Сети и системы связи

Излагаются результаты систематических исследований ячеистых, тороидальных и кольцевых сетей при пуассоновской и самоподобной нагрузке. В частности, рассматривается задача динамического распределения ресурсов в сетях с маршрутизацией по длинам волн при самоподобной нагрузке. Анализируются результаты имитационного моделирования вероятности блокировки, которые сравниваются с динамическими характеристиками блокировки в оптических сетях с разделением по длинам волн при различных схемах и исходных данных.

Для оптических сетей многостанционного доступа с кодовым разделением каналов исследовано множество оптических ортогональных кодов с идеальной авто- и кросс-корреляцией. Представлено семейство совершенно других кодов. При заданных одних и тех же весовых коэф. кодов и их длины размеры новых кодов м. б. увеличены в 10 раз по сравнению с идеальными оптическими ортогональными. Хотя макс. кросс-корреляция новых кодов больше, чем у старых, она все же равна или больше 1. Исследование характеристик новых кодов показало их предпочтение перед оптическими ортогональными кодами при одних и тех же длинах и весовых коэффициентах.

С введением обобщенной многопротокольной коммутации метки в плоскость общего управления для оптических перекрестных соединений и электрических коммутационных устройств м. б. достигнуто интегрирование протокола межсетевого взаимодействия и сверхплотного спектрального мультиплексирования. Когда потоки IP трафика прямо отображены на оптические каналы без промежуточного слоя с синхронной цифровой иерархией, природа пачек трафика может иметь существенное влияние на характеристики оптического канала. С другой стороны, нелинейные эффекты оптического канала могут также иметь существенное влияние на характеристики на IP уровне. Особое внимание уделено влиянию нелинейностей волокна на характеристики IP трафика.

Предложен алгоритм распределенной локализации повреждений в полностью оптических сетях связи. Применение данного алгоритма позволит повысить живучесть сети. Алгоритм предотвращает передачу сигнала между оптическими узлами и т. обр. повреждение м. б. быстро локализовано. Алгоритм м. б. применим к сетям любого размера и любой топологии. Рассмотрены точки обнаружения повреждений в сети и узлах оптической кросс-коммутации.

Т. к. оптическое кольцо является основной топологией в городской кольцевой волоконно-оптической сети связи важно исследовать протокол управления доступом к среде. Отмечено, что разрабатываемые протоколы доступа к среде (МАС) должны обеспечивать высокую пропускную способность, небольшую задержку, быть простыми, устойчивыми и гибкими. Рассмотрены протоколы доступа к среде в городских оптических кольцевых сетях связи. Дана классификация существующих протоколов, полностью проанализированы требования к их характеристикам и атрибутам технологии.

Многоадресное соединение по сети связи (в том числе Интернет) представляет собой процесс обработки заявки на групповую связь с выбором многоадресного дерева, удовлетворяющего требованиям к качеству обслуживания в смысле ширины полосы и задержек из конца в конец. Предлагается новый класс эвристических методов выбора маршрутов многоадресных соединений в сетях с разделением каналов по длине волны. Предлагаются методы построения дерева участков оптических путей между источником и группой узлов назначения. Особенность метода состоит в распределении стоимости установления многоадресного соединения по пути передачи с учетом задержек, преобразований длин волн и обработки в промежуточных узлах.

В разработанном алгоритме поиска оптим. полусветового пути в пассивной оптической сети связи учитываются ее основные характеристики, что позволяет находить оптим. решения как с т. зрения оптим. использования длин волн на соединениях, так и их преобразования в узлах, так и с т. зрения равномерности распределения нагрузки в сети. Данный алгоритм м. б. использован при определении оптим. путей планировании сети со статическим распределение полностью оптических и оптоэлектронных путей и при решении задач динамической маршрутизации.

Обсуждаются задачи эксплуатации волоконно-оптических сетей с коммутацией пачек (или вспышек – bursts) и предлагаются основы решения этих задач. В качестве основных выделены след. 4 функции эксплуатации и техн. обслуживания: функция завершения пачки, функция передачи пачки, функция коммутации и функция маршрутизации и управления коммутацией. Обсуждаются особенности эксплуатации и техн. обслуживания рассматриваемых волоконно-оптических сетей. Предлагается архитектура системы эксплуатации и техн. обслуживания и исследуются ее функции.

На основе теории конечных полей Галуа предлагаются сигнатурные коды, являются расширением и модификацией кодовых последовательностей простых чисел. Исследуются авто- и взаимо-корреляционные свойства этих кодов. Показано, что макс. значения боковых выбросов авто- и взаимо-корреляционных функций равны 1. Это позволяет существенно улучшить характеристики оптической системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (OCDMA).

Предложен способ присвоения длин волн в волоконно-оптической сети связи с уплотнением большого числа длин волн и их фиксированной маршрутизацией. Проведен анализ характеристик различных алгоритмов. Проведено моделирование с помощью линейного программирования различных топологий оптических сетей связи (кольцевых, ячеистых и т. д.). Проведена оценка вероятности блокировки. Результаты исследований показали, что применение разработанного присвоения длин волн позволяет снизить вероятность блокировки и улучшает характеристики сети.

В сетях связи, основанных на уплотнении каналов по длине волны, повреждение одной физ. линии может отвечать за повреждения множества логических линий. В результате, логические топологии с 2-мя соединениями, такие как кольца, маршрутизированные на спектрально мультиплексированной физ. топологии, м. б. разъединены после повреждения одной физ. линии. Предложена методика проектирования физ. топологий, которая обеспечит живучесть логических колец. Особый интерес это может представлять для городских волоконно-оптических сетей связи с уплотнением каналов по длине волны. Определены необходимые условия для такой топологии.

Предложена вычислительная модель для расчета вероятностей блокировки многоволоконных оптических сетей связи с уплотнением каналов по длине волны. Выведена вероятность блокировки волокна, основанная на Марковской цепи, из которого вероятность блокировки линии выводится с помощью условных вероятностей. Вероятность блокировки оптического пути м. б. рассчитана с помощью рекурсивной формулы. Выведены выражения для вероятности блокировки сети. Результаты моделирования для различных конфигураций волокон-длин волн близко соответствуют численным результатам, основанным на предложенной модели.

Теоретически и экспериментально исследованы характеристики кольцевых сетей с уплотнением каналов по длине волны (WDM), основанных на усилителе на легированном эрбием волокне со свободной реконфигурацией оптического излучения усиленной спонтанной эмиссии. Показано, что при правильном проектировании сети и усилителя, лазерное излучение, генерируемое свободной рециркуляцией усиленной спонтанной эмиссии в петлевой сети, создает эффективный метод фиксации коэф. усиления, обеспечивая ограниченный диапазон мощностей сигнала при работе в режиме ввода-вывода спектрально мультиплексированного канала. Рассмотрена кольцевая сеть, составленная из 8-ми волоконных секций и 8-ми усилителей на легированном эрбием волокне.

Коллинеарные акустооптические переключатели имеют свойство селективной по длине волны коммутации для спектрально мультиплексированных сигналов. Это свойств м. б. использовано для маршрутизации оптических пакетов в волоконно-оптических сетях связи с уплотнением каналов по длине волны. Исследовано применение коллинеарных акустооптических переключателей для процессора распознавания меток в системе оптической маршрутизации. Оптическая метка использует оптические коды, которые декодируются в спектральной области. Рассмотренный переключатель м. б. использован для распознавания метки путем использования множества переключений длины волны с РЧ управляющими сигналами на множестве частот. Переключенные и не переключенные сигналы обрабатываются с помощью сбалансированного фотоприемника.

Infocom это термин, используемый для описания слияния информационных технологий и систем связи. Он используется для того, чтобы показать изменения в существующей в наст. время нагрузке в сети. Исследованы тенденции в разработке оптических сетей связи и сформулированы концепции интеллектуальных оптических сетей связи. Показано, что оптические сети с автоматической коммутацией м. б. решением этих проблем. Приведены примеры внедрения интеллектуальных услуг в оптические сети.

Анализируются принципы построения и основная элементная база оптической системы с плотным спектральным мультиплексированием (DWDM) в магистральных и локальных волоконно-оптических сетях различного назначения. Отмечаются преимущества технологии DWDM, заключающиеся в том, что абонентам отводятся определенные длины волн, или “цвета”, которые смешиваются (мультиплексируются) на передающем конце, распространяются в общем потоке по одному волокну и разделяются (демультиплексируются) на приемном конце, благодаря чему новой группе абонентов просто выделяются дополнительные волны без необходимости увеличения числа волокон либо скорости передачи информации. Первоначально нашедшая применение в магистральных сетях, технология DWDM на сегодня обладает надежной элементной базой, позволяющей ее использование в приложениях с обработкой в реальном времени. В качестве задачи, решаемой с помощью DWDM, описываются результаты исследования возможности применения в системах сбора данных для будущих физ. экспериментов в высокоэнергетических установках, где требуется работа в условиях облучения при скоростях передачи несколько Гбит/с.