Optik Ağlar - WDM Teknolojisi
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 konuşlandırmaya 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 bir G.957 standart uyumlu optik sinyali uygun bir dalga boyu kanalına dönüştüren (ve tersi) sinyali elektriksel olarak yeniden güçlendirme, yeniden şekillendirme ve yeniden zamanlama işlemlerini gerçekleştiren 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 çiftini paralel olarak 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 kanal STM-16 için bile, 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 maliyetli.
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 maliyetlidir.
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 olmasa da - 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 devretme sinyallerini yönetme ihtiyacı artacaktır. 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 birçok 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, kendi koruma ve restorasyon mekanizmalarını sağlamak için neden optik katmana ihtiyacımız olduğu sorusu ortaya çıkar. 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 güvenmeyecektir. 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 düzeyinde hata toleransı içerirken, bu mekanizma kullanışlıdır 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 taşıyıcının, 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 çalıştığında 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 ve optik dönüşüme 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. Ayrı ayrı 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, tek tek kanallar veya ışık yolları üzerinde çalışan şemaları ve optik çoklayıcı bölüm katmanında çalışan şemaları belirtmek için 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.
