Повышение надежности волоконно-оптических систем передачи со спектральным разделением путем организации резервирования на основе уплотнения по длинам волн

• Автор: Каминецкий, Илья Семенович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Глава 1. Надежность магистральных сетей связи
1.1 Общие понятия теории надежности
1.2 Надежность сетей связи
1.3 Резервирование сети связи
1.3.1 Аппаратное резервирование
1.3.2 Сетевое резервирование
1.3.2.1 Линейная структура
1.3.2.2 Кольцевая структура
1.3.2.3 Сравнение кольцевых технологий резервирования соединения и пути
1.3.2.4 Ячеистая структура
1.4 Коэффициент готовности сети связи
1.5 Примеры реализации механизмов резервирования SDH
1.6 Выводы по главе
Глава 2. Технология спектрального уплотнения
2.1 Основы технологии
2.1.1 Предпосылки появления и история развития
2.2 Основные элементы сетей связи со спектральным уплотнением
2.2.1 Оптические передатчики
2.2.2 Мультиплексирование/демультиплексирование
2.2.3 Преобразователи длин волн и оптические коммутаторы
2.3 Преимущества систем связи со спектральным уплотнением
2.3.1 Использование ресурсов оптического волокна
2.3.2 Модернизация существующих сетей связи
2.3.3 Совместное использование на сети связи оборудования SDH и WDM
2.3.4 Сравнительный анализ сетей SDH и WDM
2.4 Выводы по главе
Глава 3. Повышение надежности сетей связи со спектральным уплотнением
3.1 Аппаратное резервирование
3.2 Сетевое резервирование систем со спектральным уплотнением
3.2.1 Линейная схема
3.2.2 Кольцевая схема
3.2.2.1 Кольцевые схемы на основе схем SDH
3.2.2.2 Оптимизация кольцевых схем сети WDM
3.2.2.3 Резервирование наложенных сетей
3.2.3 Ячеистая схема
3.2.3.1 Концепция П-циклов
3.2.3.2 Решение задачи коммивояжера
3.2.3.3 Расчет П-цикла
3.2.3.4 Особенности реализации П-циклов в WDM сети
3.3 Выводы по главе
Глава 4. Внедрение технологий резервирования WDM на существующих сетях связи
4.1 Сеть связи
4.2 Анализ структуры сети связи
4.3 Целесообразность внедрения систем WDM
4.4 Повышение надежности сети связи
4.4.1 Аппаратное резервирование
4.4.2 Резервирование линейных участков
4.4.3 Резервирование кольцевых участков

4.4.4 Резервирование ячеистых участков
4.4.4.1 Схема резервирования на основе П-цикла
4.4.4.2 Внедрение на участке сети резервирования на основе П-цикла
4.4.4.3 Надежность участка сети связи
4.5 Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложение
Приложение
Приложение

В настоящее время рынок телекоммуникационных услуг является одним из наиболее гармонично и активно развивающихся секторов экономии России. Строительство корпоративных сетей связи коммерческих и государственных структур, повсеместное проникновение Интернет, увеличение числа пользователей сотовых сетей связи, внедрение и расширение сетей хранения данных, либерализация рынка услуг дальней связи - все это требует наличия надежных и высокоскоростных магистральных каналов связи.
До недавнего времени основной технологией построения магистральных сетей связи России являлась технология синхронной цифровой иерархии (СЦИ, SDH, Synchronous Digital Hierarchy). С течением времени пропускная способность, обеспечиваемая системами SDH, оказалась недостаточной для удовлетворения все возрастающих потребностей телекоммуникационного рынка. Для увеличения пропускной способности магистральных каналов рассматривалось несколько вариантов, самым целесообразным из которых был признан вариант внедрения новых систем передачи на основе спектрального разделения каналов (WDM, Wavelength Division Multiplexing), позволяющих передавать одновременно по одному волоконному световоду несколько каналов на различных оптических несущих. Это позволило кардинально увеличить пропускную способность, создать ее достаточный запас, обеспечить широкие возможности по дальнейшему развитию и масштабированию сети связи.
В настоящий момент наибольшее применение на магистральных сетях связи нашли системы плотного спектрального уплотнения (DWDM, Dense WDM). Для стандартизации набора оптических несущих систем DWDM с разносом 50 ГГц (около 0,4 нм) и 100 ГГц (около 0,8 нм) международный союз электросвязи (МСЭ) в октябре 1998 года выпустил рекомендацию ITU-Т G.692. В ней предусмотрено разделение всей рабочей области оптического волокна на L, С и S диапазоны. В С диапазоне при шаге 0,4 нм можно разместить до 100 каналов, что, полагая скорость передачи в пределах 2,5-10 Гбит/с, дает информационную емкость одного волокна 250 - 1000 Гбит/с. На Европейской конференции по оптической связи (ЕСОС), проходившей в Каннах в сентябре 2006 года, сообщалось, что японской корпорации NTT удалось достичь суммарной скорости передачи информации по одному волокну порядка 14 Тбит/с на расстояние 160 км. Для этого было использовано 140 оптических каналов по 111 Гбит/с.
Осуществляя передачу трафика на таких высоких скоростях современные магистральные сети становятся уязвимыми даже перед минимальными и кратковременными перерывами связи. Именно поэтому существует потребность в своевременной разработке и внедрении мер по повышению надежности WDM сетей связи.
Наличие дополнительной «степени свободы» - оптической длины волны в сетях WDM (в отличие от сетей, использующих одну длину волны) предоставляет возможность обеспечения высокой надежности за счет организа-

Глава 3. Повышение надежности сетей связи со спектральным уплотнением
Как было сказано в предыдущей главе, на сегодняшний день технология WDM в силу своих преимуществ является одним из основных способов повышения пропускной способности и модернизации существующих сетей SDH, а также основной технологией построения вновь развертываемых высокоскоростных сетей связи. Учитывая это, разработка и внедрение способов повышения надежности сетей связи, построенных на основе WDM технологии, является одной из приоритетных и актуальных задач.
При выработке решений по повышению надежности сети связи необходимо учитывать не только показатели надежности как таковой, но и требования по оптимальному использованию имеющихся ресурсов сети связи, а также экономическую эффективность внедряемых решений. Поэтому вопросы эффективности и экономической целесообразности использования ресурсов сети связи для разрабатываемых систем повышения надежности сетей WDM являются одними из основных.
За счет наличия дополнительной «степени свободы» - оптической длины волны, в сетях WDM (в отличие от сетей, использующих для работы одну длины) обеспечивается возможность организации восстановления и резервирования на оптическом уровне.
Восстановление на оптическом уровне заключается в поиске и переходе на свободные длины волн на обходных маршрутах после появления сигнала об аварии. Для этого необходимо наличие соответствующего протокола, вычислительных мощностей центральной системы управления. При отсутствии свободных ресурсов сети, восстановление может не приводить к возобновлению предоставления услуг связи.
Резервирование на оптическом уровне заключается в предварительном распределении и резервировании оптических длин волн в целях обеспечения восстановления сети связи при аварийных ситуациях.
В общем случае, за счет возможностей WDM сетей, организация резервирования на оптическом уровне, за счет исключения стадии о/э и э/о преобразований, позволяет добиться:
• резервирования высокоскоростных потоков;
• значительного уменьшения массогабаритных характеристик устройств,
по сравнению с системами SDH;
• снижения энергопотребления и тепловыделения оборудования.
Резервирование является основным способом повышения надежности
сетей связи, поэтому именно организации и применению методов резервирования будет уделено основное внимание в данной работе.
На основе проведенного в главах 1 и 2 анализа путей повышения надежности сетей связи, существующих механизмов резервирования сетей SDH, основ построения и преимуществ сетей WDM требуется рассмотреть и