เครือข่ายออปติคอล - เทคโนโลยี WDM

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) และแอมพลิไฟเออร์แบบอินไลน์ที่ใช้ร่วมกันโดยช่องสัญญาณความยาวคลื่นหลายช่อง

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 เพิ่มขึ้นโดยเฉพาะในมาตรฐาน ไฟเบอร์โหมดเดียว

กรณีศึกษาแสดงให้เห็นว่าระบบ WDM แบบจุดต่อจุดระยะไกลเป็นโซลูชันที่คุ้มค่ากว่า SDM อย่างชัดเจนแม้จะใช้ STM-16 เพียงสามช่องสัญญาณ รูปด้านบนแสดงการเปรียบเทียบต้นทุนการเชื่อมโยงสองรายการสำหรับแกนกลางเริ่มต้นของเครือข่ายการขนส่งที่ประกอบด้วยเส้นใย 5,000 กม. โดยมีระยะทางเฉลี่ย 300 กม. ระหว่างสองเมือง 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 ดังนั้นกระแสการจราจรระหว่าง 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 ดังนั้นออปติคอล ADMs (OADM) 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 แบบดั้งเดิมเลเยอร์การขนส่งแบบออปติคอลจะมาทำหน้าที่เป็นเลเยอร์การขนส่งแบบรวมที่สามารถรองรับรูปแบบสัญญาณเครือข่ายหลักของแพ็กเก็ตทั้งแบบเดิมและแบบรวมกันได้ แน่นอนว่าการเคลื่อนย้ายของผู้ให้บริการไปยัง OTN จะได้รับการคาดการณ์เกี่ยวกับการถ่ายโอนฟังก์ชันการทำงานของเลเยอร์การขนส่งแบบ "SDH" ไปยังเลเยอร์ออปติคอลควบคู่ไปกับการพัฒนาปรัชญาการบำรุงรักษาและคุณสมบัติการบำรุงรักษาเครือข่ายที่เกี่ยวข้องสำหรับเลเยอร์การขนส่งทางแสงที่เกิดขึ้นใหม่

ความสามารถในการอยู่รอดเป็นหัวใจสำคัญของบทบาทของเครือข่ายออปติคัลในฐานะโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งแบบรวม เช่นเดียวกับด้านสถาปัตยกรรมอื่น ๆ ความสามารถในการอยู่รอดของเครือข่ายออปติคัลจะมีความคล้ายคลึงกับความสามารถในการอยู่รอดของ SDH ในระดับสูงเนื่องจากโทโพโลยีเครือข่ายและประเภทขององค์ประกอบเครือข่ายมีความคล้ายคลึงกันมาก ภายในชั้นออปติคอลกลไกความสามารถในการอยู่รอดจะยังคงให้การกู้คืนจากการตัดไฟเบอร์และความผิดพลาดของสื่อทางกายภาพอื่น ๆ อย่างรวดเร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้รวมทั้งให้การจัดการความสามารถในการป้องกันที่มีประสิทธิภาพและยืดหยุ่น

OTN มีแนวคิดคล้ายคลึงกับ SDH โดยในชั้นย่อยนั้นถูกกำหนดไว้ซึ่งสะท้อนถึงความสัมพันธ์ระหว่างไคลเอ็นต์กับเซิร์ฟเวอร์ เนื่องจาก OTN และ SDH ต่างก็เป็นเครือข่ายมัลติเพล็กซ์ที่มุ่งเน้นการเชื่อมต่อจึงไม่น่าแปลกใจที่แผนการฟื้นฟูและการป้องกันสำหรับทั้งสองมีความคล้ายคลึงกันอย่างมาก ความแตกต่างที่ลึกซึ้ง แต่สำคัญนั้นควรค่าแก่การทำซ้ำ: ในขณะที่เครือข่าย TDM ขึ้นอยู่กับการจัดการช่องเวลาดิจิทัลเครือข่าย 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 แต่ก็ยังสามารถทำงานบนเส้นใยได้โดยตรงดังนั้นจึงไม่ต้องพึ่งพาชั้นอื่น ๆ เพื่อจัดการกับฟังก์ชันการป้องกันและการฟื้นฟู 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 หากการตัดเส้นใยได้รับการคืนค่าอย่างรวดเร็วเพียงพอโดยชั้นออปติคอลจะสามารถหลีกเลี่ยงความไม่มีประสิทธิภาพในการทำงาน

• 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 นี่ถือเป็นเหตุการณ์ที่ค่อนข้างมีโอกาส อีกครั้งการป้องกันอย่างเต็มรูปแบบจากเหตุการณ์ดังกล่าวสามารถรองรับได้โดยการป้องกันเลเยอร์ไคลเอนต์และออปติคอลเลเยอร์รวมกันเท่านั้น

การ์ดดาวเทียม

ทรานสปอนเดอร์เป็นการ์ดเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ไคลเอนต์และออปติคัลเลเยอร์ การ์ดเหล่านี้จะแปลงสัญญาณจากอุปกรณ์ไคลเอนต์ให้เป็นความยาวคลื่นที่เหมาะสำหรับใช้ภายในเครือข่ายออปติคัลโดยใช้การแปลงแสงเป็นไฟฟ้าเป็นแสง 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

เนื่องจากข้อกำหนดด้านความเร็วฟังก์ชันนี้มักจะดำเนินการในลักษณะที่กระจายโดยองค์ประกอบของเครือข่ายโดยไม่ต้องอาศัยเอนทิตีการจัดการจากส่วนกลางเพื่อประสานการดำเนินการป้องกัน 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

คำว่าการป้องกันเลเยอร์พา ธ ใช้เพื่อแสดงถึงโครงร่างที่ดำเนินการบนแต่ละช่องสัญญาณหรือเส้นทางแสงและการป้องกันเลเยอร์เส้นเพื่อแสดงถึงโครงร่างที่ทำงานที่เลเยอร์ส่วนออปติคอลมัลติเพล็กซ์ 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	ต้องมี 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) และอาศัยแบนด์วิดท์การป้องกันที่ใช้ร่วมกันรอบวงแหวน 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