Сети и системы связи

Рассмотрена мат. модель полностью оптической сети. При построении модели предполагалось, что в узлах сети отсутствуют волновые конвертеры, в качестве схемы маршрутизации используется фиксированная маршрутизация, а выбор длины волны на световом пути производится случайным образом. Для вычислений вероятностей блокировок применялся, при дополнительных предположениях, обобщенный метод просеянной нагрузки. Доказана теорема, в которой исследуется распределение числа свободных световых каналов на звеньях двухзвеньевой сети. При доказательстве были использованы коэф., характеризующие зависимость нагрузки между световыми каналами звеньев. Предложен способ их вычисления. Приведен численный анализ полностью оптической сети, состоящей из 2-х звеньев.

Предложена новая схема нагрузки с частично подавленными боковыми полосами для высокоскоростных полностью оптических сетей связи с коммутацией по меткам. Экспериментально продемонстрированы объединение и разделение нагрузки с частично подавленными боковыми полосами и оптической метки. Исследовано влияние коэф. деления мощности, интерференции, вызванной временной задержкой, интерферометрического шума и разницы длин волн между нагрузкой и меткой. Результаты моделирования и эксперим. данные показали, что предложенная схема позволяет значительно уменьшить ширину полосы канала. Она проста в реализации с использованием оптических фильтров.

Приведены рекомендации МСЭ-Т по оптическим транспортным сетям. Отмечены особенности трафика различных служб. Рассмотрены проблемы, возникшие в связи с развитием сетей SDH. Предложены пути решения этих проблем, к которым можно отнести: передачу поверх SDH; модернизацию оборудования и коммутируемый доступ к станд. потокам или управление скоростью передачи. Приведены характеристики нового поколения аппаратуры NG SDH. Рассмотрено современное состояние рынка оборудования оптической сети и SDH. Дается прогноз развития волоконно-оптических транспортных сетей.

Исследована возможность разработки Ethernet протокола, основанного на существующих в наст. время локальных сетях связи, в технологии для будущих архитектур сетей, который способен удовлетворять требованиям динамического трафика с гарантией интенсивного обслуживания, используя каналы с высокими скоростями передачи данных (80-100 Гбит/с). Проблема состоит в объединении высокоскоростной оптической передачи и физ. интерфейсов с протоколом управления доступом к среде с целью гарантии качества обслуживания в будущих городских сетях связи. Предложено расширение протокола управления доступом к среде на городские сети.

Для повышения использования ресурсов в сети Интернет по волоконно-оптическим линиям с разделением каналов по длинам волн (IP/WDM) разработан подход, названный HCLEA (заглавные буквы 5-ти последних слов названия оригинала статьи, означающих “подход к установлению оптических путей с ограничением числа участков″). Метод HCLEA предотвращает образование низкоэффективных путей, содержащих длинные оптические пути. Приводятся результаты имитационного моделирования.

Рассмотрены 3 основных задачи: определение требований к системам управления, в том числе и для неоднородных сетей указанного вида; выбор компонент управляющий подсистемы; определение стратегии управления связями в сети. Разработана 2-слойная архитектура для управления, в которой 1-й слой осуществляет общее управление, а 2-й – управление отдельными блоками. Подробно описана реализация управления в режиме реального времени. Для реализации интерфейсов в системе использованы CORBA и GUI на основе Java. Представлены результаты проведенного тестирования новой архитектуры с разными видами оптических сетей с автоматическим переключением.

Рассмотрена схема управления распределением ресурсов в узлах магистрали с уплотнением каналов по длине волны. Предложенная стратегия позволяет динамично распределять ресурсы между виртуальными соединениями по оптической сети. При использовании данной стратегии можно значительно уменьшить число магистральных узлов и конкуренции для длин волн. Разработанный алгоритм предлагает путь для минимизации блокировки и обещает более высокий коэф. использования длины волны. Эффективность данной схемы подтверждена с помощью моделирования.

Отмечено, что с разработкой полностью оптической сети связи, особое внимание при исследованиях стало перемещаться с магистральных сетей на городские, а затем и на сети доступа. Наибольшее внимание д. б. уделено снижению стоимости в таких сетях. В качестве одного из подходов рассмотрен процесс адаптации архитектур Ethrnet пассивных оптических сетей связи в сетях доступа. Представлено решение такой сети, имеющей архитектуру с циркулярной передачей/многостационным доступом с разделением каналов по длине волны, основанную на нескольких вновь разработанных недорогих устройствах с плотным спектральным мультиплексированием.

Рассматривается применение протокола IP 6-й версии в качестве основы сетей след. поколения. Описывается архитектура французской волоконно-оптической сети с разделением каналов по длинам волн VTHD (Vraiment Tres Haut Debit, т. е. подлинно сверхвысокоскоростная сеть). Сеть поддерживает услуги как по протоколу IPv6, так и по протоколу IPv4 и связана с глобальной сетью. Сеть VTHD во Франции сравнивается с сетью Internet-2 в США. Рассматривается пространство адресов IPv6, механизм передачи и маршрутизации, испытания сети, а также общие задачи управления сетью.

Оптическая передача сигналов имеет несколько существенных преимуществ, таких как высокая пропускная способность, устойчивость к воздействию эл.-магн. интерференции, а также малая толщина и вес оптических кабелей. Оптические сети связи имеют высокий потенциал для применения в зданиях, но они будут широко использоваться только, если компоненты и инсталляция станут дешевле. Одним из кандидатов, особенно для домашних сетей связи, являются полимерные оптические волокна благодаря низкой стоимости самих волокон и их инсталляции, а также значительно более дешевых всех активных и пассивных компонентов для сети по сравнению с кремниевыми волокнами. Описаны свойства полимерных волокон и компонентов для сетей связи на них.

Людей, ставящих под сомнение возможность применения оптоволокна в пром. коммуникационных системах, становится все меньше. В новых разработках применяется более удобная и экономичная оптоволоконная технология, обеспечивающая подключение к практически любой системе последовательной передачи данных. Это, а также растущие объемы передаваемой информации и требования к увеличению скорости ее передачи, все чаще заставляют разработчиков углубляться в физику передачи информации по сетям.

Многопротокольная коммутация меток (MPLS) была разработана для IP протокола и предназначена для установления виртуальных соединений между 2-мя пунктами в сети. Идея расширения MPLS на плоскость управления, позволяющая использовать эту коммутацию не только в маршрутизаторах, но и в др. устройствах, напр., в оптических кроссовых коммутаторах, получила название обобщенной многопротокольной коммутации меток GMPLS (Generalized Multi Protocol Label Switching) или мультипротокольной ламбда-коммутации MPлямбдаS (Multi Protocol Lambda Switching). Идея общей плоскости управления существенна для развития оптических сетей и имеет ряд преимуществ (упрощение процессов управления, минимизация риска и ускорение внедрения на рынке услуг связи). Исследуется задача размещения регенераторов и расчета нагрузки восстанавливаемых путей в сетях GMPLS. Исследуется архитектура с выборочным размещением регенераторов в узлах и предлагается эвристический алгоритм для решения задач размещения регенераторов. Исследуются 2 подхода к выбору действующих и резервных путей из существующих возможностей. Каждый подход описывается в виде задачи целочисленного линейного программирования. Приводится сравнение этих методов с помощью разработанной модели неопределенных нагрузок.

Описывается разработка эксперим. образца плоскости управления, ориентированной на услуги сети Интернет с разделением каналов по длинам волн. В предлагаемой разработке автоматически коммутируемой оптической сети, согласованной с требованиями МСС, распределенная плоскость управления выполняет функции сигнализации, маршрутизации и обнаружения, а децентрализованная плоскость управления, как на информационном, так и на архитектурном уровнях, выполняет непосредственно функции предоставления услуг и гарантий качества обслуживания. Система контроля услуги обеспечивает слежение за состоянием оптических ресурсов и услуг на основании спектральной и временной информации.

Представлена схема сетей связи с уплотнением каналов по длине волны/оптическим доступом с кодовым разделением каналов (WDM/OCDMA). Детально исследованы характеристики OCDMA и WDM/OCDMA сетей. Выведены формулы для коэф. ошибок и пропускной способности таких сетей связи, при этом учитывались синхронизация системного чипа и аддитивный белый гауссовский шум. Результаты моделирования показали преимущество сети WDM/OCDMA по сравнению с OCDMA сетью.

В связи с ростом широкополосных услуг и применений по требованию требуется существенно повысить пропускную способность, конфигурируемость и жизнеспособность центр. оптических сетей связи след. поколения. Этого можно достичь с помощью архитектуры и технологий. Исследованы пределы существующих в наст. время решений. Показано, что потенциально новых решений следует добиваться в 3-х областях: форматы модуляции передачи, неоднородности коммутации и обслуживание трафика на границе сети. Рассмотрены вопросы, связанные с усовершенствованием защиты сети.

Анализируются тенденции современного развития волоконно-оптических сетей абонентского доступа. основной среди которых является создание многопользовательских сетей интегрального обслуживания с широким применением с целью повышения экономичности пассивной топологии (PON) и спектрального мультиплексирования (WDM). Рассматриваются основные принципы построения устанавливаемых у абонентов экономичных оптоэлектронных модулей: совмещение функций передачи и приема с работой в спектральных диапазонах 1,3 и 1,55 мкм, высокая технологичность конструкции, сокращение числа компонентов и узлов, упрощение операций настройки при изготовлении, оптим. выбор материалов и комплектующих. Описываются результаты недавних разработок специализированных полупроводниковых лазеров и ФД, напр., удобных для установки в гибридную ИС лазеров с трансформацией оптического пятна, одночастотных лазеров с распределенными брэгговскими отражателями, характеризующихся узкой диаграммой излучения и слабой температурной зависимостью.