В рубрику "Системы" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Альберт Султанов,
заведующий кафедрой "Телекоммуникационные системы"
(ТС) Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ)
Валентина Конюхова,
соискатель кафедры ТС УГАТУ
Ирина Виноградова,
преподаватель (лектор) кафедры ТС УГАТУ
На сегодняшний день, несмотря на широкое применение программных средств в современных ин-фокоммуникациях, достаточно четко проявляется тенденция к передаче части программной работы на аппаратный уровень, то есть идет понижение уровня OSI, на котором выполняется определенная задача. Использование большого количества программных средств приводит к тому, что сеть оказывается перегруженной IP-процессами управления, связанными с многократным обращением к памяти компьютерных систем. Этим же подтверждается успешность и широта внедрения режима коммутации по меткам, независимого от протокола (MPLS) и обеспечивающего повышение быстродействия сетей за счет понижения уровня OSI, на котором выполняются функции продвижения пакетов.
Тенденция привлечения аппаратных операций к управлению сетью прослеживается и во внедряемых проектах пассивных оптических сетей (PON). Но стоит отметить, что структура PON с древообразной конфигурацией не может быть отнесена к оптическим сетям типа AON. Во-первых, потому, что в PON отсутствуют активные, полностью оптические операции, во-вторых, PON неизбежно должна иметь электронное окончание, поскольку не обеспечивает доведение оптики до рабочего места абонента. Необходимость
в последнем обусловлена ограниченным количеством каналов, уплотняемых по длине волны. Как известно, система DWDM предоставляет в настоящее время не более 160 каналов, что не обеспечит потребности в многоканальной передаче даже небольшой корпоративной сети, не говоря уже о городской сети. Поэтому оптическое уплотнение каналов, как правило, используют совместно с SDH или с методами статистической агрегации трафика, например Metro Ethernet.
Повысить функциональность сети оптическим способом в определенной степени позволяет так называемая λ-коммутация, внедряемая в рамках Generalized MPLS, или GMPLS, и позволяющая сделать сеть многодоменной. Так, λ-коммутация предполагает перестройку (конвертацию) длины волны сигнала, проходящего последовательно по разным сегментам, с тем чтобы значение последней не совпало с волной другого сигнала на данном соединении. Такой вариант передачи требует применения конвертеров длин волн на физическом уровне и "думающих" устройств маршрутизации, что позволяет производить уплотнение каналов в сети по длине волны, но не может увеличить суммарное количество абонентов.
Отсюда следует, что необходимо разрабатывать подходы к обеспечению широкополосности передачи при условии привлечения оптических эффектов к выполнению сетевых операций и развития оптической части сети применительно как к физическому, так и к более высоким уровням OSI.
В настоящее время PON строятся в основном по древообразной схеме (рис. 1а), в которой оптическое управление выполняет волоконно-оптический разветвитель типа 1xN, пассивно разделяя подаваемый от центрального (головного) узла OLT сигнал на абонентские направления. По этой схеме удобно предоставлять услуги ТВ, передавать данные или голос к другим сетевым сегментам, расположенным выше OLT, если, конечно, количество каналов достаточное. Но если соседние абоненты PON желают связаться между собой, то сигнал опять-таки должен идти через OLT, что приводит к неэффективному использованию сетевых ресурсов (см. направление передачи сигнала на рис. 1а). Решить задачу можно заменой разветвителя 1xN на звездообразный типа NxN (рис. 1б).
В этом случае, если хватает суммарного ресурса по количеству каналов, можно использовать взаимодействие как с OLT, так и независимо между абонентами сетевого сегмента, не задействуя ресурсы OLT. Предполагается, что взаимодействие каждого из абонентов с центральным узлом в сети (рис. 1б) организовано так же, как и в традиционных PON – с использованием разделения по длинам волн как восходящих и нисходящих потоков, так и функционально различных потоков (например, потоков передачи данных и телевизионных потоков). Но при взаимодействии "абонент – OLT" речь идет о частичном использовании волнового ресурса, то есть длин волн λ1...λk-1 (рис. 1б). Оставшаяся часть волнового ресурса – длины волн λk…λn, – предназначена для взаимодействия абонентов между собой непосредственно через звездообразный разветвитель.
О сети, представленной на рис. 1б, можно сказать, что абонентский сегмент является полностью оптическим с применением λ-коммутации. Для передачи данных в рассматриваемой схеме можно легко использовать известный протокол Rainbow, в данном случае обеспечивающий режим λ-коммутации. Так, приемник каждого из абонентов может принимать только заданную для него λ, которая и является его световым адресом (это не относится к "первой линейке" длин волн, при помощи которой производится взаимодействие с OLT). Для передачи он может использовать другие длины волн, перестраивая передатчик в разрешенном диапазоне λk…λn "второй" линейки. Если абонент с номером 2 желает передать для абонента с номером 1 какое-либо сообщение, то независимо от электронного формата сообщения передатчик абонента 2 настраивается на λk, после чего выполняется передача. И уже в результате анализа принятого абонентом 1 сообщения, после его перевода в электронный формат считывается адрес отправителя и устанавливается соединение на верхнем уровне OSI. Очевидно, что передача от 1 к 2 выполняется по той же схеме.
Недостатком системы передачи, предложенной на рис. 1б, построенной без электронных управляющих сетевых устройств, является малое количество обслуживаемых абонентов. Предположим, что в "первую линейку" длин волн входит несколько ТВ-каналов и несколько служебных каналов – пусть в общей сложности λ1...λ10, – транслируемых для всех абонентов. Остальные предназначены для передачи данных или голоса между OLT и абонентами. Для уменьшения общего количества требующихся каналов в сети передачу нисходящего и восходящего потоков можно осуществлять двунаправленным (встречным) способом на одной и той же длине волны, характерной для каждого из абонентов. Пусть также и "вторая линейка" используется для взаимодействия абонентов между собой, а общее количество независимых каналов составляет не более 160. В этом случае k оказывается равным 75. Очевидно, что такой вариант построения телекоммуникационной системы является дорогостоящим с точки зрения капитальных затрат на одного абонента.
Важной технической составляющей пассивной оптической сети со звездообразным абонентским сегментом является звездообразный разветвитель. Так, для традиционных древообразных PON разветвитель выполняется по классической схеме, то есть путем стачивания торцов разветвляемых световодов и расположением их под соответствующими углами (рис. 2а), определяющими коэффициенты передачи в тот или иной выходной световод. Но для сети такого вида, как показано на рис. 1б, следует использовать так называемый разветвитель со смесителем (например, представленный на рис. 2б). Разветвитель, выполненный по классической схеме (рис. 2а), не следует использовать в случае звездообразной топологии абонентской части сети, так как динамический диапазон сигнала, поступающего, например, от абонента n-го к абоненту (n-1) (рис. 1а), будет значительно снижен. Последнее происходит из-за того, что такая передача связана не с прямой, а с обратной передачей через разветви-тель от абонента n и соответственно производится с существенно меньшим коэффициентом.
Другой не менее важной технической стороной рассматриваемой сети является возможность увеличения абонентской части, что позволит снизить стоимость подключения. В этом случае каждый "абонент" разделяется на два, три и т.д. до M в зависимости от технических параметров коммутаторов типа 1xM, используемых ниже звездообразного разветвителя совместно с каждым абонентским комплектом. Коммутатор должен быть полностью оптическим – управляющий сигнал также должен быть в оптической форме. Но, для того чтобы это не привело к необходимости использования еще одного оптического канала в каждом из абонентских направлений, управление должно содержаться в самом передаваемом сигнале или коммутатор должен быть нереляционным.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #4, 2010
Посещений: 26315
Статьи по теме
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Системы" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
