В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Modern networks are placing ever greater demands on the trunk and station nodes of DWDM. Large backbone traffic growth (40 % capacity per year) contributes to the development of new technologies in modern DWDM platforms. Special contribution to this process is made by the development of fixed broadband networks by large companies, as well as traffic growth of mobile subscribers with the advent of LTE technology. Large companies operate on large volumes of traffic, have an extensive regional network and also often provide traffic transit to small operators.
На сегодняшний день основными направлениями развития платформ для оптических транспортных сетей являются:
Здесь существует два подхода: l использование суперканалов; l увеличение скорости отдельных поднесущих.
Суперканал – технология в DWDM, где несколько когерентных оптических несущих объединяются для создания унифицированного высокоскоростного канала за один операционный цикл. С точки зрения абонента, использующего услугу, нет отличий между использованием суперканала или несущей на скорости более 100 Гбит/с. Может возникнуть вопрос: почему просто не увеличить скорость текущей несущей, к примеру, до 200 Гбит/с или выше на данный момент? На то есть несколько причин:
На текущий момент есть несколько реализаций суперканалов различными производителями оборудования.
Так, одной из популярных схем является использование двух или четырех поднесущих для получения скоростей суперканала 200 или 400 Гбит/с с использованием модуляций PM-QPSK (Polarization Multiplexed Quadrature Phase Shift Keying) и PM-16QAM. Но с использованием суперканала возникает вопрос спектральной эффективности. Два варианта решения этого вопроса – использование технологий OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) и Nyquist WDM. Они обе предполагают оптимальную спектральную эффективность 2N бит/с/Гц, где N – число точек созвездия модуляции.
Также предлагаются схемы суперканала 5x100 Гбит/с = 500 Гбит/с.
Дальнейшим возможным улучшением в плане спектральной эффективности является использование спектра без привязки к сетке частот ITU-T, что позволяет добиться оптимального использования частотной полосы. Так, например, гибкая сетка частот позволит добавлять или убирать поднесущие из суперканала на лету. Также производители заявляют дальнейшее увеличение емкости суперканала до 1 Тбит/с.
В случае увеличения скоростей для отдельных поднесущих следует иметь в виду, что с ростом уровня модуляции падает дальность передачи сигнала без потерь. Так, использование модуляции 16-QAM (возможность передачи 4 символов в одном созвездии) позволяет передавать трафик на расстояние до 500–700 км без регенерации, а использование QPSK (2 символа на созвездие) – до 2500 км и далее без регенерации.
Стандартом де-факто в настоящий момент является сетка частот ITU-T с расстояниями между несущими 50 ГГц, однако уже производятся пробные запуски каналов на большие расстояния с использованием сетки частот менее 40 ГГц. Одновременно с этим проводятся работы в области перехода на гибкую сетку частот, когда канал на определенной несущей может занимать различную ширину спектра в зависимости от потребностей. Одни из последних предложений предполагают использование 12,5 ГГц для гибкой сетки частот.
Классическое использование диапазона C подразумевает применение максимум 80 несущих. Однако в настоящее время зачастую используются дополнительные частоты по краям диапазона, таким образом, общее количество несущих достигает 96. Если добавить сюда еще несущие L-диапазона, можно получить DWDM-систему с более чем 150–160 несущими.
В настоящее время рассматриваются следующие технологии направления интеграции:
ASON – функционал управления сетью, обеспечивающий динамическое управление транспортными сетями (SDH или WDM) с помощью автоматического управления сетевыми ресурсами. В соответствии с ITU-T задачами уровня управления ASON являются [1]:
WSON в дополнение к функциям, выполняемым ASON, позволяет решить проблему автоматического определения волокна/длины волны и выбора маршрута прохождения несущей. Протоколом уровня управления в WSON является GMPLS (Generalized MPLS), обеспечивающий построение LSP (Label Switched Path) через различные сети, в том числе оптические WDM. Применение этих технологий позволяет маршрутизатору (коммутатору) IP-сети просигнализировать в DWDM-сеть параметры включения новой услуги. DWDM-сеть, в свою очередь, может найти оптимальный маршрут и просигнализировать маршрутизатору параметры включения канала, такие как длина волны с последующим автоматическим включением услуги. С помощью этих технологий можно также производить оптимальное резервирование каналов на транспортной сети.
Еще следует упомянуть класс решений IPoDWDM, предполагающих перемещение транспондерной части в маршрутизатор, что упрощает таким образом состав шасси DWDM.
Классическая схема построения транспортной оптической сети на DWDM подразумевает, что к каждому порту add/drop мультиплексора привязана своя фиксированная частота. Также порты мультиплексора жестко привязаны к определенному направлению. Эти ограничения требуют физическую перекроссировку патч-кордов на терминальных узлах при изменении длины волны или направления для предоставляемой услуги.
Платформы следующего поколения предполагают отсутствие привязки частоты к конкретному порту add/drop мультиплексора, обеспечивая высокий уровень гибкости сети. В случае если узел имеет более одного направления, любая частота с любого порта может быть смаршрутизирована в любое направление на узле. При использовании и комбинировании этих технологий можно изменить длину волны и направление любой DWDM-услуги программно. При использовании маршрутизации волны определенной длины в произвольном направлении необходимо обеспечивать возможность отправлять одинаковые длины волн по различным направлениям. Современные ROADM следующего поколения позволяют это сделать.
Одним из важнейших вопросов в платформах NGN является оптимизация усилительного тракта.
В традиционных системах используются, как правило, два типа усилителей:
Усилитель EDFA обладает большей эффективностью с точки зрения мощности по сравнению с рамановским. Выход мощности зависит от мощности накачки, необходимой для достижения заданного усиления. Одним из способов повышения выходной мощности является использование новых типов волокон с улучшенными характеристиками. Однако пока оператор прокладывает новое волокно, заменяя предыдущее, существующая менее эффективная пассивная оптическая инфраструктура используется с рамановскими усилителями.
С другой стороны, окно работы EDFA покрывает C-диапазон: спектр шириной 35 нм (1530–1565 нм). Рамановский усилитель может работать в гораздо более широком диапазоне – 100 нм, покрывающим C- и L-диапазоны (1570–1605 нм) вместе. Это обеспечивает передачу гораздо большего количества несущих частот через волокно и троекратное увеличение емкости. Для покрытия C и L-диапазонов оператору требуется два EDFA-усилителя, разработанные каждый под свой диапазон.
EDFA обеспечивает концентрированное усиление, восстанавливая сигнал в отдельных точках сети через 80 км. В отличие от него рамановский – увеличивает сигнал по мере его распространения по волокну. Более плавное усиление также означает, что мощность, необходимая на каждый канал, уменьшается, что увеличивает допустимое искажение сигнала до возникновения необратимых нелинейных эффектов, вызываемых большей мощностью оптического сигнала.
Сейчас для улучшения характеристик усилителей каналов 100 Гбит/с производители для платформ следующего поколения предполагают использовать комбинированное EDFA/Рамановское усиление. Преимуществом таких решений являются эффективность по мощностным характеристикам и дальности передачи, но ширина спектра по-прежнему ограничивается Эрбиумом до 35 нм.
Для скоростей несущих от 100 Гбит/с и выше оптимальным является рамановский усилитель, однако для увеличения расстояния пролетов используются гибридные решения.
По мере роста объемов трафика и увеличения требований к качеству предлагаемых услуг транспортные сети эволюционируют в сторону интеллектуальных сетей, обеспечивающих гибкое включение любого сервиса в любом месте в любое время с требуемой скоростью и на необходимое расстояние.
Литература
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #1, 2014
Посещений: 7391
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
