Использование NGSDH оправдано в первую очередь в контексте постепенного перехода от «классической» SDH к NGSDH . Следовательно, такой переход должен быть минимально затратным

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 15Следующая ⇒

Важно понимать, что сам феномен NGSDH – это не новая технология, а попытка адаптации «классической» SDH к новым условиям и требованиям NGN.

Таблица 5 - Сравнение технологии «классической» SDH и NGSDH

Функции	«Классическая» SDH	NGSDH
Основное назначение	Обеспечить между двумя точками канал первичной сети	Обеспечить между двумя точками коридор передачи трафика IP
Параметры канала в сети	Стандартный канал иерархии PDH уровней Е1, Е3, Е4 пропускной способности	Коридор произвольной пропускной способности
Пропускная способность	Фиксированная	Фиксированная
Параметры интерфейса доступа	Интерфейс PDH рек. G.703	Различные интерфейсы, наиболее часто 10/100/1000 Base-T

NGSDH не является принципиально новой технологией, а представляет собой попытку адаптации технологии SDH к новым требованиям к транспортным сетям NGN. NGSDH не изменяет принципов функционирования SDH, а лишь заменяет фиксированные каналы иерархии PDH виртуальными «коридорами» различной пропускной способности.

Основные направления развития технологии NGSDH

Проблема передачи высокоскоростного трафика

Первым техническим решением для адаптации технологии SDH к условиям передачи пакетного трафика стала процедура виртуальной конкатенации VCAT и формирование в системе виртуальных коридоров произвольной пропускной способности. Как известно трафик, передаваемый в системах SDH, упаковывается в контейнеры разной пропускной способности. Всего в современных сетях SDH используются три типа контейнеров (С-12, С-3, С-4) для передачи потоков данных соответственно Е1(2Мбит/с), Е3(8 Мбит/с), Е4(140 Мбит/с). Такая пропускная способность не соответствует реалиям современных транспортных сетей NGN, в которых передаются более высокоскоростные потоки. Например, скорости передачи данных для некоторых технологий представлены в таблице 3.

Таблица 6 - Некоторые технологии NGN и соответствующе им скорости передачи данных

Технология	Скорость передачи данных, Мбит/с
Ethernet	10
Fast Ethernet	100
Gigabit Ethernet	1250
Fibre Channel	1060; 2120; 10000
ESCON	200; 1600

Для передачи подобных потоков данных в SDH был разработан механизм конкатенации, в соответствии с которым контейнеры С-4 могут передаваться по сети в виде сцепки. Содержимое контейнеров в таком случае считается объединённым, что и формирует единый поток данных, который передаётся с высокой скоростью. В результате применения процедуры конкатенации на разных скоростях на выходе системы SDH появляются не только стандартные контейнеры С-12, С-3, С-4, но также и конкатенированные контейнеры С-4-4с, С-4-16с, С-4-64с, С-4-256с. Буква «с» здесь обозначает метод последовательной конкатенации.

Метод конкатенации позволил расширить скорость передачи данных от точки к точке сети SDH, формируя определённый набор виртуальных труб фиксированного размера.

Таблица 7 – Емкости конкатенированных контейнеров VC-4-Nc

Тип VC	Ёмкость, кбит/с	Интервал выравнивания, байт	Транспорт SDH
VC-4	149760	3	STM-1
VC-4-4c	599040	12	STM-4
VC-4-16c	2396160	48	STM-16
VC-4-64c	9584640	192	STM-64
VC-4-256c	38338560	768	STM-256

3 ОСНОВЫ ВОЛНОВОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ КАНАЛОВ WDM

Недостатки временного мультиплексирования TDM

Полоса пропускания оптического волокна значительно шире, чем требуется на практике любому отдельно взятому приложению. Необходимость максимально эффективно использовать возможности передачи информации по оптическому волокну послужила толчком для интенсивных исследований.

Первой стали применять технологию TDM, которая широко используется в обычных системах электросвязи. Эта технология предусматривает объединение нескольких входных низкоскоростных каналов в один составной высокоскоростной канал.

Входные каналы по очереди модулируют высокочастотную несущую в течение выделенных им коротких промежутков времени (тайм-слотов), которые периодически повторяются. Например, в течение первого тайм-слота несущая модулируется первым входным каналом, в течение второго – вторым, в течение третьего – третьим, в течение четвертого – четвертым, в течение пятого – снова первым, в течение шестого – снова вторым и т. д. (рис. 29).

Временные слоты

TDM Мультиплексор 4х1

Рис. 29 - Принцип временного мультиплексирования

Мультиплексор на одной стороне канала связи собирает данные со всех источников и передает их по волокну в течение соответствующих тайм-слотов. Демультиплексор на другой стороне линии связи выделяет тайм-слоты, считывает данные и передает их соответствующим пользователям уже в виде единых выходных потоков.

Использование технологии TDM позволило увеличить пропускную способность волоконно-оптических линий связи до 10 Гбит/с. Дальнейшее развитие позволило линии со скоростью 10 Гбит/с постепенно заменять первоначально использовавшиеся системы TDM со скоростью 2,5 Гбит/с. Скорость передачи 10 Гбит/с в некотором роде разграничивает два типа систем TDM. Выше этой скорости некоторые основные характеристики оптического волокна – поляризационная модовая дисперсия, хроматическая дисперсия – начинают значительно влиять на качество передачи и должны приниматься во внимание при разработке систем связи. Это является серьезным препятствием для ведущихся в настоящее время разработок систем TDM со скоростями передачи 40 Гбит/с и выше.

Кроме того, для дальнейшего увеличения скорости требовались новые методы модуляции лазерного излучения, что привело к росту сложности и стоимости приемо-передающего оборудования. В табл. 7 приведены стандартные интерфейсы и соответствующие им скорости передачи иерархий SDH/SONET.

Таблица 7 – Стандартные интерфейсы и соответствующие им скорости передачи

Синхронный транспортный модуль	Скорость передачи
STM-1	155 (155,52) Мбит/с
STM-4	622 (622,08) Мбит/с
STM-16	2,5 (2,48832) Гбит/с
STM-64	10 (9,9533)
STM-256	40 (39,813) Гбит/с

Одним из существенных факторов, ограничивающих скорость передачи сигнала, является хроматическая дисперсия. Хроматической дисперсией называют как зависимость эффективного показателя преломления от длины волны, так и ее следствие – увеличение ширины оптических импульсов при их распространении по волокну. Для узкополосного лазера (с шириной спектра не более 0,1 нм) при увеличении скорости передачи с 2,5 Гбит/с (STM-16) до 10 Гбит/с (STM-64) из-за влияния хроматической дисперсии максимально возможная протяженность линии связи уменьшается в 16 раз.

Применение методов, уменьшающих влияние хроматической дисперсии, ведет к увеличению потерь, стоимости и сложности системы. Для стандартного ступенчатого одномодового волокна (G.652 по классификации ITU) максимальная дальность передачи со скоростью 10 Гбит/с без компенсации и коррекции дисперсии составляет 50-75 км.

Для уменьшения влияния хроматической дисперсии в качестве источников излучения применяют узкополосные лазеры с длиной волны излучения, близкой к длине волны нулевой дисперсии волокна. Работать непосредственно на длине волны нулевой дисперсии волокна не следует из-за возрастающего влияния эффекта четырехволнового смешения FWM (Four-Wave Mixing). К сожалению, частота излучения лазеров с внутренней модуляцией может определенным образом меняться во времени. Это негативное явление называется чирпированием (Chirp), а модулированный сигнал, несущая которого меняется таким образом – чирпированным сигналом. Чирпирование приводит к значительному расширению спектра генерируемых импульсов. Его можно значительно уменьшить, используя в качестве передатчиков лазеры с внешней модуляцией, что нашло практическое применение во всех современных высокоскоростных системах передачи.

Дальнейшее увеличение скорости передачи с помощью технологии TDM требует разработки и внедрения исключительно сложных и дорогостоящих электронных компонентов. Вся стоимость их разработки ложится на плечи оптической промышленности, так как в других областях (например, компьютерные технологии) эти скорости еще не достигнуты. Точность синхронизации сигналов систем передачи, предъявляемые при модуляции тока лазеров, мультиплексировании и демультиплексировании электрических сигналов на сверхвысоких частотах, очень высоки.

Технология помехоустойчивого кодирования FEC (Forward Error Correction) может увеличить энергетический потенциал системы на несколько дБ. FEC давно используется в беспроводной и спутниковой связи. В этой технологии данные перед передачей кодируются с добавлением избыточных битов. Избыточность позволяет исправлять случайные ошибки в цифровом сигнале без повторной передачи. В технологии FEC обнаружение и исправление ошибок передачи битов выполняется аппаратурой, как правило, на физическом уровне. Однако помехоустойчивое кодирование не в состоянии исправить все ошибки передачи, которые возникают из-за различных причин (хроматическая дисперсия, поляризационная модовая дисперсия, перекрестные помехи, и т.д.).

Поляризационная модовая дисперсия PMD (Polarization Mode Dispersion), также как и хроматическая дисперсия, приводит к уширению импульсов и начинает заметно влиять на качество передачи при высоких скоростях (частотах модуляции). PMD возникает из-за того, что оптическое излучение с различными состояниями поляризации оптического сигнала SOP (State of Polarization) распространяется вдоль волокна с различными скоростями. Это стохастическое явление, поэтому снижать влияние PMD особенно сложно. Известные практические способы не позволяют полностью компенсировать PMD в волокне.

Несмотря на все трудности, скорость передачи в цифровых сетях связи постоянно растет. Сейчас уже достигнута скорость 40 Гбит/с (уровень STM-256) и на рынке появилось оборудования цифровых систем передачи SDH/SONET, обеспечивающих мультиплексирование потоков уровня STM-16 и STM-64 в высокоскоростные потоки уровня STM-256, но в некоторых случаях коммерчески более выгодно использовать регенерацию сигнала.

«Второе дыхание» технологии TDM обеспечили успехи в изучении солитонов. Солитон – это особый вид светового импульса, который при распространении в определенной среде, и в частности – оптическом волокне, сохраняет свою форму (преимущественно гауссову). При усилении солитона через равные расстояния, теоретически он может распространяться сколь угодно далеко. Это связано с тем, что показатель преломления среды, в которой распространяется солитон, имеет небольшую добавку, которая квадратично зависит от мощности сигнала. При малых мощностях сигнала этой добавкой можно пренебречь. Однако при распространении солитона, представляющего собой волновой пакет большой мощности, нелинейные явления и хроматическая дисперсия при определенных условиях могут компенсировать изменения формы солитона. При этом солитон обладает исключительной стабильностью параметров распространения и устойчивостью к внешним возмущениям. Несмотря на то, что дальность распространения солитонов и ограничена затуханием сигнала в волокне, эта технология может успешно применяться для передачи сигналов большой мощности на большие расстояния.

Какие бы проблемы не возникали в технологии TDM и какие бы пути их решения не использовались, ни одна существующая технология не может заменить ее в настоящее время. Однако технология WDM может использоваться параллельно с технологией TDM для повышения ее эффективности.

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 281; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 10 111213 14 15 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!