Файл: Ngn сети следующего поколения.ppt

В двунаправленном кольце обе оптические жилы используются для передачи и приема сигналов между элементами сети.
Емкость канала разбивается на несколько двунаправленных рабочих линий.
При разрыве кольца, на концах поврежденного сегмента потоки коммутируются на резервную рабочую линию в обход этого сегмента.

Схема резервирования в двунаправленном кольце

Волновое мультиплексирование (WDM)

Волновое мультиплексирование (Wave Division Multiplexing, WDM) — это концепция объединения нескольких потоков данных по одному физическому волоконнооптическому кабелю.
Такое увеличение емкости кабеля достигается исходя из фундаментального принципа физики. Он состоит в том, что лучи света с разными длинами волн не взаимодействуют между собой.
Основная идея систем WDM состоит в использовании нескольких длин волн (или частот) для передачи отдельного потока данных на каждой из них.
За счет этой техники удалось в 16-160 раз увеличить широкополосность канала из расчета на одно волокно.

Мультиплексирование с делением по длине волны в оптическом волокне

На входе канала сигналы с помощью призмы объединяются в одно общее волокно.
На выходе с помощью аналогичной призмы эти сигналы разделяются.
Число волокон на входе и выходе может достигать 32 и более (вместо призм в последнее время используются миниатюрные зеркала, где применяется развертка по длине волны).

Передаваемые данные должны посылаться на определенной несущей длине волны.
Обычно волновое мультиплексирование WDM осуществляется в окне прозрачности. Окно прозрачности — область частот, находящаяся между двумя провалами, в которой обеспечиваются лучшие условия распространения радиоволн. 1530-1560 нм, где обеспечивается минимальное затухание сигнала до 0,2 дБ/км.
Как правило, волоконнооптические системы используют 3 длины волны — 850, 1310 и 1550 нм.
Если входной сигнал является оптическим и передается на одной из этих длин волн, он должен быть преобразован для передачи с длиной волны окна прозрачности WDM.

При наличии нескольких независимых входных сигналов каждый из них должен быть преобразован для передачи на своей длине волны в рамках этого диапазона.
Затем эти сигналы объединяются с помощью оптической системы таким образом, что большая часть мощности всех сигналов передается по одному оптическому волокну.

На другом конце линии световые сигналы разделяются с помощью сплиттера (еще одной системы линз) на несколько каналов.
Каждый из этих каналов проходит через фильтры, отделяющие только одну из длин волн.
В конце концов, каждая из отделенных длин волн попадает на свой приемник, который преобразует ее в исходный вид (оптический на длинах волн 850, 1310 и 1550 нм или медный).

Технология WDM

Существует два типа систем WDM, обеспечивающих грубое (CWDM) мультиплексирование с большим шагом разноса несущих или плотное (DWDM) разделение шкалы длин волн.
Системы CWDM обычно обеспечивают передачу от 8 до 16 длин волн с шагом в 20 нм, от 1310 до 1630 нм.
Системы DWDM работают с количеством длин волн до 144, обычно с шагом менее 2 нм примерно в том же диапазоне длин волн.
WDM (CWDM или DWDM) обычно используется в одном из двух приложений:

Технология WDM

Первое и главное состоит в увеличении объема информации, передаваемого по оптическому волокну.
Большое количество потоков данных передаются по небольшому количеству оптических кабелей.
Это дает возможность значительно увеличить пропускную способность оптического кабеля. Так, при скорости 10 Гбит/с на канал общая пропускная способность каждого волокна составит 1,25 Тбит/с.
Во многих случаях проложить новый оптический кабель оказывается слишком дорого или просто невозможно. Тогда использование технологии WDM становится единственной возможностью для увеличения пропускной способности.

Технология WDM

Второе приложение WDM появилось сравнительно недавно, когда все большее число заказчиков стали использовать высокоскоростные каналы связи.
В этом случае оператор связи предоставляет заказчикам, имеющим офисы в разных точках города, длины волн в своем кабеле для организации каналов "точка-точка".
Например, крупная компания, имеющая два здания в разных концах города, может поставить задачу их объединения. Для решения этой проблемы оператор может развернуть сеть. При использовании WDM оператору нет необходимости заботиться о том, какой протокол или технология используется заказчиками, что дает возможность более гибкого предоставления услуг.

Технология WDM

Устройства для организации WDM пассивны, т.е. не требуют электропитания.
Однако многие из них требуют постоянной температуры.
Для этого устанавливаются устройства регулировки температуры, а им необходимо удаленное электропитание. Тогда используется смешанный кабель, который наряду с оптическими волокнами содержит медные жилы.
Для обеспечения норм по затуханию при передаче информации по оптическим кабелям применяются регенераторы и усилители сигналов.

Оптические системы передачи с линейной регенерацией

При передаче одиночного оптического сигнала каждый регенератор преобразует оптический сигнал в электрический, корректирует временные параметры, выделяет передаваемую информацию и в результате управляет лазерным передатчиком для регенерации сигнала и последовательного ввода информации в оптический кабель для передачи ее по следующему участку.

DWDM составной сигнал с одним участком разделения по длине волны

Преобразование оптического сигнала в электрический сигнал требует больших затрат, поскольку применяет очень дорогие компоненты (лазеры и сверхскоростную электронику).
Схема на следующем слайде передает составной WDM-сигнал.
При этом на каждом регенераторном участке производится разбиение составного сигнала на отдельные сигналы.
Далее производится индивидуальное преобразование в электрическую форму и индивидуальная регенерация.

DWDM составной сигнал с оптическим усилителем

Более предпочтительно применение оптических усилителей, которые могут усиливать сигнал на всех длинах волн, составляющих WDM-сигнал.
Оптический усилитель на оптоволконе, легированном эрбием (Erbium-Doped Fiber Amplifier — EDFA) — это отрезок оптоволокна типа EDF и полупроводниковый лазерный диод в качестве источника "накачки".
Усилитель принимает ослабленный сигнал и генерирует мощный сигнал в оптический кабель, легированный эрбием. От воздействия мощного сигнала атомы эрбия возбуждаются и генерируют фотоны в той же самой фазе и направлении, что и посылаемый сигнал. В результате получается эффект усиления.
Применение усилителей снижает потребность в применении регенераторов.
Установка усилителей позволяет увеличить расстояние между регенераторами и связанное с ними преобразование оптика-электроника до сотен и тысяч километров

Общая архитектура сети NGN

Четырехуровневая и трехуровневая модель NGN
Выбор технологии для транспортной сети и сети доступа (IP/MPLS, ATM, GE, SDH, xWDM, PON, FTTH, ADSL, VDSL)
Первичные сети. Вторичные сети. Глобальные сети. Метропольные сети. Локальные сети.
Функциональная структура. Классификация оборудования.

Первичные и вторичные сети

Первичные сети состоят только из линий связи, усилительной и каналообразующей аппаратуры на станциях.
Линии связи, проложенные между городами и в крупных городах, промежуточные усилительные пункты, оконечные пункты - все это первичная сеть, служащая для получения аналоговых и цифровых типовых каналов и трактов.
Вторичные сети содержат, кроме того, узлы коммутации, позволяющие переключать каналы связи на различные направления.
На основе вторичных сетей создаются многочисленные службы связи, предоставляющие разные услуги.

Первичные сети делятся на магистральные, зоновые и местные сети

Глобальные сети

Глобальная сеть — это объединение компьютеров, расположенных на большом расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов.
В настоящее время для обеспечения связи в глобальных сетях выработаны единые правила — технология Интернет. Эти правила устанавливают:

Глобальные сети

Одной из основных целей было создание сети, устойчивой к частичным повреждениям. Одним из путей достижения этой цели является разработка технологии децентрализованной обработки информации в сети.
Децентрализация обработки информации достигается следующим образом. Каркас глобальных сетей составляют хост-компьютеры, являющиеся мощными узлами связи. Они обеспечивают надежный круглосуточный обмен информацией между пользователями сети.
Хост-компьютеры соединяются между собой выделенными телефонными каналами связи.

Совокупность хост-компьютеров обеспечивает связь с международными телекоммуникационными сетями.
При неисправности одного узла (компьютера) в сети сохраняется возможность обмена информацией между другими компьютерами, так как пакеты данных на пути к компьютеру с нужным адресом автоматически направляются по альтернативному маршруту, в обход аварийного участка. Для получателя информации не имеет значения, каким путем пакеты информации будут доставлены на его компьютер.