส้นใย เสียงรบกวนและเสียงรบกวนจะลดลงอย่างมาก อย่างไรก็ตามการขยาย Raman ต้องใช้เลเซอร์ปั๊มสูงเพื่อใช้

การกระจายตัวของเส้นใยช่วยลดเอฟเฟกต์ "การผสมคลื่นสี่คลื่น" ได้จริง น่าเสียดายที่การเชื่อมต่อแบบออปติคอลในยุคแรก ๆ มักใช้เส้นใยที่ไม่มีการกระจายตัวเป็นศูนย์เพื่อลดการกระจายตัวในระยะทางไกลให้น้อยที่สุดเมื่อเส้นใยเดียวกันเหล่านี้ได้รับการอัปเกรดเพื่อส่งสัญญาณ WDM พวกเขาไม่ใช่สื่อที่เหมาะสำหรับสัญญาณออปติคอลแบบไวด์แบนด์

กำลังพัฒนาเส้นใยโหมดโมโนแบบพิเศษสำหรับการใช้งาน WDM สิ่งเหล่านี้มีส่วนสลับกันของเส้นใยการกระจายตัวในเชิงบวกและเชิงลบดังนั้นการกระจายทั้งหมดจึงรวมกันเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตามแต่ละส่วนมีการกระจายตัวเพื่อป้องกันการผสมสี่คลื่น

Line Amplifiers

เป็นเครื่องขยายเสียง EDFA สองขั้นตอนซึ่งประกอบด้วย Pre-amplifier (PA) และ Booster Amplifier (BA) หากไม่มีสองขั้นตอนจะไม่สามารถขยายสัญญาณได้ถึง 33 dB บนหลักการ EDFA (เพื่อหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนที่เกิดจากการปล่อยออกมาเอง) Line Amplifier (LA) ชดเชยการสูญเสียสาย 22 dB หรือ 33 dB สำหรับระบบลากยาวและยาวมากตามลำดับ เป็นอุปกรณ์ออปติคอลสเตจทั้งหมด

สื่อ Line (OFC)

นี่คือสื่อใยแก้วนำแสงที่สัญญาณ DWDM เดินทาง การลดทอนและการกระจายเป็นปัจจัย จำกัด หลักในการกำหนดระยะการส่งความจุอัตราบิต ฯลฯ โดยปกติ 22dB และ 33dB จะถูกนำมาใช้เป็นการสูญเสียสายสำหรับความยาวกระโดดของระบบลากไกลและระบบลากยาวมากตามลำดับ

ความยาวคลื่นของสายลากที่ยาวมากสามารถอยู่ที่ 120 กม. โดยไม่ต้องทวนสัญญาณ (LA) อย่างไรก็ตามด้วยจำนวนขาประจำที่เรียงซ้อนกันความยาวอาจสูงถึง 600 กม. ซึ่งสามารถเพิ่มได้อีกถึง 1200 กม. โดยใช้โมดูลชดเชยการกระจาย หลังจากระยะดังกล่าวจำเป็นต้องมีการสร้างใหม่ในเวทีไฟฟ้าแทนการทำซ้ำในระยะแสงเท่านั้น

ปรีแอมป์ (PA)

เครื่องขยายเสียงนี้ใช้เพียงอย่างเดียวที่เทอร์มินัลเพื่อเชื่อมต่อ DEMUX และสายสำหรับรับสัญญาณที่มาจากสถานีที่อยู่ห่างไกล ดังนั้นสัญญาณสายที่ลดทอนจะถูกขยายไปที่ระดับ +3 dBm ถึง 10 dBm ก่อนที่จะเข้าสู่หน่วย DEMUX

ช่องทางการกำกับดูแลด้านแสง

ฟังก์ชั่นการรับส่งข้อมูลเพิ่มเติม (2 mbps: EOW ข้อมูลเฉพาะของผู้ใช้ ฯลฯ ผ่านทางอินเทอร์เฟซ) ที่ความยาวคลื่นแยกต่างหาก (1480 นาโนเมตรตามคำแนะนำ ITU-T G-692) ของระดับแสงที่ต่ำกว่าโดยไม่มีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยทางแสงใด ๆ มาพร้อมกับและ OSC เป็นอิสระจากสัญญาณจราจรออปติคอล STM-n หลัก EOW (0.3 ถึง 3.4 KHz) สำหรับช่องสัญญาณที่เลือกและ omnibus คือ 64 kbps ในรหัส PCM 8 บิต

Optical Supervisory Channel (OSC) ช่วยควบคุมและตรวจสอบอุปกรณ์สายแสงตลอดจนการจัดการตำแหน่งความผิดพลาดการกำหนดค่าประสิทธิภาพและความปลอดภัยที่ทำได้โดยใช้ LCT

ในบทนี้เราจะพูดถึงส่วนประกอบต่างๆของอุปกรณ์ออปติก

Isolator

Isolator เป็นอุปกรณ์ที่ไม่ซึ่งกันและกันซึ่งช่วยให้แสงผ่านไปตามเส้นใยในทิศทางเดียวและให้การลดทอนที่สูงมากในทิศทางตรงกันข้าม จำเป็นต้องใช้ตัวแยกไอโซเลเตอร์ในระบบออพติคอลเพื่อป้องกันการสะท้อนที่ไม่ต้องการกลับมาที่เส้นใยและขัดขวางการทำงานของเลเซอร์ (ทำให้เกิดสัญญาณรบกวน) ในการผลิตเครื่องแยกส่วน "Faradays Effect” ถูกนำมาใช้ซึ่งขึ้นอยู่กับโพลาไรซ์

ตัวแยกถูกสร้างขึ้นโดยใช้โพลาไรเซอร์แบบออปติคัลเครื่องวิเคราะห์และตัวหมุน Faradays สัญญาณออปติคอลจะผ่านโพลาไรเซอร์โดยมุ่งขนานกับสถานะขาเข้าของโพลาไรซ์ Faradays rotator จะหมุนโพลาไรซ์ของสัญญาณแสง 45 องศา

จากนั้นสัญญาณจะผ่านเครื่องวิเคราะห์ซึ่งวางไว้ที่ 45 องศาเทียบกับโพลาไรเซอร์อินพุต ตัวแยกสัญญาณส่งผ่านสัญญาณออปติคอลจากซ้ายไปขวาและเปลี่ยนโพลาไรซ์ 45 องศาและทำให้เกิดการสูญเสียประมาณ 2 dB

หมุนเวียน

Circulators เป็นอุปกรณ์ไมโครออปติกและสามารถใช้กับพอร์ตจำนวนเท่าใดก็ได้อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปจะใช้ตัวหมุนเวียน 3 พอร์ต / 4 พอร์ต มีการสูญเสียที่ค่อนข้างต่ำ 0.5 dB ถึง 1.5 dB port-to-port

ฟังก์ชันพื้นฐานของเครื่องหมุนเวียนจะแสดงในรูปด้านบน แสงที่เข้าสู่พอร์ตใด ๆ โดยเฉพาะ (พูดว่าพอร์ต 1) เดินทางไปรอบ ๆ เครื่องหมุนเวียนและออกที่พอร์ตถัดไป (พูดว่าพอร์ต 2) แสงที่เข้าที่พอร์ต 2 จะออกที่พอร์ต 3 และอื่น ๆ อุปกรณ์มีความสมมาตรในการทำงานรอบวงกลม Circulators เป็นอุปกรณ์ไมโครออปติกและสามารถทำกับพอร์ตใดก็ได้ อย่างไรก็ตามเครื่องหมุนเวียนพอร์ต 3 และ 4 เป็นเรื่องธรรมดามาก เครื่องหมุนเวียนมีการสูญเสียต่ำมาก การสูญเสียพอร์ตต่อพอร์ตโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 0.5 ถึง 1.5 db

ตัวแยกและข้อต่อ

ตัวเชื่อมต่อและตัวแยกใช้เพื่อรวมสัญญาณออปติคอลและ / หรือแยกสัญญาณออปติคัล ตัวเชื่อมต่อแบบออปติคอลโหมดเดี่ยวส่วนใหญ่ใช้หลักการของการเชื่อมต่อแบบเรโซแนนซ์ แกนเส้นใย SM สองแกนวางขนานกันและใกล้กัน พลังงานแสงจะถ่ายโอนจากแกนหนึ่งไปยังอีกแกนหนึ่งและย้อนกลับโดยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า การเชื่อมต่อกำลังขึ้นอยู่กับความยาวของส่วนการมีเพศสัมพันธ์

ลักษณะสำคัญสามประการคือ -

• Return Loss - จำนวนพลังที่สะท้อนและสูญหาย

• Insertion Loss - จำนวนสัญญาณที่สูญเสียไปในการส่งผ่านอุปกรณ์ทั้งหมด

• Excess Loss - การสูญเสียเพิ่มเติมของอุปกรณ์ที่อยู่เหนือการสูญเสียทางทฤษฎี

ประเภทของ Couplers

• Y ข้อต่อ
• ตัวเชื่อมต่อแบบดาว
  • เส้นใยผสม
  • จานผสม
  • ระนาบ (พื้นที่ว่าง)
  • ตัวเชื่อมต่อ 3 dB
• แยกลำแสง

ฟิลเตอร์

ตัวกรองใช้เพื่อเลือกสัญญาณในเส้นทางทรานส์และตัวรับสัญญาณจากหลายสัญญาณ ตะแกรงเป็นตัวกรอง สวิตช์โมดูเลเตอร์ AWG มัลติเพล็กเซอร์ ฯลฯ ถือเป็นประเภทของตัวกรอง

ประเภทของตัวกรองต่อไปนี้ -

• Fabry-Perot
• ตัวกรองที่ปรับได้
• ตัวกรองตะแกรง Bragg ในเส้นใย

ใช้ฟิลเตอร์ด้านหน้า LED เพื่อลดความกว้างของเส้นก่อนส่ง ฟิลเตอร์จะมีประโยชน์มากในเครือข่าย WDM สำหรับ -

• ตัวกรองที่วางอยู่ด้านหน้าของตัวรับสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่องกันสามารถใช้เพื่อเลือกสัญญาณเฉพาะจากสัญญาณที่มาถึงจำนวนมาก

• มีการเสนอเครือข่าย WDM ซึ่งใช้ตัวกรองเพื่อควบคุมเส้นทางที่จะส่งสัญญาณผ่านเครือข่าย

Fiber Bragg Gratings เป็นตัวกรองแสงที่สำคัญที่สุดในโลกแห่งการสื่อสาร

โมดูเลเตอร์

โมดูเลเตอร์ประกอบด้วยวัสดุที่เปลี่ยนคุณสมบัติทางแสงภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก โดยทั่วไปจะใช้สามวิธี -

• เอฟเฟกต์ Electro-optic และ Magneto-optic
• ผลการดูดซับไฟฟ้า
• โมดูเลเตอร์อะคูสติก

เนื่องจากการสั่นสะเทือนทางกลอ้างอิง ดัชนีการเปลี่ยนแปลงของวัสดุ อะคูสติกโมดูเลเตอร์ใช้เสียงความถี่สูงมาก ด้วยการควบคุมความเข้มของเสียงเราสามารถควบคุมปริมาณแสงที่เบี่ยงเบนได้และด้วยเหตุนี้จึงสร้างโมดูเลเตอร์

ต่อไปนี้เป็นข้อดีบางประการ -

• พวกเขาสามารถจัดการพลังงานได้ค่อนข้างสูง

• ปริมาณแสงที่หักเหเป็นสัดส่วนเชิงเส้นกับความเข้มของคลื่นเสียง

• สามารถปรับความยาวคลื่นที่แตกต่างกันได้ในเวลาเดียวกัน

ADM แบบออปติคอล

แผ่นกรองแสงใช้เพื่อแยกหรือลดความยาวคลื่นที่ต้องการจากหลายความยาวคลื่นที่มาถึงเส้นใย เมื่อความยาวคลื่นลดลงสามารถเพิ่มหรือแทรกช่องสัญญาณอื่นที่ใช้ความยาวคลื่นเดียวกันกับเส้นใยได้เมื่อออกจาก OADM

ADM แบบธรรมดามีช่องสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตเพียง 4 ช่องแต่ละช่องมีความยาวคลื่นสี่ความยาวคลื่น ใน OADM ความยาวคลื่นอาจถูกขยายทำให้เท่ากันหรือประมวลผลเพิ่มเติม OADM จัดเรียงความยาวคลื่นจากเส้นใยอินพุตไปยังไฟเบอร์เอาต์พุตโดยใช้การเชื่อมต่อแบบออปติคัลข้าม

Optical Cross-Connect

ออปติคัล x-connect สามารถรับเส้นใยอินพุตสี่เส้นแต่ละเส้นมีความยาวคลื่นสี่ความยาวคลื่นและจัดเรียงความยาวคลื่น 16 ความยาวคลื่นใหม่ไปยังเส้นใยเอาต์พุตทั้งสี่ ช่องสัญญาณธรรมดาภายใน OXC จะสลับความยาวคลื่นหนึ่งไปยังช่องสัญญาณที่มีอยู่

การจราจรทางโทรคมนาคมยังคงเติบโตอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้เร่งตัวขึ้นจากปริมาณข้อมูลที่เพิ่มขึ้นและปริมาณการใช้งานมือถือโดยเฉพาะในอินเดียผ่านการเปิดเสรีตลาดโทรคมนาคมล่าสุด สามารถนำโซลูชันมาใช้เพื่อตอบสนองความต้องการการรับส่งข้อมูลที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยอาศัยเทคโนโลยีการขนส่ง WDM, SDH และ IP ร่วมกัน

การมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นใช้ในการมัลติเพล็กซ์ช่องความยาวคลื่นหลายช่องบนเส้นใยเส้นเดียวดังนั้นจึงสามารถเอาชนะความแออัดของเส้นใยได้ เทคโนโลยี SDH นำเสนอความละเอียดของกำลังการผลิตซึ่งลูกค้าต้องการในปัจจุบันและเสนอความเป็นไปได้ในการปกป้องบริการเหล่านี้จากการขัดข้องของเครือข่าย เครือข่ายการขนส่ง IP-over-WDM สามารถให้บริการขนส่งทางอินเทอร์เน็ตที่มีความจุสูงแก่ผู้ให้บริการอินเทอร์เน็ต (ISP)

ลำดับชั้นดิจิทัลแบบซิงโครนัส

เครือข่าย Synchronous Digital Hierarchy (SDH) เข้ามาแทนที่ PDH และมีข้อดีหลายประการ

• คำแนะนำ G.707, G.708 และ G.709 ITU เป็นพื้นฐานสำหรับเครือข่ายทั่วโลก

• เครือข่ายได้รับประโยชน์จากความยืดหยุ่นในการรับส่งข้อมูลเพื่อลดการสูญเสียการรับส่งข้อมูลในกรณีที่ไฟเบอร์แตกหรืออุปกรณ์ล้มเหลว

• เทคโนโลยีการตรวจสอบในตัวช่วยให้สามารถกำหนดค่าและแก้ไขปัญหาเครือข่ายได้จากระยะไกล

• เทคโนโลยีที่ยืดหยุ่นช่วยให้สามารถเข้าถึงแม่น้ำสาขาได้ทุกระดับ

• เทคโนโลยีการพิสูจน์ในอนาคตช่วยให้อัตราบิตเร็วขึ้นตามความก้าวหน้าของเทคโนโลยี

เครือข่าย PDH ของยุโรปไม่สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายของสหรัฐอเมริกาเครือข่าย SDH สามารถรองรับได้ทั้งสองประเภท รูปด้านบนแสดงวิธีเปรียบเทียบเครือข่าย PDH ที่แตกต่างกันและสัญญาณใดที่สามารถส่งผ่านเครือข่าย SDH ได้

SDH - โทโพโลยีเครือข่าย

ระบบสายเป็นระบบที่เชื่อมต่อกับโทโพโลยีเครือข่าย PDH การรับส่งข้อมูลจะถูกเพิ่มและลดลงเฉพาะที่ปลายทางของเครือข่าย โหนดเทอร์มินัลถูกใช้ที่ส่วนท้ายของเครือข่ายเพื่อเพิ่มและลดการรับส่งข้อมูล

ระบบไลน์

ภายในเครือข่าย SDH ใด ๆ คุณสามารถใช้โหนดที่เรียกว่าไฟล์ regenerator. โหนดนี้รับสัญญาณ SDH ลำดับสูงและส่งสัญญาณใหม่ ไม่สามารถเข้าถึงการรับส่งข้อมูลในลำดับที่ต่ำกว่าได้จากผู้สร้างใหม่และใช้เพื่อครอบคลุมระยะทางไกลระหว่างไซต์เท่านั้นซึ่งระยะทางหมายความว่ากำลังรับข้อมูลต่ำเกินไปที่จะรับปริมาณการใช้งาน

ระบบวงแหวน

ระบบเสียงเรียกเข้าประกอบด้วย add / drop muxes (ADM) หลายตัวที่เชื่อมต่อในการกำหนดค่าวงแหวน การรับส่งข้อมูลสามารถเข้าถึงได้ที่ ADM ใด ๆ รอบวงแหวนและยังเป็นไปได้ที่การรับส่งข้อมูลจะลดลงในหลายโหนดเพื่อจุดประสงค์ในการออกอากาศ เครือข่ายวงแหวนมีประโยชน์ในการให้ความยืดหยุ่นในการรับส่งข้อมูลหากมีการรับส่งข้อมูลแบบแบ่งไฟเบอร์จะไม่สูญหาย ความยืดหยุ่นของเครือข่ายจะกล่าวถึงโดยละเอียดในบทต่อไป

การซิงโครไนซ์เครือข่าย SDH

แม้ว่าเครือข่าย PDH จะไม่ได้รับการซิงโครไนซ์จากส่วนกลาง แต่เครือข่าย SDH คือ (ดังนั้นชื่อลำดับชั้นดิจิทัลแบบซิงโครนัส) ที่ใดที่หนึ่งบนเครือข่ายของผู้ให้บริการจะเป็นแหล่งอ้างอิงหลัก แหล่งที่มานี้กระจายไปทั่วเครือข่ายผ่านเครือข่าย SDH หรือผ่านเครือข่ายการซิงโครไนซ์แยกต่างหาก

แต่ละโหนดสามารถสลับไปยังแหล่งข้อมูลสำรองได้หากแหล่งข้อมูลหลักไม่พร้อมใช้งาน มีการกำหนดระดับคุณภาพต่างๆและโหนดจะเปลี่ยนแหล่งคุณภาพที่ดีที่สุดถัดไปที่สามารถหาได้ ในกรณีที่โหนดใช้การกำหนดเวลาของสายขาเข้า S1 ไบต์ในค่าใช้จ่าย MS จะใช้เพื่อแสดงถึงคุณภาพของแหล่งที่มา

แหล่งที่มาที่มีคุณภาพต่ำที่สุดสำหรับโหนดโดยทั่วไปคือออสซิลเลเตอร์ภายใน ในกรณีที่โหนดสลับไปยังแหล่งสัญญาณนาฬิกาภายในของตัวเองควรแก้ไขโดยเร็วที่สุดเนื่องจากโหนดอาจเริ่มสร้างข้อผิดพลาดเมื่อเวลาผ่านไป

สิ่งสำคัญคือต้องมีการวางแผนกลยุทธ์การซิงโครไนซ์สำหรับเครือข่ายอย่างรอบคอบ หากโหนดทั้งหมดในเครือข่ายพยายามซิงโครไนซ์กับเพื่อนบ้านในด้านเดียวกันคุณจะได้รับเอฟเฟกต์ที่เรียกว่า atiming loopดังแสดงในรูปด้านบน เครือข่ายนี้จะเริ่มสร้างข้อผิดพลาดอย่างรวดเร็วเนื่องจากแต่ละโหนดพยายามซิงโครไนซ์ซึ่งกันและกัน

ลำดับชั้น SDH

รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าน้ำหนักบรรทุกถูกสร้างขึ้นอย่างไรและมันไม่ได้น่ากลัวอย่างที่เห็นในตอนแรก

WDM เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้สามารถส่งสัญญาณออปติคอลต่างๆได้ด้วยเส้นใยเส้นเดียว หลักการของมันนั้นเหมือนกับการ Multiplexing ของ Frequency Division Multiplexing (FDM) นั่นคือสัญญาณหลายตัวถูกส่งโดยใช้พาหะที่แตกต่างกันโดยครอบครองส่วนที่ไม่ทับซ้อนกันของคลื่นความถี่ ในกรณีของ WDM แถบสเปกตรัมที่ใช้อยู่ในพื้นที่ 1300 หรือ 1550 นาโนเมตรซึ่งเป็นหน้าต่างความยาวคลื่นสองบานที่เส้นใยแสงมีการสูญเสียสัญญาณต่ำมาก

ในขั้นต้นแต่ละหน้าต่างจะใช้ในการส่งสัญญาณดิจิทัลเพียงช่องเดียว ด้วยความก้าวหน้าของส่วนประกอบออพติคอลเช่นเลเซอร์ Distributed Feedback (DFB), Erbium-doped Fiber Amplifiers (EDFAs) และเครื่องตรวจจับภาพถ่ายในไม่ช้าก็รู้ว่าในความเป็นจริงแล้วหน้าต่างส่งสัญญาณแต่ละหน้าต่างสามารถใช้สัญญาณออปติคอลได้หลายแบบ มีแรงฉุดขนาดเล็กของหน้าต่างความยาวคลื่นทั้งหมดที่มีอยู่

ในความเป็นจริงจำนวนสัญญาณออปติคัลมัลติเพล็กซ์ภายในหน้าต่างถูก จำกัด ด้วยความแม่นยำของส่วนประกอบเหล่านี้เท่านั้น ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบันช่องแสงมากกว่า 100 ช่องสามารถมัลติเพล็กซ์เป็นไฟเบอร์เส้นเดียว เทคโนโลยีนี้ได้รับการขนานนามว่าหนาแน่น WDM (DWDM)

WDM ในการขนส่งระยะไกล

ในปี 1995 ผู้ให้บริการขนส่งระยะไกลในสหรัฐอเมริกาได้เริ่มใช้ระบบส่งสัญญาณ WDM แบบจุดต่อจุดเพื่ออัพเกรดความสามารถของเครือข่ายในขณะที่ใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานไฟเบอร์ที่มีอยู่ ตั้งแต่นั้นมา WDM ก็เข้ายึดตลาดระยะไกลด้วยพายุ เทคโนโลยี WDM ช่วยให้สามารถรับมือกับความต้องการความจุที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในขณะที่เลื่อนการใช้งานไฟเบอร์ออกไปและเพิ่มความยืดหยุ่นในการอัพเกรดความจุ

อย่างไรก็ตามไดรเวอร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือข้อได้เปรียบด้านต้นทุนของโซลูชัน WDM เมื่อเทียบกับโซลูชันของคู่แข่งเช่น Space Division Multiplexing (SDM) หรือ Time Division Multiplexing (TDM) ที่ปรับปรุงแล้วเพื่ออัพเกรดความจุของเครือข่าย โซลูชัน WDM "เปิด" ซึ่งแสดงในรูปต่อไปนี้ใช้ประโยชน์จากทรานสปอนเดอร์ใน WDM เทอร์มินัลมัลติเพล็กเซอร์ (TMs) และแอมพลิฟายเออร์แบบอินไลน์ที่ใช้ร่วมกันโดยช่องสัญญาณความยาวคลื่นหลายช่อง

ทรานสปอนเดอร์เป็นตัวแปลงออปโตอิเล็กโทรออปติก (O / E / O) 3R ที่แปลงสัญญาณออปติคอลที่เข้ากันได้มาตรฐาน G.957 ให้เป็นช่องสัญญาณความยาวคลื่นที่เหมาะสม (และในทางกลับกัน) ในขณะที่กำลังทำการปรับเปลี่ยนรูปร่างและกำหนดสัญญาณใหม่ด้วยไฟฟ้า . โซลูชัน SDM ใช้คู่ไฟเบอร์หลายคู่ขนานกันโดยแต่ละคู่มีตัวสร้าง SDH แทนความยาวคลื่นหลายตัวที่ใช้เครื่องขยายสัญญาณออปติคัลแบบอินไลน์เดียวกัน การอัปเกรดเป็นอัตรา TDM ที่สูงขึ้น (เช่นจาก 2.5 Gb / s STM-16 เป็น 10 Gb / s STM-64) เป็นเพียงวิธีแก้ปัญหาที่มีอายุการใช้งานสั้นเนื่องจากความบกพร่องในการส่งผ่านเช่นการกระจายตัวทำได้ไม่ดีเมื่อมีอัตรา TDM ที่เพิ่มขึ้นโดยเฉพาะในมาตรฐาน ไฟเบอร์โหมดเดียว

กรณีศึกษาแสดงให้เห็นว่าระบบ WDM แบบจุดต่อจุดระยะไกลเป็นโซลูชันที่คุ้มค่ากว่า SDM อย่างชัดเจนแม้จะใช้ STM-16 เพียงสามช่องสัญญาณ รูปด้านบนแสดงการเปรียบเทียบต้นทุนการเชื่อมโยงสองรายการสำหรับแกนกลางเริ่มต้นของเครือข่ายการขนส่งที่ประกอบด้วยเส้นใย 5,000 กม. โดยมีระยะทางเฉลี่ย 300 กม. โปรดทราบว่าจุดอ้างอิงต้นทุน 100 เปอร์เซ็นต์ในรูปด้านบนสอดคล้องกับต้นทุนในการปรับใช้ช่องสัญญาณ STM-16 หนึ่งช่องรวมทั้งต้นทุนไฟเบอร์ ข้อสรุปสองประการได้จากรูปด้านบน

ดังแสดงในรูปต่อไปนี้หากพิจารณาเฉพาะต้นทุนอุปกรณ์ส่งและการสร้างใหม่ (เช่นตัวสร้าง SDH ในเคส SDM และ WDM TM ที่มีทรานสปอนเดอร์พร้อมแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลแบบอินไลน์ในเคส WDM) ต้นทุนการเชื่อมต่อเริ่มต้นของการใช้เทคโนโลยี WDM จะมากกว่า มากกว่าสองเท่าของ SDH อย่างไรก็ตามโซลูชัน WDM นั้นคุ้มค่ากว่าสำหรับการติดตั้งช่องสัญญาณสามช่องและอื่น ๆ ในเครือข่ายเนื่องจากการใช้เครื่องขยายสัญญาณออปติคัลแบบอินไลน์ร่วมกัน

ดังที่แสดงในรูปต่อไปนี้หากนอกเหนือจากการพิจารณาข้างต้นแล้วยังมีการพิจารณาต้นทุนไฟเบอร์ด้วยข้อได้เปรียบด้านต้นทุนของเคส WDM จะยิ่งชัดเจนมากขึ้นและได้รับการขยายเมื่อจำนวนช่องสัญญาณเพิ่มขึ้น โซลูชัน WDM คุ้มค่ากว่าสำหรับการติดตั้งช่องสัญญาณสามช่องและอื่น ๆ ในเครือข่าย

WDM ในระยะสั้น

รีเจนเนอเรเตอร์ไม่จำเป็นและความบกพร่องทางแสงมีผลกระทบน้อยกว่าเนื่องจากมีระยะทางที่ จำกัด ในเครือข่ายระยะทางสั้นดังนั้นประโยชน์ของ WDM จึงมีความชัดเจนน้อยกว่า SDM หรือโซลูชัน TDM ที่ปรับปรุงแล้ว อย่างไรก็ตามความอ่อนล้าของเส้นใยและชิ้นส่วนออปติคอลราคาประหยัดกำลังขับเคลื่อน WDM ในเขตเมือง

แอปพลิเคชันระยะสั้นเกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อระหว่างจุดแสดงตน (POPs) หลายจุดภายในเมืองเดียวกัน ให้เราพิจารณาตัวอย่าง รูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นว่าเครือข่ายการขนส่งมี POP อย่างน้อยสองแห่งต่อเมืองซึ่งลูกค้าสามารถเชื่อมต่อถึงกันได้ ด้วยเทคนิคการเชื่อมต่อโหนดคู่เช่นปล่อยและดำเนินการต่อเครือข่ายลูกค้าสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายการขนส่งผ่าน POP สองแบบที่แตกต่างกัน

ส่งผลให้สถาปัตยกรรมมีความปลอดภัยสูงซึ่งสามารถรอดพ้นจากความล้มเหลวของ POP ได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อการเข้าชม ดังนั้นการรับส่งข้อมูลระหว่าง POP สองแห่งในเมืองไม่เพียง แต่ประกอบด้วยการจราจรที่ผ่านเมืองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจราจรที่ถูกยกเลิกในเมืองและได้รับการป้องกันโดยใช้ Drop and Continue ข้อกำหนดด้านความจุภายในเมืองที่เพิ่มขึ้นเหล่านี้นำไปสู่การปรับใช้ WDM ในส่วนระยะสั้นของเครือข่ายการขนส่ง

เหตุผลหลักที่ WDM เป็นที่ต้องการมากกว่า SDM เนื่องจากเส้นใยในเมืองต้องเช่าจากบุคคลที่สามหรือต้องสร้างเครือข่ายใยแก้วนำแสง การเช่าซื้อหรือการสร้าง City Fiber ไม่เพียง แต่เป็นกระบวนการที่มีราคาแพงเท่านั้น แต่ยังเป็นแนวทางที่ยืดหยุ่นน้อยกว่าในการอัพเกรดความสามารถ ในสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกที่การกระจายและปริมาณการรับส่งข้อมูลมีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วปริมาณไฟเบอร์ที่จะเช่าหรือสร้างขึ้นนั้นยากที่จะคาดการณ์ล่วงหน้า ดังนั้นการใช้เทคโนโลยี WDM จึงมีข้อได้เปรียบด้านความยืดหยุ่นที่ชัดเจนเนื่องจากช่องความยาวคลื่นสามารถเปิดใช้งานได้ในเวลาอันสั้น

แม้ว่าระบบ WDM ระยะสั้นเฉพาะจะมีอยู่ในโลก แต่ก็เป็นประโยชน์ที่จะใช้ระบบ WDM ประเภทเดียวกันสำหรับเครือข่ายระยะไกล ในขณะที่ระบบ WDM ระยะใกล้จะมีราคาไม่แพงกว่าคู่หูระยะไกลและเนื่องจากสามารถใช้ชิ้นส่วนออปติคอลที่มีต้นทุนต่ำได้จึงนำไปสู่เครือข่ายที่แตกต่างกันซึ่งไม่เป็นที่ต้องการด้วยเหตุผลหลายประการ ประการแรกการใช้สองระบบที่แตกต่างกันทำให้ต้นทุนการดำเนินงานและการจัดการเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่นเครือข่ายที่แตกต่างกันต้องการชิ้นส่วนอุปกรณ์สำรองมากกว่าเครือข่ายที่เป็นเนื้อเดียวกัน ประการที่สองการทำงานร่วมกันระหว่างสองระบบที่แตกต่างกันอาจก่อให้เกิดปัญหา ตัวอย่างเช่นคอขวดอาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากระบบ WDM ระยะสั้นมักรองรับความยาวคลื่นน้อยกว่าระบบ WDM ระยะไกล

สถาปัตยกรรมเครือข่ายการขนส่งทางแสง

เครือข่ายการขนส่งด้วยแสง (OTN) ดังที่แสดงในรูปต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงขั้นตอนต่อไปตามธรรมชาติของวิวัฒนาการของเครือข่ายการขนส่ง จากมุมมองทางสถาปัตยกรรมระดับสูงไม่มีใครคาดหวังว่าสถาปัตยกรรม OTN จะแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจาก SDH อย่างไรก็ตามความจริงที่ว่า SDH เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมเครือข่ายดิจิทัลและ OTN เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมเครือข่ายแอนะล็อกนำไปสู่ความแตกต่างที่สำคัญบางประการ การสำรวจความแตกต่างเหล่านี้ทำให้เราเข้าใจในแง่มุมของ OTN ที่มีแนวโน้มว่าจะแตกต่างจาก SDH ของพวกเขา

การพัฒนาสถาปัตยกรรม WDM OTN (รวมถึงโครงสร้างเครือข่ายและโครงร่างความสามารถในการอยู่รอด) จะมีลักษณะใกล้เคียงกัน - ถ้าไม่ใช่มิเรอร์ - สำหรับเครือข่าย SDH TDM อย่างไรก็ตามสิ่งนี้น่าแปลกใจเนื่องจากทั้ง SDH และ OTN เป็นเครือข่ายมัลติเพล็กซ์ที่เน้นการเชื่อมต่อ ความแตกต่างที่สำคัญเกิดจากรูปแบบของเทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์: Digital TDM สำหรับ SDH เทียบกับ WDM แบบอะนาล็อกสำหรับ OTN

ความแตกต่างระหว่างดิจิทัลกับอนาล็อกมีผลอย่างมากต่อการแลกเปลี่ยนต้นทุน / ประสิทธิภาพพื้นฐานในหลาย ๆ ด้านของเครือข่าย OTN และการออกแบบระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมเครือข่ายแอนะล็อกและผลกระทบด้านการบำรุงรักษาเป็นสาเหตุของความท้าทายส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับ OTN

เพื่อตอบสนองความต้องการระยะสั้นในการเพิ่มกำลังการผลิตระบบ WDM point-to-point line จะยังคงถูกนำไปใช้งานในขนาดใหญ่ เนื่องจากจำนวนความยาวคลื่นและระยะห่างระหว่างเทอร์มินัลเพิ่มขึ้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องเพิ่มและ / หรือลดความยาวคลื่นที่ไซต์ระดับกลาง ดังนั้น Optical ADMs (OADMs) ที่ปรับเปลี่ยนใหม่ได้อย่างยืดหยุ่นจะกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของเครือข่าย WDM

เนื่องจากมีการใช้ความยาวคลื่นมากขึ้นในเครือข่ายผู้ให้บริการจึงมีความจำเป็นเพิ่มขึ้นในการจัดการความจุและสัญญาณแฮนด์ออฟระหว่างเครือข่ายในระดับช่องสัญญาณออปติก ในทำนองเดียวกัน DXCs เกิดขึ้นเพื่อจัดการความจุที่ชั้นไฟฟ้า Optical Cross-Connects (OXCs) จะปรากฏขึ้นเพื่อจัดการความจุที่ชั้นแสง

ในขั้นต้นความจำเป็นในการจัดการแบนด์วิดท์ของเลเยอร์ออปติคัลจะเกิดขึ้นอย่างเฉียบพลันที่สุดในสภาพแวดล้อมเครือข่ายการขนส่งหลัก ที่นี่การเชื่อมต่อตามตรรกะแบบเมชจะได้รับการสนับสนุนผ่านโทโพโลยีทางกายภาพซึ่งรวมถึงวงแหวนป้องกันที่ใช้ร่วมกันที่ใช้ OADM และสถาปัตยกรรมการคืนค่าตาข่ายที่ใช้ OXC ทางเลือกจะขึ้นอยู่กับระดับแบนด์วิดท์ที่ต้องการของผู้ให้บริการ "over build" และข้อกำหนดมาตราส่วนเวลาที่อยู่รอด

เนื่องจากข้อกำหนดการจัดการแบนด์วิดท์ที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นสำหรับสภาพแวดล้อมระหว่างสำนักงานและการเข้าถึงในเมืองใหญ่โซลูชันที่ใช้วงแหวน OADM จะได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานเหล่านี้: วงแหวนป้องกันที่ใช้ร่วมกันแบบออปติคอลสำหรับความต้องการแบบตาข่ายและวงแหวนป้องกันเฉพาะสำหรับความต้องการแบบฮับ ดังนั้นเช่นเดียวกับที่ OA เป็นตัวเปิดใช้เทคโนโลยีสำหรับการเกิดขึ้นของระบบจุดต่อจุด WDM OADMs และ OXC จะเป็นตัวเปิดใช้งานสำหรับการเกิดขึ้นของ OTN

เนื่องจากองค์ประกอบเครือข่ายออปติคัลถือว่าฟังก์ชันเลเยอร์การขนส่งที่จัดหาโดยอุปกรณ์ SDH แบบดั้งเดิมเลเยอร์การขนส่งแบบออปติคอลจะมาทำหน้าที่เป็นเลเยอร์การขนส่งแบบรวมที่สามารถรองรับรูปแบบสัญญาณเครือข่ายหลักของแพ็กเก็ตแบบเดิมและแบบรวมกันได้ แน่นอนว่าการเคลื่อนย้ายของผู้ให้บริการไปยัง OTN จะได้รับการคาดการณ์เกี่ยวกับการถ่ายโอนฟังก์ชันการทำงานของเลเยอร์การขนส่งแบบ "SDH" ไปยังเลเยอร์ออปติคอลควบคู่ไปกับการพัฒนาปรัชญาการบำรุงรักษาและคุณสมบัติการบำรุงรักษาเครือข่ายที่เกี่ยวข้องสำหรับเลเยอร์การขนส่งทางแสงที่เกิดขึ้นใหม่

ความสามารถในการอยู่รอดเป็นหัวใจสำคัญของบทบาทของเครือข่ายออปติคัลในฐานะโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งแบบรวม เช่นเดียวกับด้านสถาปัตยกรรมอื่น ๆ ความสามารถในการอยู่รอดของเครือข่ายออปติคัลจะมีความคล้ายคลึงกับความสามารถในการอยู่รอดของ SDH ในระดับสูงเนื่องจากโทโพโลยีเครือข่ายและประเภทขององค์ประกอบเครือข่ายมีความคล้ายคลึงกันมาก ภายในชั้นออปติคอลกลไกความสามารถในการอยู่รอดจะยังคงให้การกู้คืนจากการตัดไฟเบอร์และความผิดพลาดของสื่อทางกายภาพอื่น ๆ อย่างรวดเร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้รวมทั้งให้การจัดการความสามารถในการป้องกันที่มีประสิทธิภาพและยืดหยุ่น

OTN มีแนวคิดคล้ายคลึงกับ SDH โดยในชั้นย่อยนั้นถูกกำหนดไว้ซึ่งสะท้อนถึงความสัมพันธ์ระหว่างไคลเอ็นต์กับเซิร์ฟเวอร์ เนื่องจาก OTN และ SDH ต่างก็เป็นเครือข่ายมัลติเพล็กซ์ที่มุ่งเน้นการเชื่อมต่อจึงไม่น่าแปลกใจที่แผนการฟื้นฟูและการป้องกันสำหรับทั้งสองจะมีความคล้ายคลึงกันอย่างมาก ความแตกต่างที่ลึกซึ้ง แต่สำคัญนั้นควรค่าแก่การทำซ้ำ: ในขณะที่เครือข่าย TDM ขึ้นอยู่กับการจัดการช่องเวลาแบบดิจิทัลเครือข่าย OTN / WDM จะขึ้นอยู่กับช่องความถี่อนาล็อกหรือการจัดการช่องสัญญาณออปติคอล (ความยาวคลื่น) ดังนั้นในขณะที่เราอาจคาดหวังว่าสถาปัตยกรรมการป้องกันและการฟื้นฟูที่คล้ายคลึงกันจะเป็นไปได้ด้วยเทคโนโลยีทั้งสองประเภทของความล้มเหลวของเครือข่ายที่อาจต้องพิจารณาในรูปแบบการอยู่รอดใด ๆ โดยเฉพาะอาจแตกต่างกันมาก

ความสามารถในการอยู่รอดของชั้นแสง

เครือข่ายโทรคมนาคมจำเป็นต้องให้บริการที่เชื่อถือได้อย่างต่อเนื่องแก่ลูกค้า ข้อกำหนดความพร้อมใช้งานโดยรวมอยู่ในลำดับที่ 99.999 เปอร์เซ็นต์หรือสูงกว่าซึ่งหมายความว่าเครือข่ายจะไม่สามารถหยุดทำงานได้นานกว่า 6 นาที / ปีโดยเฉลี่ย ด้วยเหตุนี้ความสามารถในการอยู่รอดของเครือข่ายจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อวิธีการออกแบบและดำเนินการเครือข่ายเหล่านี้ เครือข่ายต้องได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับการเชื่อมโยงหรือการตัดไฟเบอร์ตลอดจนข้อบกพร่องของอุปกรณ์

เครือข่ายอาจถูกมองว่าประกอบด้วยเลเยอร์จำนวนมากที่ทำงานระหว่างกันดังแสดงในรูปด้านบน ผู้ให้บริการที่แตกต่างกันเลือกวิธีต่างๆในการสร้างเครือข่ายของตนโดยใช้กลยุทธ์การแบ่งเลเยอร์ที่แตกต่างกัน ผู้ให้บริการในหน้าที่ใช้ประโยชน์จากฐานอุปกรณ์ SDH ที่ติดตั้งขนาดใหญ่และความสามารถในการดูแลและตรวจสอบที่ครอบคลุมของการเชื่อมต่อแบบดิจิตอล

ในทางตรงกันข้ามผู้ให้บริการที่ให้บริการที่ใช้ Internet Protocol (IP) พยายามที่จะมีโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่ง่ายขึ้นโดยใช้ IP เป็นเลเยอร์การขนส่งพื้นฐานโดยไม่ต้องใช้ SDH ผู้ให้บริการที่แยกแยะตัวเองตามคุณภาพ (และความหลากหลาย) ของบริการ (QOS) อาจใช้ ATM เป็นเทคโนโลยีการขนส่ง ภายใต้เลเยอร์เหล่านี้คือเลเยอร์ออปติคัล WDM ที่เกิดขึ้นใหม่หรือชั้นออปติคอล

ชั้นออปติคัลให้เส้นทางแสงไปยังชั้นที่สูงขึ้นซึ่งอาจถือได้ว่าเป็นชั้นไคลเอนต์ที่ใช้บริการที่จัดเตรียมโดยชั้นแสง เส้นทางแสงคือท่อที่มีการสลับวงจรซึ่งมีปริมาณการใช้งานค่อนข้างสูง (เช่น 2.5 Gb / s หรือ 10 Gb / s) โดยทั่วไปเส้นทางแสงเหล่านี้จะถูกตั้งค่าเพื่อเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ไคลเอนต์เลเยอร์เช่น SDH ADM, เราเตอร์ IP หรือสวิตช์ ATM เมื่อตั้งค่าแล้วจะยังคงค่อนข้างคงที่เมื่อเวลาผ่านไป

ชั้นออปติคัลประกอบด้วย Optical Line Terminals (OLTs), Optical ADMs (OADMs) และ Optical Cross-Connects (OXCs) ดังแสดงในรูปต่อไปนี้ OLTs มัลติเพล็กซ์หลายช่องเป็นคู่ไฟเบอร์หรือไฟเบอร์คู่เดียว OADM ลดลงและเพิ่มช่องสัญญาณจำนวนเล็กน้อยจาก / ไปยังสตรีม WDM รวม OXC สลับและจัดการช่องสัญญาณจำนวนมากในตำแหน่งโหนดที่มีการจราจรสูง

เรามองไปที่การป้องกันชั้นออปติคัลจากมุมมองของบริการในแง่ของประเภทของบริการที่จำเป็นในการจัดเตรียมโดยชั้นออปติคอลไปยังเลเยอร์ที่สูงกว่า จากนั้นเราจะเปรียบเทียบรูปแบบการป้องกันชั้นออปติคอลที่แตกต่างกันซึ่งได้รับการเสนอในแง่ของต้นทุนและประสิทธิภาพแบนด์วิธตามการผสมผสานบริการที่ต้องได้รับการสนับสนุน สิ่งนี้แตกต่างกันบ้างซึ่งมักจะมองว่าการป้องกันชั้นออปติคอลคล้ายกับการป้องกันชั้น SDH

ทำไมต้องใช้ Optical Layer Protection?

เลเยอร์ IP, ATM และ SDH ที่แสดงในรูปด้านบนทั้งหมดรวมเทคนิคการป้องกันและการฟื้นฟู แม้ว่าเลเยอร์เหล่านี้ทั้งหมดได้รับการออกแบบมาเพื่อทำงานร่วมกับเลเยอร์อื่น ๆ แต่ก็สามารถทำงานบนไฟเบอร์ได้โดยตรงดังนั้นจึงไม่ขึ้นอยู่กับเลเยอร์อื่น ๆ ในการจัดการฟังก์ชันการป้องกันและการฟื้นฟู ด้วยเหตุนี้แต่ละเลเยอร์เหล่านี้จึงมีฟังก์ชันการป้องกันและการฟื้นฟูของตัวเอง ดังนั้นคำถามจึงเกิดขึ้นทำไมเราต้องใช้ชั้นแสงเพื่อให้ชุดกลไกการป้องกันและการฟื้นฟูของตัวเอง ต่อไปนี้เป็นสาเหตุบางประการ -

• บางเลเยอร์ที่ทำงานเหนือเลเยอร์ออปติคอลอาจไม่สามารถให้ฟังก์ชันการป้องกันทั้งหมดที่จำเป็นในเครือข่ายได้อย่างเต็มที่ ตัวอย่างเช่นเลเยอร์ SDH ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้การป้องกันที่ครอบคลุมดังนั้นจึงไม่ต้องพึ่งพาการป้องกันชั้นแสง อย่างไรก็ตามเทคนิคการป้องกันในชั้นอื่น ๆ (IP หรือ ATM) ด้วยตัวเองอาจไม่เพียงพอที่จะให้ความพร้อมใช้งานของเครือข่ายอย่างเพียงพอในกรณีที่มีข้อบกพร่อง

  ปัจจุบันมีข้อเสนอมากมายในการใช้งานเลเยอร์ IP โดยตรงบนเลเยอร์ออปติคอลโดยไม่ต้องใช้เลเยอร์ SDH แม้ว่า IP จะรวมการยอมรับข้อผิดพลาดที่ระดับการกำหนดเส้นทาง แต่กลไกนี้ยุ่งยากและไม่เร็วพอที่จะจัดเตรียม QOS ที่เพียงพอ ในกรณีนี้ชั้นออปติคอลจึงมีความสำคัญในการให้การปกป้องที่รวดเร็วเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดความพร้อมใช้งานโดยรวมจากเลเยอร์การขนส่ง

• ผู้ให้บริการส่วนใหญ่มีการลงทุนมหาศาลในอุปกรณ์รุ่นเก่าที่ไม่มีกลไกการป้องกันเลย แต่ไม่สามารถละเลยได้ การนำชั้นแสงระหว่างอุปกรณ์นี้และเส้นใยดิบมาใช้อย่างราบรื่นทำให้การอัพเกรดโครงสร้างพื้นฐานต้นทุนต่ำผ่านการเชื่อมโยงไฟเบอร์แบบยาวพร้อมความสามารถในการอยู่รอดที่เพิ่มขึ้น

• อาจใช้การป้องกันและฟื้นฟูชั้นแสงเพื่อเพิ่มระดับความยืดหยุ่นในเครือข่าย ตัวอย่างเช่นเครือข่ายการขนส่งจำนวนมากได้รับการออกแบบมาเพื่อจัดการกับความล้มเหลวครั้งละหนึ่งครั้ง แต่ไม่ใช่ความล้มเหลวหลายครั้ง การฟื้นฟูด้วยแสงสามารถใช้เพื่อให้มีความยืดหยุ่นต่อความล้มเหลวหลายครั้ง

• การป้องกันชั้นแสงมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการจัดการความล้มเหลวบางประเภทเช่นการตัดไฟเบอร์ เส้นใยเดี่ยวมีการรับส่งข้อมูลหลายความยาวคลื่น (เช่นสตรีม 16-32 SDH) ดังนั้นการตัดไฟเบอร์จึงส่งผลให้สตรีม SDH ทั้งหมด 16-32 สตรีมเหล่านี้คืนค่าโดยอิสระโดยเลเยอร์ SDH ระบบการจัดการเครือข่ายเต็มไปด้วยสัญญาณเตือนจำนวนมากที่สร้างขึ้นโดยแต่ละหน่วยงานอิสระเหล่านี้ หากการตัดเส้นใยได้รับการคืนค่าอย่างรวดเร็วเพียงพอโดยชั้นออปติคอลจะสามารถหลีกเลี่ยงความไม่มีประสิทธิภาพในการปฏิบัติงานนี้ได้

• สามารถประหยัดต้นทุนได้อย่างมากโดยใช้การป้องกันและฟื้นฟูชั้นแสง

ข้อ จำกัด - การป้องกันชั้นแสง

ต่อไปนี้เป็นข้อ จำกัด บางประการของการป้องกันชั้นแสง

• ไม่สามารถจัดการข้อบกพร่องทุกประเภทในเครือข่าย ตัวอย่างเช่นไม่สามารถจัดการกับความล้มเหลวของเลเซอร์ในเราเตอร์ IP หรือ SDH ADM ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายออปติคัล ความล้มเหลวประเภทนี้ต้องได้รับการจัดการโดยเลเยอร์ IP หรือ SDH ตามลำดับ

• อาจไม่สามารถตรวจพบข้อบกพร่องทุกประเภทในเครือข่าย เส้นทางแสงที่จัดเตรียมโดยชั้นออปติคอลอาจมีความโปร่งใสเพื่อให้มีข้อมูลในอัตราบิตที่หลากหลาย ชั้นแสงในกรณีนี้อาจไม่ทราบว่ามีอะไรกันแน่บนเส้นทางแสงเหล่านี้ ด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถตรวจสอบการรับส่งข้อมูลเพื่อรับรู้ถึงความเสื่อมโทรมเช่นอัตราความผิดพลาดบิตที่เพิ่มขึ้นซึ่งโดยปกติจะเรียกใช้สวิตช์ป้องกัน

• ชั้นแสงช่วยป้องกันการจราจรในหน่วยของเส้นทางแสง ไม่สามารถให้การป้องกันในระดับที่แตกต่างกันไปยังส่วนต่างๆของการจราจรบนเส้นทางที่มีแสงสว่าง (ส่วนหนึ่งของการจราจรอาจมีลำดับความสำคัญสูงและลำดับความสำคัญต่ำกว่าอื่น ๆ ) ฟังก์ชันนี้ต้องดำเนินการโดยเลเยอร์ที่สูงกว่าซึ่งจัดการการรับส่งข้อมูลที่ความละเอียดปลีกย่อยนี้

• อาจมีข้อ จำกัด ด้านงบประมาณการเชื่อมโยงที่จำกัดความสามารถในการป้องกันของชั้นแสง ตัวอย่างเช่นความยาวของเส้นทางป้องกันหรือจำนวนโหนดที่ทราฟฟิกป้องกันผ่านอาจมีข้อ จำกัด

• หากเครือข่ายโดยรวมไม่ได้รับการออกแบบอย่างรอบคอบอาจมีสภาวะการแข่งขันเมื่อเลเยอร์ออปติคอลและเลเยอร์ไคลเอ็นต์ทั้งสองพยายามป้องกันการรับส่งข้อมูลจากความล้มเหลวพร้อมกัน

• เทคโนโลยีและเทคนิคการป้องกันยังไม่ได้รับการทดสอบภาคสนามและการปรับใช้กลไกการป้องกันใหม่ทั้งหมดนี้จะใช้เวลาสองสามปี

คำจำกัดความของเอนทิตีที่ได้รับการคุ้มครอง

ก่อนที่จะลงรายละเอียดของเทคนิคการป้องกันและการแลกเปลี่ยนระหว่างกันการกำหนดเอนทิตีที่ได้รับการปกป้องโดยชั้นออปติคัลและเลเยอร์ไคลเอนต์จะเป็นประโยชน์ เอนทิตีเหล่านี้แสดงในรูปต่อไปนี้

พอร์ตอุปกรณ์ไคลเอนต์

พอร์ตบนอุปกรณ์ไคลเอนต์อาจล้มเหลว ในกรณีนี้ชั้นออปติคัลไม่สามารถป้องกันเลเยอร์ไคลเอนต์ได้ด้วยตัวเอง

การเชื่อมต่อภายในไซต์ระหว่างไคลเอนต์และอุปกรณ์ออปติก

สายเคเบิลภายในไซต์อาจถูกตัดการเชื่อมต่อส่วนใหญ่เกิดจากความผิดพลาดของมนุษย์ นี่ถือเป็นเหตุการณ์ที่ค่อนข้างจะเป็นไปได้ อีกครั้งการป้องกันอย่างเต็มรูปแบบจากเหตุการณ์ดังกล่าวสามารถรองรับได้โดยการป้องกันเลเยอร์ไคลเอนต์และออปติคอลเลเยอร์รวมกันเท่านั้น

การ์ดดาวเทียม

ทรานสปอนเดอร์เป็นการ์ดเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ไคลเอนต์และออปติคัลเลเยอร์ การ์ดเหล่านี้จะแปลงสัญญาณจากอุปกรณ์ไคลเอนต์ให้เป็นความยาวคลื่นที่เหมาะสำหรับใช้ภายในเครือข่ายออปติคัลโดยใช้การแปลงแสงเป็นไฟฟ้าเป็นออปติคัล ดังนั้นอัตราความล้มเหลวของการ์ดใบนี้จึงไม่สามารถพิจารณาได้เล็กน้อย เนื่องจากการ์ดเหล่านี้มีจำนวนมากในระบบ (หนึ่งใบต่อความยาวคลื่น) การสนับสนุนการป้องกันพิเศษสำหรับการ์ดเหล่านี้จึงเป็นไปตามลำดับ

สิ่งอำนวยความสะดวกภายนอก

สิ่งอำนวยความสะดวกเส้นใยระหว่างไซต์นี้ถือเป็นส่วนประกอบที่เชื่อถือได้น้อยที่สุดในระบบ การตัดไฟเบอร์เป็นเรื่องธรรมดา หมวดหมู่นี้ยังรวมถึงแอมพลิฟายเออร์ออปติคอลที่ใช้งานร่วมกับไฟเบอร์

โหนดทั้งหมด

โหนดทั้งหมดอาจล้มเหลวเนื่องจากข้อผิดพลาดจากเจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุง (เช่นเบรกเกอร์วงจรไฟฟ้าสะดุด) หรือความล้มเหลวทั้งไซต์ ความล้มเหลวของไซต์เกิดขึ้นได้ยากและมักเกิดขึ้นเนื่องจากภัยธรรมชาติเช่นไฟไหม้น้ำท่วมหรือแผ่นดินไหว ความล้มเหลวของโหนดมีผลกระทบอย่างมากต่อเครือข่ายดังนั้นจึงยังคงต้องได้รับการป้องกันแม้ว่าจะมีโอกาสเกิดขึ้นได้ค่อนข้างน้อยก็ตาม

การป้องกัน Vs การฟื้นฟู

Protectionถูกกำหนดให้เป็นกลไกหลักที่ใช้ในการจัดการกับความล้มเหลว ต้องเร็วมาก (โดยทั่วไปการรับส่งข้อมูลไม่ควรถูกขัดจังหวะนานกว่า 60 ms ในกรณีที่เครือข่าย SDH ล้มเหลว) ด้วยเหตุนี้จึงต้องมีการวางแผนเส้นทางป้องกันไว้ล่วงหน้าเพื่อให้สามารถเปลี่ยนการจราจรจากเส้นทางปกติไปยังเส้นทางป้องกันได้อย่างรวดเร็ว

เนื่องจากข้อกำหนดด้านความเร็วฟังก์ชันนี้มักจะดำเนินการในลักษณะที่กระจายโดยองค์ประกอบเครือข่ายโดยไม่ต้องอาศัยเอนทิตีการจัดการจากส่วนกลางเพื่อประสานการดำเนินการป้องกัน ยกเว้นรูปแบบการป้องกันตาข่ายที่รวดเร็วล่าสุด (และยังไม่ได้รับการพิสูจน์) เทคนิคการป้องกันมักจะค่อนข้างง่ายและนำไปใช้ในโทโพโลยีเชิงเส้นหรือวงแหวน พวกเขาทั้งหมดใช้แบนด์วิดท์การเข้าถึง 100 เปอร์เซ็นต์ในเครือข่าย

ในทางตรงกันข้าม, restorationไม่ใช่กลไกหลักที่ใช้จัดการกับความล้มเหลว หลังจากฟังก์ชั่นการป้องกันเสร็จสมบูรณ์แล้วการคืนค่าจะถูกใช้เพื่อจัดเตรียมเส้นทางที่มีประสิทธิภาพหรือความยืดหยุ่นเพิ่มเติมจากความล้มเหลวเพิ่มเติมก่อนที่จะแก้ไขความล้มเหลวครั้งแรก เป็นผลให้สามารถจ่ายได้ค่อนข้างช้า (บางครั้งเป็นวินาทีถึงนาที)

เส้นทางการฟื้นฟูไม่จำเป็นต้องมีการวางแผนไว้ล่วงหน้าและสามารถคำนวณได้ทันทีโดยระบบการจัดการแบบรวมศูนย์โดยไม่ต้องใช้ฟังก์ชันควบคุมแบบกระจาย สามารถใช้อัลกอริธึมที่ซับซ้อนมากขึ้นเพื่อลดแบนด์วิดท์ส่วนเกินที่ต้องการและรองรับโทโพโลยีแบบเมชที่ซับซ้อนมากขึ้นได้

Sublayers ภายใน Optical Layer

ชั้นแสงประกอบด้วยชั้นย่อยหลายชั้น การป้องกันและการฟื้นฟูสามารถทำได้ในชั้นต่างๆเหล่านี้ เราสามารถมีโครงร่างที่ป้องกันเส้นทางแสงหรือช่องแสงแต่ละช่องได้ โครงร่างเหล่านี้จัดการกับการตัดไฟเบอร์เช่นเดียวกับความล้มเหลวของอุปกรณ์ปลายทางเช่นเลเซอร์หรือตัวรับ

เราสามารถมีโครงร่างที่ทำงานในระดับสัญญาณรวมซึ่งสอดคล้องกับเลเยอร์ Optical Multiplex Section (OMS) โครงร่างเหล่านี้ไม่แยกความแตกต่างระหว่างเส้นทางแสงต่างๆที่มัลติเพล็กซ์เข้าด้วยกันและคืนค่าทั้งหมดพร้อมกันโดยการสลับเป็นกลุ่ม

คำว่าการป้องกันชั้นพา ธ ใช้เพื่อแสดงถึงโครงร่างที่ดำเนินการบนแต่ละช่องสัญญาณหรือเส้นทางแสงและการป้องกันเลเยอร์เส้นเพื่อแสดงถึงโครงร่างที่ทำงานที่เลเยอร์ส่วนออปติคัลมัลติเพล็กซ์ อ้างถึงตารางที่ 1 สำหรับการเปรียบเทียบระหว่างคุณสมบัติของพา ธ และแผนผังเลเยอร์บรรทัดและตารางที่ 2 และตารางที่ 3 สำหรับแผนผังพา ธ และไลน์ที่แตกต่างกัน

ตารางที่ 1: การเปรียบเทียบระหว่างการป้องกันสายและการป้องกันเส้นทาง

เกณฑ์	การป้องกันสาย	การป้องกันเส้นทาง
ป้องกัน	สิ่งอำนวยความสะดวกระหว่างสำนักงาน ความล้มเหลวของไซต์ / โหนด	สิ่งอำนวยความสะดวกระหว่างสำนักงาน ความล้มเหลวของไซต์ / โหนด อุปกรณ์ล้มเหลว
จำนวนเส้นใย	สี่ถ้าใช้มัลติเพล็กซ์ระดับเดียว	สอง
สามารถจัดการกับความล้มเหลว / ความเสื่อมโทรมของเส้นทางเดียว	ไม่	ใช่
รองรับการจราจรที่ต้องไม่ได้รับการปกป้อง	ไม่	ใช่
ค่าอุปกรณ์	ต่ำ	สูง
ประสิทธิภาพแบนด์วิดท์	เหมาะสำหรับการจราจรที่มีการป้องกัน	ต่ำสำหรับช่องที่ไม่มีการป้องกัน

ตารางที่ 2: การเปรียบเทียบระหว่าง Line-Layer Schemes

โครงการ	ป้องกัน	โทโพโลยี	ข้อ จำกัด / ข้อบกพร่อง	ผลประโยชน์ของลูกค้า
1 + 1 บรรทัด	การตัดเส้น	จุดต่อจุด	จำเป็นต้องมีเส้นทางที่หลากหลายเพื่อปกป้องเส้นใย	ติดตั้งและใช้งานง่ายที่สุด
1 + 1 บรรทัด	การตัดเส้น	จุดต่อจุด	จำเป็นต้องมีเส้นทางที่หลากหลายเพื่อปกป้องเส้นใย	รองรับการรับส่งข้อมูลที่มีลำดับความสำคัญต่ำ ลดการสูญเสีย (ประมาณ 3 dB)
OULSR	การตัดเส้น ความผิดพลาดของโหนด	วงแหวนนครหลวง	ความบกพร่องของชั้นแสง การสูญเสียพลังงานเพิ่มเติมเกิดขึ้นเนื่องจากการเชื่อมสัญญาณระดับสาย	ใช้งานง่ายและใช้งานง่าย สามารถทำได้โดยใช้องค์ประกอบแบบพาสซีฟ (แทนสวิตช์ออปติคัล)
OBLSR	การตัดเส้น ความผิดพลาดของโหนด	วงแหวนนครหลวง	ความบกพร่องของชั้นแสง	ใช้แบนด์วิดท์ป้องกันซ้ำ รองรับการรับส่งข้อมูลที่มีลำดับความสำคัญต่ำ
การป้องกันเส้นตาข่าย	การตัดเส้น ความผิดพลาดของโหนด	ๆ	ถูก จำกัด โดยความบกพร่องของชั้นแสง ขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อแบบออปติคัลทั้งหมด ยากที่จะจัดการ	มีประสิทธิภาพ ราคาถูก

ตารางที่ 3: การเปรียบเทียบระหว่างแผนผังเลเยอร์

โครงการ	ป้องกัน	โทโพโลยี	ข้อ จำกัด / ข้อบกพร่อง	ผลประโยชน์ของลูกค้า
การป้องกันชั้นไคลเอนต์	ความผิดพลาดของอุปกรณ์ไคลเอนต์ สิ่งอำนวยความสะดวกภายในสำนักงาน ความผิดพลาดของ Transponder สิ่งอำนวยความสะดวกระหว่างสำนักงาน ความผิดพลาดของโหนด	ๆ	ต้องการเส้นทางที่หลากหลายในเครือข่าย แพงที่สุด	การป้องกันที่กว้างขวางที่สุด
1: Nการป้องกันอุปกรณ์	ความผิดพลาดของ Transponder	เชิงเส้นหรือวงแหวน		ต้นทุนต่ำมาก แบนด์วิดท์มีประสิทธิภาพ
1 + 1 เส้นทางหรือ OUPSR	สิ่งอำนวยความสะดวกระหว่างสำนักงาน ความผิดพลาดของโหนด	ๆ	ต้องการเส้นทางที่หลากหลายในเครือข่าย ใช้แบนด์วิดท์	คล้ายกับการป้องกันไคลเอ็นต์ ง่ายต่อการพัฒนาและใช้งาน
OBPSR	สิ่งอำนวยความสะดวกระหว่างสำนักงาน ความผิดพลาดของโหนด	แหวนเสมือนจริง		ใช้แบนด์วิดท์ป้องกันซ้ำ รองรับปริมาณการใช้งานที่มีลำดับความสำคัญต่ำ
การป้องกันเส้นทางตาข่าย	สิ่งอำนวยความสะดวกระหว่างสำนักงาน ความผิดพลาดของโหนด	ๆ	ต้องใช้ OXC ซับซ้อนมากในการนำไปใช้และดำเนินการ	ประสิทธิภาพสูง

โทโพโลยีเครือข่ายทางกายภาพสามารถเป็นตาข่ายใดก็ได้โดยส่งผ่านเส้นทางแสงระหว่างโหนดอุปกรณ์ไคลเอนต์ โทโพโลยีเสมือนจากจุดยืนของอุปกรณ์ไคลเอนต์ถูก จำกัด ตามเลเยอร์ไคลเอนต์ (เช่นวงแหวนสำหรับ SDH) 2 โทโพโลยีทางกายภาพคือตาข่ายใด ๆ ในขณะที่โทโพโลยีเสมือนของเส้นทางแสงเป็นวงแหวน

ตัวอย่างเช่นลองพิจารณาแผนการป้องกันสองแบบที่แสดงในรูปต่อไปนี้ โครงร่างทั้งสองนี้สามารถคิดได้ว่าเป็นรูปแบบการป้องกันแบบ 1 + 1 นั่นคือทั้งสองแยกสัญญาณที่จุดสิ้นสุดการส่งและเลือกสำเนาที่ดีกว่าที่ปลายทางการรับ มะเดื่อ (a) แสดงถึงการป้องกันเลเยอร์บรรทัด 1 + 1 ซึ่งทั้งการแยกและการเลือกจะกระทำสำหรับสัญญาณ WDM ทั้งหมดด้วยกัน มะเดื่อ (b) แสดงการป้องกันเลเยอร์พา ธ 1 + 1 ซึ่งการแยกและการเลือกจะทำแยกกันสำหรับเส้นทางแสงแต่ละเส้น

Line Layer กับ Path Layer Protection

มีความแตกต่างด้านต้นทุนและความซับซ้อนที่สำคัญระหว่างสองแนวทางนี้ การป้องกันสายต้องใช้ตัวแยกเพิ่มเติมหนึ่งตัวและเปลี่ยนไปใช้ระบบที่ไม่มีการป้องกัน อย่างไรก็ตามการป้องกันเส้นทางต้องใช้ตัวแยกและสวิตช์หนึ่งตัวต่อช่องสัญญาณ ที่สำคัญกว่านั้นการป้องกันเส้นทางมักจะต้องใช้ช่องสัญญาณสองเท่าและทรัพยากร mux / demux สองเท่าของการป้องกันสาย ดังนั้นการป้องกันเส้นทางจึงมีราคาแพงกว่าการป้องกันสายเกือบสองเท่าหากต้องป้องกันทุกช่องทาง เรื่องราวจะเปลี่ยนไปอย่างไรก็ตามหากช่องทั้งหมดไม่จำเป็นต้องได้รับการปกป้อง

รูปแบบการป้องกันขั้นพื้นฐาน

การเปรียบเทียบรูปแบบการป้องกันสามารถพบได้ในตาราง -1, 2 และ 3 รูปแบบการป้องกันเลเยอร์ออปติคอลสามารถจำแนกได้ในลักษณะเดียวกับแผนการป้องกัน SDH และสามารถนำไปใช้ที่เลเยอร์ไคลเอ็นต์เลเยอร์พา ธ หรือเลเยอร์บรรทัด .

การคุ้มครองลูกค้า

ตัวเลือกง่ายๆคือปล่อยให้เลเยอร์ไคลเอนต์ดูแลการป้องกันของตัวเองและไม่มีชั้นออปติคัลดำเนินการป้องกันใด ๆ อาจเป็นกรณีสำหรับเลเยอร์ไคลเอ็นต์ SDH แม้ว่าสิ่งนี้จะง่ายจากมุมมองของเลเยอร์ออปติคอล แต่ก็สามารถได้รับประโยชน์ด้านต้นทุนที่สำคัญและการประหยัดแบนด์วิดท์ด้วยการป้องกันชั้นออปติคอล ในขณะที่วิธีการป้องกันไคลเอนต์สามารถรองรับเครือข่ายไคลเอนต์แบบจุดต่อจุดวงแหวนหรือเมชได้ แต่สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าจากมุมมองของเครือข่ายออปติคัลทั้งหมดนี้แปลเป็นการสนับสนุนตาข่ายออปติคอลเนื่องจากแม้แต่ไคลเอนต์แบบจุดต่อจุด ลิงค์สามารถครอบคลุมเครือข่ายออปติคัลเมชทั้งหมด

ในการป้องกันเลเยอร์ไคลเอ็นต์พา ธ ไคลเอนต์การทำงานและการป้องกันมีการกำหนดเส้นทางผ่านเลเยอร์ออปติคอลที่หลากหลายโดยสมบูรณ์เพื่อให้ไม่มีจุดล้มเหลวแม้แต่จุดเดียว นอกจากนี้ไม่ควรแมปพา ธ ไคลเอ็นต์การทำงานและการป้องกันกับความยาวคลื่นที่แตกต่างกันผ่านลิงก์ WDM เดียวกัน หากการเชื่อมโยง WDM ล้มเหลวทั้งสองเส้นทางจะหายไป

แผนผังเลเยอร์เส้นทาง

1 + 1 การป้องกันเส้นทาง

โครงร่างนี้ต้องใช้สองความยาวคลื่นในเครือข่ายรวมถึงช่องสัญญาณสองชุดที่ปลายแต่ละด้าน เมื่อใช้กับวงแหวนการป้องกันนี้เรียกอีกอย่างว่า Optical Unidirectional Path Switched Ring (OUPSR) หรือ OCh ​​Dedicated Protection Ring (OCh / DP Ring)

Implementation Notes- โดยทั่วไปการเชื่อมต่อจะกระทำผ่านตัวเชื่อมต่อแบบออปติคัลในขณะที่การเลือกทำได้ผ่านสวิตช์ออปติคัล 1 x 2 จุดสิ้นสุดการรับสามารถตัดสินใจเปลี่ยนไปใช้เส้นทางสำรองโดยไม่ต้องประสานงานกับแหล่งที่มา

แหวนสลับเส้นทางแบบสองทิศทาง

โครงร่างนี้ขึ้นอยู่กับ SDH 4-fiber Bidirectional Line Switched Ring (BLSR) และอาศัยแบนด์วิธการป้องกันที่ใช้ร่วมกันรอบวงแหวน เมื่อเส้นทางแสงทำงานล้มเหลวโหนดจะประสานงานกันและพยายามส่งการรับส่งข้อมูลผ่านแบนด์วิดท์การป้องกันที่กำหนดในทิศทางเดียวกันรอบวงแหวน (เพื่อเอาชนะความผิดพลาดของช่องสัญญาณ) นี่คือสวิตช์ช่วง หากล้มเหลวโหนดจะวนการรับส่งข้อมูลรอบเส้นทางสำรองรอบวงแหวนไปจนสุดอีกด้านหนึ่งของความล้มเหลว การดำเนินการนี้เป็นสวิตช์วงแหวน

โครงร่างนี้ช่วยให้เส้นทางแสงที่ไม่ทับซ้อนกันสามารถแบ่งปันแบนด์วิดท์การป้องกันเดียวกันได้ตราบเท่าที่พวกเขาไม่ล้มเหลวร่วมกัน โครงร่างนี้เรียกอีกอย่างว่าวงแหวนป้องกันที่ใช้ร่วมกันของ OCh (OCh / SPRing)

Implementation Notes- โครงร่างนี้สามารถใช้งานได้ใน OXC หรือผ่านสวิตช์ขนาดเล็กกว่ามากใน OADM จำเป็นต้องมีสวิตช์สำหรับช่องป้องกันแต่ละช่อง คล้ายกับมาตรฐาน SDH BLSR

การป้องกันเส้นทางตาข่าย

โครงร่างนี้ช่วยให้การป้องกันตาข่ายทั่วโลกด้วยการสลับที่รวดเร็วมาก (ในเวลาน้อยกว่า 100 มิลลิวินาที) สำหรับทุกเส้นทางแสงที่ล้มเหลวแยกจากกันไปยังเส้นทางสำรองโดยใช้ร่วมกันโดยเส้นทางแสงหลายเส้นทางซึ่งอาจใช้เส้นทางที่แตกต่างกันต่อเส้นทางแสง ในกรณีที่เกิดความล้มเหลวจะมีการระบุโหนดที่เกี่ยวข้องทั้งหมดที่ตั้งค่าเส้นทางสำรอง

Implementation Notes- โครงร่างเหล่านี้กำลังดำเนินการใน OXCs เนื่องจากข้อ จำกัด ด้านเวลาเส้นทางสำรองที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจะถูกเก็บไว้ในโหนดของเครือข่ายและเปิดใช้งานตามประเภทความล้มเหลว

การฟื้นฟูเส้นทางตาข่าย

ซึ่งแตกต่างจากการป้องกันเส้นทางแบบตาข่ายโครงร่างนี้ไม่มีข้อ จำกัด ด้านเวลาที่เข้มงวด อุปกรณ์นี้คำนวณเส้นทางอื่นโดยใช้โทโพโลยีและเผยแพร่ข้อมูลการตั้งค่าใหม่ไปยังโหนดซึ่งตั้งค่าเส้นทางเหล่านี้ โหนดไม่จำเป็นต้องรักษาข้อมูล n / w ใด ๆ

Implementation Notes - ลักษณะรวมศูนย์ของโครงการนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงเส้นทางการป้องกันที่เหมาะสมยิ่งขึ้นและลดความซับซ้อนในการใช้งานและการบำรุงรักษา

1: N การป้องกันอุปกรณ์

หนึ่งในโมดูลที่ซับซ้อนที่สุด (และมักจะล้มเหลว) ในเทอร์มินัล WDM ทั่วไปคือช่องสัญญาณ 1: N การป้องกันกำหนดช่องสัญญาณสำรองเพื่อรับช่วงต่อในกรณีที่ช่องสัญญาณปกติล้มเหลว

Implementation Notes- โครงร่างนี้มักขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นที่ได้รับการป้องกันที่กำหนด ในกรณีที่เกิดความล้มเหลวปลายทั้งสองข้างจะต้องเปลี่ยนโดยใช้โปรโตคอลการส่งสัญญาณที่รวดเร็วไม่เหมือนกับ APS ใน SDH

Line Layer Schemes

1 + 1 การป้องกันเชิงเส้น

โครงร่างนี้ขึ้นอยู่กับการเชื่อมสัญญาณ WDM ทั้งหมดเป็นกลุ่มเข้ากับสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีการกำหนดเส้นทางที่หลากหลาย จุดสิ้นสุดการรับของสิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้จะเลือกว่าจะรับสัญญาณใดจากสองสัญญาณ

การป้องกันเชิงเส้น 1: 1

โครงร่างนี้ต้องการการกำหนดค่าที่คล้ายกับก่อนหน้านี้ (เช่น 1 + 1 linear) อย่างไรก็ตามสัญญาณจะเปลี่ยนเป็นเส้นทางการทำงานหรือเส้นทางการป้องกัน แต่ไม่ใช่ทั้งสองอย่าง แม้ว่าสิ่งนี้จะเพิ่มภาระการประสานงาน แต่ก็ช่วยให้สามารถเรียกใช้การรับส่งข้อมูลที่มีลำดับความสำคัญต่ำบนเส้นทางสำรองได้ (จนกว่าจะต้องปกป้องเส้นทางการทำงาน) นอกจากนี้ยังช่วยลดการสูญเสียพลังงานแสงเนื่องจากพลังงานสัญญาณทั้งหมดถูกส่งไปยังเส้นทางเดียวแทนที่จะเป็นสองเส้นทาง

Implementation Notes- โดยทั่วไปการสลับจะทำได้โดยใช้สวิตช์ออปติคัล 1 × 2 การประสานงานทำได้ผ่านโปรโตคอลการส่งสัญญาณที่รวดเร็ว

วงแหวนสลับสายทิศทางเดียวแบบออปติคอล (OULSR)

โครงร่างคล้ายกับโครงร่าง OUPSR ยกเว้นว่าจะมีการเชื่อมต่อและการเลือกสัญญาณสำหรับสัญญาณ WDM รวม สิ่งนี้ช่วยให้สามารถออกแบบให้เหมาะสมยิ่งขึ้นต้นทุนต่ำลงและการใช้งานที่แตกต่างกันมาก

Implementation Notes- การดำเนินการตามโครงร่างนี้ขึ้นอยู่กับตัวเชื่อมแบบพาสซีฟที่เรียกใช้วงแหวนออปติคัลไปยังสื่อออกอากาศ แทนที่จะใช้ OADM โครงร่างนี้จะขึ้นอยู่กับ OLT แบบง่ายโดยแต่ละวงประกอบเข้าด้วยกันเป็นวงแหวนตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกาดังนั้นแต่ละความยาวคลื่นจะถูกส่งและรับบนเส้นใยทั้งสอง ภายใต้สภาวะปกติลิงก์จะถูกตัดการเชื่อมต่อโดยไม่ได้ตั้งใจส่งผลให้เป็นบัสเชิงเส้นเมื่อเชื่อมต่อลิงค์ตัดไฟเบอร์อีกครั้ง

แหวนสลับสายแบบสองทิศทาง

โครงร่างนี้คล้ายกับโครงร่าง OBPSR ทั้งในด้านโปรโตคอลและการดำเนินการป้องกันที่ใช้ (การสลับช่วงและวงแหวน) เช่นเดียวกับโครงร่างเลเยอร์ไลน์ทั้งหมดสัญญาณ WDM รวมจะถูกเปลี่ยนเป็นกลุ่มเป็นไฟเบอร์ป้องกันเฉพาะ (ต้องใช้เส้นใยสี่เส้น) หรือเป็นแถบ WDM ที่แตกต่างกันภายในเส้นใยเดียว (อนุญาตให้มีเพียงสองเส้นใย แต่ต้องใช้โครงร่าง mux แบบออปติคัลสองขั้นตอน ). โครงร่างนี้เรียกอีกอย่างว่า OMS shared protection ring (OMS / SPRing)

Implementation Notes- เนื่องจากเส้นทางสำรองวนรอบวงแหวนทั้งหมดในเชิงออปติกอาจจำเป็นต้องใช้แอมพลิฟายเออร์เส้นแสงตามเส้นทางสำรองเพื่อชดเชยการสูญเสีย เส้นรอบวงของวงแหวนยังถูก จำกัด ด้วยความบกพร่องทางแสงอื่น ๆ ดังนั้นตัวเลือกนี้จึงเหมาะกับการใช้งานในเมืองใหญ่ที่สุด

การป้องกัน / ฟื้นฟูเส้นตาข่าย

โครงร่างนี้ขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อแบบออปติคัลทั้งหมดที่เบี่ยงเบนสัญญาณ WDM จากสิ่งอำนวยความสะดวกที่ล้มเหลวไปยังเส้นทางอื่นและกลับไปยังจุดสิ้นสุดอีกด้านของสิ่งอำนวยความสะดวกที่ล้มเหลว

Implementation Notes - เช่นเดียวกับ OBLSR โครงร่างนี้ถูก จำกัด โดยความบกพร่องทางแสงที่อาจพัฒนาไปตามเส้นทางอื่นและต้องมีการออกแบบออปติคอลอย่างระมัดระวัง

การพิจารณาเลือกโครงการคุ้มครอง

เกณฑ์ที่ผู้ให้บริการสามารถใช้เพื่อเลือกรูปแบบการป้องกันที่จะใช้ในเครือข่าย แผนภูมิการตัดสินใจที่เรียบง่ายสำหรับสิ่งนี้แสดงอยู่ในรูปต่อไปนี้โดยสมมติว่าจำเป็นต้องใช้ทั้งอุปกรณ์และการป้องกันสาย

ค่าใช้จ่ายในการป้องกัน

เกณฑ์อีกประการหนึ่งจากมุมมองของผู้ให้บริการคือต้นทุนของระบบอย่างน้อยสองด้าน -

• ค่าอุปกรณ์
• ประสิทธิภาพแบนด์วิดท์

ทั้งสองอย่างนี้ขึ้นอยู่กับการผสมผสานบริการของการรับส่งข้อมูลนั่นคือเศษส่วนของการรับส่งข้อมูลที่จะได้รับการป้องกันโดยชั้นออปติคัล

รูปต่อไปนี้แสดงต้นทุนอุปกรณ์ของโครงร่างเลเยอร์พา ธ และแผนผังเลเยอร์ไลน์ที่เทียบเท่ากันเป็นฟังก์ชันของการผสมการรับส่งข้อมูล หากต้องการป้องกันการรับส่งข้อมูลทั้งหมดโครงร่างเลเยอร์พา ธ ต้องใช้อุปกรณ์ประมาณสองเท่าของแผนผังเลเยอร์ไลน์เนื่องจากมีการแบ่งปันอุปกรณ์ทั่วไปน้อยกว่า

อย่างไรก็ตามค่าใช้จ่ายในการป้องกันเลเยอร์พา ธ นั้นแปรผันตามจำนวนช่องสัญญาณที่ต้องป้องกันเนื่องจากแต่ละช่องต้องใช้ mux / demux ที่เกี่ยวข้องและอุปกรณ์ยุติ ดังนั้นค่าใช้จ่ายในการป้องกันเลเยอร์พา ธ จะลดลงหากต้องมีการป้องกันช่องสัญญาณน้อยลง ในกรณีที่ไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันช่องสัญญาณโครงร่างเลเยอร์พา ธ จะมีราคาใกล้เคียงกับแผนผังเลเยอร์บรรทัดโดยสมมติว่าไม่มีการติดตั้งอุปกรณ์ทั่วไปเพิ่มเติม

เรื่องราวแตกต่างจากจุดยืนประสิทธิภาพแบนด์วิดท์ดังแสดงในรูปต่อไปนี้ ในระบบป้องกันเส้นแบนด์วิดท์การป้องกันจะใช้สำหรับเส้นทางแสงที่ต้องการการป้องกันเช่นเดียวกับสำหรับเส้นทางที่ไม่ต้องการการป้องกัน ในระบบป้องกันเส้นทางเส้นทางแสงที่ไม่ต้องการการป้องกันสามารถใช้แบนด์วิดท์ทำให้เส้นทางแสงอื่น ๆ ที่ไม่มีการป้องกันสามารถใช้แบนด์วิดท์ที่อาจสูญเสียไปกับการป้องกันที่ไม่ต้องการ

ตามมาว่าหากเส้นทางแสงส่วนใหญ่อาจถูกปล่อยทิ้งไว้โดยไม่มีการป้องกันการป้องกันเลเยอร์พา ธ จะกู้คืนต้นทุนโดยรองรับปริมาณการใช้งานบนเครือข่ายเดียวกันมากกว่าการป้องกันแบบไลน์เลเยอร์

เครือข่ายออปติคัลแบบเดิมปรับใช้เทคโนโลยี SDH / SONET สำหรับการขนส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายออปติคัล เครือข่ายเหล่านี้ค่อนข้างง่ายในการวางแผนและสร้างวิศวกร องค์ประกอบเครือข่ายใหม่สามารถเพิ่มลงในเครือข่ายได้อย่างง่ายดาย เครือข่าย WDM แบบคงที่อาจต้องการการลงทุนในอุปกรณ์น้อยลงโดยเฉพาะในเครือข่ายรถไฟฟ้าใต้ดิน อย่างไรก็ตามการวางแผนและการบำรุงรักษาเครือข่ายเหล่านั้นอาจเป็นฝันร้ายเนื่องจากกฎทางวิศวกรรมและความสามารถในการปรับขยายมักจะค่อนข้างซับซ้อน

ต้องมีการจัดสรรแบนด์วิดท์และความยาวคลื่นไว้ล่วงหน้า เนื่องจากความยาวคลื่นรวมกันเป็นกลุ่มและไม่ใช่ทุกกลุ่มที่ถูกยกเลิกในทุกโหนดการเข้าถึงความยาวคลื่นเฉพาะอาจเป็นไปไม่ได้ในบางไซต์ ส่วนขยายเครือข่ายอาจต้องมีการสร้างใหม่และเครื่องขยายสัญญาณออปติก - ไฟฟ้า - ออปติคอลใหม่หรืออย่างน้อยการปรับกำลังไฟในไซต์ที่มีอยู่ การใช้งานเครือข่าย WDM แบบคงที่นั้นใช้กำลังคนมาก

การวางแผนเครือข่ายและแบนด์วิดท์ควรทำได้ง่ายเหมือนกับในเครือข่าย SDH / SONET ในอดีต ภายในแบนด์วิดท์วงแหวนที่กำหนดเช่น STM-16 หรือ OC-48 แต่ละโหนดสามารถให้แบนด์วิดท์ได้มากเท่าที่ต้องการ

เข้าถึงแบนด์วิดท์ทั้งหมดได้ที่ทุก ADM ตัวอย่างเช่นการขยายเครือข่ายการแนะนำโหนดใหม่ในวงแหวนที่มีอยู่นั้นค่อนข้างง่ายและไม่จำเป็นต้องมีการเยี่ยมชมโหนดที่มีอยู่ในสถานที่ใด ๆ แผนภาพเครือข่ายทางด้านซ้ายแสดงสิ่งนี้: ระบบการเชื่อมต่อข้ามแบบดิจิทัลเชื่อมโยงกับวงแหวน SDH / SONET แบบออปติคัลหลายแบบ

เครือข่ายออปติคัลที่กำหนดค่าใหม่ได้จะทำหน้าที่แตกต่างกันไป: สามารถวางแผนแบนด์วิดท์ได้ตามต้องการและการเข้าถึงจะได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดเนื่องจากขณะนี้กำลังจัดการพลังงานแสงต่อช่องสัญญาณ WDM ความสามารถในการปรับขยายเพิ่มขึ้นอย่างมาก

องค์ประกอบสำคัญในการเปิดใช้งานเครือข่ายออปติคัลที่กำหนดค่าใหม่ได้คือ Reconfigurable Optical Add-drop Multiplexer (ROADM). ช่วยให้ความยาวคลื่นแสงสามารถเปลี่ยนเส้นทางไปยังอินเทอร์เฟซไคลเอ็นต์ได้ในคลิกเดียวในซอฟต์แวร์ การจราจรอื่น ๆ ยังคงไม่ได้รับผลกระทบจากสิ่งนี้ ทั้งหมดนี้สามารถทำได้โดยไม่จำเป็นต้องมีรถบรรทุกม้วนไปยังสถานที่ต่างๆเพื่อติดตั้งตัวกรองหรืออุปกรณ์อื่น ๆ

เครือข่าย WDM ที่กำหนดค่าได้ใหม่พร้อม ROADMs

กฎทางวิศวกรรม Static WDM และความสามารถในการปรับขนาดนั้นค่อนข้างซับซ้อน (OADM ในทุกโหนด)

• การจัดสรรแบนด์วิดท์และความยาวคลื่นล่วงหน้า
• การจัดสรรระยะขอบสำหรับโครงสร้างตัวกรองคงที่
• การจัดการพลังงานไม่เพียงพอ
• การขยายเครือข่ายต้องการการสร้างใหม่ด้วยแสง - ไฟฟ้า - ออปติคอล (OEO)

เครือข่าย SDH / SONET นั้นง่ายต่อการวางแผน

• เข้าถึงแบนด์วิดท์ทั้งหมดที่ทุก ADM
• กฎทางวิศวกรรมอย่างง่าย (กระโดดครั้งเดียวเท่านั้น)
• เพิ่มองค์ประกอบเครือข่ายใหม่ได้อย่างง่ายดาย

ชั้นออปติคัลที่กำหนดค่าใหม่ได้เปิดใช้งานสิ่งต่อไปนี้

• การวางแผนแบนด์วิดท์ตามความต้องการ
• ขยายการเข้าถึงที่โปร่งใสเนื่องจากการจัดการพลังงานต่อช่องสัญญาณ WDM
• ความสามารถในการปรับขนาดได้อย่างไร้ขีด จำกัด

ชั้นโฟโตนิกแบบคงที่ประกอบด้วยวงแหวนแสงที่แยกจากกัน พิจารณาระบบ DWDM จำนวนหนึ่งที่อยู่บนวงแหวนเหล่านี้ บ่อยครั้งที่ข้อมูลหรือข้อมูลยังคงอยู่บนวงแหวนเดียวกันดังนั้นจึงไม่มีปัญหา อย่างไรก็ตามจะเกิดอะไรขึ้นในกรณีที่ต้องส่งข้อมูลไปยังวงแหวนแสงอื่น

ในระบบคงที่จำเป็นต้องใช้ทรานสปอนเดอร์จำนวนมากในทุกที่ที่ต้องการการเปลี่ยนระหว่างวงแหวน ที่จริงแล้วแต่ละความยาวคลื่นที่ส่งผ่านจากวงแหวนหนึ่งไปยังอีกวงหนึ่งต้องการช่องสัญญาณสองช่อง: หนึ่งช่องในแต่ละด้านของเครือข่าย วิธีนี้มีค่าใช้จ่ายสูงและการวางแผนเบื้องต้นจำนวนมากโดยพิจารณาจากการจัดสรรแบนด์วิดท์และช่องสัญญาณ

ตอนนี้ให้เรานึกภาพเลเยอร์โฟโตนิกที่ปรับเปลี่ยนได้แบบไดนามิก ที่นี่มีระบบ DWDM เพียงระบบเดียวที่สร้างส่วนต่อประสานระหว่างวงแหวนออปติคัลสองวง ด้วยเหตุนี้การสร้างใหม่โดยใช้ช่องสัญญาณจึงหายไปและจำนวนระบบ DWDM ลดลง การออกแบบเครือข่ายทั้งหมดทำได้ง่ายขึ้นและตอนนี้ความยาวคลื่นสามารถเดินทางจากวงแหวนหนึ่งไปยังอีกวงแหวนหนึ่งได้โดยไม่มีสิ่งกีดขวางเพิ่มเติม

ความยาวคลื่นใด ๆ สามารถแพร่กระจายไปยังวงแหวนใด ๆ และไปยังพอร์ตใดก็ได้ กุญแจสำคัญในการออกแบบเครือข่ายที่ยืดหยุ่นและปรับขนาดได้โดยมีการส่งผ่านแสงจากแกนกลางไปยังพื้นที่การเข้าถึงคือ ROADM และระนาบควบคุม GMPLS

การลดความซับซ้อนผ่าน ROADMs

ROADM ช่วยลดความซับซ้อนในเครือข่ายและในกระบวนการของผู้ให้บริการหรือผู้ให้บริการ การโต้ตอบนี้สรุปความเข้าใจง่ายบางส่วน ท้ายที่สุดเราต้องจำไว้ว่าข้อดีทั้งหมดนี้ส่งผลให้ลดเวลาและค่าใช้จ่ายลง แต่สิ่งที่สำคัญกว่านั้นก็คือการเพิ่มความพึงพอใจของลูกค้าและในทางกลับกันความภักดีของลูกค้า

การวางแผนเครือข่ายทำได้ง่ายขึ้นอย่างมากโดยใช้ ROADM เพียงแค่พิจารณาจำนวนช่องสัญญาณที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญซึ่งจำเป็นต้องมีในคลังสินค้า

การติดตั้งและการว่าจ้างตัวอย่างเช่นเมื่อตั้งค่าความยาวคลื่นใหม่ให้กับเครือข่ายต้องใช้ความพยายามน้อยลงอย่างมากและมีความซับซ้อนน้อยกว่ามาก ช่างเทคนิคบริการจะต้องไปที่ไซต์ปลายทางเท่านั้นเพื่อติดตั้งช่องสัญญาณดาวเทียมและ ROADM คงที่ Optical Add / Drop Multiplexers (FOADMs) ที่ใช้เพื่อต้องการเยี่ยมชมไซต์ระดับกลางแต่ละแห่งเพื่อให้สามารถดำเนินการติดตั้งและแก้ไขได้

การดำเนินการและการบำรุงรักษาง่ายขึ้นมากเมื่อใช้เครือข่ายออปติคัลแบบไดนามิก การวินิจฉัยทางแสงสามารถทำได้ภายในเวลาไม่กี่นาทีแทนที่จะเป็นชั่วโมงเหมือนที่เคยเป็นมาก่อน สามารถตรวจจับความบกพร่องและล้างแบบไดนามิกแทนการเรียกรถบรรทุกไปยังไซต์ภายนอก

ด้วยการใช้เลเซอร์แบบปรับได้และ ROADM ที่ไม่มีสีการบำรุงรักษาโรงงานเส้นใยจึงง่ายขึ้น การใช้คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้การจัดเตรียมบริการง่ายขึ้นกว่าเดิม เช่นเดียวกับการติดตั้งและการว่าจ้างการบำรุงรักษาเครือข่ายและการอัพเกรดที่เป็นไปได้นั้นง่ายกว่ามาก

สถาปัตยกรรม ROADM

ข้อดีหลายประการของ ROADM ที่นำมาสู่การออกแบบเครือข่ายและการใช้งานได้กล่าวถึงในส่วนก่อนหน้านี้ นี่คือข้อมูลเพิ่มเติมบางส่วน -

• การตรวจสอบพลังงานต่อช่องสัญญาณและการปรับระดับเพื่อปรับสัญญาณ DWDM ทั้งหมดให้เท่ากัน
• การควบคุมการรับส่งข้อมูลเต็มรูปแบบจากศูนย์ปฏิบัติการเครือข่ายระยะไกล

อย่างไรก็ตามมีคำถามหนึ่งข้อที่ยังไม่มีคำตอบ: ROADM ทำงานอย่างไร? มาดูปัจจัยพื้นฐานกันบ้าง

โดยทั่วไป ROADM ประกอบด้วยองค์ประกอบการทำงานที่สำคัญ 2 อย่าง ได้แก่ ตัวแยกความยาวคลื่นและสวิตช์เลือกความยาวคลื่น (WSS) ดูที่แผนภาพบล็อกด้านบน: คู่ใยแก้วนำแสงที่อินเทอร์เฟซเครือข่ายหมายเลข 1 เชื่อมต่อกับโมดูล ROADM

เส้นใยที่รับข้อมูลขาเข้า (จากเครือข่าย) จะถูกป้อนไปยังตัวแยกความยาวคลื่น ตอนนี้ความยาวคลื่นทั้งหมดพร้อมใช้งานที่พอร์ตเอาต์พุตทั้งหมดของตัวแยกในกรณีนี้ 8. ทราฟฟิกเพิ่ม / ลดในพื้นที่ (ความยาวคลื่น) สามารถมัลติเพล็กซ์ / เดอมัลติเพล็กซ์ด้วย Arrayed Waveguide Filter (AWG) การใช้ AWG หมายถึงการจัดสรรความยาวคลื่นและทิศทางคงที่

สวิตช์เลือกความยาวคลื่น (WSS) จะเลือกรวมความยาวคลื่นต่างๆและป้อนข้อมูลเหล่านี้ไปยังเอาต์พุตของอินเทอร์เฟซเครือข่าย # 1 พอร์ตตัวแยกสัญญาณที่เหลือจะเชื่อมต่อกับทิศทางเครือข่ายอื่น ๆ เช่นทิศทางอื่น ๆ อีกสามทิศทางที่โหนดทางแยก 4 องศา

Note- หนึ่งในโมดูลที่แสดงภาพประกอบ (กล่องสีเทาทั้งหมด) จำเป็นต่อทิศทางเครือข่ายที่โหนดนี้ หรือเพื่อให้แม่นยำยิ่งขึ้น: ในโหนดทางแยกที่ให้บริการสี่ทิศทาง (4 องศา) จำเป็นต้องใช้โมดูลเหล่านี้สี่โมดูล

ROADM Heart - โมดูล WSS

เริ่มจากสัญญาณ WDM ที่เข้ามาทางด้านซ้าย มันผ่านใยแก้วนำแสงที่ด้านบนและถูกนำไปยังตะแกรงการเลี้ยวเบนจำนวนมาก ตะแกรงการเลี้ยวเบนจำนวนมากนี้ทำหน้าที่เป็นปริซึมชนิดหนึ่ง มันแยกความยาวคลื่นต่างๆออกเป็นทิศทางต่างๆแม้ว่าการเปลี่ยนแปลงของมุมจะค่อนข้างเล็ก ความยาวคลื่นที่แยกจากกันกระทบกระจกทรงกลมซึ่งสะท้อนรังสีไปยังชุดของระบบ Micro-Electro Mechanical (MEMS) ในระยะสั้น ไมโครสวิตช์แต่ละตัวจะถูกกระทบด้วยความยาวคลื่นที่แตกต่างกันซึ่งจะถูกส่งกลับไปที่กระจกทรงกลม

จากนั้นรังสีจะถูกส่งกลับไปยังตะแกรงการเลี้ยวเบนจำนวนมากและส่งออกไปยังใยแก้วนำแสง แต่ตอนนี้เป็นเส้นใยที่แตกต่างจากที่เราเริ่มต้น สัญญาณเอาต์พุตความยาวคลื่นเดียวบ่งชี้ว่าสิ่งนี้เกิดขึ้น จากนั้นสัญญาณนี้สามารถรวมกับสัญญาณความยาวคลื่นเดียวอื่น ๆ เพื่อเติมเส้นใยส่งสัญญาณอื่น

มีให้เลือกหลายรุ่น - คำหลักที่นี่ไม่มีสีไม่มีทิศทาง ฯลฯ

ROADM - องศาไม่มีสีไร้ทิศทางและอื่น ๆ

ระยะเวลา	คำอธิบาย
Degree	คำว่า Degree อธิบายถึงจำนวนอินเทอร์เฟซสาย DWDM ที่รองรับ โหนด ROADM 2 องศารองรับอินเทอร์เฟซสาย DWDM สองรายการ นอกจากนี้ยังอนุญาตให้เพิ่ม / วางสองสาขาของอินเทอร์เฟซบรรทัดทั้งหมด
Multi Degree	ถนนหลายองศารองรับอินเทอร์เฟซสาย DWDM มากกว่าสองรายการ จำนวนสาขาการเพิ่ม / วางที่เป็นไปได้ถูกกำหนดโดยการนับพอร์ต WSS
Colorless	ROADM ที่ไม่มีสีช่วยให้สามารถจัดสรรความยาวคลื่นหรือสีให้กับพอร์ตใด ๆ ได้อย่างยืดหยุ่น ต้องเชื่อมต่อโมดูลตัวกรองเพื่อใช้ฟังก์ชันนี้
Directionless	ROADM แบบไร้ทิศทางไม่จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อใหม่ทางกายภาพของเส้นใยส่งกำลัง ข้อ จำกัด เกี่ยวกับเส้นทางถูกยกเลิก มีการปรับใช้ ROADM แบบไร้ทิศทางเพื่อวัตถุประสงค์ในการฟื้นฟูหรือการกำหนดเส้นทางบริการใหม่ชั่วคราว (เช่นเนื่องจากการบำรุงรักษาเครือข่ายหรือความต้องการแบนด์วิดท์ตามความต้องการ)
Contentionless	ROADM ที่ไม่มีข้อโต้แย้งช่วยขจัดปัญหาที่อาจเกิดขึ้นจากความยาวคลื่นที่เหมือนกันสองอันที่ชนกันใน ROADM
Gridless	Gridless ROADMs รองรับกริดช่อง ITU-T ต่างๆที่มีสัญญาณ DWDM เดียวกัน ความละเอียดของกริดสามารถปรับให้เข้ากับความต้องการความเร็วในการส่งข้อมูลในอนาคต

เพื่อให้เข้าใจถึงแนวทาง ROADM ที่มีการปรับระดับนี้คำศัพท์สำคัญบางคำที่มักใช้ในการเชื่อมต่อกับ ROADM

ไม่มีสี

ถนนธรรมดาประกอบด้วย WSS หนึ่งรายการสำหรับแต่ละทิศทางหรือที่เรียกว่า“ หนึ่งองศา” ยังคงมีการกำหนดความยาวคลื่นและใช้ตัวรับส่งสัญญาณเพิ่ม / วางแบบคงที่ ROADM ที่ไม่มีสีจะหมดไปด้วยข้อ จำกัด นี้: ด้วย ROADM ดังกล่าวสามารถกำหนดความยาวคลื่นหรือสีให้กับพอร์ตใดก็ได้ ไม่จำเป็นต้องมีม้วนรถบรรทุกเนื่องจากการตั้งค่าทั้งหมดได้รับการควบคุมด้วยซอฟต์แวร์ ต้องติดตั้งโมดูลตัวกรองเพื่อให้ทราบถึงคุณสมบัติที่ไม่มีสี

ไร้ทิศทาง

สิ่งนี้มักปรากฏร่วมกับคำว่า "ไม่มีสี" การออกแบบที่ไร้ทิศทางช่วยขจัดข้อ จำกัด ของ ROADM เพิ่มเติม ความจำเป็นในการเชื่อมต่อเส้นใยส่งกำลังอีกครั้งจะถูกตัดออกโดยใช้ ROADM แบบไร้ทิศทางเนื่องจากไม่มีข้อ จำกัด เกี่ยวกับทิศทางเช่นทางใต้หรือทางเหนือ

ไม่มีข้อโต้แย้ง

แม้ว่าจะไม่มีสีและไม่มีทิศทาง แต่ ROADM ก็มีความยืดหยุ่นสูงอยู่แล้ว แต่ความยาวคลื่นสองความยาวคลื่นที่ใช้ความถี่เดียวกันยังคงชนกันใน ROADM ROADM ที่ปราศจากสิ่งกีดขวางมีโครงสร้างภายในเฉพาะเพื่อหลีกเลี่ยงการปิดกั้นดังกล่าว

ไร้กริด

Gridless ROADM รองรับกริดช่องสัญญาณความยาวคลื่นที่หนาแน่นมากและสามารถปรับให้เข้ากับความต้องการความเร็วในการส่งข้อมูลในอนาคต คุณลักษณะนี้จำเป็นสำหรับอัตราสัญญาณมากกว่า 100Gbit / s และรูปแบบการมอดูเลตที่แตกต่างกันภายในเครือข่ายเดียว

เมื่อไม่มีทิศทาง

ROADM แบบไร้ทิศทางคือการออกแบบ ROADM ที่แพร่กระจายอย่างกว้างขวางที่สุดเนื่องจากอนุญาตให้เพิ่ม / ลดความยาวคลื่นจากกริด ITU ที่รองรับบนอินเทอร์เฟซของเส้นใดก็ได้ ในกรณีของตัวแปรที่ไม่มีทิศทางเท่านั้นพอร์ตเพิ่ม / ลดลงจะเฉพาะสำหรับความยาวคลื่นที่กำหนด การใช้ตัวเลือกที่ไม่มีสีพอร์ตอาจเป็นแบบไม่เจาะจงความยาวคลื่นได้

เทคโนโลยีไร้ทิศทางส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้เพื่อกำหนดเส้นทางความยาวคลื่นใหม่ไปยังพอร์ตอื่น ๆ ตามความจำเป็นเพื่อวัตถุประสงค์ในการฟื้นฟู แอปพลิเคชันอื่น ๆ ยังเป็นไปได้เช่นในสถานการณ์แบนด์วิธออนดีมานด์ ROADM ที่ไม่รองรับฟีเจอร์ไร้ทิศทางอาจมีข้อ จำกัด บางประการเกี่ยวกับความยืดหยุ่น

เมื่อไม่มีสี

ROADM ที่ไม่มีสีช่วยให้สามารถเปลี่ยนความยาวคลื่นของช่องสัญญาณออปติคัลเฉพาะได้โดยไม่ต้องเดินสายใหม่ สามารถกำหนดค่า ROADM ที่ไม่มีสีเพื่อเพิ่ม / ลดความยาวคลื่นใด ๆ จากกริด ITU ที่รองรับบนพอร์ตเพิ่ม / ปล่อยใด ๆ ความยาวคลื่นที่เพิ่ม / ลดลงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ (อินเทอร์เฟซ DWDM ที่ปรับได้) สิ่งนี้ช่วยให้ -

• ความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นสำหรับการจัดเตรียมความยาวคลื่นและการฟื้นฟูความยาวคลื่น

• การสลับการคืนค่าการสลับทิศทางและการสลับสี

• ข้อได้เปรียบที่สำคัญของพอร์ตเพิ่ม / วางแบบไม่มีสีร่วมกับอินเทอร์เฟซสาย DWDM ที่ปรับได้คือความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นสำหรับวัตถุประสงค์ในการจัดเตรียมความยาวคลื่นและการฟื้นฟูความยาวคลื่น ปรับอัตโนมัติไปยังความยาวคลื่นว่างถัดไปบนเส้นทางแสงที่ร้องขอ

หนึ่งในบิตสุดท้ายในการทำให้เครือข่ายออปติคัลอัตโนมัติโดยสมบูรณ์คือการปรับใช้ ROADM ที่ไม่มีสี การใช้ ROADM ดังกล่าวช่วยให้สามารถเพิ่ม / ลดความยาวคลื่นของกริด ITU ที่รองรับบนพอร์ตเพิ่ม / ปล่อยใด ๆ ความยาวคลื่นบนพอร์ตสามารถเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจากใช้ตัวรับส่งสัญญาณแบบปรับได้เป็นส่วนหน้าแบบออปติคัล

การจัดเตรียมและการคืนค่าความยาวคลื่นทำได้ง่ายกว่าเดิม ในกรณีที่ความยาวคลื่นไม่ว่างระบบจะปรับตัวรับส่งสัญญาณให้เป็นความยาวคลื่นว่างถัดไปโดยอัตโนมัติ ROADM มีตัวเลือกในการใช้คุณลักษณะเพิ่ม / วางแบบคงที่และไม่มีสีภายในโหนด ROADM เดียวกัน

เมื่อไม่มีข้อโต้แย้ง

ROADM ที่ไม่มีข้อ จำกัด สามารถเพิ่ม / ลดความยาวคลื่นที่พอร์ตเพิ่ม / ปล่อยใด ๆ โดยไม่ต้องมีกริดขัดแย้งบนพอร์ตเพิ่ม / ปล่อยใด ๆ สีของความยาวคลื่นเฉพาะสามารถเพิ่ม / ลดลงได้หลายครั้ง (จากอินเทอร์เฟซสาย DWDM ที่แตกต่างกัน) บนสาขาเพิ่ม / วางเดียวกัน หากมีพอร์ตเพิ่ม / ปล่อยเพียง 8 พอร์ตจะต้องสามารถปล่อยความยาวคลื่นเดียวกันจากทิศทางเส้นต่างๆ 8 เส้นบนพอร์ตเพิ่ม / วาง 8 พอร์ตได้ ตราบใดที่มีพอร์ตเพิ่ม / ปล่อยฟรีโหนด ROADM ต้องสามารถเพิ่ม / ลดความยาวคลื่นจาก / ไปยังอินเทอร์เฟซบรรทัดใดก็ได้

การผสมผสานระหว่างฟังก์ชัน Colorless, Directionless และ Contentionless (CDC) ให้ความยืดหยุ่นในระดับสูงสุด

เมื่อ Gridless

โหนด Gridless ROADM รองรับกริดช่อง ITU-T ที่แตกต่างกันภายในสัญญาณ DWDM เดียวกัน สามารถจัดเตรียมแบนด์วิดท์กริดต่อช่องสัญญาณ

จำเป็นต้องใช้คุณลักษณะ Gridless สำหรับเครือข่ายที่ใช้อัตราข้อมูลที่สูงกว่า 100Gbit / s หรือสำหรับการทำงานของเครือข่ายด้วยรูปแบบการมอดูเลตที่แตกต่างกัน มีไว้สำหรับเครือข่ายรุ่นต่อไปที่มีอินเทอร์เฟซสายเชื่อมต่อกัน อัตราข้อมูลที่แตกต่างกันต้องการข้อกำหนดความยาวคลื่นที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับรูปแบบการมอดูเลตและอัตราข้อมูล

ความเร็วในการส่งสูงขึ้นและรูปแบบการมอดูเลตมีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อย ๆ ปัจจุบันเทคโนโลยีการมอดูเลตหลายอย่างอาจถูกผสมบนใยแก้วนำแสงเส้นเดียว ทั้งหมดนี้สะท้อนกลับไปที่เทคโนโลยี ROADM และสร้างข้อกำหนดสำหรับ ROADM แบบไม่มีตะแกรง ROADM ดังกล่าวทำงานบนกริดความถี่หนาแน่นและอนุญาตให้มีการจัดเตรียมแบนด์วิธต่อช่องสัญญาณ ปัจจุบันช่องข้อมูลต้องการข้อกำหนดความยาวคลื่นที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับรูปแบบการมอดูเลตและอัตราข้อมูล

แอปพลิเคชันทั่วไปคือเครือข่ายที่ทำงานโดยมีอัตราข้อมูลเกิน 100Gbit / s หรือใช้รูปแบบการมอดูเลตที่แตกต่างกันแบบขนาน ตัวอย่างเช่นสถานการณ์หลังสามารถเกิดขึ้นได้อย่างง่ายดายเมื่อปรับใช้เทคโนโลยีการส่งผ่านที่สอดคล้องกัน