NGN - Panduan Cepat
Munculnya komunikasi suara dan data berkecepatan tinggi telah membawa kebutuhan akan media yang cepat untuk menyampaikan informasi. Sirkuit atau tautan digital telah berkembang dari kebutuhan untuk mengirimkan suara atau data dalam bentuk digital.
Konversi dari bentuk analog ke digital mengikuti proses empat tahap ( lihat Gambar berikut ) dan akan dirinci pada bagian berikut.
Contoh
Frekuensi suara mengambil bentuk sinyal analog yaitu gelombang sinus ( lihat Gambar berikut ). Sinyal ini harus diubah menjadi bentuk biner agar dapat dibawa melalui media digital. Tahap pertama dari konversi ini adalah mengubah sinyal audio menjadiPulse Amplitude Modulation(PAM)sinyal. Proses ini secara umum dikenal sebagaisampling.
Proses pengambilan sampel harus mengumpulkan informasi yang cukup dari frekuensi suara yang masuk untuk memungkinkan salinan sinyal asli dibuat. Frekuensi suara biasanya dalam kisaran300Hz to 3400Hz, biasanya dikenal sebagai commercial speech band.
Untuk mendapatkan sampel, frekuensi sampling diterapkan ke frekuensi suara asli. Frekuensi pengambilan sampel ditentukan olehNyquist Sampling Theorem, yang menentukan itu “the frequency of sampling should be at least twice the highest frequency component.”
Hal ini memastikan bahwa sampel diambil minimal satu kali dalam setiap setengah siklus, sehingga menghilangkan kemungkinan pengambilan sampel pada titik nol siklus, yang tidak memiliki amplitudo. Ini menghasilkan frekuensi sampling menjadi minimal 6,8 KHz.
Standar Eropa mengambil sampel sinyal yang masuk di 8 KHZ, memastikan sampel, diambil setiap 125micro secondsatau 1/8000 detik ( lihat Gambar berikut ).
Kuantisasi
Amplitudo dari setiap sampel idealnya diberi kode biner (1 atau 0), tetapi karena jumlah amplitudo tidak terbatas; oleh karena itu, perlu tersedia jumlah kode biner yang tak terbatas. Ini akan menjadi tidak praktis, sehingga proses lain harus digunakan, yang dikenal sebagaiquantizing.
Kuantisasi membandingkan sinyal PAM dengan skala kuantisasi, yang memiliki jumlah level diskrit yang terbatas. Skala kuantisasi terbagi menjadi 256 level kuantisasi, 128 level positif dan 128 level negatif.
Tahap kuantisasi melibatkan pengalokasian kode biner 8 bit unik yang sesuai dengan interval kuantisasi di mana amplitudo sinyal PAM turun ( lihat Gambar berikut ).
Ini terdiri dari 1 bit polaritas dengan 7 bit sisanya digunakan untuk mengidentifikasi level kuantisasi ( seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas ).
Bit pertama seperti yang terlihat sebelumnya adalah bit polaritas, tiga bit berikutnya untuk kode segmen, memberikan delapan kode segmen, dan empat bit sisanya untuk level kuantisasi, memberikan enam belas level kuantisasi.
Companding
Proses kuantisasi itu sendiri mengarah pada fenomena yang dikenal sebagai quantization distortion. Ini terjadi ketika amplitudo sinyal yang diambil sampelnya berada di antara level-level kuantisasi. Sinyal selalu dibulatkan ke seluruh level terdekat. Perbedaan antara level sampel dan level kuantisasi ini adalah mengkuantisasi distorsi.
Laju perubahan amplitudo sinyal bervariasi di berbagai bagian siklus. Hal ini paling sering terjadi pada frekuensi tinggi karena amplitudo sinyal berubah lebih cepat daripada frekuensi rendah. Untuk mengatasi hal ini, kode segmen pertama memiliki tingkat kuantisasi yang berdekatan. Kode segmen berikutnya kemudian menggandakan tinggi sebelumnya dan seterusnya. Proses ini dikenal sebagaicompanding, karena memampatkan sinyal yang lebih besar dan memperluas sinyal yang lebih kecil.
Di Eropa mereka menggunakan A-law companding, dibandingkan dengan Amerika Utara dan Jepang yang menggunakan μ law.
Karena distorsi kuantisasi setara dengan noise, companding meningkatkan rasio sinyal terhadap noise pada sinyal amplitudo rendah, dan menghasilkan rasio sinyal terhadap noise yang dapat diterima pada rentang amplitudo lengkap.
Pengkodean
Agar informasi biner dapat dikirim melalui jalur digital, informasi tersebut harus dimodifikasi menjadi kode baris yang sesuai. Teknik pengkodean yang digunakan di Eropa dikenal sebagaiHigh Density Bipolar 3 (HDB3).
HDB3 berasal dari kode baris yang disebut AMI atau Alternate Mark Inversion. Dalam pengkodean AMI, ada 3 nilai yang digunakan: tidak ada sinyal untuk mewakili biner 0, dan sinyal positif atau negatif yang digunakan secara bergantian untuk mewakili biner 1.
Satu masalah yang terkait dengan pengkodean AMI terjadi ketika string panjang nol ditransmisikan. Hal ini dapat menyebabkan masalah loop kunci fasa di penerima ujung jauh.
HDB3bekerja dengan cara yang mirip dengan AMI, tetapi menggabungkan langkah pengkodean ekstra yang menggantikan string empat nol dengan tiga nol diikuti dengan 'bit pelanggaran'. Pelanggaran ini memiliki polaritas yang sama dengan transisi sebelumnya ( lihat Gambar berikut ).
Seperti dapat dilihat pada contoh, 000V menggantikan string pertama dari empat angka nol. Namun, menggunakan jenis pengkodean ini dapat menyebabkan level DC rata-rata dimasukkan ke dalam sinyal, karena string panjang nol dapat hadir, semua dikodekan dengan cara yang sama. Untuk menghindari hal ini, pengkodean setiap empat nol berturut-turut diubah menjadi B00V, dengan menggunakan bit 'pelanggaran bipolar' yang bergantian dalam polaritas.
Dari sini, dapat diasumsikan bahwa dengan pengkodean HDB3, jumlah maksimum nol tanpa transisi adalah tiga. Teknik pengkodean ini sering disebut sebagai filemodulation format.
Multiplexing
Sejauh ini, kami hanya berkonsentrasi pada satu saluran suara. Sekarang, kita perlu menggabungkan sejumlah saluran ini ke dalam satu jalur transmisi, sebuah proses yang dikenal sebagaimultiplexing. Multiplexing adalah proses yang digunakan dimana beberapa saluran dapat digabungkan, agar dapat ditransmisikan melalui jalur transmisi tunggal. Proses yang biasa digunakan dalam telepon dikenal sebagaiTime Division Multiplexing (TDM).
Seperti yang telah kita lihat sebelumnya, pengambilan sampel untuk satu saluran dilakukan setiap 125 micro seconds. Ini memungkinkan untuk mengambil sampel saluran lain selama periode ini. Di Eropa, rentang waktu dibagi menjadi32 periode waktu, yang dikenal sebagai timeslots. 32 slot waktu ini kemudian dapat dikelompokkan menjadi satuframe( lihat gambar berikut ).
Akibatnya, durasi waktu sebuah frame dapat dianggap sebagai 125 detik mikro. Sekarang juga dapat diasumsikan bahwa karena setiap slot waktu terdiri dari 8 bit data, dan diulangi 8000 kali, laju saluran 64000 bit per detik atau 64Kbit dapat dicapai. Dengan informasi ini sekarang dimungkinkan untuk menentukan jumlah bit data yang ditransmisikan melalui jalur tunggal, yang dikenal sebagaisystem bit rate. Ini dihitung menggunakan rumus berikut -
Kecepatan bit sistem = Frekuensi pengambilan sampel x Jumlah slot waktu x Bit per slot waktu = 8000 x 32 x 8, = 2048000 bit / detik, = 2.048Mbits
Dari 32 saluran yang tersedia, 30 digunakan untuk transmisi ucapan, dan 2 slot waktu lainnya digunakan untuk penyelarasan dan pemberian sinyal. Bagian berikut akan menjelaskan fungsi dari semua slot waktu.
Slot waktu 1 hingga 15 dan 17 hingga 31
30 slot waktu ini tersedia untuk transmisi sinyal analog digital dalam bentuk 8-bit, dengan bandwidth 64 kbit / s (misalnya data pelanggan).
Slot waktu 0
Sistem yang direkomendasikan Eropa menetapkan bahwa slot waktu 0 dari setiap frame digunakan untuk sinkronisasi, juga dikenal sebagai frame alignment( lihat Gambar berikut ). Ini memastikan bahwa slot waktu di setiap frame selaras antara stasiun pemancar dan stasiun penerima.
Itu frame alignment word (FAW) dibawa dalam bit data 2 hingga 8 dari setiap frame genap, sedangkan frame ganjil membawa a not frame alignment word(NFAW) di data bit 2 ( lihat Gambar berikut ).
Pemeriksaan kesalahan juga tersedia di slot waktu 0, menggunakan a cyclic redundancy check (CRC) untuk memverifikasi kesejajaran bingkai, yang dilakukan dalam data bit 1 dari semua bingkai. Ada juga fasilitas pelaporanFar End Alarms, yang ditunjukkan dengan biner 1 yang dimasukkan ke dalam data bit 3 dari semua frame ganjil. Bit data yang tersisa 4 hingga 8 dari frame ganjil dapat digunakan untuk alarm nasional dan manajemen jaringan.
Slot waktu 16
Timeslot 16 memiliki 8 bit data yang tersedia, dan dengan menggunakan kode variabel dari 4 bit data, pensinyalan dapat dilakukan untuk 2 saluran suara di setiap frame.
Oleh karena itu dapat dilihat bahwa diperlukan 15 frame untuk melengkapi pensinyalan untuk semua saluran suara ( lihat Gambar berikut ).
Karena sekarang ada beberapa bingkai yang dibawa dalam urutan yang logis, harus ada perangkat untuk menyelaraskannya. Ini dicapai dengan menggunakan bingkai sebelum bingkai yang berisi informasi pensinyalan, yang dikenal sebagai Bingkai 0.
Timeslot 16 in Frame 0 berisi multi-frame alignment word(MFAW), menggunakan bit data 1 hingga 4, dan digunakan untuk menunjukkan permulaan multi-frame, yang diperiksa di stasiun penerima ( lihat Gambar berikut ).
Data bit 6 dapat digunakan untuk menunjukkan distant multi-frame alignment loss(DLMFA). Seperti yang dapat dilihat, multi-frame terdiri dari semua frame yang diperlukan untuk menyelesaikan semua operasi ucapan dan pensinyalan, yaitu 16 frame, dan dikenal sebagai amulti-frame( lihat Gambar berikut ).
Durasi multi-frame dapat dihitung dengan menggunakan berikut -
Durasi multiframe = Jumlah frame x durasi frame
= 16 x 125 detik mikro
= 2000 detik mikro
= 2 mili detik
Saluran yang tersisa semuanya dapat digunakan untuk transmisi suara atau data, dan dikenal sebagai slot waktu 1 hingga 15 dan 17 hingga 31, dan disamakan dengan saluran bernomor 1 hingga 30.
FAW = Kata Penyelarasan Bingkai
MFAW = Kata Penyelarasan Multiframe
DATA = 8 bit data kata
SIG = slot waktu pensinyalan CAS
Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) telah dikembangkan secara bertahap dari sistem dasar 30-channel PCM (PCM-30).
Seperti yang dapat dilihat pada Gambar berikut, ada tiga sistem hierarki yang tersedia, masing-masing mendukung kecepatan jalur dan kecepatan multipleks yang berbeda. Oleh karena itu, tarif agregat yang lebih tinggi dapat dicapai dengan mengelompokkan tarif yang lebih rendah melalui penggunaan multiplexer.
Tautan bit rate yang lebih tinggi juga membutuhkan bit tambahan untuk pembingkaian dan kontrol. Misalnya, sinyal 8,4 Mbits terdiri dari 4 × 2,048 Mbits = 8,192 Mbits, dengan 256 Kbit sisanya digunakan untuk pembingkaian dan kontrol.
Sistem hierarki Eropa dan Amerika Utara sering disebut dengan surat ‘E’ untuk Eropa dan ‘T’untuk Amerika Utara, dengan tingkat hierarki diberi nomor secara berurutan. Tingkat hierarki ini dapat dibandingkan pada Gambar berikut -
| Tingkat Hierarki | Bit Rate (Mbits) | Saluran Suara | |
|---|---|---|---|
| Amerika Utara | T1 | 1.544 | 24 |
| T2 | 6.312 | 96 | |
| T3 | 44.736 | 672 | |
| T4 | 274.176 | 4032 | |
| Orang eropa | E1 | 2.048 | 30 |
| E2 | 8.448 | 120 | |
| E3 | 34.368 | 480 | |
| E4 | 139.264 | 1920 | |
| Tak terdefinisikan | 565.148 | 7680 |
Kecepatan bit ini sering disingkat menjadi 1,5 meg, 3 meg, 6 meg, 44 meg, 274 meg dan 2 meg, 8 meg, 34 meg, 140 meg, dan 565 meg.
Karena warisan PDH begitu menonjol dalam industri telekomunikasi, maka tarif saluran ini harus diakomodasi dalam teknologi baru yang akan diperkenalkan, oleh karena itu banyak tarif saluran PDH didukung oleh Synchronous Digital Hierarchy (SDH). Satu-satunya pengecualian untuk ini adalah penghilangan level 8,4 Mbits, yang tidak lagi memiliki arti praktis dan tidak didukung oleh SDH.
Dalam sistem dasar 2 Mbit, datanya adalah interleave byte, di mana setiap slot waktu 8-bit dikirim satu demi satu. Dalam kasus tingkat hierarki yang lebih tinggi, aliran data digandakan bersama-sama sedikit demi sedikit. Kerugian dari sistem ini adalah bahwa bit rate dari setiap sinyal anak sungai dapat bervariasi dari nilai nominal karena setiap multiplexer memiliki suplai jam independennya sendiri. Penyimpangan clock ini bergantung pada line rate dan dapat dikompensasikan dengan menggunakan teknik justifikasi dalam bandwidth yang tersisa setelah tahap multiplexing. Tarif baris juga menentukan kode baris yang digunakan untuk transmisi seperti yang dapat dilihat di bawah -
| Bit Rate (Mbits) | Jumlah Saluran 64Kbit | Deviasi jam yang diizinkan (ppm) | Kode antarmuka | Kode media / baris pilihan | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Seimbang | Koaksial | Serat Optik | ||||
| 2.048 | 30 | ± 50 | AMI | HDB3 | ||
| 8.448 | 120 | ± 30 | HDB3 | HDB3 | HDB3 | |
| 34.368 | 480 | ± 20 | HDB3 | HDB3 | 4B3T 2B1Q |
5B6B |
| 139.264 | 1920 | ± 15 | CMI | 4B3T | 5B6B | |
Sifat PDH
Plesiochronous - “Almost Synchronous”
Multiplexing sinyal 2 Mbit / s menjadi sinyal multiplexing orde tinggi.
Pemasangan kabel di antara situs sakelar sangat mahal.
Meningkatkan kapasitas lalu lintas kabel dengan meningkatkan kecepatan bit.
4 sinyal orde rendah digandakan menjadi sinyal orde tinggi tunggal di setiap level.
Teknologi PDH memungkinkan multiplexing sinyal secara berurutan dari 2 M - 8 M, dari 8 M - 34 M, dari 34 M - 140 M dan akhirnya sistem 140 M - 565 M.
Ada juga muxes "lompat" atau "lewati" yang akan memungkinkan multiplexing sinyal 16 2 M menjadi sinyal 34 M tanpa tingkat perantara 8 M.
Batasan PDH
Synchronisation- Data ditransmisikan secara berkala. Dengan pengaturan waktu yang berasal dari osilator pemancar, data diambil sampelnya pada kecepatan yang sama saat sedang dikirim.
Data ditransmisikan secara berkala. Dengan pengaturan waktu yang berasal dari osilator pemancar, data diambil sampelnya pada tingkat yang lebih lambat daripada pemancar. Salah satu kekurangan PDH adalah setiap elemen tersinkronisasi secara independen. Agar data dapat diterima dengan benar, laju pengambilan sampel di ujung penerima harus sama dengan laju transmisi di ujung pemancar.
Data ditransmisikan secara berkala. Dengan pengaturan waktu yang berasal dari osilator pemancar, data diambil sampelnya pada tingkat yang lebih cepat daripada pemancar. Jika osilator di ujung penerima bekerja lebih lambat daripada di ujung pemancar, penerima akan kehilangan beberapa bit dari sinyal yang ditransmisikan.
Atau, jika jam penerima bekerja lebih cepat daripada jam pemancar, penerima akan mengambil sampel beberapa bit dua kali.
Bit pembenaran ditambahkan ke sinyal urutan yang lebih rendah sehingga dapat dimultipleks pada satu kecepatan. Peralatan osilator digunakan sebagai sumber waktu untuk proses adaptasi bit rate pada urutan yang lebih rendah dan juga pada proses multipleks. Bit pembenaran dibuang di ujung yang diterima ketika sinyal didek multiplexing.
Karena metode sinkronisasi yang digunakan, tidak mungkin untuk melakukan de-multipleks dari sinyal orde tinggi ke sinyal anak sungai orde terendah dalam satu peralatan. Itu perlu untuk melakukan de-multipleks di semua tingkatan untuk mengakses sinyal yang dijatuhkan di suatu situs dan kemudian multipleks ulang semua saluran lain kembali ke tingkat yang lebih tinggi. Ini berarti harus ada banyak peralatan di situs untuk mencapai hal ini. Ini dikenal sebagaiPDH Mux Mountain. Semua peralatan ini menghabiskan banyak ruang di situs dan juga meningkatkan kebutuhan suku cadang untuk disimpan di lokasi.
Kurangnya ketahanan dalam jaringan PDH berarti bahwa jika terjadi kerusakan serat, lalu lintas akan hilang. Manajemen jaringan PDH hanya melaporkan alarm ke operator NOC. Tidak ada diagnosis atau alat perbaikan yang tersedia untuk staf NOC. Seorang insinyur pemeliharaan perlu dikirim ke situs dengan jumlah informasi minimum. Setiap elemen jaringan memerlukan koneksi ke jaringan DCN karena tidak ada fasilitas untuk membawa informasi manajemen melalui jaringan PDH.
Kurangnya standar untuk interkoneksi berarti bahwa tidak mungkin untuk menghubungkan peralatan dari beberapa vendor. Peralatan dapat beroperasi pada panjang gelombang yang berbeda, menggunakan kecepatan bit yang berbeda, atau antarmuka optik berpemilik.
Jaringan SDH menggantikan PDH dan memiliki beberapa keunggulan utama.
Rekomendasi G.707, G.708, dan G.709 ITU memberikan dasar untuk jaringan global.
Jaringan mendapat manfaat dari ketahanan lalu lintas untuk meminimalkan kehilangan lalu lintas jika terjadi kerusakan serat pada peralatan.
Teknologi pemantauan bawaan memungkinkan konfigurasi jarak jauh dan pemecahan masalah jaringan.
Teknologi fleksibel memungkinkan akses anak sungai di tingkat mana pun.
Teknologi bukti masa depan memungkinkan kecepatan bit yang lebih cepat seiring kemajuan teknologi.
Sedangkan jaringan PDH Eropa tidak dapat berinteraksi dengan jaringan AS, jaringan SDH dapat membawa kedua jenis tersebut. Slide ini menunjukkan bagaimana perbandingan jaringan PDH yang berbeda dan sinyal mana yang dapat dibawa melalui jaringan SDH.
SDH - Topologi Jaringan
Sistem Jalur
Sistem mandiri adalah sistem untuk topologi jaringan PDH. Lalu lintas ditambahkan dan dijatuhkan hanya di titik akhir jaringan. Node terminal digunakan di akhir jaringan untuk menambah dan mengurangi lalu lintas.
Dalam jaringan SDH mana pun, dimungkinkan untuk menggunakan node yang dikenal sebagai regenerator. Node ini menerima sinyal SDH tingkat tinggi dan mentransmisikannya kembali. Tidak ada akses lalu lintas tingkat rendah yang dimungkinkan dari sebuah regenerator dan mereka hanya digunakan untuk menempuh jarak yang jauh antar lokasi di mana jarak tersebut berarti bahwa daya yang diterima akan terlalu rendah untuk membawa lalu lintas.
Sistem Cincin
Sistem ring terdiri dari beberapa add / drop muxes (ADM) yang terhubung dalam konfigurasi ring. Lalu lintas dapat diakses di ADM mana pun di sekitar ring dan juga memungkinkan untuk lalu lintas dijatuhkan di beberapa node untuk tujuan siaran.
Jaringan ring juga memiliki keunggulan menawarkan ketahanan lalu lintas, jika ada lalu lintas putus serat saya tidak hilang. Ketahanan jaringan dibahas lebih rinci nanti.
Sinkronisasi Jaringan SDH
Sementara jaringan PDH tidak tersinkronisasi secara terpusat, jaringan SDH (oleh karena itu dinamakan hierarki digital sinkron). Di suatu tempat di jaringan operator akan menjadi sumber referensi utama. Sumber ini didistribusikan ke seluruh jaringan baik melalui jaringan SDH atau melalui jaringan sinkronisasi terpisah.
Setiap node dapat beralih ke sumber cadangan jika sumber utama tidak tersedia. Berbagai tingkat kualitas ditentukan dan node akan beralih ke sumber kualitas terbaik berikutnya yang dapat ditemukannya. Dalam kasus di mana node menggunakan waktu garis masuk, byte S1 di overhead MS digunakan untuk menunjukkan kualitas sumber.
Sumber kualitas terendah yang tersedia untuk node umumnya osilator internalnya, dalam kasus di mana node beralih ke sumber jam internalnya sendiri, ini harus diperbaiki sesegera mungkin karena node dapat mulai menghasilkan kesalahan dari waktu ke waktu.
Penting bahwa strategi sinkronisasi untuk jaringan direncanakan dengan hati-hati, jika semua node dalam jaringan mencoba menyinkronkan tetangganya di sisi yang sama, Anda akan mendapatkan efek yang disebut putaran waktu, seperti yang ditunjukkan di atas. Jaringan ini akan segera mulai menghasilkan kesalahan saat setiap node mencoba melakukan sinkronisasi satu sama lain.
Hirarki SDH
Diagram berikut menunjukkan bagaimana payload dibuat, dan itu tidak menakutkan seperti yang terlihat pada awalnya. Beberapa slide berikutnya akan menjelaskan bagaimana sinyal SDH dibangun dari muatan tingkat yang lebih rendah.
Bingkai STM-1
Frame terdiri dari baris 9 overhead dan 261 payload byte.
Bingkai dikirimkan baris demi baris seperti yang diilustrasikan di bawah ini. 9 byte overhead berturut-turut ditransmisikan, diikuti oleh 261 byte payload, baris berikutnya kemudian ditransmisikan dengan cara yang sama sampai seluruh frame telah dikirim. Seluruh frame ditransmisikan dalam 125 mikro detik.
STM-1 Overhead
3 baris pertama dari overhead disebut overhead bagian repeater. Baris ke-4 membentuk penunjuk AU, dan 5 baris terakhir menahan overhead bagian multipleks.
Untuk menjelaskan berbagai jenis biaya tambahan, pertimbangkan sistem di mana muatan diteruskan melalui beberapa regenerator perantara sebelum mencapai ADM tempat muatan ditambahkan / dilepaskan.
Overhead bagian repeater digunakan untuk komunikasi dan pemantauan antara dua node yang berdekatan.
Overhead bagian multipleks digunakan untuk komunikasi dan pemantauan antara dua node yang memiliki fasilitas add / drop seperti ADM.
Di tingkat yang lebih rendah, ada juga overhead jalur yang ditambahkan di tingkat anak sungai, ini akan dibahas lebih rinci nanti.
Pemantauan alarm overhead yang berbeda memudahkan untuk menunjukkan masalah di jaringan. Alarm RS menunjukkan masalah di sisi HO SDH antara dua node, sedangkan jika menyelidiki alarm MS, Anda dapat mengesampingkan masalah di node regenerator.
Jejak Jalur SDH
Jejak jalur bisa sangat berguna dalam menunjukkan masalah interkoneksi antar node. Mungkin ada berbagai interkoneksi fisik seperti sambungan dan tambalan dalam bingkai optik antara dua node. Setiap node dikonfigurasi oleh operator jaringan untuk mengirim string unik yang mengidentifikasinya.
Setiap node juga dikonfigurasi dengan string yang harus diterima dari node tetangganya.
Jika jejak jalur yang diterima oleh node cocok dengan yang mereka harapkan, maka semuanya OK.
Jika jejak jalur yang diterima tidak cocok dengan jejak yang diharapkan node, maka ini menunjukkan masalah dengan koneksi antar node.
Manajemen SDH
Saluran DCC yang terdapat dalam overhead bagian memungkinkan pengelolaan jaringan SDH yang mudah. Sistem manajemen jaringan yang terhubung ke sebuah node di jaringan dapat berkomunikasi dengan node lain di jaringan menggunakan saluran DCC. Node yang terhubung ke jaringan DCN disebut sebagai node gateway, untuk tujuan resiliensi biasanya terdapat lebih dari satu node gateway pada jaringan.
Ketahanan Jaringan SDH
Dalam konfigurasi ring, lalu lintas dikirim kedua rute di sekitar ring dari ADM asal (Add / Drop Multiplexer). Di ADM mana pun di mana sinyal tidak dijatuhkan, itu hanya lewat. Meskipun lalu lintas melewati lingkar di atas kedua rute, tetapi hanya satu rute yang digunakan untuk mengambil lalu lintas dari di ADM penerima, rute ini adalahactive routeatau jalan. Rute lainnya dikenal sebagaistandby route atau jalan.
Jika ada pemutusan serat pada jalur aktif, ADM penerima akan beralih menggunakan sinyal alternatif sebagai jalur aktif. Hal ini memungkinkan pemulihan arus lalu lintas yang cepat dan otomatis ke pelanggan. Ketika serat putus diperbaiki, ring tidak secara otomatis beralih kembali karena ini akan menyebabkan lalu lintas "hit" lebih lanjut, tetapi akan menggunakan ini sebagai jalur siaga jika terjadi kegagalan di masa mendatang pada jalur aktif baru. MUX yang kehilangan lalu lintas akan menggunakan K byte untuk memberi sinyal saklar proteksi kembali ke MUX asal.
Sakelar cincin manual juga dapat dilakukan dari pusat manajemen jaringan atau dari terminal lokal yang dioperasikan oleh para insinyur.
WDM adalah teknologi yang memungkinkan berbagai sinyal optik dikirim oleh satu serat. Prinsipnya pada dasarnya sama dengan frequency-division multiplexing (FDM). Artinya, beberapa sinyal ditransmisikan menggunakan operator berbeda, menempati bagian spektrum frekuensi yang tidak tumpang tindih. Dalam kasus WDM, pita spektrum yang digunakan berada di wilayah 1300 atau 1550 nm, yang merupakan dua jendela panjang gelombang di mana serat optik memiliki kehilangan sinyal yang sangat rendah.
Awalnya, setiap jendela digunakan untuk mengirimkan sinyal digital tunggal. Dengan kemajuan komponen optik seperti laser umpan balik terdistribusi (DFB), amplifier serat doped erbium (EDFA), dan detektor foto, segera disadari bahwa setiap jendela pemancar sebenarnya dapat digunakan oleh beberapa sinyal optik, masing-masing menempati a traksi kecil dari total jendela panjang gelombang yang tersedia.
Faktanya, jumlah sinyal optik yang digandakan di dalam jendela hanya dibatasi oleh ketepatan komponen ini. Dengan teknologi saat ini, lebih dari 100 saluran optik dapat digandakan menjadi satu serat. Teknologi itu kemudian diberi namadense WDM (DWDM).
Keuntungan utama DWDM adalah potensinya untuk secara efektif meningkatkan bandwidth serat optik berkali-kali lipat. Jaringan serat yang besar yang ada di seluruh dunia dapat tiba-tiba memiliki kapasitas berlipat ganda, tanpa perlu panjang serat baru, proses yang mahal. Jelas, peralatan DWDM baru harus dihubungkan ke serat ini. Selain itu, regenerator optik mungkin diperlukan.
Jumlah dan frekuensi panjang gelombang yang akan digunakan distandarisasi oleh ITU (T). Set panjang gelombang yang digunakan penting tidak hanya untuk interoperabilitas, tetapi juga untuk menghindari interferensi destruktif antara sinyal optik.
Tabel berikut memberikan frekuensi nominal, pusat berdasarkan 50 GHz, jarak saluran minimum yang ditambatkan ke referensi 193,10 THz. Perhatikan bahwa nilai C (velocity of light) diambil sama dengan 2.99792458 x 108 m / detik. untuk mengubah antara frekuensi dan panjang gelombang.
Grid ITU-T (dalam C-band), ITU (T) Rec. G.692
| Frekuensi sentral nominal (THz) untuk jarak 50 GHz | Frekuensi sentral nominal (THz) untuk jarak 100 GHz | Panjang gelombang pusat nominal (Nm) |
|---|---|---|
| 196.10 | 196.10 | 1528.77 |
| 196.05 | 1529.16 | |
| 196.00 | 196.00 | 1529,55 |
| 195.95 | 1529.94 | |
| 195.90 | 195.90 | 1530.33 |
| 195,85 | 1530.72 | |
| 195.80 | 195.80 | 1531,12 |
| 195.75 | 1531.51 | |
| 195,70 | 195,70 | 1531,90 |
| 195,65 | 1532.29 | |
| 195.60 | 195.60 | 1532.68 |
| 195,55 | 1533.07 | |
| 195.50 | 195.50 | 1533.47 |
| 195.45 | 1533.86 | |
| 195.40 | 195.40 | 1534.25 |
| 195.35 | 1534.64 | |
| 195.30 | 195.30 | 1535.04 |
| 195.25 | 1535.43 | |
| 195.20 | 195.20 | 1535.82 |
| 195.15 | 1536.22 | |
| 195.10 | 195.10 | 1536.61 |
| 195.05 | 1537,00 | |
| 195.00 | 195.00 | 1537.40 |
| 194.95 | 1537.79 | |
| 194.90 | 194.90 | 1538.19 |
| 194.85 | 1538,58 | |
| 194.80 | 194.80 | 1538,98 |
| 194.75 | 1539.37 | |
| 194.70 | 194.70 | 1539.77 |
| 194.65 | 1540.16 | |
| 194.60 | 194.60 | 1540,56 |
| 194,55 | 1540.95 | |
| 194.50 | 194.50 | 1541.35 |
| 194.45 | 1541.75 | |
| 194.40 | 194.40 | 1542.14 |
| 194.35 | 1542,54 | |
| 194.30 | 194.30 | 1542.94 |
| 194.25 | 1543.33 | |
| 194.20 | 194.20 | 1543.73 |
| 194.15 | 1544.13 | |
| 194.10 | 194.10 | 1544,53 |
| 194.05 | 1544.92 | |
| 194.00 | 194.00 | 1545.32 |
| 193.95 | 1545.72 | |
| 193.90 | 193.90 | 1546,12 |
| 193,85 | 1546,52 | |
| 193.80 | 193.80 | 1546,92 |
| 193.75 | 1547.32 | |
| 193,70 | 193,70 | 1547.72 |
| 193,65 | 1548.11 | |
| 193.60 | 193.60 | 1548,51 |
| 193,55 | 1548.91 | |
| 193.50 | 193.50 | 1549.32 |
| 193.45 | 1549.72 | |
| 193.40 | 193.40 | 1550. 12 |
| 193.35 | 1550,52 | |
| 193.30 | 193.30 | 1550.92 |
| 193.25 | 1551.32 | |
| 193.20 | 193.20 | 1551.72 |
| 193.15 | 1552,12 | |
| 193.10 | 193.10 | 1552.52 |
| 193.05 | 1552.93 | |
| 193,00 | 193,00 | 1533.33 |
| 192.95 | 1553.73 | |
| 192.90 | 192.90 | 1554.13 |
| 192.85 | 1554.54 | |
| 192.80 | 192.80 | 1554,94 |
| 192.75 | 1555.34 | |
| 192.70 | 192.70 | 1555.75 |
| 192.65 | 1556.15 | |
| 192.60 | 192.60 | 1556,55 |
| 192.55 | 1556,96 | |
| 192.50 | 192.50 | 1557.36 |
| 192.45 | 1557.77 | |
| 192.40 | 192.40 | 1558.17 |
| 192.35 | 1558.58 | |
| 192.30 | 192.30 | 1558,98 |
| 192.25 | 1559.39 | |
| 192.20 | 192.20 | 1559.79 |
| 192.15 | 1560.20 | |
| 192.10 | 192.10 | 1560,61 |
DWDM Dalam Jaringan
Jaringan SDH yang khas akan memiliki dua serat di setiap sisi setiap node, satu untuk ditransmisikan neighbor on dan satu untuk menerima darinya neighbor on.
Meskipun memiliki dua serat di antara situs kedengarannya tidak terlalu buruk, dalam praktiknya mungkin akan ada banyak sistem yang berjalan di antara situs, meskipun keduanya tidak merupakan bagian dari jaringan yang sama.
Dengan hanya dua jaringan yang ditunjukkan di atas, empat serat sekarang dibutuhkan antara lokasi K & D, dan pemasangan antar lokasi sangatlah mahal. Di sinilah jaringan DWDM ikut bermain.
Dengan menggunakan sistem DWDM, jumlah serat yang dibutuhkan antara situs C & D dikurangi menjadi satu serat. Peralatan DWDM modern dapat membuat multipleks hingga 160 saluran, mewakili penghematan besar-besaran dalam investasi serat. Karena peralatan DWDM hanya bekerja dengan sinyal fisik, ini sama sekali tidak mempengaruhi lapisan SDH jaringan. Sinyal SDH tidak diakhiri atau diinterupsi, sejauh menyangkut jaringan SDH. Masih ada hubungan langsung antar situs.
Jaringan DWDM tidak bergantung pada protokol. Mereka mengangkut panjang gelombang cahaya dan tidak beroperasi pada lapisan protokol.
Sistem DWDM dapat menghemat sejumlah besar uang operator jaringan saat memasang fiber, bahkan lebih untuk jarak yang jauh. Menggunakan penguat optik, dimungkinkan untuk mengirimkan sinyal DWDM ke jarak jauh.
Penguat menerima sinyal DWDM multi-panjang gelombang dan hanya memperkuatnya untuk mencapai situs berikutnya.
Sebuah op-amp akan memperkuat lambda merah atau biru, jika itu memperkuat lambda merah, itu akan menghilangkan saluran biru yang diterima dan sebaliknya. Untuk memperkuat di kedua arah, salah satu dari kedua jenis penguat diperlukan.
Agar sistem DWDM beroperasi dengan cara yang memuaskan, panjang gelombang yang masuk ke penguat optik harus disamakan.
Ini melibatkan pengaturan semua sumber optik yang masuk ke sistem DWDM ke tingkat daya optik yang serupa. Panjang gelombang yang belum disamakan mungkin menunjukkan kesalahan saat membawa lalu lintas.
Beberapa produsen peralatan DWDM membantu teknisi lapangan dengan mengukur kekuatan optik saluran masuk dan merekomendasikan saluran mana yang memerlukan penyesuaian daya.
Menyamakan panjang gelombang dapat dilakukan dengan beberapa cara; Atenuator optik variabel dapat dipasang di antara bingkai manajemen serat dan penggandeng DWDM - seorang insinyur dapat menyesuaikan sinyal di sisi penggandeng DWDM.
Alternatifnya, peralatan sumber mungkin memiliki pemancar optik keluaran variabel, ini memungkinkan seorang insinyur untuk menyesuaikan daya optik melalui perangkat lunak pada peralatan sumber.
Beberapa skrup DWDM memiliki peredam bawaan untuk setiap saluran yang diterima, seorang insinyur dapat menyesuaikan setiap saluran pada titik akses DWDM.
Ketika beberapa frekuensi cahaya merambat melalui serat, kondisi yang dikenal sebagai pencampuran empat gelombang dapat terjadi. Panjang gelombang cahaya baru dihasilkan di dalam serat pada panjang gelombang / frekuensi yang ditentukan oleh frekuensi panjang gelombang aslinya. Frekuensi panjang gelombang baru diberikan oleh f123 = f1 + f2 - f3.
Kehadiran panjang gelombang dapat mempengaruhi sinyal optik untuk rasio kebisingan dalam serat, dan mempengaruhi BER lalu lintas dalam panjang gelombang.
KOMPONEN WDM
Komponen WDM didasarkan pada berbagai prinsip optik. The Gambar yang diberikan di bawah menggambarkan link WDM tunggal. Laser DFB digunakan sebagai pemancar, satu untuk setiap panjang gelombang. Multiplexer optik menggabungkan sinyal-sinyal ini ke dalam serat transmisi. Amplifier optik digunakan untuk memompa kekuatan sinyal optik, untuk mengkompensasi kerugian sistem.
Di sisi penerima, de-multiplexer optik memisahkan setiap panjang gelombang, untuk dikirim ke penerima optik di ujung tautan optik. Sinyal optik ditambahkan ke sistem oleh ADM optik (OADM).
Perangkat optik ini setara dengan ADM digital, perawatan dan pemisah sinyal optik di sepanjang jalur transmisi. OADM biasanya terbuat dari kisi-kisi pemandu gelombang tersusun (AWG), meskipun teknologi optik lain, seperti kisi-kisi penyangga serat, juga telah digunakan.
Komponen WDM utama adalah sakelar optik. Perangkat ini mampu mengalihkan sinyal optik dari port input tertentu ke port output tertentu. Ini setara dengan palang elektronik. Sakelar optik memungkinkan jaringan optik dibangun, sehingga sinyal optik tertentu dapat diarahkan ke tujuan yang sesuai.
Komponen optik penting lainnya adalah konverter panjang gelombang. Konverter panjang gelombang adalah perangkat yang mengubah sinyal optik yang datang pada panjang gelombang tertentu menjadi sinyal lain pada panjang gelombang yang berbeda, dengan mempertahankan konten digital yang sama. Kemampuan ini penting untuk jaringan WDM karena memberikan lebih banyak fleksibilitas dalam merutekan sinyal optik di seluruh jaringan.
JARINGAN TRANSPORTASI OPTIK
Jaringan WDM dibangun dengan menghubungkan node wavelength cross connect (WXC) dalam topologi pilihan tertentu. WXC direalisasikan oleh multiplexer panjang gelombang dan demultiplekser, sakelar, dan konverter panjang gelombang.
Gambar berikut menggambarkan arsitektur node WXC generik.
Sinyal optik, digandakan dalam serat yang sama, sampai pada demultiplexer optik. Sinyal diuraikan menjadi beberapa pembawa panjang gelombang, dan dikirim ke bank sakelar optik. Sakelar optik merutekan beberapa sinyal panjang gelombang ke bank output.
Multiplexer, di mana sinyal digandakan dan disuntikkan ke serat keluar untuk transmisi. Konverter panjang gelombang dapat digunakan antara sakelar optik dan multiplexer keluaran untuk memberikan fleksibilitas perutean yang lebih banyak. WXC telah diteliti selama beberapa tahun. Kesulitan dengan WXC adalah crosstalk dan rasio kepunahan.
Node Sambungan Silang Panjang Gelombang
Jaringan transpor optik (OTN) adalah jaringan WDM yang menyediakan layanan transportasi melalui jalur cahaya. Jalur cahaya adalah pipa bandwidth tinggi yang membawa data hingga beberapa gigabit per detik. Kecepatan jalur cahaya ditentukan oleh teknologi komponen optik (laser, penguat optik, dll.). Kecepatan pada urutan STM-16 (2488,32 Mbps) dan STM-64 (9953,28 Mbps) saat ini dapat dicapai.
OTN terdiri dari node WXC, ditambah sistem manajemen, yang mengontrol pengaturan dan penghancuran jalur cahaya melalui fungsi pengawasan seperti pemantauan perangkat optik (penguat, penerima), pemulihan kesalahan, dan sebagainya. Penyiapan dan pembongkaran jalur cahaya harus dijalankan dalam skala waktu besar seperti jam atau bahkan hari, mengingat bahwa masing-masing jalur tersebut menyediakan kapasitas bandwidth tulang punggung.
Ada banyak fleksibilitas dalam cara penempatan OTN, bergantung pada layanan transportasi yang akan disediakan. Salah satu alasan fleksibilitas ini adalah karena sebagian besar komponen optik transparan terhadap pengkodean sinyal. Hanya pada batas lapisan optik, di mana sinyal optik perlu diubah kembali ke domain elektronik, pengkodean menjadi penting.
Dengan demikian, layanan optik transparan untuk mendukung berbagai teknologi jaringan elektronik lama, seperti SDH, ATM, IP, dan relai bingkai, yang berjalan di atas lapisan optik, merupakan skenario yang mungkin terjadi di masa mendatang.
Lapisan optik selanjutnya dibagi menjadi tiga sub-lapisan -
Jaringan lapisan saluran optik, yang berinteraksi dengan klien OTN, menyediakan saluran optik (OChs).
Jaringan lapisan multipleks optik, yang menggandakan berbagai saluran menjadi satu sinyal optik.
Jaringan lapisan bagian transmisi optik, yang menyediakan transmisi sinyal optik melintasi serat.
FORMAT BINGKAI OTN
Mirip dengan penggunaan bingkai SDH, akses ke OCh diharapkan melalui bingkai OC, yang saat ini ditentukan. Ukuran bingkai dasar sesuai dengan kecepatan STM-16 atau 2488,32 Mbps, yang merupakan sinyal OCh dasar. Gambar berikut menggambarkan kemungkinan format bingkai OCh.
Bingkai Saluran Optik
Wilayah paling kiri dari bingkai (ditunjukkan pada Gambar yang diberikan di bawah) disediakan untuk byte overhead. Byte ini akan digunakan untuk fungsi OAM & P, mirip dengan byte overhead dari frame SDH, yang dibahas sebelumnya.
Namun, fungsi tambahan kemungkinan akan didukung, seperti penyediaan serat gelap (reservasi panjang gelombang antara dua titik akhir untuk satu pengguna) dan APS berbasis panjang gelombang. Wilayah paling kanan bingkai dicadangkan untuk skema koreksi kesalahan maju (FEC) yang akan diterapkan pada semua data muatan. FEC di atas lapisan transmisi optik meningkatkan panjang bentang maksimum, dan mengurangi jumlah repeater. Kode Reed-Solomon dapat digunakan.
Beberapa OCh harus digandakan bersama dalam domain optik, untuk membentuk sinyal multiplekser optik (OMS). Ini sejajar dengan multiplexing dari beberapa frame STM-1 menjadi format frame STM-N SDH. Beberapa OCh dapat digandakan untuk membentuk OMS.
Sinyal klien optik ditempatkan di dalam sinyal muatan OCh. Sinyal klien tidak dibatasi oleh format bingkai OCh. Sebaliknya, sinyal klien harus berupa sinyal digital bit rate konstan. Formatnya juga tidak relevan dengan lapisan optik.
CINCIN WDM
Secara konseptual, cincin WDM tidak jauh berbeda dengan cincin SDH. WXC saling berhubungan dalam topologi cincin, mirip dengan ADM SDH dalam cincin-SDH. Perbedaan arsitektural utama antara cincin SDH dan cincin WDM berakar pada kapabilitas pengalihan dan konversi panjang gelombang WXC.
Fitur-fitur ini dapat digunakan misalnya, untuk memberikan tingkat perlindungan yang tidak ada paralel dalam teknologi SDH. Dengan kata lain, proteksi panjang gelombang atau jalur cahaya dapat disediakan, selain proteksi jalur dan garis.
Protokol APS optik sama rumitnya dengan APS SDH. Perlindungan dapat diberikan baik di tingkat OCh atau bagian multipleks optik / tingkat bagian transmisi optik. Beberapa kemampuan perlindungan ekstra dapat diimplementasikan tanpa paralel di cincin SDH. Misalnya, jalur cahaya yang gagal (mis. Kegagalan laser) dapat diperbaiki dengan mengubah sinyal optik dari panjang gelombang tertentu menjadi yang berbeda, menghindari pengalihan sinyal.
Ini setara dengan pengalihan bentang di SDH, dengan perbedaan bahwa bahkan dua cincin serat WDM dapat memberikan kemampuan seperti itu untuk perlindungan OCh. Pada lapisan OMS, bagaimanapun, perlindungan bentang akan membutuhkan empat cincin serat, seperti pada SDH. Fitur tambahan ini tidak diragukan lagi akan memperkenalkan kompleksitas ekstra dalam protokol APS lapisan optik.
Setelah ring WDM aktif, jalur lampu perlu dibuat sesuai dengan pola lalu lintas yang akan didukung.
JARINGAN WDM MESH
Jaringan WDM mesh dibuat dengan komponen optik yang sama seperti cincin WDM. Namun, protokol yang digunakan dalam jaringan mesh berbeda dari yang digunakan dalam cincin. Misalnya, perlindungan dalam jaringan mesh adalah proposisi yang lebih kompleks seperti masalah perutean dan penetapan panjang gelombang di jaringan mesh WDM.
Jaringan mesh kemungkinan besar sebagai infrastruktur tulang punggung yang menghubungkan cincin WDM. Beberapa dari koneksi ini diharapkan bersifat optik, menghindari kemacetan optik / elektronik dan memberikan transparansi. Orang lain akan membutuhkan konversi sinyal optik ke dalam domain elektronik untuk manajemen pemantauan, dan mungkin tujuan penagihan. Gambar berikut menggambarkan jaringan WDM.
Infrastructure - Pada gambar ini, tiga lapisan topologi berikut ditampilkan -
- Akses Jaringan
- Jaringan Regional
- Jaringan Backbone
Infrastruktur Jaringan WDM
Baik cincin SDH dan jaringan optik pasif (PON) sebagai jaringan akses disertakan. Mereka umumnya didasarkan pada bus, atau protokol topologi bintang dan kontrol akses menengah (MAC) digunakan untuk mengoordinasikan transmisi di antara pengguna. Tidak ada fungsionalitas perutean yang disediakan di jaringan semacam itu.
Arsitektur ini praktis untuk jaringan yang mendukung paling banyak beberapa ratus pengguna dalam jarak pendek. Meskipun PON adalah jaringan yang lebih murah daripada cincin WDM, karena kurangnya komponen aktif dan fitur seperti perutean panjang gelombang, laser yang diperlukan pada sumber PON membuat peralatan seperti generasi pertama masih lebih mahal daripada cincin SDH. Ini mendukung solusi SDH di tingkat jaringan akses, setidaknya dalam waktu dekat.
Jaringan tulang punggung mengandung komponen optik aktif, sehingga menyediakan fungsi seperti konversi panjang gelombang dan perutean. Jaringan tulang punggung entah bagaimana harus terhubung dengan teknologi transportasi lama, seperti ATM, IP, PSTN, dan SDH.
Skenario keseluruhan digambarkan pada Gambar berikut. Beberapa jenis antarmuka terlibat dalam gambar.
Overlay Jaringan Transportasi WDM yang membawa Lalu Lintas ATM / IP.
Enkapsulasi Bingkai SDH
Bingkai OCh harus ditentukan agar enkapsulasi bingkai SDH dapat dengan mudah dilakukan. Seluruh STM-16xc, misalnya, harus dibawa sebagai muatan OCh. Jika saluran optik STM-16 dasar digunakan, mungkin tidak mungkin untuk merangkum SDH-16xc ke saluran optik STM-16, karena byte overhead OCh.
Format bingkai OCh saat ini sedang ditentukan. Gambar berikut menunjukkan enkapsulasi bingkai SDH ke dalam bingkai OCh.
Antarmuka SDH ke WDM
Peralatan WDM dengan antarmuka SDH fisik akan mengirimkan sinyal optik ke perangkat SDH. Antarmuka ini harus kompatibel dengan teknologi SDH. Oleh karena itu, perangkat SDH tidak perlu mengetahui teknologi WDM yang digunakan untuk mengangkut sinyalnya (misalnya, perangkat tersebut dapat termasuk dalam cincin BLSR / 4).
Dalam hal ini, WXC akan turun dan menambah panjang gelombang yang awalnya digunakan dalam cincin SDH ke dalam media optik. Dengan cara ini, lapisan WDM dan SDH benar-benar dipisahkan, yang diperlukan untuk interoperabilitas WDM dengan peralatan lama SDH.
Hal ini memberikan batasan ekstra pada pemilihan panjang gelombang di lapisan optik, karena panjang gelombang hop terakhir, yang berinteraksi dengan perangkat SDH, harus sama dengan yang digunakan oleh perangkat SDH untuk mengakhiri jalur optik, jika konversi panjang gelombang tidak tersedia. dalam perangkat SDH.
Tautan WDM
| Teknologi | Deteksi | Restorasi | Detail | |
|---|---|---|---|---|
| WDM | WDM-OMS / OCH | 1-10 md | 10-30ms | Cincin / PP |
| SDH | SDH | 0,1 md | 50 md | Cincin |
| APS 1 + 1 | 0,1 md | 50 md | PP | |
| ATM | FDDI | 0,1 md | 10 md | Cincin |
| STM | 0,1 md | 100 md | ||
| ATM PV-C / P 1 + 1 | 0,1 md | 10msxN | Siaga N = # lompatan | |
| ATM PNNI SPV-C / P, SV-C / P | 40-an | 1-10 | ||
| AKU P | Protokol Gerbang Perbatasan | 180 md | 10-100-an | |
| Protokol Routing Gateway Interior dan E-OSPF | 40-an | 1-10 | ||
| Sistem Menengah | 40-an | 1-10 | ||
| Perutean Protokol Internet | 180-an | 100-an |
Sesuai Tabel yang ditunjukkan di atas, meskipun pemulihan lebih cepat di WDM daripada teknologi SDH, deteksi kegagalan di WDM lebih lambat. Overlay yang lebih aman dari mekanisme perlindungan WDM / SDH membutuhkan skema perlindungan WDM yang lebih cepat. Alternatifnya, APS SDH dapat diperlambat secara artifisial jika klien SDH mampu menanggung penurunan kinerja yang ditimbulkan oleh prosedur tersebut.
Pemulihan kegagalan yang tidak perlu pada lapisan yang lebih tinggi dapat menyebabkan ketidakstabilan rute dan kemacetan lalu lintas; karenanya, itu harus dihindari dengan segala cara. Pemeriksaan persistensi kesalahan dapat digunakan pada lapisan yang lebih tinggi untuk menghindari reaksi awal terhadap kesalahan di lapisan bawah.
Pemulihan kegagalan di sublapisan OMS dapat menggantikan prosedur pemulihan beberapa contoh sinyal SDH yang dilayani oleh lapisan optik. Dengan demikian, sejumlah besar klien SDH yang berpotensi terhindar dari memulai prosedur pemulihan kegagalan di lapisan mereka. Oleh karena itu, pemulihan kegagalan tunggal pada sublayer OMS optik dapat menghemat ratusan.
Evolusi menuju Jaringan Transportasi Semua Optik
Evolusi menuju jaringan WDM semua-optik kemungkinan besar terjadi secara bertahap. Pertama, perangkat WXC akan dihubungkan ke serat yang ada. Beberapa komponen tambahan mungkin diperlukan di tautan optik, seperti EDFA, untuk membuat tautan serat warisan sesuai dengan teknologi WDM. WXC akan berinteraksi dengan peralatan lama, seperti SDH dan antarmuka data terdistribusi serat (FDDI).
Kelebihan dari jaringan transpor transparan semua-optik adalah bahwa transfer fungsi SDH ke lapisan di atas (IP / ATM) atau di bawah (WDM) SDH kemungkinan akan terjadi, membawa penghematan dalam hal peningkatan dan pemeliharaan jaringan. Organisasi ulang lapisan seperti itu dapat mempengaruhi jaringan transportasi, dengan asumsi bahwa lalu lintas waktu nyata, termasuk suara, dikemas (IP / ATM). Hal ini dapat menyebabkan kepunahan sinyal SDH VC.
Masalah utamanya adalah bagaimana mengemas paket secara efisien ke dalam SDH, atau bahkan langsung ke dalam frame OCh. Apapun metode enkapsulasi baru yang muncul, kompatibilitas kembali dengan IP / PPP / HDLC dan enkapsulasi ATM adalah suatu keharusan.
DWDM menggunakan satu set panjang gelombang optik (atau saluran) sekitar 1.553 nm dengan jarak saluran 0,8 nm (100 GHz), setiap panjang gelombang dapat membawa informasi hingga 10 Gbps (STM 64). Lebih dari 100 saluran seperti itu dapat digabungkan dan ditransmisikan pada satu serat. Upaya terus dilakukan untuk menekan saluran lebih lanjut dan untuk meningkatkan kecepatan bit data pada setiap saluran.
Secara eksperimental, transmisi 80 saluran, masing-masing membawa 40 Gbps (setara dengan 3,2 Tbits / detik) pada satu serat telah berhasil diuji pada panjang 300 km. Penyebaran jaringan optik DWDM titik-ke-titik dan berbasis cincin memerlukan jenis elemen jaringan yang lebih baru yang dapat memanipulasi sinyal saat dijalankan tanpa konversi OEO yang mahal. Amplifier optik, filter, multiplexer drop tambahan optik, de-multiplexer, dan koneksi silang optik adalah beberapa elemen jaringan yang penting. MEMS memainkan peran penting dalam desain dan pengembangan elemen jaringan tersebut.
MEMS adalah singkatan dari Micro Electro Mechanical Systems. Ini digunakan untuk membuat perangkat ultra-miniatur, memiliki dimensi dari beberapa mikron hingga beberapa sentimeter. Ini sangat mirip dengan IC, tetapi dengan kemampuan untuk mengintegrasikan bagian mekanis yang bergerak pada substrat yang sama.
Teknologi MEMS berakar pada industri semikonduktor. Ini dibuat menggunakan proses fabrikasi batch yang mirip dengan VLSI. MEMS tipikal adalah sistem mikro terintegrasi pada sebuah chip yang dapat menggabungkan bagian mekanis yang bergerak selain elemen listrik, optik, fluida, kimia, dan biomedis.
Secara fungsional, MEMS mencakup berbagai mekanisme transudasi untuk mengubah sinyal dari satu bentuk energi ke bentuk lainnya.
Berbagai jenis mikro-sensor dan mikro-aktuator dapat diintegrasikan dengan, pemrosesan sinyal, subsistem optik, dan komputasi mikro untuk membentuk sistem fungsional yang lengkap pada sebuah chip. Kemampuan karakteristik MEMS adalah memasukkan bagian mekanis yang bergerak pada substrat yang sama.
Karena ukurannya yang kecil, MEMS dapat digunakan di tempat-tempat di mana perangkat mekanis hampir tidak mungkin dipasang; seperti, di dalam pembuluh darah tubuh manusia. Waktu peralihan dan respons perangkat MEMS juga lebih singkat daripada mesin konvensional dan mereka mengonsumsi daya lebih rendah.
Penerapan MEMS
Saat ini, MEMS menemukan aplikasi di setiap bidang. Telekomunikasi, ilmu hayati, dan sensor adalah penerima manfaat utama. Sensor gerakan, akselerasi, dan tekanan berbasis MEMS sedang digunakan secara masif di pesawat dan pesawat ruang angkasa untuk meningkatkan keamanan dan keandalan. Satelit Pico (dengan berat sekitar 250 gram) dikembangkan sebagai perangkat inspeksi, komunikasi, dan pengawasan. Ini menggunakan sistem berbasis MEMS sebagai muatan serta untuk kontrol orbitnya. MEMS digunakan di nozel printer inkjet, dan kepala baca / tulis drive hard disk. Industri otomotif menggunakan MEMS dalam 'sistem injeksi bahan bakar' dan sensor kantong udara.
Insinyur desain menempatkan MEMS dalam desain baru mereka untuk meningkatkan kinerja produk mereka. Ini mengurangi biaya dan waktu produksi. Integrasi beberapa fungsi ke dalam MEMS memberikan tingkat miniaturisasi yang lebih tinggi, jumlah komponen yang lebih rendah, dan keandalan yang meningkat.
Teknik Desain dan Fabrikasi
Dalam beberapa dekade terakhir, industri semikonduktor telah tumbuh hingga jatuh tempo. Pengembangan MEMS diuntungkan sebagian besar oleh teknologi ini. Awalnya, teknik dan bahan yang digunakan untuk desain dan fabrikasi sirkuit terintegrasi (IC) dipinjam langsung untuk pengembangan MEMS, tetapi sekarang banyak teknik fabrikasi khusus MEMS sedang dikembangkan. Mesin mikro permukaan, mesin mikro massal, pengetsaan ion reaktif dalam (DRIE), dan cetakan mikro adalah beberapa teknik fabrikasi MEMS tingkat lanjut.
Menggunakan micromachining method, berbagai lapisan polisilikon, biasanya setebal 1-100 mm, diendapkan untuk membentuk struktur tiga dimensi yang memiliki konduktor logam, cermin, dan lapisan insulasi. Proses etsa yang tepat secara selektif menghilangkan film yang menggarisbawahi (lapisan pengorbanan) yang meninggalkan lapisan film yang disebut sebagai lapisan struktural yang mampu bergerak secara mekanis.
Surface micromachiningdigunakan untuk membuat berbagai perangkat MEMS dalam volume komersial. Lapisan polysilicon dan metal dapat dilihat sebelum dan sesudah proses etsa.
Bulk micromachiningadalah proses lain yang banyak digunakan untuk membentuk komponen fungsional untuk MEMS. Kristal silikon tunggal berpola dan dibentuk untuk membentuk bagian tiga dimensi dengan presisi tinggi seperti saluran, roda gigi, membran, nozel, dll. Komponen ini terintegrasi dengan bagian dan subsistem lain untuk menghasilkan MEMS yang berfungsi sepenuhnya.
Beberapa blok bangunan standar untuk pemrosesan MEMS dan komponen MEMS adalah proses MEMS multi-pengguna (MUMP). Ini adalah fondasi dari platform yang mengarah ke pendekatan khusus aplikasi untuk MEMS, sangat mirip dengan pendekatan khusus aplikasi (ASIC), yang telah begitu sukses dalam industri sirkuit terintegrasi.
Semua Jaringan DWDM Optik dan MEMS
Para ahli telekomunikasi saat ini menghadapi tantangan yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk mengakomodasi rangkaian layanan bandwidth tinggi yang terus berkembang di jaringan telekomunikasi. Permintaan bandwidth meningkat secara eksponensial karena perluasan layanan Internet dan berkemampuan Internet. Kedatangan Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) telah mengatasi kelangkaan teknologi ini dan secara bersamaan mengubah ekonomi jaringan optik inti.
DWDM menggunakan seperangkat panjang gelombang optik (atau saluran) sekitar 1553 nm dengan jarak saluran 0,8 nm (100 GHz), setiap panjang gelombang dapat membawa informasi hingga 10 Gbps (STM 64). Lebih dari 100 saluran seperti itu dapat digabungkan dan ditransmisikan pada satu serat. Upaya terus dilakukan untuk menekan saluran lebih lanjut dan untuk meningkatkan kecepatan bit data pada setiap saluran.
Secara eksperimental, transmisi 80 saluran, masing-masing membawa 40 Gbits / detik (setara dengan 3,2 Tbits / detik) pada satu serat telah berhasil diuji pada panjang 300 km. Penyebaran jaringan optik DWDM titik-ke-titik dan berbasis cincin memerlukan jenis elemen jaringan yang lebih baru yang dapat memanipulasi sinyal saat dijalankan tanpa konversi OEO yang mahal. Amplifier optik, filter, multiplexer drop tambahan optik, de-multiplexer, dan koneksi silang optik adalah beberapa elemen jaringan yang penting. MEMS memainkan peran penting dalam desain dan pengembangan elemen jaringan tersebut. Kami akan membahas Optical Add Drop Mux (OADM) dan Optical Cross Connect (OXC) secara rinci.
Terobosan dalam Switching Optik
Sakelar optik berbasis MEMS yang praktis didemonstrasikan oleh para ilmuwan di Bell Labs selama tahun 1999. Ini berfungsi seperti batang jungkat-jungkit yang memiliki cermin mikroskopis berlapis emas di salah satu ujungnya. Sebuah gaya elektrostatis menarik ujung lain dari bar ke bawah, mengangkat cermin yang memantulkan cahaya pada sudut siku-siku. Cahaya yang masuk dengan demikian berpindah dari satu serat ke serat lainnya.
Keberhasilan teknologi sebenarnya merupakan blok bangunan berbagai perangkat dan sistem, seperti multiplexer tambah / jatuhkan panjang gelombang, sakelar penyediaan optik, sambungan silang optik, dan equalizer sinyal WDM.
Optical Add Drop Multiplexer
Mirip dengan jaringan SDH / SONET berbasis cincin, jaringan berbasis DWDM semua optik mulai lepas landas. Keunggulan jaringan berbasis cincin melalui jaringan mesh telah ditetapkan oleh perancang jaringan SDH. Di semua cincin optik, bandwidth (ls) dapat dipesan untuk tujuan perlindungan. Optical Add Drop Multiplexers (OADM) secara fungsional mirip dengan SDH / SONET Add Drop Multiplexers (ADM). Sekelompok panjang gelombang yang dipilih (ls) dapat ditambahkan atau dijatuhkan dari sinyal cahaya multi panjang gelombang. OADM menghilangkan konversi OEO (optik ke listrik dan balik) yang mahal.
Matriks dua dimensi sakelar Optik seperti yang dijelaskan di atas digunakan untuk membuat OADM tersebut menawarkan fleksibilitas yang sangat kecil. Di sisi lain, Add Drop Multiplexer (R-OADM) yang dapat dikonfigurasi ulang memungkinkan fleksibilitas penuh. Setiap saluran yang lewat dapat diakses, dijatuhkan, atau saluran baru dapat ditambahkan. Panjang gelombang saluran tertentu dapat diubah untuk menghindari pemblokiran. Sakelar optik atau OADM jenis ini dikenal sebagai sakelar 2D atau N2 karena jumlah elemen sakelar yang diperlukan sama dengan kuadrat dari jumlah port, dan karena cahaya tetap berada dalam bidang dua dimensi saja.
OADM delapan port memerlukan 64 cermin mikro individu dengan kontrolnya pada perangkat MEMS. Ini sangat mirip dengan sakelar 'cross bar' yang digunakan dalam pertukaran telepon.
Sakelar optik jenis ini telah menjalani uji mekanis dan optik yang ketat. Kehilangan penyisipan rata-rata kurang dari 1,4 db dengan pengulangan yang sangat baik sebesar ± 0,25 db selama 1 juta siklus. 2D / N2 tipe OADM yang memiliki konfigurasi lebih besar dari 32 × 32 (1024 switching mirror) menjadi tidak dapat diatur dan tidak ekonomis. Beberapa lapisan kain sakelar yang lebih kecil digunakan untuk membuat konfigurasi yang lebih besar.
Sambungan Silang Optik
Batasan sakelar optik tipe 2D telah diatasi dengan teknologi peralihan optik yang inovatif oleh Bell Labs. Ini dikenal sebagai‘Free Space 3-D MEMS’ atau ‘Light Beam Steering’. Ia menggunakan serangkaian mikro-cermin sumbu ganda sebagai sakelar optik. Cermin mikro dipasang pada salah satu sumbu dari satu set cincin gimbal berpasangan silang, melalui satu set pegas torsi. Susunan ini memungkinkan cermin untuk bergerak sepanjang dua sumbu tegak lurus pada sudut manapun yang diinginkan. Cermin digerakkan oleh gaya elektrostatis yang diterapkan pada empat kuadran di bawah cermin. Unit micro-mirror lengkap direplikasi menggunakan teknologi MEMS untuk membentuk 'switch fabric' dari 128 atau 256 micro-mirror.
Larik serat masukan terkolimasi disejajarkan dengan sekumpulan cermin yang dapat mengarahkan kembali cahaya dengan memiringkan cermin dalam sumbu X dan Y ke rangkaian cermin kedua yang sejajar dengan serat keluaran terkolimasi. Dengan mengarahkan secara tepat satu set cermin pada serat input dan output, koneksi cahaya yang diinginkan dapat dibuat. Proses ini disebut 'light beam steering'.
Waktu peralihan sakelar MEMS 3D kurang dari 10 ms dan cermin mikro sangat stabil. Sambungan silang optik berdasarkan teknologi ini menawarkan berbagai keunggulan unik dibandingkan sambungan silang jenis OEO. OXC memiliki kapasitas tinggi, skalabel, kecepatan bit data dan format data yang benar-benar independen. Ini secara cerdas mengarahkan saluran optik tanpa konversi OEO yang mahal. Jejak yang rendah dan konsumsi daya adalah keuntungan tambahan dari teknologi pengalihan semua-optik.
Sistem WDM awal mengangkut dua atau empat panjang gelombang yang jaraknya sangat lebar. WDM dan teknologi "lanjutan" dari CWDM dan DWDM telah berkembang jauh melampaui batasan awal ini.
WDM
Sistem WDM pasif tradisional tersebar luas dengan jumlah saluran 2, 4, 8, 12, dan 16 menjadi penerapan normal. Teknik ini biasanya memiliki batasan jarak kurang dari 100 km.
CWDM
Saat ini, WDM kasar (CWDM) biasanya menggunakan jarak 20-nm (3000 GHz) hingga 18 saluran. Rekomendasi CWDM ITU-T G.694.2 menyediakan kisi dengan panjang gelombang untuk jarak target hingga sekitar 50 km pada serat mode tunggal sebagaimana ditentukan dalam Rekomendasi ITU-T G.652, G.653, dan G.655. Jaringan CWDM terdiri dari 18 panjang gelombang yang ditentukan dalam kisaran 1270 nm hingga 1610 nm yang berjarak 20 nm.
DWDM
Spasi umum WDM padat mungkin 200, 100, 50, atau 25 GHz dengan jumlah saluran mencapai hingga 128 saluran atau lebih pada jarak beberapa ribu kilometer dengan amplifikasi dan regenerasi di sepanjang rute tersebut.