Cấu trúc mạng và kiến trúc mạng sợi quang

Hai transceiver và một sợi quang tạo thành một liên kết; mạng là những gì bạn tạo ra từ hàng trăm liên kết như vậy. Cách bố trí các liên kết — điểm-điểm, vòng, cây, lưới, hình sao — quyết định một tuyến cần bao nhiêu sợi quang, điều gì xảy ra khi cáp bị đứt, mỗi đầu mang loại quang học nào và hạ tầng được lập hồ sơ ra sao. Trang này trình bày các cấu trúc mạng dùng trong trung tâm dữ liệu, khuôn viên, mạng truy cập và mạng truyền tải, hệ thống phân cấp cáp có cấu trúc mà các tiêu chuẩn quy định, các kiến trúc FTTx, kế hoạch số lượng sợi quang và các sơ đồ bảo vệ — cùng loại quang học tương ứng với từng cấu trúc.

Cấu trúc mạng sợi quang: điểm-điểm, vòng có bảo vệ, cây PON, WDM trên một cặp sợi

Các cấu trúc mạng cơ bản

Cấu trúc mạng	Kết cấu	Số sợi quang mỗi liên kết	Bảo vệ	Quang học điển hình	Ở đâu
Điểm-điểm, duplex	A ↔ B trên hai sợi quang	2	không có (hoặc thêm một cặp dự phòng theo tuyến khác)	SR/LR/ER, DAC/AOC	mọi nơi
Điểm-điểm, BiDi một sợi	một sợi quang, hai bước sóng	1	không có	cặp bước sóng BiDi (1310/1490, 1270/1330)	tuyến khan hiếm sợi quang, FTTx
WDM điểm-điểm	N kênh trên một cặp sợi qua bộ ghép/tách kênh	2 sợi cho N dịch vụ	tùy theo hệ thống	module CWDM/DWDM (CWDM, DWDM)	metro, kết nối khuôn viên
Hình sao / trục-nan hoa	mọi điểm nối về một nút trung tâm	2 sợi mỗi nhánh	dual-homing tới hai trục	LR/ER theo cự ly	khuôn viên, WAN doanh nghiệp
Vòng	các nút nối thành vòng khép kín, lưu lượng chạy hai chiều	2 (vòng đơn) hoặc 4 (vòng đôi)	vốn có: đường thứ hai	LR/ER, DWDM với OADM	metro, mạng truy cập nhà mạng, hạ tầng tiện ích
Cây (PON)	một sợi từ OLT chia 1:32–1:128 tới các ONU	1 sợi feeder, 1 sợi mỗi thuê bao	tùy chọn bảo vệ Type B/C	các lớp quang học PON (Cách PON hoạt động)	FTTH
Lưới	nhiều-tới-nhiều	nhiều	định tuyến lại	ROADM/coherent	mạng truyền tải lõi
Leaf–spine (Clos gấp)	mọi leaf nối tới mọi spine	2 sợi mỗi liên kết	đa đường theo thiết kế	SR4/DR4/AOC (Vai trò & cấu trúc mạng)	trung tâm dữ liệu
Bus / add-drop tuyến tính	các nút dọc theo một tuyến	2	không có	OADM	đường ống dẫn, đường sắt

Hệ thống phân cấp cáp có cấu trúc (TIA-568 / ISO 11801)

Thành phần	Vai trò	Lựa chọn sợi quang	Ghi chú
Điểm vào công trình	nơi cáp của nhà mạng đi vào; chuyển tiếp ngoài trời → trong nhà	theo loại cáp của nhà mạng	cáp ngoài trời chỉ được kéo dài ≤ 15 m vào trong nhà, trừ khi cáp có định mức phù hợp (NEC 770)
Phòng thiết bị / điểm đấu chéo chính (MC)	switch lõi, ODF	OS2	mọi tuyến trục kết cuối tại đây
Tuyến trục (theo chiều đứng / khuôn viên)	MC ↔ điểm trung gian (IC) ↔ điểm đấu chéo ngang (HC)	OS2 (OM4 cho đoạn ngắn trong tòa nhà)	≤ 2 000 m SMF trong khuôn viên; thường 12–48 sợi mỗi tủ
Phòng viễn thông (TR/HC)	phân phối theo tầng	—	switch truy cập
Cáp ngang	TR → ổ cắm khu vực làm việc, ≤ 90 m	chủ yếu cáp đồng; sợi quang trong hệ thống cáp tập trung (≤ 300 m OM3/OM4)	sợi quang tới tận bàn làm việc hiếm gặp nhưng vẫn tồn tại
Trung tâm dữ liệu (TIA-942)	MDA → IDA → HDA → EDA (ZDA tùy chọn)	cáp trục OM4/OS2 với đầu nối MPO	các mô hình ToR, EoR, MoR bên dưới

Các mô hình đi cáp trung tâm dữ liệu

Mô hình	Cách đi cáp	Quang học
Top-of-rack (ToR)	máy chủ nối tới switch trong cùng tủ rack qua DAC; switch nối uplink lên spine qua cáp quang có cấu trúc	DAC ≤ 3 m; uplink SR4/DR4/AOC
End-of-row / middle-of-row (EoR/MoR)	máy chủ đi cáp dọc dãy tới switch đặt ở đầu/giữa dãy	quang học AOC hoặc SR 10–30 m; nhiều sợi quang hơn, ít switch hơn
Cáp trục MPO có cấu trúc + cassette	cáp trục 12/24 sợi giữa MDA và HDA/EDA, breakout LC trong cassette	quang học duplex bất kỳ; phương pháp cực tính A/B/C (Breakout & MPO)
MPO điểm-điểm trực tiếp	cáp trục nối thẳng giữa các cổng QSFP (SR4/DR4)	quang học song song; ít đầu nối hơn
Tối ưu theo rail (AI)	mỗi NIC của GPU nối tới một leaf khác nhau	chủ yếu AOC/DR4 (Đi cáp cho cụm AI)

Các kiến trúc FTTx

Kiến trúc	Sợi quang kéo tới đâu	Đoạn cuối	Thiết bị chủ động	Quang học
FTTH — PON	tới tận nhà	1 sợi từ bộ chia quang	OLT + ONU	các lớp GPON/XGS-PON; bộ chia 1:32–1:64
FTTH — P2P Ethernet (AON)	tới tận nhà	sợi quang riêng cho từng nhà	switch Ethernet + CPE	BiDi một sợi 1G/10G
FTTB	tới tòa nhà	cáp đồng (Ethernet/VDSL/G.fast) bên trong	switch tòa nhà/DSLAM	uplink LR 1G/10G
FTTC / FTTN	tới tủ cáp / nút mạng	VDSL trên cáp đồng	DSLAM ngoài trời	LR 1G/10G, CWDM
FTTA	tới ăng-ten	sợi quang tới RRU	RRU/AAU	quang học fronthaul 10/25G (Fronthaul)
FTTx với WDM-PON / TWDM	tới tận nhà	1 sợi, một bước sóng cho mỗi người dùng/nhóm	NG-PON2	quang học ONU điều chỉnh được

Kiến trúc chia trong PON: tập trung (một bộ chia 1:64 đặt tại tủ cáp — linh hoạt, chỉ một điểm hàn) so với phân tầng/phân tán (1:4 rồi 1:16 dọc theo tuyến — ít sợi feeder hơn, nhiều măng xông hơn, tốn thêm ~0,5 dB) (Lớp ODN).

Lập kế hoạch số lượng sợi quang

Quy tắc	Lý do
2 sợi cho mỗi dịch vụ duplex, 1 sợi cho mỗi thuê bao BiDi/PON	mức cơ sở
Thêm 50–100 % sợi dự phòng trên các tuyến trục	chi phí thi công hạ tầng vượt xa chi phí sợi quang; kéo thêm sau này tốn kém hơn
Không dùng cáp ngoài trời dưới 12 sợi; 24–48 sợi giữa các tòa nhà; 96–288 sợi trên tuyến trục metro; từ 864 sợi trở lên trên các ống ngầm dẫn vào trung tâm dữ liệu	theo mức chia nhỏ khi hàn và số sợi trong mỗi dải ribbon
Lập kế hoạch dùng WDM thay vì thêm sợi khi không gian ống ngầm là yếu tố giới hạn	8–96 dịch vụ trên một cặp sợi
Dùng sợi quang (hoặc cáp) riêng cho các đường bảo vệ	một cặp sợi thứ hai trong cùng một cáp sẽ không sống sót qua một vụ đứt cáp do đào trúng
Dự trữ sợi quang cho giám sát (RFTS) và các bộ chia PON trong tương lai	—
Thuê sợi quang tối (dark fibre) so với dịch vụ bước sóng/Ethernet	dark fibre: bạn chọn quang học, bạn quản lý hạ tầng; dịch vụ bước sóng có quản lý: theo quy định quang học của nhà cung cấp

Bảo vệ và định tuyến đa dạng

Sơ đồ	Cách hoạt động	Thời gian chuyển mạch	Chi phí sợi quang
Không bảo vệ	một đường	—	1×
1+1	lưu lượng gửi trên hai đường khác nhau, bên thu chọn	< 50 ms	2×
1:1 / 1:N	đường dự phòng kích hoạt khi có sự cố	50 ms đến vài giây	2× hoặc dùng chung
Vòng (ERPS G.8032, MPLS-TP, OTN, SNCP)	định tuyến lại theo chiều ngược của vòng	< 50 ms	sợi quang của vòng
Khôi phục kiểu lưới	mặt phẳng điều khiển tìm đường mới	vài giây	dung lượng dự phòng dùng chung
PON Type B / C	dự phòng cổng OLT / cáp trục / nhân đôi toàn phần	vài giây	+1 sợi feeder
Dual-homing (LAG/MLAG/ECMP tới hai nút)	đa đường L2/L3	dưới 1 giây	2× liên kết truy cập (Nguyên lý chuyển tiếp)

Định tuyến đa dạng nghĩa là các tuyến tách biệt về vật lý: ống ngầm khác nhau, điểm vào tòa nhà khác nhau, phía đường khác nhau. Hai cáp đặt trong cùng một rãnh đào vẫn có thể bị cùng một gầu máy xúc cắt đứt cùng lúc.

Độ trễ

Môi trường truyền dẫn	Độ trễ	Ghi chú
Sợi quang tiêu chuẩn	≈ 4,9 µs/km (n ≈ 1,47)	100 km ≈ 0,5 ms một chiều
Sợi quang lõi rỗng	≈ 3,3 µs/km	giao dịch tài chính tốc độ cao, HPC (Các loại sợi quang)
Cáp đồng / vi ba / không gian tự do	≈ 3,3 µs/km	vi ba nhanh hơn sợi quang trên các tuyến thẳng
Cộng thêm mỗi chặng	switch 1–10 µs, router 10–100 µs, FEC/DSP trong quang học 400G+ 100–300 ns, DSP coherent tính bằng µs	do thiết bị, không phải do sợi thủy tinh

Lập hồ sơ cho một cấu trúc mạng

Mọi mạng sợi quang đều cần: bản đồ tuyến (GIS), đánh số cáp và sợi quang, sơ đồ hàn theo từng măng xông, bản đồ cổng ODF, hồ sơ đấu chéo, kết quả đo theo từng sợi quang và nhật ký thay đổi — luôn được cập nhật (Bảo trì & khôi phục, Lắp đặt & tuyến cáp).

Trong CodingBox

Cấu trúc mạng quyết định danh sách quang học cần dùng: cặp BiDi cho các nhánh một sợi, lớp PON cho cấu trúc cây, kênh CWDM/DWDM cho các cặp sợi dùng chung, quang học song song SR4/DR4 cho cáp trục MPO. CodingBox đối chiếu từng module được giao với danh sách đó — bước sóng, kênh, PMD, hạng công suất — trước khi module ra hiện trường (Check transceiver, Code database).

Giữ cho cấu trúc mạng luôn có thể nắm bắt được — sơ đồ định danh, nhãn, bảng kê mối hàn, GIS và hồ sơ: Tài liệu & ghi nhãn; các thiết bị tại nút của những cấu trúc mạng này — transponder, ROADM, OLT, switch bảo vệ, bộ chuyển đổi quang điện: Thiết bị truyền tải & truy cập.

Nếu bạn phát hiện thông tin chưa chính xác hoặc lỗi trong bài viết này, hãy chọn đoạn liên quan và nhấn Ctrl+Enter để .