Thiết kế mạng DWDM: hệ thống đường truyền, ROADM, OTN, module cắm rút

Một mạng DWDM có cấu trúc phân lớp: ánh sáng có màu trên sợi quang (hệ thống tuyến), một lớp bọc số mang tín hiệu client và sửa lỗi (OTN), và bản thân các client (Ethernet, FC, SDH). Nơi một transceiver được cắm vào — một shelf transponder hay trực tiếp vào router dưới dạng module 400ZR — quyết định ai sở hữu từng lớp. Trang này vẽ bản đồ các lớp, các khối xây dựng và các quyết định thiết kế, để một module cắm có màu có thể được đặt đúng vào bối cảnh của nó.

Các lớp

Lớp	Thành phần	Mối quan tâm
Client	Ethernet 10/100/400G, FC, SDH/SONET, video	quang grey giữa thiết bị client và transponder, hoặc không có nếu client dùng module cắm coherent
OTN (ITU-T G.709)	khung OTU bọc các container ODU, FEC, giám sát tandem	ghép kênh, giám sát hiệu năng, chuyển mạch bảo vệ
Kênh quang	transponder / muxponder hoặc module cắm coherent tạo ra các bước sóng trên lưới ITU	định dạng điều chế, OSNR, tán sắc
Hệ thống tuyến / OMS	mux/demux, bộ khuếch đại, ROADM, OSC, DCM	kỹ thuật đoạn (Khuếch đại & OSNR)
Sợi quang / OTS	cặp sợi quang, đầu nối, mối hàn	suy hao, tán sắc, PMD, OTDR

Các khối xây dựng của hệ thống tuyến

Khối	Chức năng	Ghi chú
Mux/demux (AWG hoặc TFF)	ghép/tách 40–96 kênh	kế hoạch kênh cố định; lưới ITU
ROADM (OADM cấu hình lại được)	xen/rẽ hoặc cho qua bất kỳ kênh nào dưới điều khiển phần mềm; hướng (degree) = số hướng tuyến (2 cho một node ring, 4–8 cho một hub dạng mesh)	dựa trên WSS (switch chọn bước sóng); các biến thể không màu/không định hướng/không tranh chấp (CDC)
Bộ khuếch đại	booster, trên tuyến, tiền khuếch đại	Khuếch đại & OSNR
OSC — kênh giám sát quang	quản lý ngoài băng ở 1510 hoặc 1625 nm	mang DCN, điều khiển bộ khuếch đại, giám sát suy hao đoạn
DCM	bù tán sắc (hệ thống tách sóng trực tiếp)	không có trong thiết kế toàn coherent
OCM / OPM	giám sát công suất từng kênh	đưa vào vận hành và báo động
OLP — bảo vệ tuyến quang	bộ chia/chuyển mạch 1+1 trên hai tuyến sợi quang	chuyển mạch ~50 ms

Lưới và dung lượng

Lưới	Số kênh trong băng C	Mỗi kênh	Tổng	Ghi chú
100 GHz cố định	40–48	10G / 100G	0,4–4,8 Tb/s	thế hệ cũ và metro đơn giản
50 GHz cố định	80–96	10G / 100G / 200G	tới 19 Tb/s	phổ biến
75 GHz	~64	400G (60 GBd)	25 Tb/s	độ rộng kênh của 400ZR/ZR+
Flexgrid (khe 12,5 GHz)	thay đổi	100G–800G+	30–40+ Tb/s	siêu kênh; cần ROADM flexgrid
Băng C + L	×2	—	60–80 Tb/s	bộ khuếch đại băng L

Transponder coherent đánh đổi dung lượng lấy cự ly trên mỗi bước sóng — 400G 16QAM cho metro, 300G 8QAM cho khu vực, 200G QPSK cho đường dài trên cùng một phần cứng — nên việc thiết kế phải chọn định dạng riêng cho từng tuyến (Coherent & đường dài).

OTN tóm lược

Container	Tốc độ	Client điển hình
ODU0 / ODU1 / ODU2 / ODU2e	1,25 / 2,5 / 10,04 / 10,4 Gb/s	GbE / STM-16 / STM-64 / 10GbE
ODU3 / ODU4	40 / 104 Gb/s	40GbE / 100GbE
ODUflex	n × 1,25 Gb/s	FC, tùy ý
OTU2 / OTU4	10,7 / 112 Gb/s	khung line có FEC
OTUCn / FlexO	n × 100G	line coherent 200G–800G

OTN bổ sung: FEC (GFEC RS(255,239) độ lợi ≈ 6,2 dB; SD-FEC riêng của nhà sản xuất ≈ 10–11 dB trong các card line coherent), giám sát hiệu năng theo từng chặng và đường (BIP-8, giám sát kết nối tandem), ghép kênh nhiều client vào một bước sóng (muxponder), và bảo vệ (SNCP, ~50 ms). Client chỉ thấy một đường ống trong suốt; lớp OTN thấy mọi lỗi bit.

Vị trí của module cắm

Kiến trúc	Ai kết cuối OTN / FEC	Quang học	Đánh đổi
Shelf transponder / muxponder	card line của nhà cung cấp DWDM	quang client dạng grey + phía line coherent tích hợp hoặc CFP2-DCO	cự ly và giám sát tốt nhất; hai thiết bị, quản lý bởi hai nhà cung cấp
Module cắm coherent trong router (400ZR / ZR+ trong QSFP-DD/OSFP)	bản thân module (CFEC/oFEC) với router làm host	một module duy nhất, không cần quang client	ít thiết bị và ít Watt hơn; cự ly giới hạn ở mức metro/khu vực; giám sát qua VDM của CMIS; hệ thống tuyến phải mở
Bước sóng ngoại lai	bất kỳ transponder nào trên một hệ thống tuyến của bên thứ ba	như trên	cần một hệ thống tuyến mở chấp nhận các kênh ngoại lai và một thỏa thuận quản lý công suất
DWDM thụ động với SFP+ 10G cố định/điều chỉnh được	không có (chỉ FEC phía client)	SFP+ DWDM điều chỉnh được cắm thẳng vào switch, mux thụ động, có thể thêm một EDFA	rẻ nhất cho 10G × 40 trên ≤ 80 km; không có giám sát OTN (Transceiver điều chỉnh được)

Bảo vệ và khả năng phục hồi

Cơ chế	Lớp	Thời gian chuyển mạch	Ghi chú
OLP 1+1	quang	~50 ms	nhân đôi tuyến sợi quang; giảm một nửa dung lượng
OTN SNCP	OTN	~50 ms	theo từng ODU; cần kết cuối OTN
Khôi phục ROADM	mặt phẳng điều khiển quang	vài giây–vài phút	định tuyến lại bước sóng sau sự cố
Lớp client (LAG, IP FRR, FC multipath)	client	ms–s	thường đủ dùng khi có module cắm coherent

Danh mục các quyết định thiết kế

Ma trận lưu lượng và tăng trưởng → số kênh, lưới, băng C hay C+L.
Cấu trúc mạng: điểm-điểm, ring, mesh → số hướng ROADM trên mỗi node.
Quỹ OSNR và phi tuyến cho từng tuyến → định dạng và cấp cự ly cho từng bước sóng.
Module cắm coherent hay transponder cho từng site, và yêu cầu về hệ thống tuyến mở.
OTN: có cần cho ghép kênh dưới mức bước sóng, SLA khắt khe, giám sát tandem không? Nếu không, bảo vệ ở lớp client có thể là đủ.
Giám sát: OSC, OCM, BER trước FEC từng kênh, ngưỡng báo động (Giám sát DDM trong vận hành thực tế).
Mốc chuẩn khi đưa vào vận hành: công suất từng kênh, OSNR, BER; lưu lại cùng thông tin nhận dạng module.

Trong CodingBox

Module cắm coherent và DWDM bước vào mạng này như những module có thông tin nhận dạng, một cài đặt kênh và VDM/DDM. CodingBox đọc và mã hóa thông tin nhận dạng của chúng (bản đồ điều chỉnh, lưới kênh), và hiển thị các đại lượng giám sát phía module mà hệ thống tuyến không nhìn thấy được — sai số tần số laser, công suất Tx/Rx, BER trước FEC — trên DDM và Check transceiver.

Góc nhìn hạ tầng sợi quang của các mạng này — điểm-điểm, ring, mesh, hệ thống cáp có cấu trúc, lập kế hoạch số lượng sợi quang, bảo vệ và độ trễ: Cấu trúc mạng sợi quang.

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 .