Grid DWDM 50GHz vs 100GHz: So sánh và cách chọn

Khi thiết kế hệ thống DWDM, một trong những quyết định kỹ thuật quan trọng nhất là chọn khoảng cách kênh (channel spacing) theo lưới ITU-T — phổ biến nhất là 50GHz và 100GHz. Chọn sai grid ngay từ đầu có thể khiến hệ thống khó mở rộng hoặc phải đầu tư thiết bị đắt hơn mức cần thiết. Bài viết so sánh hai chuẩn này và đưa ra nguyên tắc chọn phù hợp.

ITU-T grid là gì

ITU-T grid là lưới tần số chuẩn hóa quốc tế, quy định các vị trí bước sóng cố định để đặt kênh tín hiệu trong hệ thống DWDM, đảm bảo thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau có thể tương thích khi cùng vận hành trên một hạ tầng. Grid thường được định nghĩa theo khoảng cách tần số cố định giữa các kênh liền kề, phổ biến nhất là 100GHz và 50GHz. Khuyến nghị nền tảng cho lưới tần số này là ITU-T G.694.1 — chuẩn quy định các tần số danh định trên băng C/L cho hệ thống DWDM, làm cơ sở để mọi thiết bị tuân theo cùng một hệ quy chiếu vị trí kênh.

50GHz vs 100GHz

Ảnh hưởng đến số kênh trên băng C

Băng C tiêu chuẩn trong viễn thông quang trải rộng khoảng 4,4THz (từ khoảng 191,6THz đến 196,05THz theo lưới ITU-T). Với grid 100GHz, băng C này chia được tối đa khoảng vài chục kênh danh định; với grid 50GHz, số kênh khả dụng tăng gấp đôi trên cùng dải tần số đó vì mỗi kênh chiếm băng thông hẹp hơn một nửa. Đây là lý do các hệ thống cần mật độ kênh cao (nhiều bước sóng trên một sợi) buộc phải chuyển sang grid hẹp hơn thay vì chỉ đơn giản “thêm kênh” trên grid 100GHz vốn đã giới hạn về số vị trí khả dụng.

Cách chọn spacing

Nhu cầu dung lượng, thiết bị hỗ trợ

Nếu số lượng kênh bước sóng cần dùng không quá lớn và ưu tiên chi phí, độ ổn định vận hành đơn giản, grid 100GHz là lựa chọn hợp lý. Ngược lại, khi cần tối đa hóa số kênh trên cùng băng thông sợi quang (ví dụ hệ thống backbone dung lượng lớn, hoặc hạ tầng sợi hạn chế không thể kéo thêm), grid 50GHz cho phép nhồi gấp đôi số kênh, đổi lại yêu cầu thiết bị (laser, mux/demux) có độ chính xác cao hơn.

Khả năng nâng cấp

Cần cân nhắc thêm khả năng mở rộng trong tương lai: nếu dự kiến nhu cầu dung lượng sẽ tăng nhanh, đầu tư thiết bị hỗ trợ grid 50GHz ngay từ đầu (dù chi phí ban đầu cao hơn) có thể tiết kiệm hơn về lâu dài so với phải nâng cấp lại toàn bộ hệ thống mux/demux khi hết chỗ trên grid 100GHz.

Grid spacing và coherent DWDM

Với các hệ thống coherent tốc độ 100G/400G sử dụng điều chế đa mức (16QAM, 64QAM — xem thêm ở bài so sánh CWDM và DWDM coherent), băng thông tín hiệu mỗi kênh thường rộng hơn kênh DWDM tốc độ thấp truyền thống. Điều này có nghĩa việc chọn grid không chỉ đơn thuần là “hẹp hơn để nhồi nhiều kênh hơn” — grid quá hẹp so với băng thông thực tế của tín hiệu coherent tốc độ cao có thể gây chồng lấn phổ giữa các kênh liền kề, buộc hệ thống phải cân bằng giữa mật độ kênh và băng thông kênh cần thiết cho từng tốc độ truyền dẫn.

Liên hệ channel spacing & flex-grid

Xu hướng flexible grid

Ngoài các grid cố định 50GHz/100GHz truyền thống, xu hướng hiện đại còn có flexible grid (flex-grid, theo khuyến nghị ITU-T G.694.1 phiên bản mở rộng) cho phép cấp phát băng thông kênh linh hoạt theo đúng nhu cầu thực tế của từng tín hiệu (ví dụ 37.5GHz, 75GHz…) thay vì cố định theo bội số của một khoảng cách chuẩn — giúp tối ưu hiệu suất sử dụng phổ tần trên các hệ thống coherent tốc độ cao, đa dạng định dạng điều chế.

Grid spacing ảnh hưởng gì đến OSNR margin

Băng thông tham chiếu dùng để tính/đo OSNR theo ITU-T G.697 giữ cố định ở 0,1 nm cho cả grid 100GHz và 50GHz — spacing không làm thay đổi băng tham chiếu này. Điều thực sự thay đổi khi chuyển từ 100GHz sang 50GHz là công suất phát trên mỗi kênh (power-per-channel): nếu tổng công suất đầu ra bộ khuếch đại không đổi mà số kênh tăng gấp đôi, công suất mỗi kênh giảm theo, kéo OSNR margin của từng kênh xuống thấp hơn so với hệ thống grid rộng cùng tổng công suất. Ngoài ra, kênh sát nhau hơn còn chịu thêm ảnh hưởng của filter shaping và nhiễu xuyên kênh (crosstalk) do bộ lọc mux/demux hẹp hơn. Hai yếu tố này — power-per-channel và filter/noise shaping, chứ không phải đổi băng tham chiếu OSNR — là lý do khi nâng cấp một tuyến từ 100GHz sang 50GHz kỹ sư cần tính lại toàn bộ ngân sách OSNR của hệ thống thay vì giả định số liệu cũ vẫn áp dụng nguyên vẹn.

So sánh chi phí vòng đời

Bảng trên chỉ mang tính so sánh xu hướng tương đối giữa hai lựa chọn grid; chi phí thực tế của từng dự án phụ thuộc vào báo giá thiết bị cụ thể tại thời điểm triển khai.

Lỗi thường gặp khi chọn grid

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

50GHz cần loại laser gì?

Grid 50GHz yêu cầu laser có độ ổn định tần số/bước sóng cao hơn so với 100GHz, để tránh trôi tần số gây chồng lấn hoặc nhiễu xuyên kênh với kênh liền kề — cần chọn đúng loại laser đạt chuẩn theo khuyến nghị ITU-T cho grid 50GHz.

Có thể trộn kênh 50GHz và 100GHz trên cùng tuyến không?

Về mặt kỹ thuật có thể thiết kế hệ thống hỗ trợ cả hai, nhưng cần thiết bị mux/demux và kế hoạch phân bổ kênh phù hợp để tránh xung đột vị trí bước sóng — nên có tư vấn kỹ thuật cụ thể theo thiết bị đang dùng trước khi triển khai kết hợp.

Khi nào thực sự cần grid 50GHz?

Khi hệ thống đã gần hết chỗ trên grid 100GHz mà vẫn cần thêm kênh, hoặc khi thiết kế mới với dự báo nhu cầu dung lượng lớn ngay từ đầu và ngân sách cho phép đầu tư thiết bị chính xác hơn.

Grid 25GHz có phổ biến không?

Grid 25GHz chủ yếu xuất hiện ở các hệ thống mật độ kênh rất cao hoặc kết hợp với flex-grid, chưa phổ biến rộng rãi bằng 50GHz/100GHz trong phần lớn hệ thống DWDM thương mại hiện nay — quyết định dùng grid 25GHz cần đánh giá kỹ khả năng đáp ứng của thiết bị đang có trên thị trường.