В последнее время в российской научно-технической периодике опубликовано много материалов, посвященных состоянию разработок и тенденциям развития оптических информационных систем, работающих с использованием технологии спектрального мультиплексирования – аналога частотного уплотнения в оптическом диапазоне. С одной стороны, это естественно, поскольку общеизвестны огромные возможности развития цифровых сетей за счет эффективного использования полосы прозрачности кварцевого линейного оптоволокна. Но, вместе с тем, общий тон многих публикаций производит впечатление либо изложения хорошо известных специалистам методов и возможностей применения CWDM/DWDM, либо аналитических обзоров состояния и тенденций развития таких систем с позиций телекоммуникационного оборудования "мирового уровня" [1–4]. При этом недостаточно освещаются проблемы участия в этом процессе нашей промышленности, с учетом специфики именно российских информационных инфраструктур.

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по связи
Вишневский В.М., Портной С.Л., Шахнович И.В.
Другие серии книг:
Мир связи
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир материалов и технологий
Мир электроники
Мир программирования
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Мир радиоэлектроники
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир станкостроения
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #2/2011
И.Лукин, И.Толстихин, В.Удовиченко
Развитие WDM-технологий в России. Актуальные задачи
Просмотры: 2844
В последнее время в российской научно-технической периодике опубликовано много материалов, посвященных состоянию разработок и тенденциям развития оптических информационных систем, работающих с использованием технологии спектрального мультиплексирования – аналога частотного уплотнения в оптическом диапазоне. С одной стороны, это естественно, поскольку общеизвестны огромные возможности развития цифровых сетей за счет эффективного использования полосы прозрачности кварцевого линейного оптоволокна. Но, вместе с тем, общий тон многих публикаций производит впечатление либо изложения хорошо известных специалистам методов и возможностей применения CWDM/DWDM, либо аналитических обзоров состояния и тенденций развития таких систем с позиций телекоммуникационного оборудования "мирового уровня" [1–4]. При этом недостаточно освещаются проблемы участия в этом процессе нашей промышленности, с учетом специфики именно российских информационных инфраструктур.
Технологии CWDM
Санкт-Петербургская фирма "Супертел", разрабатывающая и выпускающая довольно разнообразную номенклатуру оборудования для волоконно-оптических информационных систем, в том числе на основе WDM-технологий, считает одной из наиболее актуальных задач не только (и, может быть, не столько) наращивание технических параметров аппаратуры, сколько более эффективное использование ресурсов уже эксплуатируемых или модернизируемых сетей среднего масштаба – региональных, областных или корпоративных, в рамках бизнес- или академических объединений (кампусов). Один из наиболее экономически эффективных путей повышения емкости, эксплуатационной гибкости и надежности таких систем – уплотнение их оптического слоя с использованием отечественных комплексов, работающих на основе CWDM. Это может обеспечить значительные преимущества перед использованием оборудования для мощных DWDM-магистралей, дорогостоящих и рассчитанных на объемы трафика, далеко превосходящие реальную потребность в большинстве таких сетей. При этом отнюдь не обязательно оснащать узловые пункты сетей самыми современными моделями телекоммуникационного оборудования, которые усиленно рекламируют зарубежные фирмы. Коммерческая эффективность использования, стоимость и долговременная надежность техобслуживания оборудования в подавляющем большинстве российских периферийных волоконно-оптических систем могут быть близки к оптимальным именно при использовании CWDM-мультиплексоров и мультисервисных платформ, выпускаемых отечественной промышленностью. Например, таких как FlexGain-WDM [1, 5] или комплекс мультисервисного оборудования, выпускаемый петербургской фирмой "Супертел". Рассмотрим подробнее оборудование, входящее в состав комплекса для формирования и обработки оптического слоя CWDM-сети или магистрали.

Оптический мультиплексор каналов (ОМК) (рис.1) объединяет/разделяет до 16 CWDM-каналов (до 2,5 Гбит/с в каждом) в составе линейного сигнала. Оптический коммутатор каналов (ОК) (рис.2) предназначен для неблокирующей коммутации до четырех оптических каналов (4×4) с любыми скоростями и протоколами передачи. Мультиплексор комбинированный для систем связи с функциями спектрального уплотнения CWDM (МКСС) (рис.3) формирует и обрабатывает (коммутация, маршрутизация, резервирование) линейные сигналы в оптическом слое волоконно-оптических сетей с технологией CWDM. Оборудование сетевого коммутационного узла на базе мультисервисной платформы МКСС (рис.4) дистанционно коммутирует оптические CWDM-каналы между четырьмя направлениями линейных трактов в составе сети с любой топологией. Оборудование синхронного мультиплексирования комбинированное (ОСМ-К) (рис.5) – это мультисервисная платформа для уровней STM-1/4/16 в сетях связи с применением CWDM-технологии. Оптический мультиплексор ввода-вывода реконфигурируемый ОМВВ-Р-8 (рис.6) предназначен для дистанционно реконфигурируемого ввода-вывода произвольного набора до восьми каналов из состава линейного сигнала CWDM-системы. Оптические мультиплексоры ОМ-4, ОМ-2×4, ОМ-8, ОМ-2×8 (рис.7) формируют линейный CWDM-сигнал посредством мультиплексирования канальных сигналов от транспондеров и разделения принимаемого линейного сигнала на составляющие.
Не вдаваясь в детальное перечисление технических возможностей оборудования (изложенных на сайте компании [6]), отметим, что на основе мультисервисных платформ ОСМ-К, МКСС и другого оборудования комплекса можно построить региональную сеть, эксплуатационные возможности которой вполне достаточны для прогнозируемого на ближайшее будущее трафика. В частности, возможна:
• организация трафика по одной паре линейных волокон до 20 Гбит/с (8×2,5 Гбит/с, STM-16);
• организация произвольной архитектуры и динамичного управления вводом-выводом CWDM-каналов в составе используемой топологии сети;
• полнодоступная коммутация 4×4 всех каналов линейного CWDM-сигнала независимо от других каналов трафика;
• автоматизированный эксплуатационный мониторинг всего оборудования CWDM-слоя с применением ПО "Супертел-NMS";
• реализация любой из аппаратурных схем, предусмотренных рекомендацией ITU-T G.695, и резервирование (1+1) с соответствующим комплектом ЗИП из минимального набора унифицированных функциональных блоков.
Таким образом, на современном уровне развития и состояния российских сетей и комплексов волоконно-оптических систем передачи информации для увеличения емкости уже существующих сетей и линий наиболее рационально использовать технологию CWDM. Она позволяет столь значительно увеличить пропускную способность сети без дорогостоящей переделки аппаратуры и интерфейсного оборудования, что этого во многих случаях оказывается достаточно.

Перспективные технологии OTN
Общепринято, что основная концепция развития информационных сетей нового поколения (NGN) на обозримую перспективу – построение оборудования полностью оптических транспортных сетей OTN (Optical Transport Network). Их структура и детальная регламентация, изложенная в стандартах [7, 8] и других, позволяет успешно совместить гибкость и надежность хорошо разработанной технологии SDH с рекордной пропускной способностью систем DWDM. Характеристики OTN предусматривают обеспечение всех требований к информационным системам следующего поколения: масштабируемость, мультисервисность, возможность коллективного использования ресурсов различных операторов услуг связи, прозрачность для пользователей, высокий уровень надежности и качества передачи. При этом в оптическом слое сети реализуются функциональные возможности, характерные для систем SDH, а благодаря отсутствию в OTN электронных блоков обработки сигналов, вносящих специфические ограничения, можно формировать и обрабатывать мультитерабитные объемы информационного трафика.
В рамках стоящей перед фирмой "Супертел" задачи – создание оборудования для таких сетей, мы считаем, что оборудование транспортного слоя OTN, как базовой структуры NGN, включая и оборудование автоматически коммутируемых оптических сетей (ASON или АКОС), будет состоять из трех основных функциональных составляющих – линии передачи, интеллектуальных маршрутизаторов и перестраиваемых (или спектрально-селективных) оптических и оптоэлектронных компонентов.
OTN базируется на DWDM-технологии, также регламентированной стандартами ITU-T. Несущие длины волн и оптические пути в OTN нового поколения коммутируются с высокой скоростью и полностью оптически. Суммарная скорость цифровой передачи в оптических линиях – порядка десятков или, возможно, сотен терабит в секунду. Пропускная способность в отдельных каналах может достигать мультигигабит в секунду. Структура сетевой топологии будет преимущественно ячеистая (с малыми размерами ячеек) вместо больших кольцевых систем. OTN на пользовательских терминалах будет обеспечивать полную, неограниченную функцию предоставления полосы по требованию BOD (Bandwidth-on-Demand). Густая сетевая структура OTN создает предпосылки для весьма высокой надежности. Применение технологии DWDM обеспечивает OTN практически бесконечную пропускную способность, а граничные маршрутизаторы – высокую интеллектуальность OTN.

Создание российского оборудования сетей NGN
Говоря о создании оборудования NGN российской промышленностью, особо отметим – необходим акцент на замене малоэффективных методов проведения подобных комплексных разработок, характерных для прошлого, на новых подходах к организации всего процесса разработок. Этот процесс для нашей страны не будет развитием накопленного ранее опыта, а явится, по сути, новым научно-технологическим направлением. Поэтому вести его, по нашему мнению, необходимо совершенно иными методами, чем те, которые приняты для традиционных НИОКР.
Компания "Супертел" выдвинула новую методическую концепцию создания систем NGN – принцип целевой комплексной разработки применительно к конкретной ВОСП [9]. Ее основные положения:
• вместо жестко формализованных ТЗ в начальной стадии разработки участники контрактной работы над проектом (с обеих сторон – как будущего провайдера системы, так и разработчика и поставщика оборудования и управляющего софта) организуют своеобразный штаб проектировщика данной системы, действующий в течение всего цикла создания системы;
• выбор оптимального для эксплуатационного режима системы соотношения доменов SDH и WDM;
• проектирование архитектуры будущей сети и составление матрицы трафика;
• определение сетевой топологии (линейная, ячеистая, кольцевая) и ресурсный расчет SDH- и WDM-слоя;
• анализ выбранного рабочего варианта системы в  отношении обеспечения требуемого трафика с применением алгоритма проверки терминалов на доступность всех планируемых соединений и возможности аварийной маршрутизации;
• определение сметной стоимости проекта, исходя из состава необходимого оборудования для различных эксплуатационных режимов и вариантов возможной модернизации.
Такой комплексный подход и совместное решение узловых вопросов в оптимизированном для конкретного проекта случае должны повысить результативность работ, существенно снизить финансовые и временные затраты при создании инфраструктуры NGN-сетей в России.
В качестве исходных данных для начала такого проектирования необходимо располагать определённым выбором функциональных элементов с характеристиками, обеспечивающими функциональные и эксплуатационные требования к оборудованию NGN. Сейчас многое в этом отношении стандартизовано в рекомендациях ITU- T [10, 11] и др. Исходя из этих данных, для отечественных образцов оборудования DWDM следующего поколения необходимо разработать и реализовать, по возможности на своей технологической базе, блок-схемы достаточно современных базовых узлов оборудования, формирующего оптический слой. Оптимизированные базовые узлы в дальнейшем могут быть приняты в качестве типовых. Такими узлами являются мультисервисный терминал системы, транзитный узел с линейной ретрансляцией, реконфигурируемый мультиплексор ввода-вывода (ROADM), включающий варианты коммутационного узла для ветвящейся топологии и маршрутизатора.
Подчеркнем, что управление сетевым оборудованием, характеризующее "интеллектуальную достаточность" оптического слоя NGN, – это самостоятельное направление, такое же обязательное условие успеха разработки системы в целом, как и конструирование самих узлов линейного оборудования. Состояние разработок ПО для сетевого управления в системах нынешнего поколения в России можно считать удовлетворительным, по крайней мере, на примере достаточно гибкой и удобной в эксплуатации сетевой системы управления "Супертел NMS" (в нескольких версиях).
Для NGN-разработок, возможно, в качестве исходной установки следует руководствоваться моделью, определяемой ITU-T и ISO в соответствии с требованиями стандарта М.3400 [12]. В аббревиатуре модели FCAPS отражены ее функции:
F Fault Management – выявление и устранение отказов и проблем в сети, обработка аварийных сообщений и системных прерываний, тестирование и диагностика.
С Configuration Management – мониторинг и контроль аппаратного и программного обеспечения сети.
A Accounting – распределение и надлежащее использование сетевых ресурсов.
P Performance Management – статистика работы сети в реальном времени, минимизация узких мест для трафика, анализ тенденций и планирование ресурсов сети.
S Security Management – контроль доступа, защита от внешних и внутренних нарушителей.
Так, широко распространенные системы сетевого управления (NMS), например, на базе протоколов SNMP или MPLS, являются упрощенными (по числу поддерживаемых функций) вариантами FCAPS. В качестве примера, иллюстрирующего построение NMS типа FCAPS, в [9] приведена обобщенная схема встроенного управления, разработанного фирмой Cisco для применения в системах, работающих на основе MPLS (RFC3031, MultiProtocol Label Switching – мультипротокольная коммутация на основе меток). Вместе со своими производными – GMPLS и GMλS – MPLS является самой эффективной для передачи IP-трафика и, соответственно, оптимальна для работы в сети IP-ориентированных приложений, которые будут основными в трафике NGN [13].
Краткие выводы
Развитие существующих и построение новых современных телекоммуникационных сетей в регионах России с использованием ROADM в оборудовании CWDM – это инновационное, опережающее направление модернизации информационной инфраструктуры. Оно обеспечивает гибкий и оперативный доступ пользователей, коммутацию и маршрутизацию любого вида трафика, позволяя достичь существенного снижения затрат операторов по сравнению с DWDM-оборудованием при передаче со скоростями, обеспечивающими реальную потребность в обозримой перспективе. Важно подчеркнуть, что при этом можно без дополнительных капитальных затрат использовать существующие кабельные линии, получая инновационное качество новых систем передачи информации. При установке в сетях отечественного оборудования не только снижается зависимость от поставки импортных аналогов, но и обеспечивается дополнительная информационная защищенность российских телекоммуникаций.
Для поддержания достаточно высокой рыночной конъюнктуры российского телекоммуникационного оборудования следующего поколения необходим качественно новый подход к проектированию и изготовлению такого оборудования, включая средства программного управления. Такой подход подразумевает обязательную взаимную координацию работ между всеми разработчиками, поставщиками и заказчиками NGN-сетей в России, вплоть до завершения проекта.

Литература
1. Чернова О. Технологии хWDM – это перспективно. Решения ГК "Натекс". – Первая миля, 2011, № 1, с.26–31.
2. Слепов Н. Особенности современной технологии WDM. – ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2004, № 6, с. 68–76.
3. Наний О.Е. Основы технологии спектрального мультиплексирования каналов передачи. – Lightwave Russian Edition, 2004, № 2, с.47.
4. Алексеев Е.Б. Перспективы развития оптического транспорта и доступа. – Вестник связи, 2008, № 9.
5. www.nateks-ural.ru/products/1/161
6. www.supertel.spb.su
7. Rec. ITU-T G.872 (11/2001) Architecture of Optical Transport Networks.
8. Rec. ITU-T G. 874 (11/2001) Management Aspects of the Optical Transport Network Element.
9. Лукин И.А., Толстихин И.Д., Удовиченко В.Н. О разработках в России оборудования спектрального мультиплексирования для CWDM-сетей и для ВОСП-NGN. – Cистемы и средства связи, телевидения и радиовещания (СССТР), 2010, вып.1,2 с. 85–94.
10. Алексеев Е.Б. Транспортная платформа NGN. Динамика развития. – Технологии и средства связи, 2006, № 3.
11. Rec. ITU-T Y.2001 (12/2004) General Overview of NGN; Rec. ITU-T Y.2011 (10/2004) General Principles and General Reference Model for NGN.
12. Rec. ITU-T M3400 (04/1997) TMN Management Functions.
13. Vivek Alwayn. Advanced MPLS Design and Implementation. – www.ciscopress.com
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art