Fokin_Kogerentnye_opticheskie_seti_

EXFO FTB-88100NGE / 88100G Power Blazer поддерживает все возможные скорости передачи данных до 100 Гбит/с, а также широкий спектр технологий, включая существующие сервисы TDM и новые пакетные сервисы. Данный инновационный прибор компании EXFO устанавливает новую планку: Ethernet от 10 Mбит/с до 100 Гбит/с, OTU1 – OTU4 (в том числе стандартные и увеличенные скорости), STM-1 – STM-256 – все это в одном компактном и высокопроизводительном модуле1.

Рис. 9.24. Универсальная тестовая платформа FTB500 EXFO для оптических сетей

Рис. 9.25. Модуль EXFO FTB-88100NGE / 88100G Power Blazer

1 URL: www.2test.ru (дата обращения: 27.01.2015).

311

Модули EXFO FTB-88100NGE/88100G и IQS-610P-HS-400G Power Blazer

представляют собой компактные многофункциональные решения для эксплуатационного тестирования сетей на скоростях от 10 Mбит/с до 400 Гбит/с. В модули заложены возможности поддержки технологий оптических сетей OTN, Ethernet и SDH. В приборе реализовано масштабируемое предложение FLEX программными средствами (ПО) и при этом нет необходимости в модернизации прибора и его возврате на завод изготовителя. Характерна простота тестирования, т. е. требуется минимальная подготовка специалистов, применение одинаковых процедур при лабораторных и полевых испытаниях. Прибор совместим с программными решениями FTB и EXFO Connect, т. е. менеджером обновления ПО и автоматизированным управлением оборудованием и данными, основанным на использовании глобальной сети. Прибором производится тестирование по частоте битовых ошибок OTN, SONET/SDH и Ethernet с отображением статуса «прошел/ не прошел» в режиме реального времени. Предусмотрено тестирование 100 % пропускной способности IP-сетей до 400G, активирование Ethernet-сервисов RFC 2544 и Y.1564 с полной статистикой, захват пакетов, фильтрация трафика, запрос отклика и контроль прохождения сигналов по сети. Модуль реализован на четырехслотовой или восьмислотовой платформе FTB-500. Модуль оборудован дополнительными встроенными инструментами тестирования оптических носителей, работает от аккумулятора, имеет функции включения питания и восстановления, предусматривает возможность удаленного доступа, может подключаться к глобальной системе навигации и определения положения (GPS) и формировать отчеты с результатами тестирования.

Аналогичные решения по тестированию когерентных оптических систем представляет компания Tektronix1 по четырем позициям:

─генерация когерентного оптического сигнала;

─модуляция когерентного оптического сигнала;

─регистрация (детектирование) когерентного оптического сигнала;

─анализ когерентного оптического сигнала.

Приборы Tektronix серии AWG70000 позволяют реализовать частоту дискретизации до 50 Гвыборок/с с разрешением по вертикали экрана 10 бит и генерировать многоуровневый сигнал, например 16QAM или 64QAM.

В приборах серии PPG3000 предусмотрена генерация последовательности со скоростью до 32 Гбит/с по 1, 2 или 4 каналом с помощью одного источника и можно создавать осциллограммы I-Q с двойной поляризацией.

Прибор, называемый многоформатным оптическим передатчиком OM5110, реализует процедуры модулирования всех наиболее распространенных когерентных оптических сигналов, поддерживающих скорость символьной передачи до 46 Гбод. Оптический передатчик OM5110 представляет собой источник оптическогоизлучения C- и L-диапазонов, способный формировать наиболее распространенные когерентные оптические сигналы, в том числе PM-QPSK и PM-16QAM.

1 URL: http://ru.tek.com (дата обращения: 27.01.2015).

312

Анализатор когерентного оптического сигнала OM4106D совместно с осциллографами серии MSO/DPO70000 образует систему для регистрации когерентного оптического сигнала. Анализатор оптической модуляции OM4106D оснащен оптикой лабораторного класса и оптоэлектрическим преобразователем, способным обрабатывать сигналы новейших когерентных оптических систем с символьной скоростью передачи данных до 60 Гбод.

Анализатор когерентного оптического сигнала OM1106, наделён самыми современными функциями демодуляции, измерения и визуализации, поддерживающими все современные стандарты когерентных оптических систем, включая систему суперканала 400G Superchannels. Программное обеспечение OM1106 для анализа можно заказать отдельно или включить в комплект анализатора когерентного оптического сигнала OM4106D при его заказе.

Компания JDSU также предлагает полный ассортимент анализаторов оптического спектра для спектральных измерений в системах CWDM, в сетях доступа и в системах DWDM высокоскоростных магистральных сетей со скоростью передачи данных до 100 Гбит/с. В ассортимент входит анализатор оптического спектра для тестирования систем на базе ROADM, измеряющих истинное значение OSNR с помощью уникального метода JDSU – внутрипо-

лосного измерения OSNR (In-Band OSNR).

Отличительные черты для тестирования и измерений заключены в следующем: анализатор оптического спектра 500R/500RS выпускается с поддержкой измерения внутриканального отношения сигнал-шум (In-band OSNR) в сетях с ROADM; в приборе существенно сокращено время измерения In-Band OSNR с использованием нового контроллера поляризации; реализована внутренняя функция постоянной калибровки длины волны, которая гарантирует наивысшую точность длины волны и избавляет от необходимости перекалибровки, тем самым значительно снижая затраты на обслуживание; прибор имеет модульную конструкцию, обеспечивает высокую селективность фильтров и дает лабораториям возможность точных измерений во всем диапазоне длин волн от 1250 до 1650нм.

Области применения измерительного и тестового оборудования:

─измерение истинного значения OSNR в динамически перестраиваемых оптических сетях (AON, Agile Optical Network), включая ROADM и модули компенсации дисперсии;

─тестирование систем DWDM и CWDM при установке, обслуживании и модернизации сетей;

─автоматизация тестирования пассивных и активных компонентов DWDM; верификационные испытания систем в соответствии с установленными заказчиком пределами;

─верификация конфигураций ROADM в динамически перестраиваемых оптических сетях; полнодиапазонный анализатор оптического спектра для платформы тестирования ONT , MTS-8000, MTS-6000.

313

Контрольные вопросы

1.Что представляет собой сетевой элемент (СЭ) оптической сети?

2.Что относится к активным СЭ оптической сети?

3.Что относится к пассивным СЭ оптической сети?

4.Что входит в состав терминального СЭ оптической сети?

5.Какие дополнительные функции реализуются в активном терминальном СЭ оптической сети?

6.Какие функции предусмотрены в СЭ «Оптический мультиплексор выделения/ввода»?

7.Что входит в состав ОМ выделения/ввода?

8.Какие варианты исполнения могут иметь ОМ выделения/ввода?

9.Что обеспечивает оптический СЭ с кроссовой коммутацией?

10.Какие разновидности кроссовой коммутации предусмотрены в СЭ?

11.Что входит в структуру СЭ «Оптический усилитель»?

12.Какие функции поддерживает СЭ «Оптический усилитель»?

13.Какие пассивные СЭ используются в когерентных оптических системах

исетях?

14.Какие варианты исполнения имеют пассивные OADM?

15.Какие виды оптических когерентных сетей стандартизированы международными организациями?

16.Какие варианты физических и логических топологий реализуются в оптических сетях?

17.Представить схему логической топологии оптических каналов «звезда» в физической кольцевой оптической сети с 5 СЭ.

18.Какие варианты защиты соединений существуют в оптических сетях?

19.Что положено в основу принципов построения систем управления оптическими сетями?

20.Чем производится тестирование соединений и приборов оптических се-

тей?

21.Чем измеряется OSNR в оптических каналах?

22.Чем могут комплектоваться тестовые и измерительные оптические платформы?

314

10. СТАНДАРТЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ КОГЕРЕНТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ.

МУЛЬТИСЕРВИСНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ ПЛАТФОРМЫ

Для формирования представления о новых технических решениях в когерентных оптических сетях необходимо ознакомиться с базовыми международными стандартами и рекомендациями для разработки, производства и использования соответствующего оборудования, представляющего собой, как правило, мультисервисные транспортные платформы и волоконно-оптические кабели.

Основным организациями по стандартизации и выработки рекомендаций в области оптических сетей связи выступают: ITU-T (серии стандартов G, M, O); IEEE (серия стандартов IEEE 802.3 – базовые 802.3z; 802.3ae; 802.3ba); ISO/OSI; MEF; OSA; IEС; ETSI.

Число производителей продукции когерентных оптических сетей превышает 70 (см. Прил. 2), среди которых на сетях связи России представлены: ADVA Optical Networking, Alcatel-Lucent, Altera, BTI Systems, Ciena Corporation, Cisco Systems, Ericsson, EXFO, Huawei Technologies, Juniper, NEC и др. Кроме того, в

России производство когерентных систем передачи освоено компанией Т81. Достаточно полную информацию о волоконно-оптических кабелях, выпус-

каемых на территории России можно получить на сайте www.ruskable.ru

10.1. Стандарты и характеристики оборудования когерентных оптических сетей

Ниже представлены важнейшие базовые стандарты, определившие построение когерентных оптических систем и сетей связи.

Рекомендация ITU-T G.709/Y.1331 (02/2012) Interfaces for the optical transport network определяет технологию передачи данных в спектральных оптических каналах с когерентным приемом.

Рекомендация ITU-T G.652 (11/2009) Characteristics of a single-mode optical fibre and cable определяет характеристики волоконных световодов (затухание, дисперсия, нелинейный коэффициент) для передачи оптических сигналов.

Рекомендация ITU-T G.655 (11/2009) Characteristics of a non-zero dispersionshifted single-mode optical fibre and cable определяет характеристики волокон-

ных световодов со смещенной ненулевой дисперсией для передачи оптических сигналов.

Рекомендация ITU-T G.656 (07/2010) Characteristics of a fibre and cable with non-zero dispersion for wideband optical transport определяет характеристики во-

локонных световодов со смещенной ненулевой дисперсией для передачи оптических сигналов в широкополосных сетях.

Рекомендация ITU-T G.663 (04/2011) Application-related aspects of optical amplifier devices and subsystems определяет характеристики оптических усилителей для систем передачи в одноканальных и многоканальных приложениях.

1 URL: http://t8.ru/ (дата обращения: 27.01.2015).

315

Рекомендация МСЭ-Т G.665 (01/2005) Типовые характеристики Рамановских усилителей и Рамановских усилительных подсистем определяет возможности применения данного усиления на сетях связи.

Рекомендация ITU-T G.672 (10/2012) Characteristics of multi-degree reconfigurable optical add/drop multiplexers определяет характеристики и возможности применения реконфигурируемых оптических мультиплексоров в сетях связи.

Рекомендация G.680 (07/2007) Physical transfer functions of optical network elements определяет возможности сетевых оптических элементов при построении сети связи, оценки OSNR в оптических каналах, оценки дисперсионных искажений от хроматической и поляризационной дисперсий, характеристики различных форматов модуляции.

Рекомендации G.692-G.698 (2001–2013) определяют возможности оптических интерфейсов систем передачи с CWDM, DWDM, однако пока не содержат сведений о стандартных когерентных оптических интерфейсах.

Рекомендация ITU-T G.798 (2012), Characteristics of optical transport network hierarchy equipment functional bocks определяет структуру блоков функций оптического оборудования OTH.

Рекомендация ITU-T G.806 (2012), Characteristics of transport equipment – Description methodology and generic functionality определяет общую методоло-

гию и характеристики оборудования оптических транспортных сетей.

Рекомендация ITU-T G.870/Y.1352 (2012), Terms and definitions for optical transport networks определяет термины и названия для оптических транспортных сетей.

Рекомендация ITU-T G.872 (2012), Architecture of optical transport networks

определяет общую архитектуру оптических транспортных сетей.

Рекомендация ITU-T G.873.1 (2011), Optical Transport Network (OTN): Linear protection определяет принципы линейной защиты соединений в оптической транспортной сети.

Рекомендация ITU-T G.874.1 (2012), Optical transport network (OTN): Proto- col-neutral management information model for the network element view определя-

ет протокол информации управления для сетевого элемента оптической сети.

Рекомендация ITU-T G.959.1 (2012), Optical transport networks physical layer interfaces определяет оптические интерфейсы физического уровня транспортной сети на скорости до 40 Гбит/с.

Приложение к рекомендациям Supplement 39 Optical system design and engineering considerations (09/2012) определяет ряд дополнительных решений по построению оптических систем в части топологий оптических сетей, защиты от ошибок FEC и т. д.

Рекомендация ITU-T O.182 Equipment to assess error performance on Optical Transport Network interfaces определяет возможности по тестированию оборудования оптических сетей на качество передачи по коэффициенту ошибок.

Единственным стандартом, где подробно прописаны характеристики для передачи на скорости 100 Гбит/с является IEEE 802.3ba 2010 г. Им определена

316

передача данных четырьмя каналами по 25 Гбит/с в волоконном световоде без когерентного приема на дистанции до 40 км.

Стандарты на системы со скоростью 100 Гбит/с и выше находятся в стадии разработки, поэтому интерфейсы для когерентных оптических сетей с такими скоростями от различных производителей могут отличаться по характеристикам и возможностям применения.

10.2. Мультисервисные транспортные платформы

10.2.1. Оптическая платформа «Волга»

Мультисервисная платформа «Волга» (Т8) для построения высокоскоростных DWDM-сетей поддерживает скорости до 100 Гбит/с.

Шасси платформы «Волга» выполнено по Европейскому стандарту (ESTI) и может использоваться в 19/21” телекоммуникационных стойках. «Волга» оптимизирована под скоростные транспондеры 40 и 100 Гбит/с, разработано новое питание, охлаждение и управление блоков. В одной стойке возможна передача до 5 Тбит/с.

Рис. 10.1. Конструкция оборудования «Волга»

Возможности:

─до 700 Гбит/с в одном шасси, до 5 Тбит/с в одной 19” стойке;

─3 типа шасси: 10U на 13 слотов, 6U на 7 слотов, 3U на 3 слота;

─однослотовые транспондеры 100/40 Гбит/с, сдвоенные 10/2,5 Гбит/с и оптические усилители;

─ROADM: WSS 1×1, 1×2, 1×4, 1×9;

─2 блока питания: 650, 850 или 1200 Вт;

─глубина шасси – 300 мм, платы ATCA 8U.

317

Поддерживаемые оптические транспортные каналы: 40, 80, 96 DWDM каналов до 100 Гбит/с каждый.

Линейные скорости 100, 40, 10, 2,5 Гбит/с с изменением без перерыва трафика. Высокое качество сигнала 100/40/10 Гбит/с, SoftFEC (упреждающей коррекции ошибок) и компенсация дисперсии на транспондерах позволяет вводить каналы на существующих линиях построенных для 2,5 Гбит/с. Благодаря высокому качеству 100 Гбит/с DWDM транспондеров, становится доступна передача на сверхдлинные расстояния до 4000 км без компенсаторов дисперсии в каскаде усилителей и до 500 км точка-точка с использованием удаленной накачки усилителя ROPA.

Возможности по резервированию: 1+1 и add/drop, ROADM:

ROADM – гибкий вывод каналов для обновления сети и резервирова-

ния;

резервирование 1+1 на скоростях 2.5, 10G – 2 линейных интерфейса;

мукспондеры (агрегаторы) 10×10G, 4×10G, 4×2,5G, 8×1GbE;

блоки BS – оптическое резервирование дорогих интерфейсов 40 и 100G. Платформа «Волга» выполнена по модульному принципу, каждое шасси

поддерживает до 13 универсальных блоков, выпускаются также шасси 6U на 7 блоков и 3U на 3 блока. «Волга» поддерживает до 96 каналов в С-диапазоне, с возможностью дополнительного расширения в L-диапазон, в каждом из которых скорость цифрового потока может быть от 100 Мбит/c до 100 Гбит/c. Элементы системы – оптические транспондеры, усилители, мукспондеры, блоки управления или питания – могут быть заменены в горячем режиме без выключения оборудования и потери трафика. Блоки оптической коммутации позволяют создавать сети с резервированием 1+1 и кольцевыми схемами.

Ключевые особенности платформы «Волга» состоят в следующем.

Высокая емкость передачи до 96 каналов DWDM до 100 Гбит/с. Передача клиентских потоков SDH, OTN и Ethernet:

100G: 100GE, OTU4;

40G: STM256, OTU3;

10G: 10GBE, STM64, OTU2;

<2,5G: GBE, STM1/4/16, OTU1.

Поддержка технологии OTN. Транспондеры и мукспондеры-агрегаторы для передачи трафика в формате OTN OTU1/2/3/4. Поддержка упреждающей коррекции ошибок FEC и SuperFec для улучшения качества передачи сигнала.

Оборудованием предусмотрена реализация сложных топологий и эффективная защита.

Благодаря применению WSS ROADM 1X2, 1X4, 1X9, различным типам агрегаторов и блоков резервирования, платформа отлично подходит для создания сложных топологий сети с 1+1, кольцевым и MESH резервированием. Высокоскоростные оптические и электронные переключатели, мощная обработка сигнала в 100G транспондерах позволяют организовывать резервирование с вы-

318

соким быстродействием 50 мс, что обеспечивает переключение без ошибок на клиентском оборудовании.

Широкий спектр оптических усилителей. Низкошумящие EDFA усилите-

ли и предусилители, рамановские усилители с усилением до 33 дБм.

Сетевая система управления позволяет контролировать все узлы платформы на карте сети c цветовой индикацией. Графическая оболочка «Монитор» и встроенный Web-сервер облегчают работу с удаленной настройкой платформы «Волга».

Размеры и энергопотребление. Дублированные блоки питания 36–72/220 В, энергопотребление до 1200 Вт. Шасси высотой 3/6/10U и глубиной 300 мм для установки в стойку 19/21”.

10.2.2. Оптическая платформа Ericsson SPO 1400

Ключевые функции платформы Ericsson SPO 1400

1.Многофункциональная коммутирующая матрица Packet / OTN – Оператор не ограничен одной технологией, более эффективно используются ресурсы сети.

2.Интегрированное решение WDM – экономия на оптических интерфейсах между оборудованием агрегации и транспорта.

3.Поддержка полного спектра WDM, от пассивного до полностью динамического, высокопроизводительного когерентного DWDM – Оператору гарантируется самое эффективное решение WDM для любого сетевого приложения.

4.Высокая плотность портов – сокращение затрат на размещение оборудо-

вания.

5. Высокая энергоэффективность – сокращение затрат на электропитание

иохлаждение.

6.Платформа поддерживает сервисы MEF: E-Line, E-LAN и E-TREE – новые источники дохода.

7.L2 VPN на основе MPLS-TP – предоставление дополнительных пакетных услуг.

8.Полноценная коммутация OTN с уровнем от ODU-O – возможность предоставления услуг премиум-качества с низкой задержкой.

9.Благодаря наличию когерентных интерфейсов 100G платформа SPO 1400 соответствует требованиям к пропускной способности и в будущем.

10.Общая система управления снижает эксплуатационные затраты (OPEX)

Описание оборудования

Ericsson SPO 1400 — это семейство модульных, гибко масштабируемых узлов операторского класса для пакетно-оптических сетей (POTP) с поддержкой оптической коммутации OTN (табл. 10.1). SPO 1400 обеспечивает оптимизацию совокупной стоимости владения (TCO) как в случае модернизации, так при строительстве новых сетей.

319

Операторы связи заинтересованы в скорейшем выводе на рынок новых услуг, чтобы обеспечить стабильный рост доходов. С другой стороны, они также ищут пути сокращения расходов. Другая проблема состоит в постоянном росте трафика, требующем от Оператора регулярного добавления пропускной способности его сети.

Ericsson SPO 1400 – это семейство компактных узлов высокой плотности портов для пакетно-оптических транспортных сетей (POTP). Узел SPO 1400 может поддерживать в одном шасси множество транспортных протоколов (TDM, DWDM, OTN и Packet). За счет такой универсальности эта платформа позволяет значительно экономить инвестиции (CAPEX), заменяя Оператору сразу несколько раздельных транспортных систем. SPO 1400 – наиболее эффективная с точки зрения потребления электропитания платформа POTP, что экономит Оператору эксплуатационные затраты ОРЕХ. Платформа идеально подходит для модернизации существующих сетей SDH до поддержки пакетной коммутации и DWDM. Гибкость SPO 1400 заключается также в широком выборе поддерживаемых канальных интерфейсов: от 2 Мбит/с до 100 Гбит/с.

Мультисервисные конвергентные сети. Благодаря использованию SPO 1400

в конвергентной городской транспортной сети сокращается себестоимость предоставления услуг связи и ускоряется время вывода на рынок новых услуг. Это напрямую положительно влияет на приток доходов Оператора.

Универсальная матрица коммутации Packet/OTN обеспечивает максимально полную утилизацию возможностей шасси SPO 1400, независимо от состава трафика. Это добавляет Оператору гибкость при изменении характера трафика и добавлении новых услуг в сети, а также ускоряет окупаемость инвестиций в

SPO 1400.

SPO 1400 полностью поддерживает функционал, который требуется для мобильного транспорта, например, обеспечивает поддержку пакетного и TDMтрафика, поддержку пакетной синхронизации 1588v2, а также SyncE.

Metro-сети с высокой пропускной способностью. Городские транспортные сети используются для предоставления услуг бизнес-клиентам, для мобильного транспорта для 3G/4G RAN, что в совокупности c возросшим из-за онлайнвидео трафиком ШПД, формирует сегодня потребность в пропускной способности.

Высокая производительность коммутационной матрицы SPO 1400 обеспечивают эффективное использование емкости транспортных каналов. Передовая фотонная схемотехника позволяет гибко пропускать транзитный трафик без коммутации на узле, тем самым предоставляя клиентам минимальную задержку при сохранении высокой пропускной способности платформы SPO 1400.

Экономия портов маршрутизаторов. Растущий пакетный трафик стреми-

тельно съедает все имеющиеся дорогостоящие порты на маршрутизаторах. Благодаря пакетной коммутации на SPO 1400 Операторы могут сократить количество используемых портов маршрутизаторов и тем самым повысить эффективность их использования.

320