Optik Ağlar - Hızlı Kılavuz

Protokolden bağımsız bir optik ağ altyapısı ile birleştirilmiş çoklu veri ağ protokolü içeren optik veri ağına giden bir yolun ana hatlarını çizerek WDM üzerinden IP hakkındaki mevcut düşünceler sorgulanmaktadır. Bu eğitici yazıda, optik veri ağı için veri ağı protokolleri ve ağ mimarilerinin çeşitliliği anlatılmaktadır.

İnternetin popülaritesinin başlattığı bant genişliği patlaması, telekomünikasyon endüstrisinde ses optimizasyonlu devre anahtarlamalı servislerden veri optimizasyonlu paket anahtarlamalı servislere bir paradigma değişikliğine yol açtı. "Veriyi doğrudan optik üzerinden" destekleme notasyonu, gereksiz ağ katmanlarının ortadan kaldırılmasının ağın maliyetinde ve karmaşıklığında büyük bir azalmaya yol açacağı vaadiyle beslendi.

Azaltılmış veya daraltılmış ağ katmanlarının bu görünümünde, Senkronize Dijital Hiyerarşi (SDH) gibi mevcut TDM sistemleri azalan bir rol oynar ve sonuçta ortaya çıkan "ağlar ağı" için temel taşıma altyapısı olarak optik taşıma ağı ortaya çıkar.

Optik İnternet

Örneğin, Optical Interworking Forum (OIF) tarafından tanımlandığı üzere, optik internet çalışması, anahtarların ve yönlendiricilerin entegre optik arayüzlere sahip olduğu ve Yoğun Dalga Boyu gibi fiber veya optik ağ unsurlarıyla doğrudan bağlandığı, verileri optimize edilmiş bir ağ altyapısıdır. Bölüm Çoklayıcılar (DWDM'ler).

Ancak şu anda, doğrudan WDM üzerinden IP kavramı, akıllıca gizlenmiş pazarlamadan biraz daha fazlasıdır. Neredeyse değişmez bir şekilde, WDM üzerinden IP, SDH tabanlı noktadan noktaya DWDM sistemleriyle birleştirilmiş, SDH'ye eşlenen IP paketleridir. Genellikle Zaman Bölmeli Çoklayıcı (TDM'ler) olarak adlandırılan SDH bağımsız öğeleri gerekli değildir, ancak SDH, veri ağı ekipmanı arabiriminin ayrılmaz bir öğesi olarak kalır.

DWDM sistemlerinde SDH'nin varlığına giderek artan güven, teknolojik yeniliği sınırlamaktadır. Örneğin, Eşzamansız Aktarım Modu (ATM), Gigabit Ethernet (GbE) ve DWDM üzerinden 10 GbE gibi fiber uygulamalar üzerinden paketleri engelleyebilir. Ayrıca bizi optik ulaşım ağının nihai vizyonunu gerçekleştirmeye de yaklaştırmıyor.

WDM üzerinden IP'nin mevcut görüşüyle ​​karşılaştırıldığında, veri / taşıma ağı evrimine ilişkin daha dengeli bir görüş vardır. Bu dengeli görüş iki temel ilkeye dayanmaktadır -

  • Her veri ağı, farklılaşma tarafından yönetilen bir pazarda benzersizdir.

  • Optik Taşıma Ağı (OTN), "ağlar ağı" altında yatan altyapı olarak, formatlarından bağımsız olarak çok çeşitli müşteri sinyallerini taşıma kapasitesine sahip olmalıdır.

Bu temel ilkeler birlikte, optik veri ağı kavramının temelini oluşturur.

Günümüzün TDM tabanlı taşıma ağları, baskın ses ve tabanlı hat hizmetleri için garantili bir performans düzeyi ve güvenilirlik sağlamak üzere tasarlanmıştır. SDH gibi kanıtlanmış teknolojiler, ses ve kiralık hat uygulamaları için yüksek kapasiteli aktarım sağlayarak, saniye başına gigabit oranlarına ölçeklenebilir, yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. SDH kendi kendini onaran halkalar, ağ arızalarını izleyen onlarca milisaniye içinde servis seviyesinde kurtarma sağlar. Tüm bu özellikler, yüksek derecede çok satıcılı birlikte çalışabilirliği mümkün kılan köklü küresel standartlarla desteklenmektedir.

Bugünün Ağı

Günümüzün TDM tabanlı taşıma ağlarının (ve bir dereceye kadar ATM ağlarında) tersine, "en iyi" IP ağları genellikle yüksek güvenilirlik ve öngörülebilir performansı garanti edecek araçlardan yoksundur. Tahmin edilemeyen gecikme, titreşim ve paket kaybıyla çoğu eski IP ağı tarafından sağlanan en iyi hizmet, istatistiksel çoğullama yoluyla maksimum bağlantı kullanımını sağlamak için ödenen bedeldir. Bağlantı kullanımı (örneğin bant genişliği birimi başına düşen kullanıcı sayısı) veri ağları için önemli bir değerdir, çünkü bağlantılar genellikle TDM taşıma ağı üzerinden kiralanmış devrelerde taşınır.

Veri trafiğinin doğası gereği patlayan doğası göz önüne alındığında, TDM aktarımının sabit bant genişliğine sahip boruları ideal olarak verimli bir çözüm olmayabilir. Bununla birlikte, bu verimsizliğin geleneksel olarak TDM tabanlı bir taşıma ağı sağlayıcısının ağ güvenilirliği ve tıkanıklık izolasyon özelliklerinden daha az önemli olduğu düşünülmektedir.

Yüksek bant genişliği ve farklılaştırılmış veri hizmetlerine yönelik artan talep, şimdi TDM tabanlı taşıma ve en iyi çaba gerektiren paket ağlarının bu ikili mimari modeline meydan okuyor. Ağ bant genişliğini aşarak ve ağı hafif yüklü tutarak en iyi çabayla ağ oluşturmanın kullanışlılığını genişletmek uygun maliyetli değildir.

Ayrıca, bu yaklaşım, talep artışındaki noktalı artış nedeniyle her zaman başarılamaz veya garanti edilemez ve yetersiz kullanılan tesislerin ekonomik kısıtlamalarına en duyarlı olan ağ erişim alanı için özel bir sorundur. Sonuç olarak, genel olarak günümüzde veri hizmeti sağlayıcıları, müşteriye özel farklılaştırılmış hizmet garantileri ve karşılık gelen hizmet düzeyi anlaşmaları sağlamak için ağ altyapısı desteğine sahip değildir.

Yeni Nesil Ağ

Uygun maliyetli, güvenilir ve ölçeklenebilir evrim için yeni nesil ağ mimarileri, tamamlayıcı ve birlikte çalışabilir bir şekilde birlikte çalışan hem taşıma ağını hem de gelişmiş hizmet katmanlarını kullanacaktır. Bu yeni nesil ağlar, omurga ağ altyapısı kapasitesini önemli ölçüde artıracak ve en üst düzeyde paylaşacak ve ortaya çıkan veri uygulamaları için sofistike hizmet farklılaşması sağlayacaktır.

Taşıma ağı, hizmet katmanlarının daha etkili bir şekilde çalışmasını sağlar ve onları fiziksel topolojinin kısıtlamalarından kurtararak hizmet gereksinimlerini karşılamanın yeterince büyük zorluklarına odaklanır. Bu nedenle, birçok hizmet katmanı geliştirmesini tamamlayan optik taşıma ağı, birleşik, optimize edilmiş yüksek kapasiteli, yüksek güvenilirlikli bant genişliği yönetimi katmanı sağlayacak ve garantili kalitede daha yüksek kapasiteli veri hizmetleri için optik veri ağı çözümleri oluşturacaktır.

Optik Taşıma Ağı: Pratik Bir Bakış

Optik ağ oluşturma vizyonları, WDM'nin hızlı ve başarılı bir şekilde ticarileştirilmesinden bu yana, araştırmacıların ve ağ planlamacılarının hayal gücünü yakaladı. Optik taşıma ağının orijinal vizyonunda, esnek, ölçeklenebilir ve sağlam bir taşıma ağı ortaya çıkar ve eşit derecede değişken hizmet gereksinimleri (esneklik, ölçeklenebilirlik ve ayakta kalabilme, bit hızı ve protokol bağımsızlığı) ile genişleyen çeşitli müşteri sinyallerine hizmet verir.

Büyüyen bant genişliğini karşılayabilecek bir ulaşım altyapısı vaadi, bu yeni yüzyılda, yüksek bant genişliğine sahip hizmetlerin ağ boyunca güvenilir bir şekilde aktarılmasını sağlamak için bir ortam olarak dalga boylarının zaman dilimlerinin yerini aldığı bu yeni yüzyılda, gerçekten de umut verici. Ancak optik ağ nedir? Cevap büyük ölçüde değişir ve aslında son yıllarda gelişmiştir. Optik ağ oluşturma konusundaki ilk girişimler, optik şeffaflığa ve küresel ölçekte optik olarak şeffaf ağların tasarımına odaklandı.

Pratik çözüm

Uygun "tüm optik" çözümlerin yokluğunda, optik ağ oluşturma için daha pratik çözümler, optik sinyal rejenerasyonunu ve optik sinyal performans izlemeyi desteklemek için opto-elektroniklere olan ihtiyacı karşılar. Tam optik ağ denen şeyde sinyaller, opto-elektronik işleme biçimi olmaksızın ağın tamamını optik alanda geçer. Bu, sinyal rejenerasyonu, yönlendirme ve dalga boyu değişimi dahil olmak üzere tüm sinyal işlemenin tamamen optik alanda gerçekleştiği anlamına gelir.

Analog mühendisliğin sınırlamaları nedeniyle (örneğin, uygun şekilde tasarlanmış bir dijital sistemdeki sınırlama faktörü, orijinal analog mesaj dalga biçiminin dijital forma dönüştürülmesinde tek doğruluktur) ve tüm optik işleme teknolojisindeki mevcut son teknoloji dikkate alınarak Küresel ve hatta ulusal tüm optik ağlar kavramına pratik olarak ulaşılamaz.

Özellikle, opto ağ elemanlarında, iletim bozukluklarının birikmesini önlemek için opto-elektronik dönüşüm gerekli olabilir - bu tür faktör alanlarından kaynaklanan bozulmalar fiber fiber kromatik dağılım ve doğrusal olmayanlıklar, ideal olmayan düz kazançlı amplifikatörlerin basamaklanması, optik sinyal karışma, ve kademeli düz olmayan filtrelerden iletim spektrumu daralması. Opto-elektronik dönüştürme, şu anda tüm optik alanda gerçekleştirilmesi zor bir özellik olan dalga boyu değişimini de destekleyebilir.

Kısacası, tüm optik alanda bozulma birikimini azaltmak ve dalga boyu dönüşümünü desteklemek için sinyal rejenerasyonu gerçekleştiren ticari olarak mevcut cihazların yokluğunda, yakın vadeli pratik optik ağ mimarilerinde bir miktar opto-elektronik dönüşüm ölçüsü beklenmelidir. Elde edilen optik ağ mimarileri, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, özellik ile geliştirilmiş opto-elektroniklerle sınırlandırılmış, optik olarak saydam (veya tamamen optik) alt ağlarla karakterize edilebilir.

İstemci Sinyal Şeffaflığı

Analog ağ mühendisliğinin ötesinde, pratik hususlar OTN'nin nihai gerçekleştirilmesini yönetmeye devam edecektir. Bu hususlar arasında en önemlisi, ağ operatörünün gelecekteki ulaşım altyapısı içinde yüksek derecede müşteri sinyali şeffaflığı arzusudur.

"İstemci sinyal şeffaflığı" ile kastedilen nedir? Spesifik olarak, OTN'de nakil için hedeflenen arzu edilen müşteri sinyalleri seti için, bu sinyalleri optik kanal (OCh) sunucu sinyallerinin yükleri olarak taşımak için ayrı eşlemeler tanımlanır. OTN'de beklenen sinyaller, eski SDH ve PDH sinyallerini ve İnternet Protokolü (IP), ATM, GbE ve Ssimple Ddata Llink (SDL) gibi paket tabanlı trafiği içerir. Bir müşteri sinyali OTN'nin girişinde OCh sunucu sinyaline eşleştirildiğinde, böyle bir ağı kullanan bir operatörün, ağ çıkışında ayrılana kadar müşteri sinyali hakkında ayrıntılı bilgiye (veya erişime) sahip olması gerekmez.

Optik ağ giriş ve çıkış noktaları, OTN müşteri sinyali şeffaflığının alanını sınırlandırmalıdır. Bu nedenle, müşteri sinyali şeffaflığını gerçekleştirmede en önemli faktör, tüm müşteriye özgü ekipmanı ve OTN giriş ve çıkış noktaları arasındaki işlemleri ortadan kaldırmaktır. Neyse ki, genellikle hizmet başına esasına göre tahsis edildiğinden, giriş / çıkışta istemciye bağlı ekipmanı kabul etmek daha kolaydır.

Dijital Paketleyiciler aracılığıyla Optik Taşıma Ağı

DWDM teknolojisinin yaygın kullanımı, hizmet sağlayıcılara yeni bir zorluk çıkarmıştır: Son müşterilerine hızlı ve güvenilir hizmetler sağlamak için artan sayıda dalgaboyunu maliyet etkin bir şekilde nasıl yönetecekleri. Dalgaboyu veya OCh'leri etkin bir şekilde yönetmek için, optik ağların dalga boyu başına veya OCh düzeyinde işlemleri, yönetim ve bakım (OAM) işlevlerini desteklemesini gerektirir.

ITU (T) Rec. G872, bu ek yükün nasıl taşınacağını belirtmeden genel giderler biçiminde uygulanan OCh düzeyinde OAM için bazı işlevleri tanımlar. Şimdiye kadar, sinyal rejenerasyonunu desteklemenin ve OCh'leri (dalga boyları) izlemenin, analiz etmenin ve yönetmenin tek uygun yolu, ağdaki SDH sinyallerine ve ekipmanına güvenmekti. Bu, WDM sistemindeki her bir dalga boyundaki sinyallerin SDH formatlı olmasını gerektirir.

Bir Optik Kanal (Dalgaboyu)

DWDM sistemlerindeki mevcut opto-elektronik rejenerasyon noktalarından yararlanarak, dijital sarıcı teknolojisini kullanma kavramı, SDH'ye benzer işlevsellik ve güvenilirlik sağlayacaktır, ancak herhangi bir müşteri sinyali için, bizi optik ulaşım ağının orijinal vizyonunu gerçekleştirmeye bir adım daha yaklaştırır. .

Dijital sarma teknolojisi, ITU (T) Rec. OTN'leri etkinleştirmek için G.872. Bunlar, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi giriş sinyali formatından bağımsız olarak optik katman performans izleme, Fforward Eerror Ccorrection (FEC) ve dalga boyu başına halka koruması ve ağ restorasyonunu içerir.

Kanalla ilişkili OCh ek yükünü desteklemek için her OCh istemcisi "etrafında" bir dijital (veya TDM) sarıcı kullanma fikri son zamanlarda önerilmiş ve aslında OCh tanımının temeli olarak benimsenmiştir. Bu şema, OCh istemcisine ek kapasite eklemek için OCh yenileme ihtiyacından yararlanacaktır. Elbette, OCh istemci sinyaline dijital olarak ek yük ekleme yoluna sahip olduğumuzda, bunu tüm OCh düzeyinde OAM gereksinimlerini desteklemek için kullanmak mantıklı olacaktır.

Özellikle, dijital olarak eklenen ek yük, OTN'nin başlıca performans izleme problemini çözmeyi, yani Bbit Eerror Rrate'e (BER) müşteriden bağımsız bir şekilde erişim sağlamayı neredeyse önemsiz hale getirir. B Ve isteğe bağlı olarak FEC kullanarak, dijital sarıcı yöntemi müşteri sinyalinin BER performansını önemli ölçüde artırabilir ve opto-elektronik dönüştürme gereksinimini daha da en aza indirebilir.

Ulaşım ağının performansını artırmanın bir yöntemi, halihazırda bazı ekipmanlarda sağlanan FEC kullanımıdır. Bu nedenle, dijital sarma tekniğinin ek bir yararı, sistem marjını iyileştirmek için isteğe bağlı olarak FEC'i destekleme yeteneğidir.

OCh Çerçeve Yapısı

İşlevsel açıdan, OCh yükü ve OAM, FEC mekanizmasından ayrılabilir olmalıdır. Bu, farklı bağlantılarda farklı FEC şemaları kullanırken, yükü ve OAM'yi ağ boyunca uçtan uca taşımaya izin verir. Bunun nerede olabileceğine dair bariz bir örnek, denizaltı ve karasal bağlantılar arasındadır. İlkinde, yeni nesil sistemler için yeni FEC kodları araştırılıyor.

Aşağıdaki şekil Aşağıdaki Şekil, OCh'nin önerilen temel çerçeve yapısını ve OCh çerçeve yapısında taşınabilecek fonksiyon türlerini gösterir. Bu önerinin tüm optik ağların uzun vadeli hedefleriyle tutarsız olduğu iddia edilebilirse de, yenilenme ihtiyacının ortadan kalkmasını beklememeliyiz.

Yenilenme noktaları arasındaki mesafe artmaya devam edecek; ancak sinyal aktarım noktalarında yenilenme ihtiyacı devam edecektir. Optik olarak şeffaf alt ağlar içindeki OCh'leri yönetmek için Ooptical Ssupervisory Cchannel (OSC) kullanımıyla birlikte, dijital sarmalayıcılar, ulusal veya küresel OTN'ler genelinde OCh'lerin (dalga boyu) uçtan uca yönetimini destekleyecektir.

3R-rejenerasyon (Yeniden Şekillendirme, Yeniden Biçimlendirme ve Yenileme) optikten elektriğe dönüştürme yoluyla sağlanır ve bunun tersi de geçerlidir ve dijital sargı önerisi bundan yararlanır. Tam optik 3R rejenerasyonu kullanılabilir hale gelirse resim değişir mi? Tam optik rejenerasyon ek yük ekleyebiliyorsa, argüman değişmez; sadece rejeneratör uygulaması değişecektir.

Optik rejeneratörlerin ek yük ekleyememesi durumunda, OCh'ler için ek yük ihtiyacı ortadan kalkmayacaktır. ; Optik rejeneratörler daha sonra opto-elektronik rejenerasyon noktaları arasındaki potansiyel mesafeyi basitçe artıracak ve dijital sarıcı bunların içinden şeffaf bir şekilde geçecektir. Dijital sarmalayıcıların kullanımının optik taşıma ağının gelişimi üzerindeki etkileri, özellikle veri ağı eğilimleri bağlamında ele alındığında derin olabilir.

Protokol Yığın Seçimleri

IP protokolü, günümüzün veri iletişim ağlarında açık bir şekilde yakınsama katmanıdır ve bu rolü önümüzdeki yıllarda çoklu hizmet ağlarına genişleteceği öngörülebilir. IP, çok çeşitli veri bağlantı katmanı protokolleri ve altta yatan ağ altyapıları üzerinden taşınabilir. Aşağıdaki şekil Aşağıdaki Şekil, IP'nin bir WDM ağ altyapısına olası protokol yığınlarını veya eşlemelerini göstermektedir.

WDM üzerinden IP nedir?

Aşağıdaki yukarıdaki Şekilde a, b ve d olarak etiketlenmiş protokol yığınları, günümüzde en yaygın kullanılanlardır. Şekil (a) 'da gösterildiği gibi SDH haritalama üzerinden ATM üzerinden klasik IP kullanırlar; Şekil (b) 'de gösterildiği gibi SDH (POS) üzerinden paket; veya Şekil (d) 'de gösterildiği gibi Ethernet üzerinden klasik ve iyi genişletilmiş IP. Durum (e) ve (f), POS'a alternatif olarak yakın zamanda önerilen yeni bir veri bağlantı katmanı olan Basit Veri Bağlantısını (SDL) kullanır. (C) etiketli protokol yığını, ara SDH katmanının ortadan kaldırıldığı ve ATM hücrelerinin WDM'ye doğrudan eşlenmesinin gerçekleştirildiği (a) durumuna bir alternatiftir.

Bu farklı protokol yığınları, bant genişliği ek yükü, hız ölçeklenebilirliği, trafik yönetimi ve QOS açısından farklı işlevsellik sağlar. Herhangi bir eşlemenin WDM üzerinden IP'yi temsil ettiğini belirtmek son derece samimiyetsizdir.

Veri bağlantı katmanı protokollerinin bu çeşitliliği ve IP'nin farklı temel ağ altyapılarına eşleştirilmesi, IP'nin en güçlü yönlerinden biridir ve yok olmayacak bir özelliktir. Aksine, IP paketlerinin taşınması için yeni, yenilikçi ve daha verimli protokol eşlemesinin önerilmesi oldukça olasıdır. Bu zaten düşük bant genişliğine ve düşük güvenilirliğe sahip ağlar için geçerli ve aynı zamanda yüksek bant genişliğine sahip ve son derece güvenilir optik ağlar için de geçerli olacak. Bu görüş aynı zamanda "her şeyde IP ve IP üzerindeki her şey" vizyonuna da uymaktadır.

WDM üzerinden IP, bugün tanımlandığı şekliyle, veri ağlarının ve optik ağların sağlayabileceği yeteneklere ilişkin kısıtlayıcı bir görünüm sağlar. Optik katmandaki ağ oluşturma yeteneklerini tam olarak kullanmakla değil, tek bir protokol yığını tarafından getirilen kısıtlamalar, bazı ağ uygulamaları için çok kısıtlayıcıdır.

Yukarıda bahsedilen ağ oluşturma eğilimleri, çeşitli protokol yığınlarını, ağ mimarilerini ve istemci sinyalinden bağımsız bir şekilde koruma ve geri yükleme seçeneklerini destekleyebilen bir optik ağ oluşturma platformunu gerektirir. Noktadan noktaya WDM seçimi üzerinden POS, yüksek hızlı veri ağlarındaki bazı ağ uygulamaları için en iyisidir, ancak kesinlikle herkes için değil. Ayrıca, gelecekteki bu veri ağlarını uygulamak ve dağıtmak için seçilen optik platform, yeni, beklenmedik protokol yığını eşleştirmelerinin kolayca barındırılabilmesini ve aynı ağ özelliklerini bir ara protokol dönüşümüne gerek olmadan optik katman ağından alabilmesini sağlamalıdır.

Optik veri ağı, protokol yığınlarının ve ağ mimarilerinin heterojenliğini azaltmaya çalışmayan, bunun yerine her bir uygulama ve ağ sağlayıcısı segmentine özel ağ çözümleri sağlamak için heterojenliği kullanan alternatif bir yaklaşımdır. Optik veri ağı, hem hizmet hem de taşıma katmanlarında ağ özelliklerini birleştirir.

Optik Veri Ağının Ana Bileşeni

OTN'de desteklenecek olan müşteri sinyali türlerinin çokluğuna yansıyan protokol yığınlarının çeşitliliği, dijital sarmalayıcıların kullanılmasıyla sağlanır. Gerçek optik ağ özelliklerinin kullanımı, tümü OCh bazında seçici olarak gerçekleştirilen OCh yönlendirme, hata ve performans izleme, koruma ve geri yükleme yoluyla ek esneklik ve sağlamlık sunar. Tüm bu unsurların bir araya gelmesi, geleceğe yönelik güçlü ve esnek bir ağ çözümü sunar ve veri hizmeti sağlayıcılarının herhangi bir özel vizyonuna açıktır.

Bu teknoloji, kanal kapasitesinin yükseltilmesi, kanalların eklenmesi / bırakılması, yeniden yönlendirme ve trafik dağıtımı için uygun maliyetli ve daha esnektir, her türlü ağ topolojisi ve koruma sistemlerini ve senkronizasyonu destekler. Aşağıdakiler ana bileşenlerdir -

  • TP (Transponder)
  • VOA (Değişken Optik Zayıflatıcı)
  • MUX (Çoklayıcı)
  • DEMUX (Çoklayıcı çözücü)
  • BA (Güçlendirici Amplifikatör)
  • Hat (OFC ortamı)
  • LA (Hat Yükseltici)
  • PA (Ön Amplifikatör)
  • OSC (Optik Denetim Kanalı)

Transponder

Bu ünite, STM-n geniş darbeli optik sinyal ile MUX / DEMUX ekipmanları arasında bir arayüzdür. Bu optik sinyal aynı yerde bulunabilir veya farklı fiziksel ortamlardan, farklı protokollerden ve trafik türlerinden gelebilir. Geniş darbe sinyalini 1,6 nm aralıklı nano metre (nm) düzeyinde dar bir dalga boyuna (nokta veya renkli frekans) dönüştürür; MUX'a gönderiliyor.

Ters yönde, DEMUX'tan gelen renkli çıktı, geniş bir darbeli optik sinyale dönüştürülür. Çıkış gücü seviyesi her iki yönde +1 ila –3 dBm'dir. Dönüşüm, 2R veya 3R yönteminde Optikten Elektriksel ve Elektrikselden Optik (O'dan E'ye ve E'den O'ya) şeklindedir.

2R'de rejenerasyon ve yeniden şekillendirme yapılırken 3R'de rejenerasyon, yeniden şekillendirme ve yeniden zamanlama yapılır. TP, dalga boyu rengine ve bit hızına bağlı olabilir veya her ikisi için ayarlanabilir (maliyetli ve kullanılmaz) olabilir. Bununla birlikte, 2R'de herhangi bir bit hızı, PDH, STM-4 veya STM-16 kanal hızı olabilir. Ünite, alıcı hassasiyeti ve aşırı yük noktası ile sınırlıdır.

Ara elektrik aşamasına erişilemez olsa da, STN-n'nin genel baytları denetim amacıyla kullanılır. Bu birim ayrıca ITU-T Önerisi G.957 üzerinden optik güvenlik çalışmasını (ALS) destekler.

Değişken Optik Zayıflatıcı (VOA)

Bu, sisteme yüklenen kanalların sayısına bakılmaksızın Mux ünitesinin tek tek kanal optik çıkış gücünün aynı kalması için EDFA bandı üzerinden sinyal seviyesinin tekdüze dağıtımını ayarlamak için gereken ön vurgu benzeri pasif bir ağdır.

Optik zayıflatıcı, bir sinyal seviyesini düşürmek için kullanılan basit bir potansiyometreye veya devreye benzer. Zayıflatıcı, performans testinin çalıştırılması gerektiğinde, örneğin, bağlantıdaki sinyal seviyesinin değiştirilmesinden bit hatasının nasıl etkilendiğini görmek için kullanılır. Bir yol, optik sinyalin farklı miktarda karanlıkta bir cam plakadan geçtiği ve ardından şekilde gösterildiği gibi optik fibere geri döndüğü hassas bir mekanik düzene sahip olmaktır.

Cam levhanın gri yoğunluğu bir uçta% 0'dan diğer ucunda% 100'e kadar değişir. Plaka boşluk boyunca hareket ettirilirken, az ya da çok ışık enerjisinin geçmesine izin verilir. Bu tür zayıflatıcı çok hassastır ve herhangi bir ışık dalgaboyunu idare edebilir (çünkü plaka, herhangi bir ışık enerjisini, dalga boyuna bakılmaksızın aynı miktarda zayıflatır), ancak mekanik olarak pahalıdır.

Çoklayıcı (MUX) ve Demultiplexer (De-MUX)

DWDM sistemleri tek bir fiber üzerinden birkaç istasyondan sinyaller gönderdiği için, gelen sinyalleri birleştirmek için bazı araçlar içermelidir. Bu, çok sayıda fiberden optik dalga boylarını alan ve bunları bir kirişe dönüştüren bir Çoklayıcı yardımıyla yapılır. Alıcı uçta, sistem, ışık huzmesinin iletilen dalga boylarını, fark edilmeden tespit edilebilmeleri için ayırabilmelidir.

Çoğullama çözücüler bu işlevi, alınan ışını dalga boyu bileşenlerine ayırarak ve bunları ayrı liflere bağlayarak gerçekleştirir.

Çoklayıcılar ve Çoğullayıcılar tasarımda pasif veya aktif olabilir. Pasif tasarım prizma, kırınım ızgaraları veya filtreler kullanırken, aktif tasarım pasif cihazları ayarlanabilir filtrelerle birleştirir.

Bu cihazlardaki başlıca zorluklar, çapraz karışmayı en aza indirgemek ve kanal ayrımını en üst düzeye çıkarmaktır (iki bitişik kanal arasındaki dalga boyu farkı). Çapraz konuşma, kanalların ne kadar iyi ayrıldığının bir ölçüsü iken, kanal ayrımı her bir dalga boyunu ayırt etme yeteneğini ifade eder.

Çoklayıcı / Demultiplexer Türleri

Prizma Tipi

Dalgaboylarının basit bir çoklama veya çoğullama çözme biçimi, bir prizma kullanılarak yapılabilir.

Paralel bir polikromatik ışık huzmesi bir prizma yüzeyine çarpar ve her bir bileşen dalga boyu farklı şekilde kırılır. Burainbow effect. Çıkış ışığında, her dalga boyu bir sonrakinden bir açıyla ayrılır. Bir mercek daha sonra her dalga boyunu bir fibere girmesi gereken noktaya odaklar. Bileşenler, farklı dalga boylarını tek bir fibere çoklamak için ters yönde kullanılabilir.

Kırınım Izgara Tipi

Diğer bir teknoloji, kırınım ve optik girişim ilkesine dayanmaktadır. Polikromatik bir ışık kaynağı kırınım ızgarasına çarptığında, her dalga boyu farklı bir açıyla ve dolayısıyla uzayda farklı bir noktaya kırılır. Bir mercek kullanarak, bu dalga boyları aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi tek tek liflere odaklanabilir.Bragg grating, dalga boyu seçici aynalar olarak kullanılabilen ve DWDM sistemlerinde kanal eklemek ve bırakmak için yaygın olarak kullanılan basit bir pasif bileşendir.

Braggs ızgarası, bir mono mod fiberin çekirdeğini bir faz maskesi aracılığıyla aydınlatmak için bir mor ötesi lazer ışını kullanılarak yapılır. Lif, ışığa duyarlı hale getirmek için fosfor, germanyum veya bor ile takviye edilmiştir. Işık maskeden geçtikten sonra, elyafın içine "yazdırılan" bir saçak deseni oluşturulur. Bu, fiber çekirdek camın kırılma indisinde kalıcı bir periyodik modülasyon yaratır. Bitmiş ızgara, Bragg dalga boyundaki ışığı yansıtır (yüksek ve düşük indeksli bölgeler arasındaki optik aralığın iki katına eşittir) ve diğer tüm dalga boylarını iletir.

Ayarlanabilir Bragg Izgara

Bir Bragg elyaf ızgarası, piezoelektrik bir elemana yapıştırılabilir. Elemana bir voltaj uygulayarak, eleman gerilir, böylece ızgara gerilir ve Bragg dalga boyu daha uzun bir dalga boyuna geçer. Mevcut cihazlar, 150v'lik bir giriş için 2 nm'lik bir ayar aralığı sağlayabilir.

Dizili Dalga Kılavuzu Izgarası

Dizili Dalga Kılavuzu Izgaraları (AWG) da kırınım ilkelerine dayanmaktadır. Bazen bir optik dalga kılavuzu yönlendiricisi veya dalga kılavuzu ızgarası yönlendiricisi olarak adlandırılan bir AWG cihazı, bitişik kanallar arasındaki yol uzunluğunda sabit bir farka sahip bir dizi eğimli kanal dalga kılavuzundan oluşur. Dalga kılavuzları, giriş ve çıkıştaki boşluklara bağlanır.

Optik Çoklayıcı

Işık giriş boşluğuna girdiğinde kırılır ve dalga kılavuzu dizisine girer. Dolayısıyla, her dalga kılavuzunun optik uzunluk farkı, bir dizi fiberin bağlandığı çıkış boşluğunda faz gecikmelerine neden olur. İşlem, çıkış portlarına karşılık gelen, farklı konumda maksimum girişime sahip farklı dalga boylarına neden olur.

Çok Katmanlı Girişim Filtreleri

Farklı bir teknoloji, ince film filtreleri veya çok katmanlı girişim filtreleri adı verilen cihazlarda girişim filtreleri kullanır. İnce filmlerden oluşan filtrelerin optik yolda konumlandırılmasıyla dalga boyu demultiplekslenebilir. Her filtrenin özelliği, diğerlerini yansıtırken bir dalga boyunu iletecek şekildedir. Bu cihazları kademelendirerek, birçok dalga boyu demultiplekslenebilir.

Filtreler, makul bir maliyetle, ancak yüksek bir ekleme kaybıyla (AWG'ler düz bir spektral yanıt ve düşük ekleme kaybı sergiler) kanallar arasında iyi bir stabilite ve izolasyon sunar. Filtrenin ana dezavantajı, sıcaklığa duyarlı olmaları ve tüm ortamlarda pratik olarak kullanılamayabilmeleridir. Bununla birlikte, büyük avantajları, aynı anda çoklama ve çoğullama çözme işlemlerini gerçekleştirmek için tasarlanabilmeleridir.

OM'nin Kaplin Tipi

OM, birbirine lehimlenmiş iki veya daha fazla fiber ile etkileşimli bir yüzeydir. Genel olarak OM için kullanılır ve çalışma prensipleri aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

OM kuplajı, çoklama işlevini yalnızca düşük üretim maliyetiyle gerçekleştirebilir. Eksikliği yüksek ekleme kaybıdır. Şu anda, ZTWE'nin DWDM ekipmanında kullanılan OM, OM kuplajını kullanmaktadır. OD, AWG bileşenlerini benimser.

Booster Amplifiers (Optik Amplifikatörler)

Zayıflamadan dolayı, bir fiber segmentinin bir sinyali yeniden oluşturulmadan önce bütünlük içinde ne kadar süreyle yayabileceği konusunda sınırlar vardır. Optik Yükselteçlerin (OA) gelmesinden önce, iletilen her sinyal için bir tekrarlayıcı olması gerekiyordu. OA, tüm dalga boylarını aynı anda ve Optik-Elektrik-Optik (OEO) dönüşümü olmadan büyütmeyi mümkün kılmıştı. Optik amplifikatörler, optik bağlantılarda (tekrarlayıcı olarak) kullanılmasının yanı sıra, çoklamadan sonra veya çoğullama çözmeden önce sinyal gücünü artırmak için de kullanılabilir.

Optik Amplifikatör Türleri

Her optik yolda, optik amplifikatörler tek yönlü modda tekrarlayıcılar olarak kullanıldı. Gönderme yolunda bir fiber kullanıldı ve dönüş yolunda ikinci fiber kullanıldı. En yeni optik amplifikatörler aynı anda iki yönde çalışacaktır. İki farklı bit hızının kullanılması koşuluyla, aynı dalga boyunu iki yönde de kullanabiliriz. Bu nedenle, çift yönlü işlem için tek bir fiber kullanılabilir.

Optik amplifikatörlerin ayrıca farklı dalga boylarında çalışan bir dizi sinyali geçmek için yeterli bant genişliğine sahip olması gerekir. Örneğin, 40 nm'lik bir spektral bant genişliğine sahip bir SLA, yaklaşık on optik sinyali işleyebilir.

565 mb / s sisteminde, 500 km optik bağlantı için, 83 km aralıklarla yerleştirilmiş beş SLA optik amplifikatör gereklidir. Her amplifikatör yaklaşık 12 dB'lik bir kazanç sağlar, ancak aynı zamanda sisteme gürültü (10-9 BER) getirir.

SLA amplifikatörlerinin aşağıdaki dezavantajları vardır -

  • Sıcaklık değişikliklerine duyarlı
  • Gerilim değişikliklerini beslemeye duyarlı
  • Mekanik titreşimlere duyarlı
  • Unreliable
  • Karışmaya eğilimli

Erbiyum Katkılı Fiber Amplifikatör (EDFA)

DWDM sistemlerinde EDFA'lar kullanılır. Erbiyum, uyarıldığında, DWDM'de kullanılan optik fiberler için düşük kayıplı dalga boyu olan 1.54 mikrometre civarında ışık yayan nadir bir toprak elementidir. Zayıf bir sinyal, bir pompa lazer kullanılarak 980 nm veya 1480 nm'de ışığın enjekte edildiği erbiyum katkılı fibere girer.

Bu enjekte edilen ışık, erbiyum atomlarını, depolanan enerjilerini 1550 nm'lik ek ışık olarak serbest bırakmaları için uyarır. Sinyal güçleniyor. EDFA'lardaki spontane emisyonlar ayrıca EDFA'nın gürültü rakamını da ekler. EDFA'ların tipik bant genişliği 100 nm'dir ve optik yol boyunca 80-120 km'lik bir aralıkta gereklidir.

EDFA ayrıca four-wave-mixingbitişik kanallar arasındaki doğrusal olmayan etkileşim nedeniyle. Bu nedenle, tekrarlayıcılar arasındaki mesafeyi artırmak için amplifikatör gücünün artırılması, daha fazla parazite yol açar.

Raman Amplifikatörü

WDM'de SLA ve EDFA amplifikatörlerinin kullanımı, daha önce açıklandığı gibi sınırlıdır ve modern WDM sistemleri, yaklaşık 300 nm'lik bir bant genişliğine sahip olan Raman Amplifikasyonuna dönmektedir. Burada, pompa lazeri, fiberin alıcı ucundadır. Karışma ve gürültü büyük ölçüde azaltılır. Bununla birlikte, Raman amplifikasyonu, yüksek pompalı bir lazerin kullanılmasını gerektirir.

Fiberdeki dispersiyon, aslında “dört dalga karıştırma” etkisini en aza indirmeye yardımcı olur. Ne yazık ki, ilk optik bağlantılar, aynı fiberler WDM sinyallerini taşıyacak şekilde yükseltildiğinde, uzun mesafelerde dağılmayı en aza indirmek için genellikle sıfır dağılımlı fiber kullandı; geniş bant optik sinyaller için ideal ortam değildirler.

WDM kullanımı için özel mono mod fiberler geliştirilmektedir. Bunlar, pozitif ve negatif dispersiyon fiberlerinin alternatif segmentlerine sahiptir, bu nedenle, toplam dispersiyon toplamı sıfıra çıkar. Bununla birlikte, bireysel bölümler, dört dalgalı karışımı önlemek için dağılım sağlar.

Hat Yükselteçleri

Ön amplifikatör (PA) ve Güçlendirici Amplifikatörden (BA) oluşan iki aşamalı bir EDFA amplifikatörüdür. İki aşama olmadan, EDFA prensibine göre sinyali 33 dB'ye kadar yükseltmek mümkün değildir (spontan emisyonun neden olduğu gürültüyü önlemek için). Hat Amplifikatörü (LA), uzun ve çok uzun mesafeli sistemler için sırasıyla 22 dB veya 33 dB'lik hat kaybını telafi eder. Tamamen optik bir sahne cihazıdır.

Hat (OFC) Ortamı

Bu, DWDM sinyallerinin üzerinden geçtiği optik fiber ortamdır. Zayıflatma ve dağılım, iletim mesafesini, bit hızı kapasitesini, vb. Belirleyen ana sınırlama faktörleridir. Normalde, 22dB ve 33dB, sırasıyla uzun mesafeli ve çok uzun mesafeli sistemlerin sekme uzunluğu için hat kaybı olarak alınır.

Çok uzun mesafe hattı dalga boyu, tekrarlayıcı (LA) olmadan 120 km olabilir. Bununla birlikte, kademeli bir dizi tekrarlayıcı ile, uzunluk 600 km'ye kadar çıkabilir ve bu, dağılım dengeleme modülü kullanılarak 1200 km'ye kadar artırılabilir. Böyle bir mesafeden sonra, sadece optik aşamada tekrarlayıcı yerine elektrik aşamasında yeniden üretime ihtiyacı vardır.

Ön Amplifikatör (PA)

Bu amplifikatör, uzak istasyondan gelen sinyali almak için terminalde DEMUX ile hat arasında arayüz oluşturmak için tek başına kullanılır. Dolayısıyla, zayıflatılmış hat sinyali DEMUX ünitesine girmeden önce +3 dBm ila 10 dBm düzeyine yükseltilir.

Optik Denetleme Kanalı

Daha düşük optik seviyedeki ayrı bir dalga boyunda (ITU-T Önerisi G-692'ye göre 1480 nm) ek verilerin (2 mbps: EOW, kullanıcıya özel veriler vb. Arayüz aracılığıyla) herhangi bir optik güvenlik hükmü olmadan iletilmesi işlevi ana STM-n optik trafik sinyalinden bağımsız olarak, OSC tarafından gerçekleştirilir. Seçici ve çok amaçlı kanal için EOW (0,3 ila 3,4 KHz), 8 bit PCM kodunda 64 kbps'dir.

Optik Denetleme Kanalı (OSC), optik hat cihazlarının kontrolüne ve izlenmesine ve ayrıca LCT kullanılarak gerçekleştirilen arıza konumu, yapılandırma, performans ve güvenliğin yönetilmesine yardımcı olur.

Bu bölümde, optik cihazların çeşitli bileşenlerini tartışacağız.

İzolatör

İzolatör, ışığın bir fiber boyunca tek yönde geçmesine izin veren ve ters yönde çok yüksek zayıflama sağlayan, karşılıklı olmayan bir cihazdır. Optik sistemde, istenmeyen yansımaları, bir fiberin geri gelmesini ve bir lazerin çalışmasını (gürültü üretmesini) engellemek için izolatörlere ihtiyaç vardır. İzolatör üretiminde "Faradays EffectPolarizasyona bağlı olan ”kullanılır.

İzolatörler, optik polarizörler, analizörler ve Faradays döndürücü kullanılarak oluşturulur. Optik sinyal, gelen polarizasyon durumuna paralel olarak yönlendirilen polarizörden geçer. Faraday rotator, optik sinyalin polarizasyonunu 45 derece döndürecektir.

Sinyal daha sonra giriş polarizörüne göre 45 dereceye yönlendirilmiş analizörden geçer. İzolatör, soldan sağa optik bir sinyal geçirir ve polarizasyonunu 45 derece değiştirir ve yaklaşık 2 dB kayıp üretir.

Sirkülatör

Sirkülatörler mikro optik cihazlardır ve istenilen sayıda portla kullanılabilir, ancak genellikle 3 portlu / 4 portlu sirkülatörler kullanılır. Bağlantı noktasından bağlantı noktasına 0,5 dB ila 1,5 dB arasında nispeten düşük bir kayba sahiptir.

Bir sirkülatörün temel işlevi yukarıdaki şekilde gösterilmiştir. Herhangi bir porta giren ışık (diyelim ki port 1) sirkülatörün etrafından dolaşır ve bir sonraki porttan çıkar (diyelim port 2). 2. bağlantı noktasından giren ışık 3. bağlantı noktasından ayrılır ve bu böyle devam eder. Cihaz, bir daire etrafında çalışırken simetriktir. Sirkülatörler mikro optik cihazlardır ve istenilen sayıda port ile yapılabilir. Ancak 3 ve 4 portlu sirkülatörler çok yaygındır. Sirkülatörler çok düşük kayıplara sahiptir. Tipik bağlantı noktasından bağlantı noktasına kayıp 0,5 ila 1,5 db civarındadır.

Bölücüler ve Bağlayıcılar

Bağlayıcılar ve ayırıcılar, optik sinyalleri birleştirmek ve / veya optik sinyalleri ayırmak için kullanılır. Tek modlu optik kuplörlerin büyük çoğunluğu rezonant kuplaj prensibini kullanır. İki SM fiber çekirdek paralel ve birbirine yakın yerleştirilir. Optik güç, bir çekirdekten diğerine elektromanyetik dalga indüksiyonu ile aktarılır. Güç bağlantısı, kaplin bölümünün uzunluğuna bağlıdır.

Üç önemli özellik:

  • Return Loss - Yansıtılan ve kaybedilen güç miktarı.

  • Insertion Loss - Bir cihazdan toplam geçişte kaybedilen sinyal miktarı.

  • Excess Loss - Teorik kaybın üzerinde bir cihazın ek kaybı.

Kuplör Tipleri

  • Y kuplörleri
  • Yıldız kuplörler
    • Kaynaşmış lif
    • Karıştırma plakası
    • Düzlemsel (boş alan)
    • 3 dB bağlayıcı
  • Işın ayırıcı

Filtreler

Filtreler, birçok sinyalden iletim yolundaki ve alıcıdaki sinyali seçmek için kullanılır. Izgaralar filtredir. Anahtarlar, modülatörler, AWG'ler, çoklayıcılar vb. Filtre türleri olarak kabul edilir.

Aşağıda filtre türleri verilmiştir -

  • Fabry-Perot
  • Ayarlanabilir filtre
  • Fiber içi Bragg ızgara filtresi

Filtreler, iletimden önce hat genişliğini daraltmak için bir LED'in önünde kullanılır. Filtreler, WDM ağlarında aşağıdakiler için çok yararlı olacaktır:

  • Tutarsız bir alıcının önüne yerleştirilen bir filtre, birçok gelen sinyalden belirli bir sinyali seçmek için kullanılabilir.

  • Bir sinyalin bir ağ üzerinden hangi yolu alacağını kontrol etmek için filtreler kullanan WDM ağları önerilmiştir.

Fiber Bragg Izgaralar, iletişim dünyasındaki en önemli optik filtredir.

Modülatörler

Modülatörler, bir elektrik veya manyetik alanın etkisi altında optik özelliklerini değiştiren bir malzemeden oluşur. Genel olarak, üç yaklaşım kullanılır -

  • Elektro-optik ve Manyeto-optik etkiler
  • Elektro-absorpsiyon etkileri
  • Akustik modülatörler

Mekanik titreşimler nedeniyle Ref. Malzeme değişiklikleri indeksi. Akustik modülatörler çok yüksek frekanslı ses kullanır. Sesin yoğunluğunu kontrol ederek, yön değiştiren ışık miktarını kontrol edebilir ve dolayısıyla bir modülatör inşa edebiliriz.

Aşağıda avantajlarından bazıları verilmiştir -

  • Oldukça yüksek güçle başa çıkabilirler.

  • Kırılan ışık miktarı, ses dalgalarının yoğunluğu ile doğrusal orantılıdır.

  • Aynı anda farklı dalga boylarını modüle edebilirler.

Optik ADM

Bir fiber üzerine gelen çoklu dalga boylarından istenen dalga boyunu izole etmek veya düşürmek için bir optik filtre kullanılır. Bir dalgaboyu düştüğünde, aynı dalga boyunu kullanan başka bir kanal, OADM'den ayrıldığı için fibere eklenebilir veya eklenebilir.

Basit bir ADM, her biri dört dalga boyuna sahip yalnızca 4 giriş ve çıkış kanalına sahiptir. OADM'de, dalga boyları yükseltilebilir, eşitlenebilir veya daha fazla işlenebilir. OADM, optik çapraz bağlantı kullanarak giriş fiberden çıkış fiberine kadar dalga boylarını düzenler.

Optik Çapraz Bağlantı

Optik bir x-connect, her biri dört dalga boyu taşıyan dört giriş fiberi alabilir ve 16 dalgaboyunu dört çıkış fiberi üzerinde yeniden düzenleyebilir. OXC'nin içindeki basit bir aktarıcı, dalga boylarından birini mevcut bir kanala karıştıracaktır.

Telekomünikasyon trafiği çok hızlı bir şekilde büyümeye devam ediyor. Bu, özellikle Hindistan'da, telekomünikasyon pazarının yakın zamanda serbestleştirilmesi yoluyla artan veri hacmi ve mobil trafik sayesinde hızlanmıştır. WDM, SDH ve IP aktarım teknolojilerinin bir kombinasyonuna dayalı olarak sürekli artan trafik gereksinimlerini karşılamak için bir çözüm benimsenebilir.

Dalgaboyu bölmeli çoğullama, birkaç dalga boyu kanalını tek bir elyaf şeridi üzerinde çoğaltmak ve böylece elyaf tıkanıklığının üstesinden gelmek için kullanılır. SDH teknolojisi, müşterilerin bugün talep ettiği kapasite granülerliğini sunar ve bu hizmetleri ağ kesintilerine karşı koruma imkanı sunar. WDM üzerinden IP taşıma ağı, İnternet Servis Sağlayıcılarına (ISS'ler) yüksek kapasiteli İnternet geçiş hizmetleri sunabilir.

Eşzamanlı Dijital Hiyerarşi

Eşzamanlı Dijital Hiyerarşi (SDH) ağları, PDH'nin yerini aldı ve birçok önemli avantajı var.

  • G.707, G.708 ve G.709 ITU önerileri küresel ağ oluşturma için temel oluşturur.

  • Ağlar, fiber kopması veya ekipman arızası durumunda trafik kaybını en aza indirmek için trafik esnekliğinden yararlanır.

  • Yerleşik izleme teknolojisi, ağın uzaktan yapılandırılmasına ve sorun gidermesine olanak tanır.

  • Esnek teknoloji, her düzeyde bağımlı erişim sağlar.

  • Geleceğe hazır teknoloji, teknoloji ilerledikçe daha hızlı bit hızlarına izin verir.

Avrupa PDH ağları ABD ağları ile arabirim kuramaz, SDH ağları her iki türü de taşıyabilir. Yukarıdaki şekil, farklı PDH ağlarının nasıl karşılaştırıldığını ve SDH ağı boyunca hangi sinyallerin taşınabileceğini gösterir.

SDH - Ağ Topolojileri

Bir hat sistemi, PDH ağ topolojisinin sistemidir. Yalnızca ağın uç noktalarında trafik eklenir ve bırakılır. Ağın sonunda trafiği eklemek ve bırakmak için terminal düğümleri kullanılır.

Hat Sistemi

Herhangi bir SDH ağı içinde, bir düğüm olarak bilinen bir düğümü kullanmak mümkündür. regenerator. Bu düğüm, yüksek dereceli SDH sinyalini alır ve yeniden iletir. Bir rejeneratörden daha düşük seviyeli trafik erişimi mümkün değildir ve bunlar yalnızca, mesafenin alınan gücün trafiği taşımak için çok düşük olacağı anlamına geldiği yerler arasındaki uzun mesafeleri kapsamak için kullanılır.

Halka Sistemi

Bir halka sistemi, halka konfigürasyonunda bağlanmış birkaç ekleme / bırakma çoklayıcıdan (ADM'ler) oluşur. Halkanın etrafındaki herhangi bir ADM'den trafiğe erişilebilir ve ayrıca yayın amacıyla trafiğin birkaç düğümde bırakılması da mümkündür. Halka ağı, fiber kopması trafiği kaybolmazsa, trafik esnekliği sunma avantajına sahiptir. Ağ esnekliği sonraki bölümde ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.

SDH Ağ Senkronizasyonu

PDH ağları merkezi olarak senkronize edilmezken, SDH ağları (dolayısıyla, eşzamanlı dijital hiyerarşi adıdır). Operatör ağında bir yer birincil referans kaynağı olacaktır. Bu kaynak, ağ üzerinde ya SDH ağı üzerinden ya da ayrı bir senkronizasyon ağı üzerinden dağıtılır.

Ana kaynak kullanılamaz hale gelirse her düğüm yedek kaynaklara geçebilir. Çeşitli kalite seviyeleri tanımlanmıştır ve düğüm bulabileceği bir sonraki en kaliteli kaynağı değiştirecektir. Düğümün gelen hat zamanlamasını kullandığı durumlarda, MS ek yükündeki S1 baytı, kaynağın kalitesini belirtmek için kullanılır.

Bir düğüm için mevcut olan en düşük kaliteli kaynak genellikle dahili osilatörüdür. Bir düğümün kendi dahili saat kaynağına geçtiği bir durumda, düğüm zaman içinde hatalar üretmeye başlayabileceğinden, bu mümkün olan en kısa sürede düzeltilmelidir.

Bir ağ için senkronizasyon stratejisinin dikkatlice planlanması önemlidir. Bir ağdaki tüm düğümler aynı taraftaki komşusuyla senkronize olmaya çalışırsa, a adı verilen bir efekt alırsınız.timing loop, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi. Her bir düğüm birbirini senkronize etmeye çalışırken bu ağ hızla hatalar üretmeye başlayacaktır.

SDH Hiyerarşisi

Aşağıdaki şekil, yükün nasıl inşa edildiğini gösterir ve ilk bakışta göründüğü kadar korkutucu değildir.

WDM, çeşitli optik sinyallerin tek bir fiber ile iletilmesini sağlayan bir teknolojidir. Prensibi, temel olarak Frekans Bölmeli Çoklama (FDM) ile aynıdır. Yani, bir frekans spektrumunun üst üste binmeyen kısımlarını işgal eden farklı taşıyıcılar kullanılarak birkaç sinyal iletilir. WDM durumunda, kullanılan spektrum bandı, optik fiberlerin çok düşük sinyal kaybına sahip olduğu iki dalga boyu penceresi olan 1300 veya 1550 nm bölgesindedir.

Başlangıçta, her pencere tek bir dijital sinyal iletmek için kullanıldı. Dağıtılmış Geri Beslemeli (DFB) lazerler, Erbiyum katkılı Fiber Amplifikatörler (EDFA'lar) ve foto dedektörler gibi optik bileşenlerin ilerlemesiyle, her bir iletim penceresinin aslında her biri işgal eden birkaç optik sinyal tarafından kullanılabileceği kısa sürede fark edildi. mevcut toplam dalga boyu penceresinin küçük bir traksiyonu.

Aslında, bir pencere içinde çoklanan optik sinyallerin sayısı, yalnızca bu bileşenlerin kesinliği ile sınırlıdır. Mevcut teknoloji ile, 100'den fazla optik kanal tek bir fibere çoklanabilir. Teknoloji daha sonra yoğun WDM (DWDM) olarak adlandırıldı.

Uzun Yolda WDM

1995 yılında Amerika Birleşik Devletleri'ndeki uzun mesafeli taşıyıcılar, mevcut fiber altyapılarını kullanırken ağlarının kapasitesini yükseltmek için noktadan noktaya WDM iletim sistemlerini kullanmaya başladı. O zamandan beri WDM, uzun mesafe pazarında da fırtınalar estirdi. WDM teknolojisi, fiberin tükenmesini ertelerken ve kapasite yükseltme için esnekliği artırırken, sürekli artan kapasite gereksinimleriyle başa çıkmaya izin verir.

Bununla birlikte, en yaygın sürücü, WDM çözümünün, ağ kapasitesini yükseltmek için Space Division Multiplexing (SDM) veya geliştirilmiş Time Division Multiplexing (TDM) gibi rakip çözümlere kıyasla maliyet avantajıdır. Aşağıdaki şekilde gösterilen "açık" WDM çözümü, WDM terminal çoklayıcılarında (TM'ler) ve çoklu dalga boyu kanalları tarafından paylaşılan hat içi optik amplifikatörlerde transponderleri kullanır.

Transponder, özünde, sinyali elektriksel olarak yeniden güçlendirirken, yeniden şekillendirirken ve yeniden düzenlerken G.957 standart uyumlu optik sinyali uygun bir dalga boyu kanalına dönüştüren (ve tersi) bir 3R opto-elektro-optik (O / E / O) dönüştürücüdür. . SDM çözümü, aynı hat içi optik amplifikatörü paylaşan birden çok dalga boyu yerine, her biri SDH rejeneratörleri ile donatılmış birden çok fiber çifti kullanır. Daha yüksek TDM hızlarına yükseltme (örneğin, 2,5 Gb / sn STM-16'dan 10 Gb / sn STM-64'e), yalnızca kısa ömürlü bir çözümdür çünkü dağılım gibi iletim bozuklukları, özellikle standartta artan TDM hızlarıyla iyi ölçeklenmez tek modlu fiber.

Bir vaka çalışması, uzun mesafeli noktadan noktaya WDM sistemlerinin, üç STM-16 kanalı kadar düşük bile olsa, SDM'den açıkça daha uygun maliyetli bir çözüm olduğunu göstermiştir. Yukarıdaki şekil, iki erişim şehri arasında ortalama 300 km mesafe ile 5000 fiber km'den oluşan bir ulaşım ağının ilk çekirdeği için iki bağlantı maliyeti karşılaştırmasını göstermektedir. Yukarıdaki şekildeki yüzde 100 maliyet referans noktasının, fiber maliyeti dahil olmak üzere bir STM-16 kanalını dağıtmanın maliyetine karşılık geldiğini unutmayın. Yukarıdaki şekilden iki sonuç çıkarılabilir.

Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, yalnızca iletim ve rejenerasyon ekipmanı maliyetleri dikkate alınırsa (yani, SDM kutusundaki SDH rejeneratörleri ve WDM durumunda sıralı optik amplifikatörlü transponderlere sahip WDM TM'ler), WDM teknolojisini kullanmanın ilk bağlantı maliyeti daha fazladır. SDH'nin iki katından daha fazla. Bununla birlikte, WDM çözümü, sıralı optik amplifikatörün ortak kullanımı nedeniyle ağda üç veya daha fazla kanalın konuşlandırılması için daha uygun maliyetlidir.

Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, yukarıdaki düşünceye ek olarak fiber maliyeti de dikkate alınırsa, WDM kasasının maliyet avantajı daha da belirgin hale gelir ve kanal sayısı arttıkça artar. WDM çözümü, ağda üç veya daha fazla kanalın dağıtımı için daha uygun maliyetli.

Kısa Mesafede WDM

Rejeneratörler gerekli değildir ve kısa mesafeli ağlardaki sınırlı mesafeler nedeniyle optik bozukluklar daha az etkiye sahiptir, bu nedenle WDM'nin faydaları SDM veya geliştirilmiş TDM çözümlerinden daha az açıktır. Bununla birlikte, fiber tükenme ve düşük maliyetli optik bileşenler artık metropol alanında WDM'yi yönlendiriyor.

Kısa mesafeli uygulama, aynı şehir içindeki birden fazla Varlık Noktasının (KOK'lar) birbirine bağlanmasıyla ilgilidir. Bir örnek düşünelim. Aşağıdaki şekil, ulaşım ağının şehir başına müşterilerin birbirine bağlanabileceği en az iki KOK'a sahip olduğunu göstermektedir. Bırak ve devam et gibi çift düğümlü ara bağlantı teknikleriyle, müşteri ağları iki farklı POP aracılığıyla taşıma ağı ile birbirine bağlanabilir.

Bu, herhangi bir trafik etkisi olmadan POP arızalarından bile kurtulabilen çok güvenli bir mimari ile sonuçlanır. Bu nedenle, bir şehirdeki iki KOK arasındaki trafik akışı, yalnızca şehir içinden geçen trafikten değil, aynı zamanda şehirde sonlandırılan ve Bırak ve Devam Et kullanılarak korunan trafikten de oluşur. Bu artan şehir içi kapasite gereksinimleri, bir ulaşım ağının kısa mesafeli bölümünde WDM'nin konuşlandırılmasına yol açmıştır.

WDM'nin SDM'ye tercih edilmesinin ana nedeni, bir şehirdeki fiberlerin üçüncü bir şahıstan kiralanması veya bir fiber optik ağın inşa edilmesi gerektiğidir. City fiber kiralamak veya inşa etmek sadece pahalı bir süreç değil, aynı zamanda kapasiteyi yükseltmek için daha az esnek bir yaklaşımdır. Trafik dağılımlarının ve hacimlerinin hızla değiştiği dinamik bir ortamda, kiralanacak veya inşa edilecek fiber miktarını önceden tahmin etmek zordur. Bu nedenle, WDM teknolojisini kullanmanın açık esneklik avantajları vardır çünkü dalga boyu kanalları çok kısa sürede etkinleştirilebilir.

Dünyada belirli kısa mesafeli WDM sistemleri bulunmasına rağmen, uzun mesafeli ağı için aynı tipte WDM sistemini kullanmak avantajlıdır. Kısa mesafeli WDM sistemleri, uzun mesafeli muadillerine göre daha ucuzdur ve düşük maliyetli optik bileşenleri nedeniyle kullanılabilirken, çeşitli nedenlerden dolayı tercih edilmeyen heterojen bir ağa yol açarlar. Birincisi, iki farklı sistemin kullanılması operasyonel ve yönetim maliyetinin artmasına yol açar. Örneğin, heterojen bir ağ, homojen bir ağdan daha fazla yedek ekipman parçası gerektirir. İkincisi, iki farklı sistem arasındaki birlikte çalışma sorun yaratabilir. Örneğin, kısa mesafeli WDM sistemleri tipik olarak uzun mesafeli WDM sistemlerinden daha az dalga boyunu desteklediği için bir darboğaz oluşabilir.

Optik Taşıma Ağı Mimarileri

Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi Optik Taşıma Ağı (OTN), ulaşım ağının evriminde doğal bir sonraki adımı temsil etmektedir. Üst düzey bir mimari perspektiften bakıldığında, OTN mimarilerinin SDH mimarilerinden önemli ölçüde farklı olması beklenemez. Bununla birlikte, SDH'nin dijital ağ mühendisliğini ve OTN'nin analog ağ mühendisliğini içerdiği gerçeği, ince de olsa bazı önemli farklılıklara yol açar. Bu ayrımları keşfetmek, bizi OTN'nin SDH emsallerinden farklı olması muhtemel yönlerini anlamaya götürür.

Gelişen WDM OTN mimarileri (ağ topolojileri ve hayatta kalma şemaları dahil), SDH TDM ağları için olanlara - ayna değilse de - çok benzeyecektir. Bununla birlikte, hem SDH hem de OTN bağlantı yönelimli çoklamalı ağlar olduğundan, bu şaşırtıcı olmalıdır. En büyük farklar çoğullama teknolojisinden kaynaklanmaktadır: SDH için dijital TDM ve bir OTN için analog WDM.

Dijital ve analog ayrımının, OTN ağı ve sistem tasarımının birçok yönündeki temel maliyet / performans değiş tokuşları üzerinde derin bir etkisi vardır. Özellikle, analog ağ mühendisliği ve bakım uygulamaları ile ilişkili karmaşıklıklar, OTN ile ilişkili zorlukların çoğunu açıklamaktadır.

Kısa vadeli kapasite kazanımı ihtiyacını karşılamak için, WDM noktadan noktaya hat sistemleri geniş ölçekte kullanılmaya devam edecek. Dalga boylarının sayısı ve terminaller arasındaki mesafe arttıkça, ara bölgelerde dalga boyları ekleme ve / veya düşürme ihtiyacı artmaktadır. Bu nedenle, esnek yeniden yapılandırılabilir Optik ADM'ler (OADM'ler), WDM ağlarının ayrılmaz öğeleri haline gelecektir.

Taşıyıcı ağlarda daha fazla dalga boyu konuşlandırıldıkça, optik kanal seviyesinde ağlar arasında kapasite ve aktarım sinyallerinin yönetilmesi için artan bir ihtiyaç olacaktır. Aynı şekilde, DXC'ler elektrik katmandaki kapasiteyi yönetmek için ortaya çıktı, Optik Çapraz Bağlantılar (OXC'ler) optik katmandaki kapasiteyi yönetmek için ortaya çıkacak.

Başlangıçta, optik katman bant genişliği yönetimine duyulan ihtiyaç, çekirdek taşıma ağı ortamında en şiddetli olacaktır. Burada mantıksal ağ tabanlı bağlantı, OADM tabanlı paylaşımlı koruma halkaları ve OXC tabanlı ağ restorasyon mimarileri dahil olmak üzere fiziksel topolojiler aracılığıyla desteklenecektir. Seçim, servis sağlayıcının istenen bant genişliği derecesine "aşırı derleme" ve hayatta kalma süresi ölçeği gereksinimlerine bağlı olacaktır.

Metropolitan ofisler arası ve erişim ortamları için benzer bant genişliği yönetimi gereksinimleri ortaya çıktıkça, OADM halka tabanlı çözümler de şu uygulamalar için optimize edilecektir: ağ talepleri için optik paylaşımlı koruma halkaları ve hub yatak talepleri için optik özel koruma halkaları. Bu nedenle, OA, WDM noktadan noktaya hat sistemlerinin ortaya çıkması için teknoloji sağlayıcısı olduğu gibi, OADM'ler ve OXC'ler de OTN'nin ortaya çıkmasını sağlayan unsurlar olacaktır.

Optik ağ öğeleri, geleneksel olarak SDH ekipmanı tarafından sağlanan taşıma katmanı işlevselliğini üstlendiğinden, optik taşıma katmanı, hem eski hem de birleşik paket çekirdek ağ sinyali formatlarını destekleyebilen birleştirici taşıma katmanı olarak hizmet edecektir. Tabii ki, servis sağlayıcının OTN'ye hareketi, bir bakım felsefesinin geliştirilmesi ve ortaya çıkan optik taşıma katmanı için ilişkili ağ bakım özelliklerinin geliştirilmesi ile eşzamanlı olarak, "SDH benzeri" taşıma katmanı işlevselliğinin optik katmana aktarılmasıyla tahmin edilecektir.

Sürdürülebilirlik, birleştirici ulaşım altyapısı olarak optik ağın rolünün merkezinde yer alır. Diğer pek çok mimari açıdan olduğu gibi, optik ağ beka kabiliyeti, ağ topolojileri ve ağ elemanlarının türleri çok benzer olduğundan, SDH beka kabiliyetine yüksek düzeyde benzerlik gösterecektir. Optik katman içinde, hayatta kalma mekanizmaları, fiber kesilmelerinden ve diğer fiziksel ortam hatalarından mümkün olan en hızlı kurtarmayı sunmanın yanı sıra, koruma kapasitesinin verimli ve esnek bir şekilde yönetilmesini sağlamaya devam edecek.

OTN, istemci-sunucu ilişkilerini yansıtan alt katmanlar tanımlandığı için kavramsal olarak SDH'ye benzer. OTN ve SDH'nin her ikisi de bağlantı yönelimli çoğullamalı ağlar olduğundan, her ikisi için restorasyon ve koruma şemalarının dikkate değer ölçüde benzer olması şaşırtıcı olmamalıdır. İnce ama önemli fark, tekrar etmeye değer: TDM ağı, dijital zaman aralığı manipülasyonuna dayanırken, OTN / WDM ağı, analog frekans aralığı veya optik kanal (dalga boyu) manipülasyonuna dayanır. Bu nedenle, benzer koruma ve restorasyon mimarilerinin her iki teknolojiyle de mümkün olmasını beklerken, herhangi bir belirli hayatta kalma şemasında hesaba katılması gereken ağ arızalarının türleri oldukça farklı olabilir.

Optik Katman Dayanıklılığı

Telekomünikasyon ağlarının müşterilerine güvenilir ve kesintisiz hizmet vermesi gerekmektedir. Genel kullanılabilirlik gereksinimleri yüzde 99,999 veya daha yüksek düzeydedir, bu da ağın yılda ortalama 6 dakikadan fazla çalışamayacağı anlamına gelir. Sonuç olarak, ağ sürekliliği, bu ağların nasıl tasarlandığını ve işletildiğini etkileyen önemli bir faktördür. Ağların, bağlantı veya fiber kesilmelerinin yanı sıra ekipman arızalarını ele alacak şekilde tasarlanması gerekir.

Ağ, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, birbiriyle birlikte çalışan birçok katmandan oluşuyor olarak görülebilir. Farklı operatörler, farklı katmanlama stratejileri kombinasyonları kullanarak ağlarını gerçekleştirmenin farklı yollarını seçerler. Yerleşik taşıyıcılar, kurulu geniş SDH donanım tabanından ve dijital çapraz bağlantıların kapsamlı bakım ve izleme yeteneklerinden yararlanır.

Buna karşılık, İnternet Protokolü (IP) tabanlı hizmetler sunan bir taşıyıcı, SDH kullanmadan temel taşıma katmanı olarak IP'yi kullanan basitleştirilmiş bir ağ altyapısına sahip olmayı amaçlar. Hizmetlerin kalitesine (ve çeşitliliğine) (QOS) göre kendilerini ayıran taşıyıcılar, ulaşım teknolojisi olarak ATM'yi kullanabilir. Bu katmanların altında, ortaya çıkan optik WDM katmanı veya optik katman bulunur.

Optik katman, optik katman tarafından sağlanan hizmetten yararlanan müşteri katmanları olarak düşünülebilecek daha yüksek katmanlara ışık yolları sağlar. Işık yolları, trafiği oldukça yüksek bit hızlarında taşıyan devre anahtarlamalı borulardır (örn. 2,5 Gb / sn veya 10 Gb / sn). Bu ışık yolları tipik olarak, SDH ADM'ler, IP yönlendiriciler veya ATM anahtarları gibi istemci katmanı ekipmanı birbirine bağlamak için ayarlanır. Bir kez kurulduktan sonra, zaman içinde oldukça statik kalırlar.

Optik katman, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi Optik Hat Terminalleri (OLT'ler), Optik ADM'ler (OADM'ler) ve Optik Çapraz Bağlantılardan (OXC'ler) oluşur. OLT'ler çoklu kanalları tek bir fiber veya fiber çiftinde çoğaltır. OADM'ler düşer ve bir toplu WDM akışından / akışına az sayıda kanal ekler. Bir OXC, yüksek trafikli bir düğüm konumunda çok sayıda kanalı değiştirir ve yönetir.

Optik katman korumasına, optik katman tarafından üst katmana sağlanması gereken hizmet türleri açısından, hizmetler açısından bakıyoruz. Daha sonra, maliyeti ve bant genişliği verimliliği açısından önerilen farklı optik katman koruma şemalarını, desteklenmesi gereken hizmet karışımına göre karşılaştırıyoruz. Bu biraz farklıdır ve optik katman korumasını SDH katman korumasına benzer olarak görme eğilimindedir.

Neden Optik Katman Koruması?

Yukarıdaki şekilde gösterilen IP, ATM ve SDH katmanlarının tümü koruma ve restorasyon tekniklerini içerir. Bu katmanların tümü diğer katmanlarla çalışmak üzere tasarlanmış olsa da, doğrudan fiber üzerinde de çalışabilirler ve bu nedenle koruma ve restorasyon işlevlerini yerine getirmek için diğer katmanlara bağımlı değildirler. Sonuç olarak, bu katmanların her biri kendi koruma ve restorasyon işlevlerini içerir. Bu nedenle, şu soru ortaya çıkar, optik katmana kendi koruma ve restorasyon mekanizmalarını sağlamak için neden ihtiyacımız var? Aşağıdakilerden bazıları -

  • Optik katmanın üzerinde çalışan katmanlardan bazıları, ağda ihtiyaç duyulan tüm koruma işlevlerini tam olarak sağlayamayabilir. Örneğin, SDH katmanı kapsamlı koruma sağlamak için tasarlanmıştır ve bu nedenle optik katman korumasına güvenmez. Bununla birlikte, diğer katmanlardaki (IP veya ATM) koruma teknikleri, hataların varlığında yeterli ağ kullanılabilirliği sağlamak için tek başına yeterli olmayabilir.

    Şu anda IP katmanını SDH katmanını kullanmadan doğrudan optik katman üzerinde çalıştırmak için birçok öneri bulunmaktadır. IP, yönlendirme seviyesinde hata toleransı içerirken, bu mekanizma kullanışsızdır ve yeterli QOS sağlamak için yeterince hızlı değildir. Bu durumda, optik katmanın, taşıma katmanından genel kullanılabilirlik gereksinimlerini karşılamak için hızlı koruma sağlaması önemli hale gelir.

  • Çoğu operatörün, koruma mekanizmaları sağlamayan ancak göz ardı edilemeyecek eski ekipmanlara büyük yatırımları vardır. Bu ekipman ile ham fiber arasına optik katmanın sorunsuz bir şekilde eklenmesi, uzun fiber bağlantılara göre altyapının düşük maliyetli bir şekilde yükseltilmesini ve sürdürülebilirliği artırılmasını sağlar.

  • Ağda ek bir esneklik seviyesi sağlamak için optik katman koruması ve restorasyonu kullanılabilir. Örneğin, birçok taşıma ağı, bir seferde tek bir arızayı ele alacak şekilde tasarlanmıştır, ancak birden çok arızayı ele almaz. Optik restorasyon, birden çok arızaya karşı direnç sağlamak için kullanılabilir.

  • Optik katman koruması, fiber kesmeleri gibi belirli arıza türlerinin üstesinden gelmede daha verimli olabilir. Tek bir fiber, birden çok dalga boyunda trafik taşır (örneğin, 16-32 SDH akışı). Bu nedenle bir fiber kesimi, bu SDH akışlarının tümünün 16-32'sinin bağımsız olarak SDH katmanı tarafından geri yüklenmesiyle sonuçlanır. Ağ yönetim sistemi, bu bağımsız varlıkların her biri tarafından üretilen çok sayıda alarmla doludur. Fiber kesimi, optik katman tarafından yeterince hızlı bir şekilde geri yüklenirse, bu operasyonel verimsizlik önlenebilir.

  • Optik katman koruma ve restorasyondan yararlanılarak önemli maliyet tasarrufu sağlanabilir.

Sınırlamalar - Optik Katman Koruması

Optik katman korumasının bazı sınırlamaları aşağıda verilmiştir.

  • Ağdaki her türlü arızayı idare edemez. Örneğin, bir IP yönlendiricideki veya optik ağa bağlı bir SDH ADM'deki lazer arızasını idare edemez. Bu tür bir hata sırasıyla IP veya SDH katmanı tarafından ele alınmalıdır.

  • Ağdaki her türlü arızayı tespit edemeyebilir. Optik katman tarafından sağlanan ışık yolları, verileri çeşitli bit hızlarında taşıyacak şekilde şeffaf olabilir. Bu durumda optik katman aslında bu ışık yollarında tam olarak neyin taşındığından habersiz olabilir. Sonuç olarak, normalde bir koruma anahtarını çağıran artan bit hata oranları gibi bozulmaları algılamak için trafiği izleyemez.

  • Optik katman, trafiği ışık yolu birimleriyle korur. Işık yolu üzerinde taşınan trafiğin farklı kısımlarına farklı koruma seviyeleri sağlayamaz (trafiğin bir kısmı yüksek öncelikli, diğer düşük öncelikli olabilir). Bu işlev, trafiği bu daha ince ayrıntı düzeyinde işleyen daha yüksek bir katman tarafından gerçekleştirilmelidir.

  • Optik katmanın koruma kapasitesini sınırlayan bağlantı bütçesi kısıtlamaları olabilir. Örneğin, koruma yolunun uzunluğu veya koruma trafiğinin içinden geçtiği düğüm sayısı sınırlandırılabilir.

  • Ağın tamamı dikkatli bir şekilde tasarlanmazsa, hem optik katman hem de istemci katmanı trafiği aynı anda bir arızaya karşı korumaya çalışırken yarış koşulları olabilir.

  • Teknoloji ve koruma teknikleri henüz sahada test edilmemiştir ve bu yeni koruma mekanizmalarının tam ölçekli konuşlandırılması bu nedenle birkaç yıl alacaktır.

Korunan Varlıkların Tanımları

Koruma tekniklerinin ayrıntılarına ve aralarındaki değiş tokuşlara girmeden önce, optik katman ve istemci katmanı tarafından korunan varlıkları tanımlamak faydalıdır. Bu varlıklar aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

İstemci Ekipman Bağlantı Noktası

İstemci ekipmanındaki bağlantı noktaları arızalanabilir. Bu durumda, optik katman, istemci katmanını kendi başına koruyamaz.

Müşteri ve Optik Ekipman Arasındaki Site içi Bağlantılar

Bir site içindeki kablolar, esas olarak insan hatalarından dolayı kesilebilir. Bu, nispeten olası bir olay olarak kabul edilir. Yine, bu tür olaylara karşı tam koruma, yalnızca birleşik istemci katmanı ve optik katman koruması ile desteklenebilir.

Transponder Kartları

Transponderler, müşteri ekipmanı ile optik katman arasındaki arayüz kartlarıdır. Bu kartlar, istemci ekipmanından gelen sinyali, optikten elektriğe optik dönüşümü kullanarak optik ağ içinde kullanıma uygun bir dalga boyuna dönüştürür. Bu nedenle, bu kartın başarısızlık oranı göz ardı edilemez. Bir sistemdeki bu kartların çok sayıda olması (dalga boyu başına bir tane) göz önüne alındığında, onlar için özel koruma desteği sağlanmalıdır.

Dış tesisler

Siteler arasındaki bu fiber tesis, sistemdeki en az güvenilir bileşenler olarak kabul edilir. Lif kesimleri oldukça yaygındır. Bu kategori ayrıca fiber boyunca yerleştirilen optik amplifikatörleri de içerir.

Tüm düğümler

Bakım personelinin hataları (örn. Güç devre kesicilerinin açılması) veya tüm saha arızaları nedeniyle bir düğümün tamamı arızalanabilir. Saha arızaları nispeten nadirdir ve genellikle yangınlar, seller veya depremler gibi doğal afetler nedeniyle meydana gelir. Düğüm arızalarının ağ üzerinde önemli bir etkisi vardır ve bu nedenle, nispeten düşük meydana gelme olasılıklarına rağmen yine de korunmaları gerekir.

Koruma Vs Restorasyonu

Protectionbir başarısızlıkla başa çıkmak için kullanılan birincil mekanizma olarak tanımlanır. Çok hızlı olması gerekir (tipik olarak, SDH ağlarının arızalanması durumunda trafik 60 ms'den fazla kesintiye uğramamalıdır). Sonuç olarak, trafiğin normal yollardan koruma yollarına hızlı bir şekilde geçirilebilmesi için koruma yollarının genellikle önceden planlanması gerekir.

Hız gereksinimlerine bağlı olarak, bu işlev genellikle, koruma eylemlerini koordine etmek için merkezi bir yönetim varlığına güvenmeden ağ öğeleri tarafından dağıtılmış bir şekilde gerçekleştirilir. En son (ve henüz kanıtlanmamış) hızlı ağ koruma şemaları haricinde, koruma teknikleri oldukça basit olma eğilimindedir ve doğrusal veya halka topolojilerinde uygulanır. Hepsi ağda yüzde 100 erişim bant genişliği kullanıyor.

Tersine, restorationbaşarısızlıkla başa çıkmak için kullanılan birincil bir mekanizma değildir. Koruma işlevi tamamlandıktan sonra, ilk arıza düzeltilmeden önce daha fazla arızaya karşı verimli yollar veya ek esneklik sağlamak için geri yükleme kullanılır. Sonuç olarak, oldukça yavaş olabilir (bazen saniyelerden dakikalara kadar).

Restorasyon yollarının önceden planlanması gerekmez ve dağıtılmış bir kontrol işlevi gerektirmeden merkezi bir yönetim sistemi tarafından anında hesaplanabilir. Gereken fazla bant genişliğini azaltmak için daha karmaşık algoritmalar kullanılabilir ve daha karmaşık ağ topolojileri desteklenebilir.

Optik Katman İçerisindeki Alt Katmanlar

Optik katman birkaç alt katmandan oluşur. Bu farklı katmanlarda koruma ve restorasyon yapılabilir. Tek tek ışık yollarını veya optik kanalları koruyan şemalarımız olabilir. Bu şemalar, fiber kesmelerinin yanı sıra lazerler veya alıcılar gibi terminal ekipmanlarının arızalarını ele alır.

Optik Çoklama Bölümü (OMS) katmanına karşılık gelen toplam sinyal seviyesinde çalışan şemalarımız olabilir. Bu şemalar, birlikte çoklanan farklı ışık yolları arasında ayrım yapmaz ve hepsini bir grup olarak değiştirerek aynı anda geri yükler.

Yol katmanı koruması terimi, optik çoklayıcı bölüm katmanında çalışan şemaları belirtmek için ayrı kanallar veya ışık yolları üzerinde çalışan şemaları ve çizgi katmanı korumasını belirtmek için kullanılır. Yol ve çizgi katmanı şemalarının özellikleri arasında bir karşılaştırma için Tablo 1'e ve farklı yol ve çizgi şemaları için Tablo 2 ve Tablo 3'e bakın.

Tablo 1: Hat Koruması ve Yol Koruması Arasında Bir Karşılaştırma

Kriter Hat Koruması Yol Koruması
Karşı önlemler

Ofis içi tesisler

Site / düğüm hataları

Ofis içi tesisler

Site / düğüm hataları

Ekipman arızaları

Lif sayısı Dört, tek seviyeli çoğullama kullanılıyorsa İki
Tek bir yolun arızalarının / bozulmasının üstesinden gelebilir Hayır Evet
Korunmaması gereken trafiği destekler Hayır Evet
Ekipman maliyeti Düşük Yüksek
Bant genişliği verimliliği Korunan trafik için iyi Korumasız kanallar için düşük

Tablo 2: Çizgi Katmanı Şemaları Arasında Bir Karşılaştırma

Şema Karşı önlemler Topoloji Kısıtlamalar / Eksiklikler Müşteri Avantajları
1 + 1 satır Hat kesimleri Noktadan noktaya Lifleri korumak için gereken çeşitli yollar Uygulaması ve çalıştırması en basit
1 + 1 satır Hat kesimleri Noktadan noktaya Lifleri korumak için gereken çeşitli yollar

Düşük öncelikli trafik desteği

Daha düşük kayıp (yaklaşık 3 dB)

OULSR

Hat kesimleri

Düğüm hataları

Metropolitan yüzük

Optik katman bozuklukları

Sinyallerin hat seviyesinde köprülenmesi nedeniyle daha fazla güç kaybı var

Uygulaması ve çalıştırması basit

Pasif elemanlar kullanılarak yapılabilir (optik anahtarlar yerine)

OBLSR

Hat kesimleri

Düğüm hataları

Metropolitan yüzük Optik katman bozuklukları

Koruma bant genişliğinin yeniden kullanımı

Düşük öncelikli trafik desteği

Mesh hattı Koruması

Hat kesimleri

Düğüm hataları

Hiç

Optik katman bozuklukları ile sınırlıdır

Tam optik çapraz bağlantıya dayalı

Yönetmesi zor

Verimli

Düşük maliyetli

Tablo 3: Yol Katmanı Şemaları Arasında Bir Karşılaştırma

Şema Karşı önlemler Topoloji Kısıtlamalar / Eksiklikler Müşteri Avantajları
İstemci katmanı koruması

İstemci ekipman hataları

Ofis içi olanaklar

Transponder hataları

Ofis içi tesisler

Düğüm hataları

Hiç

Ağda farklı yollar gerektirir

En pahalı

En kapsamlı koruma
1: N ekipman koruması Transponder hataları Doğrusal veya halka

Çok düşük maliyet

Bant genişliği verimli

1 + 1 yol veya OUPSR

Ofis içi tesisler

Düğüm hataları

Hiç

Ağda farklı yollar gerektirir

Bant genişliği tüketen

İstemci korumasına benzer

Geliştirmesi ve çalıştırması basit

OBPSR

Ofis içi tesisler

Düğüm hataları

Sanal halka

Koruma bant genişliğinin yeniden kullanımı

Düşük öncelikli trafiği destekler

Mesh yolu koruması

Ofis içi tesisler

Düğüm hataları

Hiç

OXC gerektirir

Uygulaması ve işletmesi çok karmaşık

Yüksek verim

Fiziksel ağ topolojisi, istemci ekipman düğümleri arasında ışık yollarını geçen herhangi bir ağ olabilir. İstemci ekipmanı açısından sanal topoloji, istemci katmanına göre sınırlandırılmıştır (örneğin, SDH için halkalar). 2 Fiziksel topoloji herhangi bir ağdır, ışık yollarının sanal topolojisi ise bir halkadır.

Örneğin, aşağıdaki şekillerde gösterilen iki koruma şemasını düşünün. Her iki şema da 1 + 1 koruma şemaları olarak düşünülebilir, yani hem sinyali gönderme ucunda böler hem de alıcı uçta daha iyi kopyayı seçer. Şekil (a), tüm WDM sinyali için hem ayırmanın hem de seçimin birlikte yapıldığı 1 + 1 hat katmanı korumasını gösterir. Şekil (b), bölme ve seçimin her ışık yolu için ayrı ayrı yapıldığı 1 + 1 yol katmanı korumasını göstermektedir.

Çizgi Katmanı ve Yol Katmanı Koruması

İki yaklaşım arasında önemli maliyet ve karmaşıklık farklılıkları vardır. Hat koruması, bir ek ayırıcı ve korumasız bir sisteme geçiş gerektirir. Ancak, yol koruması kanal başına bir ayırıcı ve anahtar gerektirir. Daha da önemlisi, yol koruması tipik olarak hat korumanın iki katı transponder ve iki kat çok / çok kaynak gerektirir. Bu nedenle, tüm kanallar korunacaksa, yol koruması hat korumanın neredeyse iki katı pahalıdır. Ancak tüm kanalların korunması gerekmiyorsa hikaye değişir.

Temel Koruma Planları

Koruma şemalarının bir karşılaştırması Tablo -1, 2 ve 3'te bulunabilir. Optik katman koruma şemaları, SDH koruma şemalarıyla hemen hemen aynı şekilde sınıflandırılabilir ve istemci katmanında, yol katmanında veya hat katmanında uygulanabilir. .

İstemci Koruması

Basit bir seçenek, müşteri katmanının kendi korumasını üstlenmesine ve optik katmanın herhangi bir koruma yapmasına izin vermemektir. Bu, SDH istemci katmanları için geçerli olabilir. Optik katman açısından bu basit olsa da, optik katman koruması gerçekleştirilerek önemli maliyet avantajları ve bant genişliği tasarrufu elde edilebilir. İstemci koruma yöntemi noktadan noktaya, halka veya örgü istemci ağlarını destekleyebilse de, noktadan noktaya istemci bile olsa, optik ağ bakış açısından bunların hepsinin optik ağ desteğine dönüştüğünü not etmek önemlidir. bağlantı, tüm bir optik ağ ağını kapsayabilir.

İstemci katmanı korumasında, çalışma ve koruma istemci yolları, tek bir hata noktası olmayacak şekilde optik katmandan tamamen çeşitli yönlendirilir. Ayrıca, çalışma ve koruma istemcisi yolları, aynı WDM bağlantısı üzerinden farklı dalga boylarına eşlenmemelidir. WDM bağlantısı başarısız olursa, her iki yol da kaybolur.

Yol Katmanı Şemaları

1 + 1 Yol Koruması

Bu şema, ağ üzerinde iki dalga boyunun yanı sıra her bir uçta iki grup transponder gerektirir. Bir halkaya uygulandığında, bu koruma aynı zamanda Optik Tek Yönlü Yol Anahtarlamalı Halka (OUPSR) veya OCh Özel Koruma Halkası (OCh / DP Halkası) olarak da adlandırılır.

Implementation Notes- Köprüleme tipik olarak bir optik kuplör aracılığıyla yapılırken, seçim 1 x 2 optik anahtar ile yapılır. Alıcı taraf, kaynak ile koordinasyon olmadan yedekleme yoluna geçmeye karar verebilir.

Çift Yönlü Yol Anahtarlı Halka

Bu şema, genel olarak SDH 4-fiber Çift Yönlü Hat Anahtarlamalı Halkaya (BLSR) dayanır ve halka etrafındaki paylaşılan koruma bant genişliğine dayanır. Çalışan bir ışık yolu arızalandığında, düğümler koordine olur ve trafiği belirlenmiş koruma bant genişliği üzerinden halka etrafında aynı yönde göndermeye çalışır (transponder hatalarının üstesinden gelmek için). Bu bir aralık anahtarıdır. Bu başarısız olursa, düğümler trafiği, hatanın diğer ucuna kadar çemberin etrafındaki alternatif yol çevresinde döngüye alır. Bu eylem bir halka anahtardır.

Şema, çakışmayan ışık yollarının, birlikte başarısız olmadıkları sürece aynı koruma bant genişliğini paylaşmasına izin verir. Bu şema aynı zamanda OCh paylaşımlı koruma halkası (OCh / SPRing) olarak da adlandırılır.

Implementation Notes- Bu şema bir OXC'de veya OADM'deki çok daha küçük anahtarlar aracılığıyla uygulanabilir. Her koruma kanalı için anahtarlara ihtiyaç vardır. SDH BLSR standardına benzer.

Mesh Yolu Koruması

Bu şema, potansiyel olarak ışık yolu başına farklı bir yol izleyen birden çok ışık yolu tarafından paylaşılan, her başarısız ışık yolu için ayrı ayrı bir yedekleme yoluna çok hızlı geçişle (100 ms'den daha kısa sürede) küresel ağ korumasına izin verir. Bir arıza durumunda, yedekleme yollarını ayarlayan tüm ilgili düğümler için kastedilmektedir.

Implementation Notes- Bu planlar OXC'lerde uygulanmaktadır. Zaman kısıtlamaları nedeniyle, önceden tanımlanmış yedekleme yolları ağın düğümlerinde saklanır ve arıza türlerine göre etkinleştirilir.

Mesh Yolu Restorasyonu

Kafes yolu korumasından farklı olarak, bu şema katı zaman kısıtlamalarına sahip değildir. Bu cihaz, kendi topolojisini kullanarak alternatif rotalar hesaplar ve bu rotaları oluşturan düğümlere yeni bir kurulum bilgisi yayar. Düğümlerin herhangi bir n / w bilgisini tutmasına gerek yoktur.

Implementation Notes - Bu planın merkezileştirilmiş yapısı, daha optimize edilmiş koruma yolları sağlar ve uygulama ile bakım karmaşıklığını azaltır.

1: N Ekipman Koruması

Tipik bir WDM terminalindeki en karmaşık (ve dolayısıyla arızaya açık) modüllerden biri, bir aktarıcıdır. 1: N koruma, normal transponderin arızalanması durumunda devralacak yedek bir transponder belirler.

Implementation Notes- Bu şema daha tipik olarak belirlenmiş korumalı bir dalga boyuna dayanmaktadır. Bir arıza durumunda, her iki ucun da SDH'deki APS gibi değil, hızlı sinyal protokollerini kullanarak geçiş yapması gerekir.

Çizgi Katmanı Şemaları

1 + 1 Lineer Koruma

Bu şema, tüm WDM sinyalini toplu olarak bir çift farklı şekilde yönlendirilmiş tesis üzerine köprülemeye dayanmaktadır. Bu tesislerin alıcı ucu daha sonra iki sinyalden hangisinin alınacağını seçer.

1: 1 Doğrusal Koruma

Bu şema, öncekine benzer bir konfigürasyon gerektirir (yani, 1 + 1 doğrusal), ancak, sinyal çalışma veya koruma yoluna değiştirilir, ancak ikisine birden değiştirilmez. Bu, koordinasyon yükünü artırırken, yedekleme yolunda düşük öncelikli trafiğin çalıştırılmasına izin verir (çalışma yolunu korumak gerekene kadar). Ayrıca, tüm sinyal enerjisinin iki yerine bir yola yönlendirilmesi nedeniyle daha düşük optik güç kaybına neden olur.

Implementation Notes- Geçiş tipik olarak optik bir 1 × 2 anahtar kullanılarak yapılır. Koordinasyon, hızlı sinyal verme protokolü aracılığıyla sağlanır.

Optik Tek Yönlü Hat Anahtarlama Halkası (OULSR)

Şema, köprüleme ve sinyal seçiminin toplam WDM sinyali için yapılması dışında OUPSR şemasına benzer. Bu, daha optimize bir tasarıma, daha düşük maliyete ve çok farklı uygulamalara izin verir.

Implementation Notes- Bu şemanın bir uygulaması, optik halkayı bir yayın ortamına çalıştıran pasif bağlayıcılara dayanmaktadır. OADM'leri kullanmak yerine, bu şema, her biri hem saat yönünde hem de saat yönünün tersine halkalara bağlanan basit OLT'lere dayanmaktadır, böylece dalga boylarının her biri, her iki fibere iletilir ve alınır. Normal şartlar altında, bağlantı yapay olarak kesilir ve fiber kesme bağlantısı yeniden bağlandığında doğrusal bir veriyoluyla sonuçlanır.

Çift Yönlü Hat Anahtarlı Halka

Bu şema, hem protokol yönlerinde hem de kullanılan koruma eylemlerinde (aralık ve halka anahtarlama) OBPSR şemasına benzer. Tüm hat katmanı şemalarında olduğu gibi, toplam WDM sinyali toplu olarak özel bir koruma fibere (dört fiber gerektirir) veya tek bir fiber içindeki farklı bir WDM bandına (yalnızca iki fibere izin verir, ancak iki aşamalı bir optik çoklama düzeni gerektirir) değiştirilir. ). Bu şema aynı zamanda OMS paylaşımlı koruma halkası (OMS / SPRing) olarak da adlandırılır.

Implementation Notes- Yedek yol, tüm halka etrafında optik olarak döngü oluşturduğundan, kayıpları telafi etmek için yedekleme yolu boyunca optik hat amplifikatörlerine ihtiyaç duyulabilir. Halkanın çevresi de diğer optik bozukluklarla sınırlıdır. Bu nedenle, bu seçenek metropol uygulamalarında en iyi sonucu verir.

Mesh Hat Koruması / Restorasyonu

Bu şema, WDM sinyalini arızalı bir tesisten alternatif bir rotaya ve arızalı tesisin diğer ucuna geri yönlendiren tüm optik çapraz bağlantılara dayanmaktadır.

Implementation Notes - OBLSR gibi, bu şema alternatif yollar boyunca gelişebilecek optik bozukluklarla sınırlıdır ve dikkatli optik tasarım gerektirir.

Koruma Şeması Seçimine İlişkin Hususlar

Ağda kullanılacak koruma şemalarını seçmek için bir taşıyıcı tarafından kullanılabilecek kriterler. Bunun için basitleştirilmiş bir karar tablosu, hem ekipman hem de hat korumasının gerekli olduğu varsayılarak aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Koruma Maliyeti

Taşıyıcının bakış açısından bir başka kriter de en az iki yönden sistemin maliyetidir -

  • Ekipman maliyeti
  • Bant genişliği verimliliği

Bunların her ikisi de trafiğin hizmet karışımına, yani optik katman tarafından korunacak trafiğin fraksiyonuna bağlıdır.

Aşağıdaki şekil, trafik karışımının bir fonksiyonu olarak yol katmanı şemalarının ve eşdeğer çizgi katmanı şemalarının ekipman maliyetini göstermektedir. Tüm trafik korunacaksa, yol katmanı şemaları, ortak ekipmanların daha az paylaşılması nedeniyle hat katmanı şemalarının yaklaşık iki katı ekipman gerektirir.

Bununla birlikte, yol katmanı korumasının maliyeti, her bir kanal ilişkili bir çoklama / çözme ve sonlandırma ekipmanı gerektirdiğinden, korunacak kanalların sayısı ile orantılıdır. Bu nedenle, daha az kanalın korunması gerekiyorsa, yol katmanı korumasının maliyeti düşer. Hiçbir kanalın korunmasının gerekmediği durumda, yol katmanı şemaları, hiçbir ek ortak ekipmanın konuşlandırılmadığı varsayılarak, hat katmanı şemalarıyla yaklaşık aynı maliyete sahip olacaktır.

Hikaye, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, bant genişliği verimliliği açısından farklıdır. Hat korumalı bir sistemde koruma bant genişliği, koruma gerektiren ışık yolları ve ayrıca koruma gerektirmeyenler için tüketilir. Yol koruma sistemlerinde, koruma gerektirmeyen ışık yolları bant genişliğini kullanabilir ve diğer korumasız ışık yollarının, aksi takdirde istenmeyen korumada boşa harcanacak olan bant genişliğini kullanmasına izin verir.

Işık yollarının büyük bir kısmı korunmasız bırakılabilirse, yol katmanı korumasının, aynı ağ üzerinde hat katmanı korumasından daha fazla çalışma trafiğini destekleyerek maliyeti geri kazanmasını sağlar.

Eski optik ağlar, verileri optik ağ üzerinden taşımak için SDH / SONET teknolojilerini kullanır. Bu ağların planlanması ve tasarlanması nispeten kolaydır. Ağa kolayca yeni ağ öğeleri eklenebilir. Statik WDM ağları, özellikle metro ağlarında ekipmana daha az yatırım gerektirebilir. Bununla birlikte, mühendislik kuralları ve ölçeklenebilirlik genellikle oldukça karmaşık olduğundan, bu ağların planlanması ve bakımı bir kabusa dönüşebilir.

Bant genişliği ve dalga boyları önceden tahsis edilmelidir. Dalgaboyları gruplar halinde paketlendiğinden ve tüm gruplar her düğümde sonlandırılmadığından, belirli alanlarda belirli dalga boylarına erişim imkansız olabilir. Ağ uzantıları, yeni Optik-Elektrik-Optik rejenerasyon ve yükselticiler veya en azından mevcut yerlerde güç ayarlamaları gerektirebilir. Statik WDM ağının işletilmesi yoğun insan gücü gerektirir.

Ağ ve bant genişliği planlaması, geçmişte SDH / SONET ağlarında olduğu kadar kolay olmalıdır. Verilen halka bant genişliği içinde, örneğin STM-16 veya OC-48 dahilinde, her düğüm gerektiği kadar bant genişliği sağlayabilir.

Her ADM'de tüm bant genişliğine erişim mümkündü. Ağ uzantısı, örneğin mevcut bir halkaya yeni bir düğümün eklenmesi nispeten kolaydı ve mevcut düğümlerin yerinde ziyaret edilmesini gerektirmiyordu. Soldaki ağ şeması bunu göstermektedir: Dijital çapraz bağlantı sistemleri birden çok optik SDH / SONET halkasıyla bağlantı kurar.

Yeniden yapılandırılabilir optik ağlar farklı davranır: Bant genişliği istek üzerine planlanabilir ve optik güç artık WDM kanalı başına yönetildiği için erişim optimize edilir. Ölçeklenebilirlik önemli ölçüde artar.

Böyle bir yeniden yapılandırılabilir optik ağın etkinleştirilmesi için anahtar unsur, Reconfigurable Optical Add-drop Multiplexer (ROADM). Optik dalga boylarının yazılımda sadece bir tıklama ile istemci arayüzlerine yönlendirilmesini sağlar. Diğer trafik bundan etkilenmez. Tüm bunlar, filtreleri veya diğer ekipmanları kurmak için ilgili sahalara herhangi bir kamyon rulosuna ihtiyaç duymadan gerçekleştirilir.

ROADM'lerle Yeniden Yapılandırılabilir WDM Ağı

Statik WDM mühendislik kuralları ve ölçeklenebilirlik oldukça karmaşık olabilir (her düğümde OADM).

  • Bant genişliği ve dalga boyu ön tahsisi
  • Sabit filtre yapısı için marj tahsisi
  • Yetersiz güç yönetimi
  • Ağ uzantısı, Optik-Elektrik-Optik (OEO) rejenerasyonu gerektirir

SDH / SONET ağlarının planlanması kolaydır.

  • Her ADM'de tüm bant genişliğine erişim
  • Kolay mühendislik kuralları (yalnızca tek atlama)
  • Yeni ağ öğelerinin kolay eklenmesi

Yeniden yapılandırılabilir bir optik katman aşağıdakileri sağlar.

  • İsteğe bağlı bant genişliği planlaması
  • WDM kanalı başına güç yönetimi sayesinde genişletilmiş şeffaf erişim
  • Kesintisiz ölçeklenebilirlik

Statik fotonik katmanlar, ayrı optik halkalardan oluşur. Bu halkaların her birinde bulunan birkaç DWDM sistemini düşünün. Sıklıkla bilgi veya veri aynı çemberde kalır, dolayısıyla herhangi bir sorun yoktur. Bununla birlikte, verilerin farklı bir optik halkaya aktarılması gereken durumlarda ne olur?

Statik sistemlerde, halkalar arasında bir geçişin gerekli olduğu her yerde çok sayıda transponder gereklidir. Aslında, bir halkadan diğerine geçen her dalga boyunun iki transponder gerektirir: ağın her iki tarafında bir tane. Bu yaklaşım, bant genişliği ve kanalların tahsisi dikkate alındığında, yüksek maliyetler ve çok sayıda ilk planlama gerektirir.

Şimdi dinamik, yeniden yapılandırılabilir bir fotonik katman hayal edelim. Burada, iki optik halka arasındaki arayüzü oluşturan tek bir DWDM sistemi vardır. Sonuç olarak, transponder tabanlı rejenerasyon kaybolur ve DWDM sistemi sayısı düşer. Tüm ağ tasarımı basitleştirilmiştir ve dalga boyları artık herhangi bir engel olmaksızın bir halkadan diğerine geçebilir.

Herhangi bir dalga boyu, herhangi bir halkaya ve herhangi bir bağlantı noktasına yayılabilir. Çekirdekten erişim alanına optik bir geçişle bu kadar tamamen esnek ve ölçeklenebilir bir ağ tasarımının anahtarı ROADM ve GMPLS kontrol düzlemidir.

ROADM'ler aracılığıyla Basitleştirmeler

ROADM'ler, ağda ve servis sağlayıcının veya operatörün süreçlerinde basitleştirmeler sağlar. Bu etkileşim, bu basitleştirmelerden bazılarını özetlemektedir. Sonuçta, tüm bu avantajların daha az çaba ve maliyetle sonuçlandığını unutmamalıyız. Ancak daha da önemlisi, müşteri memnuniyetini ve dolayısıyla müşteri sadakatini artırmalarıdır.

Ağ planlaması, ROADM'ler kullanılarak büyük ölçüde basitleştirilmiştir. Depoda stoklanması gereken önemli ölçüde azaltılmış transponder sayısını bir düşünün.

Kurulum ve devreye alma - örneğin ağa yeni bir dalga boyu ayarlarken - önemli ölçüde daha az çaba gerektirir ve çok daha az karmaşıktır. Servis teknisyenlerinin yalnızca transponderleri ve ROADM'yi kurmak için ilgili son siteleri ziyaret etmeleri gerekir. Kurulum işlerinin ve yamaların gerçekleştirilebilmesi için her bir ara siteyi ziyaret etmeyi gerektiren Sabit Optik Ekleme / Bırakma Çoklayıcıları (FOADM'ler).

Dinamik bir optik ağ devreye alındığında operasyonlar ve bakım büyük ölçüde basitleştirilir. Optik teşhis, daha önce olduğu gibi saatler yerine birkaç dakika içinde gerçekleştirilebilir. Kamyon rulolarını harici alanlara tetiklemek yerine, aksaklıklar tespit edilebilir ve dinamik olarak temizlenebilir.

Ayarlanabilir lazerlerin ve renksiz ROADM'lerin konuşlandırılmasıyla, fiber fabrikasının bakımı daha kolaydır. Bu özellikleri kullanarak hizmet sağlama artık her zamankinden daha kolay. Kurulum ve devreye alma işlerinde olduğu gibi, ağ bakımı ve olası yükseltmeleri gerçekleştirmek de önemli ölçüde daha kolaydır.

ROADM Mimarisi

ROADM'lerin ağ tasarımı ve işletimine getirdiği birçok avantaj önceki bölümlerde ele alınmıştı. İşte birkaç tane daha -

  • Tüm DWDM sinyalini eşitlemek için kanal başına güç izleme ve seviyelendirme
  • Uzak ağ işletim merkezinden tam trafik kontrolü

Ancak şu ana kadar bir soru cevapsız kaldı: ROADM nasıl çalışır? Bazı temellere bir göz atalım.

Bir ROADM genellikle iki ana işlevsel unsurdan oluşur: Bir dalga boyu ayırıcı ve bir dalga boyu seçici anahtar (WSS). Yukarıdaki blok şemasına bir göz atın: 1 numaralı ağ arayüzündeki bir optik fiber çifti, ROADM modülüne bağlanır.

Gelen veriyi (ağdan) taşıyan fiber, dalga boyu ayırıcıya beslenir. Şimdi, tüm dalga boyları ayırıcının tüm çıkış portlarında mevcuttur, bu durumda 8. Yerel ekleme / bırakma trafiği (dalga boyları), Dizili Dalga Kılavuzu Filtresi (AWG) ile çoklanabilir / çözülebilir. Bir AWG kullanmak, sabit bir dalga boyu tahsisi ve yönü anlamına gelir.

Dalgaboyu Seçici Anahtarı (WSS), çeşitli dalga boylarını seçici olarak birleştirir ve bunları ağ arabirimi # 1'in çıkışına besler. Kalan ayırıcı bağlantı noktaları diğer ağ yönlerine, örneğin 4 derecelik bir bağlantı düğümünde diğer üç yöne bağlanır.

Note- Bu düğümde ağ yönü başına gösterilen modüllerden birine (tamamen gri kutu) ihtiyaç vardır. Veya daha kesin olmak gerekirse: Dört yöne (4 derece) hizmet eden bir bağlantı düğümünde bu modüllerden dördü gereklidir.

ROADM Heart - WSS Modülü

Soldan gelen WDM sinyaliyle başlayalım. Üstte optik fiberden geçer ve bir yığın kırınım ızgarasına doğru yönlendirilir. Bu toplu kırınım ızgarası bir tür prizma görevi görür. Açıdaki değişim oldukça küçük olsa da, çeşitli dalga boylarını farklı yönlere ayırır. Ayrılan dalga boyları, ışınları bir dizi Mikro-Elektro Mekanik sisteme (MEMS) kısaca yansıtan küresel bir aynaya çarptı. Her mikro anahtara farklı bir dalga boyu vurulur ve bu daha sonra küresel aynaya geri gönderilir.

Oradan ışınlar toplu kırınım ızgarasına geri döndürülür ve optik fibere gönderilir. Ama bu şimdi başladığımızdan farklı bir elyaf. Tek dalgaboyu çıkış sinyali bunun gerçekleştiğini gösterir. Bu sinyal daha sonra başka bir iletim fiberini doldurmak için diğer tek dalga boylu sinyallerle birleştirilebilir.

Çeşitli versiyonlar mevcuttur - buradaki anahtar kelimeler renksiz, yönsüz vb.

YOL - Derece, Renksiz, Yönsüz ve Daha Fazlası

Dönem Açıklama
Degree Derece terimi, desteklenen DWDM hat arabirimlerinin sayısını tanımlar. 2 derecelik bir ROADM düğümü, iki DWDM hattı arayüzünü destekler. Ayrıca tüm hat arabirimlerinin iki ekleme / bırakma dalına izin verir.
Multi Degree Çok dereceli ROADM'ler ikiden fazla DWDM hat arayüzünü destekler. Olası ekleme / bırakma dallarının sayısı, WSS bağlantı noktası sayısına göre belirlenir.
Colorless Renksiz bir ROADM, herhangi bir dalga boyunun veya rengin herhangi bir bağlantı noktasına esnek bir şekilde tahsis edilmesini sağlar. Bu işlevi uygulamak için filtre modülleri bağlanmalıdır.
Directionless

Yönsüz bir YOL, iletim fiberlerinin fiziksel olarak yeniden bağlanmasını gerektirmez. Yön kısıtlamaları ortadan kalkar.

Yönsüz ROADM'ler, geri yükleme amaçları veya hizmetlerin geçici olarak yeniden yönlendirilmesi (örneğin, ağ bakımı veya talep üzerine bant genişliği nedeniyle) için konuşlandırılır.

Contentionless Kesintisiz YOLLAR, ROADM'de çarpışan iki özdeş dalga boyunun olası sorununu ortadan kaldırır.
Gridless Gridless ROADM'ler, aynı DWDM sinyaline sahip çeşitli ITU-T kanal ızgaralarını destekler. Şebeke ayrıntı düzeyi, gelecekteki iletim hızı gereksinimlerine uyarlanabilir.

Bu seviyelendirilmiş ROADM yaklaşımını anlamak için, aşağıda ROADM'lerle bağlantılı olarak sıklıkla kullanılan bazı temel terimler verilmiştir.

Renksiz

Basit YOLLAR, her yön için aynı zamanda "bir derece" olarak da adlandırılan bir WSS içerir. Dalgaboyları hala atanmış ve sabit ekleme / bırakma alıcı-vericileri kullanılmaktadır. Renksiz YOLLAR bu sınırlamayı ortadan kaldırır: Bu tür YOLLAR ile herhangi bir dalga boyu veya renk herhangi bir bağlantı noktasına atanabilir. Kurulumun tamamı yazılım kontrollü olduğundan, kamyon rulosu gerekmez. Renksiz özelliğin gerçekleştirilmesi için filtre modülleri uygulanmalıdır.

Yönsüz

Bu genellikle "renksiz" terimi ile bağlantılı olarak ortaya çıkar. Yönsüz bir tasarım, başka bir ROADM sınırlamasını ortadan kaldırır. Yön bakımından, örneğin güneye veya kuzeye doğru herhangi bir kısıtlama olmadığından, iletim fiberlerini fiziksel olarak yeniden bağlama ihtiyacı yönsüz YOLLAR kullanılarak ortadan kaldırılır.

Çekişmesiz

Renksiz ve yönsüz olmalarına rağmen, ROADM'ler halihazırda büyük bir esneklik sunuyor, aynı frekansı kullanan iki dalga boyu yine de YOLDA çarpışabilir. Kesintisiz YOLLAR, bu tür engellemelerden kaçınmak için özel bir dahili yapı sağlar.

Izgarasız

Şebekesiz YOLLAR, çok yoğun bir dalga boyu kanal ızgarasını destekler ve gelecekteki iletim hızı gereksinimlerine uyarlanabilir. Bu özellik, 100 Gbit / sn'den fazla sinyal hızları ve tek bir ağ içindeki farklı modülasyon biçimleri için gereklidir.

Yönsüz olduğunda

Yönsüz YOLLAR, herhangi bir hat arayüzünde desteklenen ITU ızgarasından bir dalga boyu eklenmesine / bırakılmasına izin verdikleri için en yaygın YOL tasarımıdır. Yalnızca yönsüz bir varyant durumunda, ekleme / bırakma portları tanımlanmış bir dalga boyuna özgüdür. Renksiz seçeneği kullanarak, bağlantı noktaları dalgaboyuna özgü olmayabilir.

Yönsüz teknoloji çoğunlukla, geri yükleme amaçları için gerektiği gibi dalga boyunun diğer bağlantı noktalarına yeniden yönlendirilmesi için kullanılır. Örneğin, talep üzerine bant genişliği durumlarında başka uygulamalar da mümkündür. Yönsüz özelliği desteklemeyen YOLLAR, esneklik açısından bazı sınırlamalara tabidir.

Renksiz Olduğunda

Renksiz ROADM'ler, herhangi bir fiziksel yeniden kablolama olmadan belirli bir optik kanalın dalga boylarının değiştirilmesine izin verir. Renksiz bir YOL, herhangi bir ekleme / bırakma bağlantı noktasında desteklenen ITU ızgarasından herhangi bir dalga boyu eklemek / bırakmak için yeniden yapılandırılabilir. Eklenen / düşen dalgaboyu değişebilir (ayarlanabilir DWDM arayüzü). Bu, -

  • Dalgaboyu provizyonu ve dalgaboyu restorasyonu için geliştirilmiş esneklik

  • Restorasyon değiştirme, yön değiştirme ve renk değiştirme

  • Ayarlanabilir DWDM hat arabirimleriyle birlikte renksiz ekleme / bırakma bağlantı noktalarının temel avantajı, dalga boyu provizyonu ve dalgaboyu yenileme amaçları için geliştirilmiş esnekliktir. İstenen optik yoldaki bir sonraki boş dalga boyuna otomatik ayarlama.

Optik ağın tamamen otomatik hale getirilmesindeki son bitlerden biri, renksiz ROADM'lerin konuşlandırılmasıdır. Bu tür ROADM'lerin kullanılması, desteklenen ITU ızgarasının herhangi bir dalga boyunun herhangi bir ekleme / bırakma bağlantı noktasına eklenmesine / bırakılmasına izin verir. Ayarlanabilir alıcı-vericiler optik ön uçlar olarak kullanıldığından bağlantı noktasındaki dalga boyu değişebilir.

Dalgaboyu provizyonu ve restorasyonu eskisinden çok daha kolay hale getirildi. Bir dalgaboyunun meşgul olduğu durumlarda, sistem alıcı vericiyi otomatik olarak bir sonraki kullanılabilir boş dalga boyuna ayarlayabilir. ROADM'ler, aynı ROADM düğümü içinde sabit ve renksiz ekleme / bırakma özelliklerini kullanma seçeneği sunar.

Tartışmasız olduğunda

Kesintisiz ROADM'ler, herhangi bir ekleme / bırakma bağlantı noktasında herhangi bir çekişme ızgarası olmadan herhangi bir ekleme / bırakma bağlantı noktasına herhangi bir dalga boyunu ekleyebilir / bırakabilir. Özel bir dalga boyu rengi, aynı ekleme / bırakma dalına birden çok kez (farklı DWDM hat arabirimlerinden) eklenebilir / bırakılabilir. Yalnızca 8 ekleme / bırakma bağlantı noktası varsa, aynı dalga boyunu 8 ekleme / bırakma bağlantı noktasına 8 farklı hat yönünden düşürmek mümkün olmalıdır. Ücretsiz ekleme / bırakma bağlantı noktaları mevcut olduğu sürece, ROADM düğümü herhangi bir hat arayüzüne herhangi bir dalga boyunu ekleyebilmeli / bırakabilmelidir.

Renksiz, Yönsüz ve Kesintisiz işlevselliğin (CDC) kombinasyonu, en üst düzeyde esneklik sağlar.

Izgarasız olduğunda

Gridless ROADM düğümleri, aynı DWDM sinyali içinde farklı ITU-T kanal ızgaralarını destekler. Şebeke bant genişliği kanal başına sağlanabilir.

Şebekesiz özellik, 100 Gbit / sn'nin üzerinde veri hızlarını çalıştıran ağlar veya farklı modülasyon şemalarıyla çalışan ağlar için gereklidir. Uyumlu hat arayüzlerine sahip yeni nesil ağlar için tasarlanmıştır. Farklı veri hızları, modülasyon şemasına ve veri hızına bağlı olarak farklı dalga boyu gereksinimleri gerektirir.

İletim hızları artıyor ve modülasyon şemaları giderek daha karmaşık hale geliyor. Artık birkaç modülasyon teknolojisi tek bir optik fiberde karıştırılabilir. Tüm bunlar ROADM teknolojisine geri yansır ve ızgarasız YOLLAR için gereksinimleri oluşturur. Bu tür ROADM'ler yoğun bir frekans ağı üzerinde çalışır ve bant genişliğinin kanal başına sağlanmasına izin verir. Veri kanalları artık modülasyon şemalarına ve veri hızlarına bağlı olarak farklı dalga boyu gereksinimleri talep etmektedir.

Tipik uygulamalar, 100 Gbit / sn'nin üzerindeki veri hızlarıyla çalışan veya paralel olarak farklı modülasyon şemaları çalıştıran ağlardır. İkinci durum, örneğin, tutarlı iletim teknolojileri kullanılırken kolayca var olabilir.