04 tháng 06, 2023
DWDM đã trở thành công nghệ quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu truyền thông của các hệ thống mạng hiện đại. Công nghệ DWDM là gì và tại sao nó không thể thiếu trong mạng viễn thông?
1. DWDM là gì?
Ghép kênh phân chia theo bước sóng dày đặc - DWDM (Dense Wavelength-Division Multiplexing) là một công nghệ truyền dẫn quang học sử dụng nhiều bước sóng ánh sáng để kết hợp nhiều luồng dữ liệu vào một sợi cáp quang duy nhất.
Trong đó, DWDM thường sử dụng băng tần từ 1530nm (dải C) đến 1625nm (dải L) để truyền tải 40, 88, 96 hoặc thậm chí 160 bước sóng. Công nghệ này giúp tăng cường khả năng truyền thông, tăng băng thông truyền dẫn, giảm chi phí cần thiết cho việc triển khai và duy trì hạ tầng mạng.
2. DWDM hoạt động như thế nào?
DWDM là một hình thức của Ghép kênh phân chia bước sóng - WDM (Wavelength-Division Multiplexing). Công nghệ này sử dụng một bộ kết hợp đa kênh để kết hợp nhiều luồng dữ liệu khác nhau và chuyển đổi chúng thành các bước sóng ánh sáng trước khi truyền qua cáp quang, sau đó được giải kênh tại điểm nhận và phân tách trở lại thành những luồng dữ liệu tương ứng.
Tuy nhiên, DWDM có thể chứa nhiều kênh hơn. Nếu mỗi kênh mang 100Gbps dữ liệu, thì với 160 kênh trên mỗi sợi cáp quang, DWDM có thể có dung lượng lên đến 1.6Tbps dữ liệu trên mỗi sợi cáp quang.
Mô hình hệ thống DWDM cơ bản - Ảnh: Internet
3. Thành phần của một hệ thống DWDM
Các thành phần của một hệ thống DWDM truyền thống bao gồm máy phát và máy thu quang, Mux/DeMux DWDM (bộ kết hợp), OADM (bộ ghép kênh thêm/thả quang), bộ khuếch đại quang và bộ phát quang (bộ biến đổi bước sóng).
Quá trình truyền dẫn được diễn ra theo trình tự:
1. Luồng dữ liệu đến từ Router (thiết bị định tuyến) được đưa vào bộ phát quang.
2. Sau đó, bộ phát quang ánh xạ tín hiệu vào một bước sóng DWDM và gửi bước sóng đó đến bộ kết hợp (MUX) để tập trung tín hiệu quang.
3. Khi tín hiệu đi ra khỏi bộ kết hợp MUX, bộ khuếch đại quang tăng cường tín hiệu cho phép tín hiệu truyền đi với khoảng cách xa hơn.
4. Trên đường đi, OADM có khả năng thêm và xóa luồng bit của một bước sóng cụ thể. Ngoài ra, có thể sử dụng thêm bộ khuếch đại quang để tăng cường khoảng cách tín hiệu.
5. Tín hiệu đến và được mạch giải ghép kênh (DeMux) thành từng bước sóng DWDM riêng biệt, sau đó chuyển qua bộ phát quang để tạo thành tín hiệu tương ứng, từ đó định tuyến đến điểm đích cuối cùng.
Quá trình truyền dẫn trong hệ thống DWDM - Ảnh: Internet
4. Lợi ích của DWDM là gì?
DWDM cho phép truyền dẫn đồng thời hàng trăm, thậm chí hàng nghìn kênh truyền dẫn quang trên cùng một sợi cáp quang, từ đó tăng gấp nhiều lần băng thông truyền dẫn của mạng.
Lợi ích chính của việc sử dụng công nghệ DWDM là truyền tải một lượng lớn dữ liệu trên một khoảng cách rất xa, thậm chí có thể vượt qua cả đại dương - khoảng cách mà băng thông truyền dẫn thông thường không thể đạt được.
Chính vì lý do này mà DWDM giúp tiết kiệm chi phí hạ tầng. Thay vì phải kéo dài hàng trăm, hàng nghìn kilomet cáp quang mới, DWDM cho phép sử dụng lại hạ tầng hiện có và tận dụng tối đa khả năng truyền dẫn của một sợi cáp quang duy nhất.
Lợi ích khác của công nghệ DWDM trong truyền dẫn dữ liệu là DWDM không liên quan trực tiếp tới giao thức và tốc độ truyền dữ liệu mà đứng độc lập với chúng. Điều này nhằm mục đích, khi dữ liệu đi qua từng bước sóng, các kênh không gây nhiễu cho nhau.
Cụ thể, DWDM có thể truyền tải nhiều loại dữ liệu khác nhau như âm thanh, video và văn bản trên một sợi cáp quang duy nhất, phù hợp với nhà mạng viễn thông cung cấp nhiều loại hình dịch vụ. Sự không gây nhiễu này cũng giúp duy trì tính toàn vẹn của dữ liệu, đồng thời cho phép tách biệt người dùng và các ứng dụng phân vùng khác nhau.
Nhờ dễ dàng mở rộng và nâng cấp, hỗ trợ công nghệ và tiêu chuẩn mới như 400Gbps và 800Gbps, DWDM cho phép các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông linh hoạt trong việc thích ứng với nhu cầu sử dụng băng thông ngày càng tăng của khách hàng.
Đọc thêm bài viết:
5. So sánh DWDM và CWDM
“DWDM vs CWDM” là từ khóa phổ biến được rất nhiều độc giả tìm kiếm. Vậy, chúng có gì giống và khác nhau?
DWDM và CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing - Ghép kênh phân chia bước sóng rộng) đều là công nghệ truyền dẫn quang học nhưng có một số khác biệt quan trọng như sau:
Khoảng cách các bước sóng: DWDM có bước sóng với khoảng cách ngắn như 0.4nm (50Hz), 0.8nm (100Hz), 1.6nm (200Hz). Còn CWDM có 18 dải sóng, trong đó khoảng cách mỗi dải là 20nm.
Nguồn ánh sáng: Cả 2 công nghệ đều sử dụng nguồn ánh sáng quang học. Tuy nhiên, DWDM sử dụng DFB laser (laser phản hồi phân tán), đòi hỏi phải được làm mát và giữ ở mức nhiệt độ phòng. Còn CWDM sử dụng DFP laser (laser bán dẫn) - không yêu cầu về nhiệt độ nhưng phải điều chỉnh các thông số về điện tử.
Công suất truyền tải: Công nghệ DWDM có thể truyền tải lên đến hàng trăm bước sóng được ghép kênh trong một sợi quang, cùng tốc độ truyền dẫn cao hơn Tbit/s và phạm vi hệ thống rộng để phục vụ mục đích nâng cấp và mở rộng.
Đối với công nghệ CWDM, số lượng bước sóng được ghép kênh trong một sợi quang thấp, thường chỉ tối đa 6-8 bước sóng với khoảng cách mỗi dải là 20nm. Điều này hạn chế cho việc mở rộng nếu cần.
Cấu trúc hệ thống: DWDM thường được sử dụng trong các mạng trung tâm đường dài, dung lượng cao, bao gồm các thiết bị OTM, OLA, OADM, REG, với khoảng cách truyền tải lên tới 4000km mà không cần rơ-le điện. Còn đối với CWDM, các thiết bị OLA không được hỗ trợ, công nghệ này thường được sử dụng trong mạng lưới đô thị với khoảng cách truyền tải ngắn, không vượt quá 80km.
Quản lý mạng: Ở DWDM, các tín hiệu giám sát và tín hiệu dịch vụ chạy độc lập với nhau. Hệ thống DWDM có thể được duy trì và cấu hình thông qua một hệ thống quản lý mạng thống nhất.
Còn việc quản lý CWDM được thực hiện thông qua Giao thức giám sát mạng đơn giản (SNMP - Simple Network Monitoring Protocol), giao diện đồ họa người dùng (GUI - Graphical User Interface), giao thức truyền tải siêu văn bản (HTTP - HyperText Transfer Protocol), giao thức dòng lệnh hỗ trợ kết nối internet và hệ thống mạng cục bộ LAN (Telnet) và các siêu điểm cuối (super terminal) khác.
Năng lượng tiêu thụ: CWDM sử dụng laser không cần làm mát, hệ thống điều khiển tối giản nên mức tiêu thụ điện năng thấp. Tuy nhiên, DWDM tiêu thụ một mức điện năng lớn hơn nhiều so với CWDM do thiết bị phức tạp, đồng thời quạt làm mát cũng cần phải được cấu hình để hệ thống hoạt động bình thường.
6. Ứng dụng DWDM
Với những lợi ích của DWDM như băng thông cao, truyền tải khoảng cách xa, bảo mật dữ liệu và độc lập giao thức,... loại công nghệ này thường được các công ty viễn thông sử dụng cho cáp trong hệ thống vận chuyển dịch vụ.
Ngoài ra, DWDM cũng phù hợp cho các trung tâm dữ liệu (data center) lớn vì nó có khả năng kết hợp nhiều dịch vụ với các khách hàng độc lập.
Vận tải mạng
Dịch vụ vận tải mạng được hình thành từ nhiều lớp (layer) tổng hợp, bao gồm mạng truy cập, mạng tổng hợp đô thị, mạng biên và mạng lõi viễn thông. Trong đó, DWDM được sử dụng nhiều nhất trong mạng tổng hợp đô thị và mạng lõi.
DWDM trong mạng tổng hợp đô thị được sử dụng để kết hợp dữ liệu từ nhiều thành phố. Khi nhà mạng cung cấp thêm nhiều dịch vụ tới khách hàng, DWDM cũng linh hoạt đáp ứng nhu cầu bằng cách tăng khả năng tổng hợp băng thông cao hơn với nhiều dữ liệu hơn. Đây chính là một trong những công nghệ cốt lõi góp phần xây dựng đô thị thông minh.
Mạng lõi thường xử lý việc chuyển đổi dữ liệu tốc độ cao giữa các trung tâm hành chính/văn phòng trọng yếu như trung tâm điều hành thông minh IOC,... trải dài qua nhiều vùng, địa phương hoặc thậm chí quốc gia. Vậy nên việc sử dụng công nghệ DWDM là hoàn toàn lý tưởng.
Mạng Trung tâm dữ liệu
Trung tâm dữ liệu (Data Center) ngày càng trở nên thiết yếu đối với các dịch vụ internet. Việc kết nối trung tâm dữ liệu (Data Center Interconnect - DCI) chính là một thành phần quan trọng giúp đảm bảo tính tin cậy và khả dụng của các dịch vụ trong trung tâm đó. Vì vậy, mạng DCI cần sử dụng DWDM nhằm mục đích sao lưu lượng dữ liệu khổng lồ đến các vị trí khác nhau trong trung tâm dữ liệu.
Trung tâm dữ liệu sử dụng công nghệ DWDM - Ảnh: Internet
Kết luận, DWDM là một công nghệ truyền dẫn quang học mạnh mẽ và đa dụng, cho phép truyền dẫn đồng thời nhiều kênh truyền dẫn quang trên cùng một sợi cáp quang. Với lợi ích vượt trội về băng thông, tiết kiệm chi phí và khả năng mở rộng linh hoạt, DWDM đã trở thành một công nghệ quan trọng trong ngành viễn thông và các lĩnh vực ứng dụng khác.
