556_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_2014_

Секция 6

МНОГОКАНАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ И ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

АНАЛИЗ МЕТОДОВ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОГО ДОСТУПА В ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ

Акопян М.М. СибГУТИ, Новосибирск

В последнее время представляются очень высокие требования к современным системам телекоммуникаций: высокая скорость передачи информации, надежность, защищенность от несанкционированного доступа. И все это на данный момент может обеспечить только ВОЛС.

Первоначально у ВОЛС очень высокая защищенность, потому что:

1.ЭМ поле направляемой волны локализовано вблизи сердцевины волокна на масштабах десятков микрометров, что затрудняет доступ к информации, по сравнению с СВЧ волноводами и тем более радиосигналами.

2.Повреждение волновода в большинстве случаев приводит к обрыву соединения и мгновенному обнаружению несанкционированного доступа.

3.Оптические каналы связи характеризуются высокой скоростью передачи информации (сотни Гбит/с, что достигается использованием коротких световых импульсов (десятки или сотни наносекунд). В связи с этим для перехвата требуется высокочувствительные и быстрые детекторы, что делает несанкционированный доступ чрезвычайно дорогим, и т.д.

ВОЛС делятся на стационарные оборудования и на линейные тракты. Стационарное оборудование защищать очень просто, в то время как линейные тракты почти невозможно защищать на таких огромных расстояниях.

Методы объема информации:

Пассивный метод (регистрация излучения с боковой поверхности волокна)

Активный метод (регистрация излучения, выводимого через боковую поверхность волокна с помощью специальных средств)

Компенсационные методы (регистрация излучения, с последующим формированием излучения и ввода его в волокно, которое компенсирует потери мощности при выводе излучения).

71

ПРИМЕНЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЁННОГО УСИЛЕНИЯ РАМАНА В ПАССИВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СЕТЯХ ДОСТУПА

Варданян В.А. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: vardgesvardanyan@mail.ru, тел.: (383) 269-82-52

На сегодняшний день активно внедряются мультисервисные пассивные оптические сети (PON) доступа. Некоторые операторы рассматривают решения для развертывания PON большой дальности. Увеличение дальности может быть достигнуто применением оптических усилителей в существующих инфраструктурах [1].В работе рассматривается пример применения распределенного усиления Рамана в оптическом волокне между центральной станцией и пассивным оптическим кроссом на стороне пользователя. Приводится пример расчета характеристик усилителя Рамана для системы GPON восходящего потока. Расчеты хорошо согласуются с экспериментальными данными, приведенными в [2].

Рисунок - Характеристики усилителя Рамана

На рисунке а) показан пример зависимости коэффициента усиленияРамана от длины стандартного одномодовогооптического волокна (ООВ) - кривая 1- является результатом сложения кривой 2, характеризующей усиление без учета затухания сигнала в ООВ и, кривой 3, описывающей затухание сигнала в ООВ. Как видно из рисунка а), начиная с определенной длины ООВ (в данном примере ~40км) усилитель насыщается, следовательно, для сетей доступа эффективнее использовать минимальную длину ООВ, при которойначинает проявляться насыщение усилителя.В определенных, конкретных случаях реализации сетей доступа длина волокна ограничивается техническими условиями. Ограничение длины волокна уменьшает коэффициент усиления, приводя к появлению потерь на неполное усиление, зависимость которых от длины волокна показана на рисунке б). Например, при

72

ограничении длины ОВ 50 км имеем отклонение от полного усиления менее 0,2 дБ, при уменьшении длины данного волокна на 10 км (до 40 км) данные потери увеличатся на 0,3 дБ, что может быть допустимо в определенных практических реализациях сетей. Исследования показывают, что оптическая мощность накачки в таких усилителях не успевает достаточно истощаться, что приводит к увеличению шума на приемной стороне. Следовательно, необходимо изымать (поглощать) волну накачки из ОВ на выходе усилительного участка. Таким образом, применение волоконного усилителя с длиной 50 км приводит к увеличению энергетического бюджета по мощности в оптическом тракте на

~12,4 дБ.

Литература:

1.ITU-T (G.984.6, G.984.6 Amendment 1, G.984.6 Amendment 2).

2.D. Nesset, P. Wright, “Raman Extended GPON using 1240 nm Semiconductor Quantum-Dot Lasers”, Optical Fiber Communication Conference, paper OThW6, 2010.

МОДЕЛЬ СИГНАЛА В ПОЛНОСТЬЮ ОПТИЧЕСКОЙ СЕТИ

Виркунин А.О. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Матвеев Д.С., ст.преподаватель СибГУТИ

Отличительной чертой волоконно-оптической связи является значительно более высокая скорость передачи информации и более высокая надежность по сравнению с проводной электросвязью и радиосвязью. Именно эти качества обусловили быстрое развитие волоконно-оптических систем связи за последние 10-15 лет. Разрабатываются и испытываются волоконно-оптические системы связи нового поколения с пропускной способностью в сотни Гбит/с, а в перспективе - до нескольких Тбит/с. Эти системы используют принципиально новую элементную базу, основанную на новых материалах и современных технологиях.

Важнейшими элементами высокоскоростных волоконно-оптических сетей являются передающие и приемные модули, модуляторы, широкополосные оптические усилители, компенсаторы дисперсии, демультиплексоры и фотонные коммутаторы.

Широкое применение вперспективных ВОЛС со спектральным разделением каналов могут найти перестраиваемые по длинам волн полупроводниковые лазеры. К этим устройствам предъявляются довольно жесткие требования по стабильности спектральных характеристик. Основные усилия направлены на снижение стоимости этих устройств.

Дальнейшее развитие оптических систем передачи (ОСП) базируется на двух основных связанных концепциях: плотное волновое мультиплексирование (DWDM) и полностью оптические сети (AON).

73

Передача на дальние расстояния в ВОСП-WDM обеспечивается с помощью использования специальных оптических волокон (стандартов G.652 или G.655) и оптических усилителей (обычно EDFA). Кроме того, вОСП используются высокостабильные лазеры с узкой спектральной линией и спектральные мультиплексоры/демультиплексоры. Цикл работ по совмещению перечисленных устройств потребовал значительного продвижения в технологии лазеров и интегральных-оптических схем. Дальнейшее развитие ВОСП-AON на основе WDM зависит от прогресса в направлении совершенствования оптических (фотонных) коммутаторов.

Все перечисленные компоненты ВОСП вносят различного рода искажения в передаваемые цифровые оптические сигналы, которые необходимо оценивать для подтверждения возможности работы системы в заданных условиях.

В докладе рассматривается модель ОСП с учётом характеристик выше перечисленных компонентов.

ПРИНЦИП РАСЧЁТА УЧАСТКА МАГИСТРАЛИ ВОСП С РАМАНОВСКИМИ УСИЛИТЕЛЯМИ

Виркунин А.О. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: stand.nsk@gmail.com

Научный руководитель - Заславский К.Е., профессор СибГУТИ

В оптических системах передачи на основе рамановского усиления, оптическое волокно является не только средой передачи, вносящей затухание в оптические каналы, но и усилительной средой благодаря возникающему в оптическом волокне рамановскомурассеянию. Эффект рамановского усиления возникает при накачке волокна, по которому передаются оптические спектральные каналы, в которых осуществляется передача данных. Профиль спектра усиления можно динамически подстраивать за счет изменения оптической мощности отдельных сигналов накачки. Такая гибкая настройка спектра, недостижима с помощью EDFA.

Так как рамановские усилители обладают меньшим коэффициентом шума, то их применение приводит к лучшим технико-экономическим показателям.

Различают 3 вида систем с рамановскими усилителями.

1)В случае обратнойнакачки накачка передаётся встречно сигналу.

2)В случае прямого рамановского усиления устройства рамановской накачки посылают сигнал накачки в участок волокна, расположенный за ретранслятором, то есть в направлении, совпадающем с направлением передачи оптических сигналов.

3)При двухкаскадном рамановском усилении, накачка происходит одновременно в прямом и обратном направлении.

Задача данной работы: рассмотреть 3 вида магистрали с рамановскими усилителями. Рассчитать, и построить графики зависимости коэффициента

74

усиления от длины магистрали, а также рассмотреть преимущества использования нескольких сигналов рамановской накачки одновременно.

ПРОБЛЕМЫ IPv6 И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

Врагов П.Ф. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: guryanov-d@list.ru

Научный руководитель - Матвеев Д.С., ст.преподаватель СибГУТИ

Протокол IPv4 обладает ограниченностью адресного пространства, поэтому в настоящее время планируется переход на IPv6. Кроме существенного увеличения количества уникальных IP-адресов, IPv6 обладает и рядом других преимуществ, например: протокол IPv6 упрощает маршрутизацию в Интернет, что ускоряет процесс обмена данными между различными устройствами.

Однако введение IPv6 адресации требует затрат на замену оборудования. Поэтому на данный момент решением является сопряжение сети IPv4 с сетью IPv6. На сегодняшний день известно три основных способа обеспечения взаимодействия IPv6 и IPv4.

1)Туннелирование. Суть состоит в том, что пакет данных IPv6 внедряется (инкапсулируется) в поле данных пакета IPv4. Получившийся в результате этой операции пакет IPv4 содержит в себе два заголовка, IPv6 и IPv4, и может передаваться через обычные IPv4-сети. Существуют несколько видов туннелирования: маршрутизатор – маршрутизатор, хост – маршрутизатор, маршрутизатор – хост.

2)Двойной стек. Технология двойного стека реализуется, если устройство (узел) предполагает поддержку и протокола IPv6, и протокола IPv4. При этом должен быть уникальным адрес IPv4, приписанный этому узлу. Поэтому если адресное пространство в IPv4 исчерпано, необходимо, чтобы внедрение новой технологии находилось на таком уровне, который позволял бы большинству устройств взаимодействовать друг с другом, используя только IPv6-адреса.

3)Трансляция протоколов. Данный способ обеспечения взаимодействия IPv6 и IPv4 заключается в преобразовании пакетов одной версии протокола в пакеты другой по определенным правилам:

преобразование пакетов осуществляется путем использования протоколшлюзов, размещаемых на границах между IPv6 и IPv4

трансляция может осуществляться с помощью транспортного ретранслятора, который обрабатывает в передаваемом пакете данных заголовки транспортного уровня и IP-заголовки

трансляция протоколов возможна путем их преобразования на прикладном уровне через прокси-сервер.

Все перечисленные методы были рассмотрены в докладе, а также проведен сравнительный анализ и выявлен самый эффективный и наименее затратный способ обеспечения взаимодействия IPv6 и IPv4.

75

АНАЛИЗ ДАЛЬНОСТИ ПЕРЕДАЧИ В ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ DWDM ПРИ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ В КАНАЛЕ 100 Гбит/с

Гавриленко О.Б. СибГУТИ, Новосибирск тел.: (383) 269-82-52

При скорости модуляции 100Гбод предпочтительны форматы модуляции, обладающие высокой спектральной эффективностью. В этом случае следует предпочесть фазовую модуляцию традиционной модуляции интенсивности, мультиплексирование по поляризации, а также использование множества несущих частот. Все эти методы следует использовать в комбинации с когерентным детектированием, которое расширяет возможности использования вышеупомянутых технологий.

Применение форматов модуляции с количеством информации, переносимым одним символом, больше 1 бит/символ, позволяет достичь более высокой спектральной эффективности. Кроме того, при более высокой SE/символ, ожидается более высокоеSNR, что обеспечивает требуемое BER.

Был выполнен теоретический расчет требуемого BER для различных М (числа точек на звездной диаграмме):

.

И рассчитана спектральная эффективность:

Зарубежный мировой рекорд для однопролетной ВОСП DWDM 100Гбит/с в канале составил 462 км.

При анализе был рассчитан теоретический предел OSNR для канала 100Гбит/с с модуляцией DP-QPSK и когерентным приемом. Было проанализировано увеличение дальности передачи с помощью одновременного применения встречного рамановского усиления и EDFA. Рассчитанная максимальная дальность связи была получена при использовании одномодового волокна со сверхнизким затуханием и низкой PMD.

76

РАЗЛИЧИЯ В ИСПОЛЬЗОВАНИИСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ EMS.

ELTEX И NAGIOS

Гуреева М.В. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: manya4.92@mail.ru

Научный руководитель - Матвеев Д.С., ст.преподаватель СибГУТИ

Целью сети управления связью является оказание помощи компаниямоператорам в управлении сетями электросвязи, основным принципом – обеспечение организационной структуры сети для взаимодействия различных типов операционных систем и аппаратуры электросвязи с использованием стандартных протоколов и интерфейсов.

Система управления сетью предназначена для управления подключенных к ней сетевых элементов или несколькими такими сетями.

Eltex.EMS—централизованная система управления сетевым оборудованием. Система “Eltex.EMS” строится на основе клиент-серверной архитектуры. Единый сервер доступа представляет Web-интерфейс, позволяющий производить независимое одновременное управление различными элементами сети.

Nagios — программа мониторинга компьютерных систем и сетей с открытым кодом предназначена для наблюдения, контроля состояния вычислительных узлов и служб, оповещает администратора в том случае, если какие-то из служб прекращают (или возобновляют) свою работу.

Важное преимущество применения Nagios – возможность управлять оборудованием различных фирм-производителей. В век развития телекоммуникацийсложно построить сеть, используя оборудование только одной компании. Это может быть не целесообразно, в первую очередь, с экономической точки зрения.

В тоже время система Eltex.EMS отличается наиболее продуманным и понятным интерфейсом, который позволит специалисту быстро разобраться в системе, получить нужную информацию об устройствах иизменить (при необходимости) конфигурацию.

Коммерческие продукты позволяют строить более масштабные сети. Eltex.EMS позволяет производить стыковку с биллинговой системой оператора, используя открытые стандартизированные протоколы, что позволяет автоматизировать такие операции, как массовое отключение абонентских портов при неоплаченной услуге и последующие включения по мере оплаты, а также назначение профилей.

Выбор системы управления является важной задачей при проектировании сети. При оптимальном выборе системы управления, можно добиться максимальной производительности сети, более качественной поддержки абонентов на сети, быстрого устранения аварий и т.д.

77

ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕХОДА К СЕТЯМ NGN

Гурьянов Д.О. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: guryanov-d@list.ru

Научный руководитель - Матвеев Д.С., ст.преподаватель СибГУТИ

NGN (NextGenerationNetwork — сети следующего поколения) — это мультисервисная сеть связи, ядром которой является опорная IP-сеть, поддерживающая полную или частичную интеграцию услуг передачи речи, данных и мультимедиа. Реализует принцип конвергенции (объединение ранее раздельных услуг в рамках одной) услуг связи.

В NGN вся информация, циркулирующая в сети, разбита на две составляющие. Это сигнальная информация, обеспечивающая коммутацию абонентов и предоставление услуг, и пользовательские данные, предназначенные абоненту. Пути прохождения этих составляющих могут не совпадать. Сети NGN базируются на интернет технологиях включающих в себя IP протокол и технологию MPLS. Также в NGN образован дополнительный слой - управления коммутацией транспортной сети. Он организуется с помощью программных коммутаторов - «SoftSwitch».

Можно выделить три этапа построения полноценной сети NGN: -преобладание голосового трафика, обслуживаемого в режиме

«коммутация каналов», в виде основной нагрузки на действующие сети; -возрастание трафика данных, то есть значительная часть общей нагрузки

будет обслуживаться по технологии коммутация пакетов; -полный отказ от оборудования, использующего структуру коммутация

каналов.

Проблемы перехода к сети нового поколения:

-построение сетей по разным стандартам и использование индивидуального ПО (несовместимость оборудования);

-интеграция существующей инфраструктуры традиционной сети с коммутацией каналов с сетью передачи данных;

-более сложная система обеспечения надежности и безопасности сети; -отсутствие достаточных инвестиций;

-незаконченность стандартов, описывающих все аспекты NGN.

78

ОБЗОР МЕТОДОВ НАХОЖДЕНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ХАОТИЧЕСКОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ МАРШРУТИЗАЦИИ В ОПТИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Демидович А.Ю. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: anndemo@rambler.ru

В последние десятилетия идет внедрение теории искусственных нейронных сетей (ИНС) в разработку алгоритмов маршрутизации для телекоммуникационных сетей. Ключевыми свойствами, которые обуславливают такой интерес, является возможность адаптации ИНС к изменениям параметров и топологии телекоммуникационной сети, к тому же в режиме реального времени.

Для решения задачи маршрутизации используются несколько типов ИНС, но в данном докладе будет рассмотрена хаотическая нейронная сеть с использованием метода отжига для нахождения глобального минимума энергии ИНС. Т.к. данная сеть основывается на ИНС Хопфилда, то ее энергия рассчитывается по следующей формуле (формула 1):

стоимость пути, добавляя к бюджету стоимость существующих соединений. Стоимость может быть описана согласно специфике применения.

В данном докладе будут рассмотрены методы нахождения приведенных выше, а также других параметров хаотической ИНС, оптимальных с точки зрения выдаваемых ИНС решений.

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТРАФИКА

Долгов В.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Фокин В.Г., профессор СибГУТИ

В современных телекоммуникационных сетях большую часть стоимости составляет оборудование, количество и тип которого в большей мере определяется тем, как распределяется трафик в каждом узле сети. Таким

79

образом проблема эффективного перераспределения трафика (груминг) является очень важной при проектировании сетей.

Груминг – достаточно общий термин, подразумевающий под собой множество методов и алгоритмов оптимального перераспределения трафика по различным критериям, в зависимости от задачи, которую требуется решить на конкретной сети. Например, груминг может использоваться для более равномерной загрузки линий в сети, для уменьшения количества используемого оборудования, для выбора наиболее «дешевого» маршрута при передаче трафика IP-телефонии при междугородних и международных звонках, для эффективного распределения полосы пропускания IP-трафика согласно выбранным приоритетам различных групп трафика (голос, видео, данные и т.д.).

Эффективное перераспределение трафика требует тщательного выбора топологии сети и использование различных маршрутов для передачи трафика.

При проектировании и эксплуатации сетей передачи данных большое значение имеют математические методы исследования моделей процесса передачи трафика, поскольку позволяют оценить потери трафика, определить способы улучшения качества обслуживания (QoS) и соответственно повышения дохода операторов связи.

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЁТА ЛИНЕЙНОГО ТРАКТА КОГЕРЕНТНЫХ ВОСП СО СПЕКТРАЛЬНЫМ УПЛОТНЕНИЕМ

Заславский К.Е. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: zaslavskyke@mail.ru

Хотя принципы действия когерентных ВОСП и их практическая реализация в виде одноканальных систем известны очень давно [1,2], широкое применение многоканальных когерентных ВОСП (КВОСП) началось в первом десятилетии ХХI века, когда потребности в развитии сетей Internet привели к увеличению скоростей передачи в спектральном канале до (40 -100) Гбит/с и выше. Широкое применение в этих КВОСП оборудования коррекции ошибок (FEC) позволило уменьшить величину OSNR в спектральном канале до 11.5дБм при значении BER=10-12 [3]. Как правило, в этих системах хроматическая дисперсия в ОВ компенсируется фильтром с сответствующей ЧХ, включённом после фотодектора в электронном оборудовании КВОСП [2,3].

Отсутствие оптических компенсаторов дисперсии позволило уменьшить оптические потери в линейном тракте системы, и, соответственно, увеличить длины пролётов и секций. В настоящее время дистанции КВОСП со спектральным уплотнением составляют до (4000-4500) км. Упомянутые результаты получены экспериментально, теоретическое их обоснование в отечественной литературе практически отсутствует. В данной работе рассматриваются особенности расчёта числа усилителей EDFA в секции когерентной DWDM.

80