556_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_2014_

1. Секция такой системы содержит n-1 пролётов, длина которых ограничена чувствительностью оптических усилителей EDFA.Длина последнего, n-го пролёта, прилегающего к приёмнику системы, ограничена чувствительностью этого приёмника рмин (дБм). Cтруктура приёмника когерентной DWDM содержит предусилитель РОА, демультиплексор ДМТ в групповом тракте, канальные фильтры, и когерентный приёмник (КПр) в спектральном канале [3]. В работе показано: если КПр работает в гетеродинном режиме, то отношение С/П на выходе фильтра промежуточнрй частоты КПр:

SNR =2S2 (PC0 +РASE)/[2qS((PC0/PГД +1)+(nPASE//РГД))]*Δfe ,

где n-число усилителей в линейном тракте (включая РОА), РС0 –мощность оптического сигнала, РASE - шум спонтанного излучения на выходе n-го усилителя,S-чувствительность ФД, РГД - мощность гетеродина,Δfe =B/2, В- скорость передачи сигнала. Учитывая, что мощность РСО на выходе РОА достаточно велика, а для когерентного приёма необходимо условие: РС0 /РГД=α,где α<<1 ,в докладе показано, что по этой причине число усилителей n в секции ограничено, и приводится расчёт максимальной величины n при заданных значениях α.

2. Приводятся соображения об ограничении величины n заданной вероятностью ошибки.

Литература:

1.Шереметьев Г.А.Когерентная волоконно-оптическая связь. -М:. Радио и связь,1991.

2. Agrawal G.P. Faiber Optic Communication Systems/John Wiley/-N.Y.,1997. 3.Трещиков В.Н.//Фотон-экспресс-2012-№8.-С.8-9.

ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ СКОРОСТНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ

Ибрагимов Р.З. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: ibragimov@sibsutis.ru

Рост скорости и доступности широкополосного доступа (ШПД) влечет за собой развитие технологий предоставления телекоммуникационных услуг. Увеличение скорости дальней связи происходит уже не за счет увеличения числа используемых волокон, а за счет аппаратных средств. Для этих целей используют мультиплексирование по поляризации, а также новейшие форматы модуляции, такие как 16/32/64QAM, которые позволяют существенно повысить эффективность использования каналов связи. Электронные компенсаторы ошибок позволяют осуществлять передачу при коэффициенте ошибок порядка 10^-3 при отношении сигнал шум 12-14 дБ.

Кроме этого, согласно последним исследованиям использование мультиплексирования с ортогональным частотным разделением позволяет не использовать вставки, компенсирующие дисперсию. При этом для улучшения

81

качества связи вводят когерентное детектирование, восстанавливающее опорный оптический сигнал на приемнике.

На сегодняшний день внедряются 100Гбит/св транспортные оптические сети, но при этом появляются новые проблемы, связанные с высокоскоростными волоконно-оптическими системами передачи (ВОСП). В первую очередь, это существенное влияние поляризационно-модовой дисперсии. Как известно, помеха имеет случайный характер и оказывает существенное влияния на системы со спектральным мультиплексированием оптических каналов WDM. Согласно рекомендации Международного Союза Электросвязи (сектор Телекоммуникаций) - МСЭ-Т, используя неравномерную сетку частот можно добиться снижения помех, влияющих на отношение сигнал/шум в канале.

ВОПРОСЫ ТОПОЛОГИИ СЕТЕЙ ДОСТУПА

Игнатов А.В. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: igsascha@mail.ru, тел.: 8 914 602 7090

Перевод сетей доступа с медных кабелей на оптические, и в связи с этим существенное увеличение пропускной способности «последней мили» налагает более жёсткие требования к надёжности функционирования сетей. С другой стороны новые технологии ведут к увеличению стоимости строительства сетей абонентского доступа. Оба этих фактора призывают серьёзнее относиться к оптимизации структуры сети на этапе проектирования. В этой статье рассматриваются вопросы оптимизации топологии, как одной из составляющих оптимизации структуры сетей доступа.

Современные сети абонентского доступа, например LR-PON –имеют топологию деревьев, где корнями являются местные станции МС, а листьями – абонентские терминалы АТ. Оптимизировать длину линий от МС до АТ можно посредствам нахождения минимального остовного дерева используя известные алгоритмы Прима, Краскала и др. [1]

Проблемным вопросом является то, что первоначальный граф строится на основе элементов городской (сельской) инфраструктуры, где вершинами выступают здания, а рёбрами – кратчайшие линии между ними. Если мы будем моделировать полносвязный граф, то с добавлением новых вершин, количество рёбер будет увеличиваться.

Таким образом, данную задачу можно отнести к классу NP-трудных. Учитывая особенности проектирования[2], можно вести некоторые

допущения. Линии связи должны проходить преимущественно на пешеходной части улиц (под тротуарами) и в полосе между красной линией и линией застройки. Тогда для зданий расположенных вдоль улиц, топология линий связи будет образовывать решётку.

82

3)количество критических периодов может быть увеличено почти линейно

сиспользуемыми ресурсами резервирования;

Для удовлетворения индивидуальных требований заказчиков, мы предлагаем новые критерии SLA, где дифференцированные по времени требования к отказоустойчивости представлены одним или несколькими критичными периодами. В соответствии с этим параметрами SLA, запрос на

соединение может быть описано как

C = (s, d, h, b, SCW, RB, RCW), (3)

где s и d являются источником и получателем, h время простоя, b требуемая полоса пропускания, SCW набор периодов когда требуется повышенная надежность, RB базовые требования к отказоустойчивости и в течение всего времени простоя, и RCW указывает на требование дополнительной отказоустойчивости и для критичных периодов.

а) назначение соединений 1

б) назначение соединений 2 Рисунок - Иллюстрация назначения соединений

Важно отметить, что эффективность совместного использования ресурсов резервирования может существенно пострадать при назначении соединений путям. В самом деле, несколько соединений могут быть назначены одному и тому же пути (способность размещения нескольких соединений на одной длине волны называется traffic grooming), а также несколько длин волн могут быть размещены на одном соединении. Рисунок б) иллюстрирует следующий пример: между источником и пунктом назначения четыре соединения (C1, C2 , C3, C4), требующие одну и ту же полосу пропускания, должны быть назначены на два непересекающихся пути P1 и P2. Каждое соединение имеет один CW. В назначении 1 (рисунок), соединения о пути имеют перекрывающиеся CW. Чтобы гарантировать восстановление после отказа, каждый CW требует использования индивидуальной защиты, и, следовательно, в общей сложности

84

необходимы 2 единицы резервных ресурсов, которые назначаются на разные пути и обозначаются пунктирными линиями. В противоположность этому, назначение 2 (рисунок, б) распределяет CW соединений на тех же путях, так что в любой момент существует не более одного CW нуждающегося в защите. Таким образом, два соединения по тому же пути могут совместно использовать один блок резервных ресурсов (пунктир) без конфликтов. Этот пример показывает, что средства на резервные ресурсы можно уменьшить путем надлежащего назначения соединений.

Мы определили потребность клиентов в дифференцированной по времени отказоустойчивости. Показано, что стоимость резервов может быть снижена, если правильно размещены дифференцированные во времени требования к отказоустойчивости. Мы предложили новые критерии SLA, которые позволяют клиентам определить один или несколько CW, и могут эффективно решать конкретные требования к отказоустойчивости CW. Наш анализ показал, техническую осуществимость предлагаемого параметра SLA с точки зрения контроля и управления сетью.

Предлагаемый подход к SLA вводит возможности для совместного использования резервных ресурсов соединениями у которых не совпадают временные области группы общего риска. Для использования потенциала совместного использования ресурсов было предложено несколько эвристических схем. Было показано, что CW может быть эффективно защищены с высокой степенью отказоустойчивости с точки зрения готовности.

ЗАЩИТА СОЕДИНЕНИЙ В ОПТИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Красников М.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Фокин В.Г., профессор СибГУТИ

С каждым годом, при увеличении скорости передачи информации и объемов передаваемого трафика требуется более стабильная защита оптических соединений в оптических сетях. К защитным коммуникационным переключателям предъявляются требования к быстродействию не более 50мс, что позволяет сохранить трафик оптических каналов [1]. В конфигурациях ROADM и OXC возможна организация нескольких видов защиты. Вот некоторые из них. Защита оптических секций мультиплексирования делится на:

а) Защита одноволоконной секции мультиплексирования в режимах 1+1, 1:1 (более экономичное, но число волновых каналов меньше двухволоконных)

б) Защита двухволоконной секции мультиплексирования в режимах

1+1,1:1

в) Защита в кольцевой оптической сети.

Несмотря на то, что в международной классификации существуют стандарты технологий защиты (G.808), уделим внимание системе обозначения зашиты оптических секций мультиплексирования и оптических каналов. Это однонаправленные секции O-ULSR и двунаправленные секции O-BLSR [1].

85

В защите оптических каналов используют резерв транспондеров (недостатки - дороговизна), оптические разветвители на передаче и селекторы на приеме(недостатки - в промежуточных оптических узлах нет возможности сопровождения оптического канала сигналом управления), защита оптических каналов в кольцевой сети [1].

При использовании алгоритмических решений для защиты переключений оптических секции и каналов, основанном на контроле оптической мощности, есть два пути реализации: 1) простой и 2) сложный [1].

1. Простой При контроле уровня мощности в оптическом канале или секции, схема

управления переключает приемник резервное волокно или канал, при снижении уровня мощности сигнала ниже допустимого на выходе приемника [1].

2. Сложный Сложные алгоритмические решения строятся на системах управления

информации, автоматического анализа. Но и те и другие должны удовлетворять требованиям переключения (не более 50мс).

В настоящее время для защиты соединений в оптических сетях применяются перестраиваемые оптические мультиплексоры c поддержкой нескольких направлений MD-ROADM (multi-degree reconfigurable optical add/drop multiplexers) .

МD-ROADM способен перенести любую длину волны от одной оптической линии до другой, благодаря перестраиваемым локальным устройствам (R-LADD), и перестраиваемым волновым устройствам (R- WADD).Работа MD-ROADM основана на применении функций ”collrless”( номер порта не связан с длинной волны, подключенного к нему оптического канала), и не направленных длин волн реализуемых в R-LADD , R-WADD с помощью избирательных переключателей по длине волны WSS [2].

То есть на узле с использованием MD-ROADM, возможна передача сигнала с одной линии, на другую без внешнего вмешательства.

Мультиплексоры MD-ROADM и коммутаторы OXC представляют собой новый шаг в развитии технологии в технике оптической связи.

Их применение исключает использование электронных устройств в узлах ввода/вывода.

При отказах отдельных узлов оборудования и повреждении оптического кабеля, с помощью фотонных коммутаторов реконфигурация соединения в оптической сети происходит без вмешательства персонала, что гарантирует сохранение передаваемого трафика.

Литература:

1.Фокин В.Г. Оптические мультиплексоры OADM/ROADM и коммутаторы PXC в мультисервисной транспортной сети: Учебное пособие. – Новосибирск: ГОУ ВПО СибГУТИ, 2011г. С.124-131.

2. ITU-T Recommendation G.672 (10/2012) Characteristics of multi-degree reconfigurable optical add/drop multiplexers.

86

3.ITU-T Recommendations G. Supplement 39 (09/2012) Optical system design and engineering considerations.

4.http://www.sicenter.by/

СОВРЕМЕННЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ КОММУТАТОРЫ

Краснова И.А. СибГУТИ, Новосибирск тел.: (383) 269-82-52

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

Фотонные коммутаторы - управляемые переключательные устройства коммутации оптических потоков в ВОСП.

Перспектива развития волоконно-оптической связи предполагает выполнение процессов передачи, приема, обработки и коммуникации сигналов на фотонном уровне, без участия электронных процессов и электронных устройств, что позволяет увеличить полосу пропускания, а также значительно повысить быстродействие систем.

Фотонные коммутаторы принимают оптический сигнал на входе, осуществляют его коммутацию и направляют через оптический выход без преобразования в электрический сигнал, что позволяет избежать высоких расходов, связанных с преобразованием сигналов.

Специфика и принцип работы устройств отличается в зависимости от того, на каком механизме спроектировано оборудование. Наибольшее распространение получили системы с дифракционными фазовыми решетками и MEMS (микроэлектронные механические системы). MEMS представляет собой набор подвижных зеркал небольшого размера. За счет поворота такого микрозеркала на определенный угол исходный луч определенной волны направляется в соответствующее выходное волокно.

Более сложным устройством можно считать применение нелинейного интерферометра Саньяка, в котором задействована оптическая обработка сигналов, основанная на относительном фазовом сдвиге двух встречных оптических импульсов.

При коммутации, основанной на электрооптической структуре, информационный поток поступает через поляризатор и проходит через анализатор без изменения состояния поляризации в случае, если управляющий оптический поток отсутствует; и гасится, если он все же имеется. Наряду с фотонными коммутаторами (или OOO=optical-optical-optical) применяют также электрооптические (OEO=optical-electrical-optical), которые принимают оптический сигнал на входе, после чего они преобразуют его в электрический, осуществляют коммутацию при помощи электронных компонентов, затем на выходе вновь осуществляется преобразование в оптический сигнал.

87

РАСЧЕТ ИМПУЛЬСНОЙ РЕАКЦИИ ПОЛИМЕРНОГО ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА МЕТОДОМ ПЕРИОДИЗАЦИИ ИМПУЛЬСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Лубский В.В. СибГУТИ, Новосибирск тел.: 8 952 934 63 22

В последнее время для построения сетей типа «волокно в дом» в Европе и США находит свое применение полимерное оптическое волокно (ПОВ), в тоже время оно применяется в энергетике, машиностроении и аэрокосмических технологиях. ПОВ волокно предназначено в основном для работы в видимой области спектра. За пределами видимой области в ультрафиолетовой и ближней инфракрасной зонах светопропускание используемых полимеров падает и эффективность их применения значительно снижается.

Разработка и оптимизация системы передачи данных (СПД) по полимерному оптическому волокну (ПОВ) требует знания её импульсной реакции. Экспериментальное измерение импульсной реакции затруднительно ввиду малой её длительности, поэтому необходимо использовать другие методы её определения. Одним из таких методов является метод периодизации частотных характеристик, позволяющего определить форму импульсной реакции непосредственно через коэффициенты ряда Фурье, аппроксимирующего периодизированную частотную характеристику затухания волокна [1].

Данный метод основан на представлении исследуемых цепей в виде двух каскадно соединенных четырехполюсников. Первый имеет коэффициент передачи К1(jΩ), который совпадает с реальным коэффициентом К (jΩ) внутри заданной полосы частот 0 – Ωn и периодически повторяется вне её. Второй четырехполюсник – идеальный фильтр с частотой среза Ωn. Такое представление базируется на предположении, что начиная с некоторой частоты Ωn модуль коэффициента передачи имеет малую величину и частотными составляющими выходного сигнала в диапазоне Ωn – ∞ можно пренебречь. Затухание первого четырехполюсника а1 может быть представлено в виде ряда Фурье. Расчет отсчетов импульсной реакции ПОВ волокна определяем выражениями

Расчет отсчетов импульсной реакции по данным формулам удобно реализуется на практике.

Литература:

1. Пономарев В.И., Крыжин В. И. Егоров В.А. Искажение сигналов в каналах связи. – Л.: Изд. ЛЭИС, 1978г.

88

АЛГОРИТМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДОСТУПА К СРЕДЕ В ОПТИЧЕСКИХ СЕТЯХ ПАЧЕЧНОЙ КОММУТАЦИИ

Матвеев Д.С. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: mdsmesos@ngs.ru, тел.: 8-913-744-89-79

Полностью оптические сети постепенно проходят через несколько эволюционных стадий: с соединениями точка-точка (point-to-point WDM), маршрутизация длин волн в кольцевой топологии (ring-WRN), маршрутизация длин волн в ячеистой топологии (mesh-WRN), оптическая пачечная коммутация в кольцевой топологии (ring-OBS), оптическая пачечная коммутация в ячеистой топологии (mesh-OBS), оптическая сеть с пакетной коммутацией (OPSN). Сети WRN, под контролем GMPLS, является практически подготовленным решением рынка устройств нынешнего поколения: Alcatel-Lucent 1830PSS, ECI Apollo, Huawei OSN 9800, Cisco ONS 15454, МОНИТОР Т8. Разработка устройств OPSN ограничена возможностями технологии оптической коммутации и недостатками буферных оптических устройств. Как представляется, следующий этап развития рынка связан с появлением коммерческих устройств с OBS. Преимуществами OBS можно считать: адаптированность к пакетному трафику, возможность использования оптических преобразователей длин волн, волоконных линий задержки.

Для функционирования сети с OBS необходим выделенный сигнальный канал, по которому передаются данные о предоставлении и освобождении сетевых ресурсов. Кроме того, необходимы алгоритмы генерации, сборки/разборки пачки и сигнализации в сети для обеспечения доступа к среде передачи пачки, таковыми являются: Just-In-Time (JIT), Just-Enough-Time (JET) и Horizon.

Продвинутые техники использования OBS предусматривают ряд развитий концепции:

-коммутацию пачек на основе оптических меток (LOBS); -TCP передачи по OBSN;

-передачу мультикастингового трафика с использованием сигнальных методов

TCP для транспорта и обеспечения QoS; -возможность организации защищённых OBS-сессий.

Экспериментальные исследования OBS сетей проводятся с 2002 года. Видными на сегодняшний день тестовыми разработками являются: -TIPOR (Terabit IP optical router), проект Alcatel-Lucent

-JumpStart при участии Motorola.

89

ПОЛНОСТЬЮ ОПТИЧЕСКОЕ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ С ОРТОГОНАЛЬНЫМ ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ

Паньков В.Б. СибГУТИ, Новосибирск

Ни для кого не секрет, что в нашей стране очень сложно с выделением необходимых радиочастотных диапазонов для операторов широкополосных услуг связи. Дело даже не в цене, а в непобедимой цепочке бюрократических процедур. Но это еще не все, последние годы наметилась еще одна тенденция, операторов, у которых имеются подвесные волоконно-оптические линии, все чаще изгоняют в кабельную канализацию, с мотивацией, что это портит внешний вид городов. Единственное, на что пока никто не покушался, это свет, как в видимом, так и инфракрасном диапазоне. На сегодня есть атмосферные оптические системы со скоростями передачи от 155Мбит/с до 1,25Гбит/с, вендорами они обычно позиционируются сразу с ценой и максимальной дальностью: 13k€@155Mbps up to 3.7km или 33k€@1.25Gbps up to 5.3km.

Возникает вопрос, можно ли повысить скорость не уменьшая расстояния? Можно, и в этом как всегда помогают технологии, взятые из радиосистем, правда процессор, осуществляющий быстрое преобразование Фурье состоит из оптических элементов. Увеличить скорость с 1,25Гбит/с до 5Гбит/с используя принципы OFDM вполне реально (рисунок).

Рисунок - Архитектура передатчика и приемника, базирующихся на технологии полностью оптического OFDM

90