DWDM và OTN là hai hệ thống kỹ thuật được phát triển bởi công nghệ truyền dẫn phân chia bước sóng trong những năm gần đây: DWDM có thể được coi là tiền thân của PDH (truyền dẫn điểm-điểm), và các dịch vụ trực tuyến và ngoại tuyến được hoàn thành trên ODF thông qua các dây nhảy cứng; OTN giống như SDH (các loại mạng khác nhau), với chức năng kết nối chéo (cho dù đó là kết nối chéo ở lớp điện hay lớp quang).
Với sự tăng tốc không ngừng của quá trình chuyển đổi sang mạng IP toàn diện, hiện nay, bất kể là mạng trục quốc gia, mạng trục tỉnh hay hệ thống WDM mạng cục bộ, OTN đều là xu hướng chủ đạo khi lựa chọn thiết bị trong giai đoạn đầu xây dựng mạng. Thiết bị OTN đã dần thay thế thiết bị DWDM nhờ những ưu điểm độc đáo của mình (tương tự như thiết bị SDH thay thế thiết bị PDH). Là một công nghệ và hình thức sản phẩm mới, OTN đã trở thành tâm điểm của ngành công nghiệp hiện nay. Bài viết này sẽ phân tích và so sánh thiết bị và công nghệ DWDM và OTN.
1. Khái niệm cơ bản về DWDM và OTN
Với sự thay đổi về yêu cầu và độ chi tiết của dịch vụ, việc ghép kênh các dịch vụ có độ chi tiết cao thông qua cáp quang (cáp đơn hoặc cáp đôi) rồi chia chúng thành các bước sóng khác nhau để truyền tải đường dài là điều cần thiết. Công nghệ ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) ra đời để đáp ứng nhu cầu này.
DWDM là ghép kênh phân chia bước sóng (Wavelength Division Multiplexing), ghép các tín hiệu quang có bước sóng khác nhau vào cùng một sợi quang để truyền tải. Công nghệ WDM là một công nghệ phân chia bước sóng truyền thống rất hoàn thiện trong hơn mười năm. Nó có thể được chia thành hai loại: ghép kênh phân chia bước sóng thưa (CWDM), với khoảng cách bước sóng lớn (20nm); ghép kênh phân chia bước sóng dày (DWDM), với khoảng cách bước sóng nhỏ (nhỏ hơn hoặc bằng 0,8nm). Do khoảng cách truyền ngắn của CWDM, một số lượng lớn thiết bị DWDM được triển khai trong các mạng truyền dẫn hiện có của nhiều nhà mạng khác nhau.
Hệ thống DWDM mở bao gồm các bộ phận sau: OTM hoàn thành việc tải và dỡ dịch vụ cho trạm đầu cuối đường quang, OA hoàn thành việc xử lý khuếch đại chuyển tiếp quang thuần túy của tín hiệu ghép kênh cho trạm khuếch đại đường quang, và OTU hoàn thành việc chuyển đổi ánh sáng tín hiệu bước sóng không chuẩn để đáp ứng chức năng chuyển đổi bước sóng G.694.1(2) của ánh sáng tín hiệu bước sóng chuẩn, OMU/ODU: hoàn thành việc ghép kênh/tách kênh ánh sáng tín hiệu bước sóng cố định G.694.1(2), OBA (bộ khuếch đại công suất) cải thiện công suất của tín hiệu quang kết hợp bằng cách tăng, do đó tăng công suất quang đầu ra của mỗi bước sóng, và OPA (tiền khuếch đại) cải thiện độ nhạy thu của mỗi bước sóng bằng cách tăng công suất quang của tín hiệu ghép kênh đầu vào.
OTN là Mạng Truyền Tải Quang (Optical Transport Network), còn được gọi là OTH (Optical Transport Hierarchy) trong ITU-T. Nó được phát triển trên cơ sở phân chia bước sóng truyền thống và kết hợp những ưu điểm của DWDM và SDH. OTN tích hợp những ưu điểm của xử lý miền quang và miền điện, cung cấp dung lượng truyền tải khổng lồ, kết nối bước sóng/dưới bước sóng hoàn toàn trong suốt từ đầu đến cuối và bảo vệ ở cấp độ sóng mang, là một công nghệ tuyệt vời để truyền tải các dịch vụ băng thông rộng với dung lượng lớn. Trong năm năm qua, các nhà mạng đã triển khai thiết bị OTN trên quy mô lớn trong nhiều mạng truyền dẫn khác nhau.
2. So sánh các đặc điểm kỹ thuật của DWDM và OTN
Mặc dù hệ thống DWDM cải thiện đáng kể hiệu suất truyền dẫn của cáp quang và hỗ trợ truyền tải các dịch vụ có độ chi tiết cao, nhưng do hạn chế của công nghệ phân chia bước sóng, các bước sóng được cấu hình theo dạng điểm-điểm và không thể điều chỉnh động. Tỷ lệ sử dụng tài nguyên không cao và tính linh hoạt trong điều chỉnh dịch vụ không đủ. Luồng nghiệp vụ thay đổi, và việc điều chỉnh rất phức tạp. Việc lập lịch giữa các dịch vụ DWDM chủ yếu là lập lịch vật lý trên ODF. Quản lý mạng chỉ giám sát hiệu suất của lớp quang (số byte quản lý mạng ít và thông tin quản lý mạng đơn giản), và có ít phương pháp khắc phục sự cố và độ khó bảo trì cao.
OTN kế thừa chức năng truyền dẫn dung lượng lớn của DWDM và có khả năng lập lịch và bảo vệ kết hợp quang điện linh hoạt. Thông qua việc giới thiệu công nghệ ROADM, công nghệ OTH, mã hóa G.709 và mặt phẳng điều khiển, nó giải quyết vấn đề của các mạng WDM truyền thống không có khả năng lập lịch dịch vụ theo bước sóng/bước sóng phụ, khả năng kết nối mạng yếu, khả năng bảo vệ yếu và các vấn đề khác. Lớp điện thực hiện lập lịch dựa trên các bước sóng phụ (như GE, 2.5G, 10G, 40G, 100G), và lớp quang chủ yếu lập lịch dựa trên các bước sóng 10G, 40G hoặc 100G, với khả năng sử dụng băng thông cao; nó có nhiều byte phụ trợ và chức năng OAM/P mạnh hơn WDM.
Ngoài ra, OTN và DWDM có thể được sử dụng chung ở lớp quang, điểm khác biệt là OTN có thêm khung con ở lớp điện. Do đó, một số thiết bị DWDM trên mạng hiện có được bổ sung thêm khung con kết nối chéo điện tử và nâng cấp lên OTN.
3. So sánh mạng DWDM và OTN
Việc kết nối mạng hỗn hợp giữa OTN và DWDM sẽ làm mất đi những ưu điểm của OTN (cấu trúc khung khác với WDM truyền thống, và kết nối sẽ bị ảnh hưởng).
Vì kết nối chéo quang OTN chủ yếu được thực hiện bằng mô-đun ROADM (được tích hợp với bộ chuyển mạch WSS), xét đến giá thành cao của ROADM, nên OM/OD và OADM được sử dụng để tạo thành mạng vòng và mạng chuỗi trong mạng OTN.
Đối với các mạng liên kết (như đường truyền trục đường dài), ưu điểm của OTN không nhất thiết được thể hiện đầy đủ do các dịch vụ trung gian và phương pháp bảo vệ tương đối cố định, nhưng vẫn có những ưu điểm ở một số khía cạnh (hiệu suất kênh cao dẫn đến chi phí thấp hơn so với WDM truyền thống), mạng trục hiện nay chủ yếu sử dụng DWDM và OTN để kết nối mạng chồng lớp.
Đối với mạng cục bộ, do các dịch vụ cần được kết nối thường xuyên, cấu trúc mạng thường xuyên thay đổi và lên lịch, và phương pháp bảo vệ cần được thay đổi linh hoạt, nên mạng WDM truyền thống không thể đáp ứng được. Ưu điểm của việc sử dụng mạng OTN là điều hiển nhiên.
OTN cung cấp khả năng quản lý từng bước sóng trên từng sợi quang, và OTN có thể thích ứng tốt hơn với sự phát triển mạng lưới trong tương lai.
4. So sánh dịch vụ truyền tải DWDM và OTN
Nhu cầu về kết nối chéo điện OTN xuất phát từ sự xuất hiện của tốc độ 10G đơn sóng. Khi một kênh đạt đến 10G, OTU của nó có thể truyền tải 4*2.5G hoặc 8 đến 9 GE; DWDM sử dụng phương pháp điểm-điểm. Nếu nhu cầu dịch vụ nhỏ, việc đầu tư vào OTU có vẻ lãng phí. Vì vậy, cần phải giới thiệu chức năng kết nối chéo tương tự như SDH trên DWDM, để phát triển chức năng kết nối chéo điện của OTN.
OTN có khả năng chuyển đổi tín hiệu điện, tức là khả năng chuyển đổi tín hiệu ở tốc độ thấp hơn trên mỗi kênh (tương tự như SDH). Đồng thời, kết nối chéo quang học và kết nối chéo điện là độc lập với nhau. Nếu có khả năng kết nối chéo quang học nhưng không có kết nối chéo điện, hoặc có kết nối chéo điện mà không có kết nối chéo quang học, thì có thể gọi là OTN.
Do sự khác biệt về mô hình xây dựng mạng (chi phí, phạm vi dịch vụ và hướng dòng chảy), phương pháp kết nối chéo điện được sử dụng chủ yếu ở Trung Quốc, còn phương pháp kết nối chéo quang học được sử dụng chủ yếu ở nước ngoài.
5. Kết luận
Qua phân tích và so sánh trên, có thể thấy rằng OTN và DWDM khác biệt đáng kể về công nghệ và ứng dụng. Xét về khả năng kết nối chéo, độ chi tiết dịch vụ và tính linh hoạt của mạng, OTN rất mạnh mẽ và có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu kết nối chéo mạng trong tương lai.
Nhờ tính minh bạch của dịch vụ truyền tải hệ thống OTN, khả năng sửa lỗi mạnh mẽ, khả năng lập lịch linh hoạt ở lớp quang/điện, khả năng quản lý bảo trì và khả năng mở rộng dung lượng thiết bị (thiết bị 80*100G hiện đã được thương mại hóa), việc đưa thiết bị OTN vào các mạng truyền dẫn khác nhau đã trở nên tất yếu.
Thời gian đăng bài: 25 tháng 10 năm 2022