Сети и системы связи

Новая и эффективная пассивная оптическая сеть связи (SUCCESS-DWA PON) использует динамическое распределение длин волн для разделения ширины полосы между множеством физ. пассивных оптических сетей связи. В нисходящем потоке подстраиваемые лазеры, дифракционная решетка на массиве волноводов и грубая/точная фильтрация объединены, чтобы создать новое гибкое решение для оптического доступа. В восходящем потоке предложено и исследовано несколько распределенных и централизованных схем. Проведено сравнение характеристик новой сети с характеристиками станд. пассивных оптических сетей с уплотнением каналов во временной области при различных моделях трафика.

Рассматривается задача оценки пропускной способности линейного фрагмента оптической сети с маршрутизацией по длине волны и определения необходимого числа длин волн для обеспечения нужного уровня качества передачи данных. Представлена мат. модель многозвенного линейного фрагмента сети с маршрутизацией по длине волны, которая характеризуется отсутствием волновых конвертеров, фиксированной маршрутизацией и случайной схемой выбора длин волн. Рассмотрен частный случай сети – двухзвенной линейный фрагмент, который аппроксимируется марковским процессом, определенным над тем же пространством состояний, но у которого некоторые интенсивности переходов модифицированы спец. образом. Для длинных фрагментов предлагается алгоритм декомпозиций, позволяющий разбивать длинный фрагмент из нескольких коротких и анализировать их по отдельности. Для получения искомых вероятностей блокировок результаты исследования коротких фрагментов комбинируются. Предложенный подход м. б. применен при проектировании полностью оптических сетей с маршрутизацией по длине волны или для оценки производительности существующих сетей.

Разработаны алгоритмы обслуживания трафика для однонаправленных кольцевых SONET/WDM сетей связи. Целью является распределение вызовов относительно длин волн, чтобы минимизировать общую стоимость оборудования (напр., число SONET мультиплексоров ввода/вывода). Для некоторых конкретных случаев получены алгоритмы, которые позволяют значительно уменьшить число оптических мультиплексоров ввода/вывода каналов. В общем случае установлена только нижняя граница числа мультиплексоров, а иерархический алгоритм позволяет довольно близко к ней подойти.

Проведена оценка потерь, вызванных интерферометрическим шумом, в 10 Гбит/с линиях Ethernet локальных сетей связи на одномодовом оптическом волокне как функции приемника и потерь на отражение передатчика, а также др. параметров линии. Экспериментально подтверждена эксплуатационная надежность работы линии. Получено теоретически подтверждение эксплуатационной надежности при 12 дБ потерях на отражение, как для приемника, так и для передатчика при коэф. затухания модулированного света >3 дБ. Эти результаты совместимы с требованием низкой стоимости оборудования линий.

Проводятся работы по созданию современной телекоммуникационной инфраструктуры, обеспечивающей потребности железнодорожного транспорта. Базу для перехода на современные телекоммуникационные технологии обеспечивает магистральная цифровая сеть связи (МЦСС) – современная цифровая транспортная сеть, построенная на базе волоконно-оптических кабелей и систем передачи SDH. Основная часть МЦСС (более 40 тыс. км ВОЛС) уже находится в эксплуатации. Особое место в ряду проводимых работ по модернизации сети связи федерального железнодорожного транспорта (ФЖТ) занимает кардинальная модернизация сети общетехнологической телефонной связи (ОбТС) – крупнейшей в России ведомственной телефонной сети, имеющей емкость более 900 тыс. номеров и обслуживающей сотни тысяч пользователей.

Обсуждаются задачи предоставления оптических каналов в реальном времени в гибридных сетях с плотным разделением каналов по длине волны и использованием IP-протокола. Дается обзор архитектур пакетной передачи по оптическим сетям, в том числе моделей с перекрытием, равноправными уровнями и добавлениями. Затем рассматриваются задачи динамического выбора маршрутов с назначением длины волны и принципы необходимых вычислений. Предлагаются и оцениваются 2 алгоритма выбора маршрутов с назначением длины волны. Рассматриваются схемы реализации сетей по 3-м моделям архитектуры.

Описана 10-гигабитная сеть общей протяженностью 200 км, представленная на выставке NetWorld+Interop., проходившей в мае 2002 г. в Лас-Вегасе (шт. Невада, США). В сети объединены устройства, изготовленные более, чем 20-ю различными фирмами. Сеть построена на оптическом волокне с использованием плотного спектрального мультиплексирования. Приведены обозначения типов 10 Gigabit Ethernet в зависимости от длины волны и типа кодирования, а также в зависимости от длины волны и типа кабеля.

Проведено сравнение характеристик коэф. ошибки, полученных теоретически и экспериментально, для полностью оптического активного ЗУ на основе волоконной петли рециркуляции. Такое ЗУ используется в передающем узле системы с оптическим уплотнением каналов во временной области. Сравнения проводились для нескольких задержек в ЗУ. Полученные результаты моделирования использовались для сравнения потерь мощности, когда такое ЗУ применялось в приемном узле оптической сети связи. Эксперим. исследования проводились при макс. агрегатной скорости передачи данных ЭКВИВ20 Гбит/с, а в качестве тестирующих сигналов применялись солитоны.

Представлены результаты эксперим. исследования сетевого узла с передачей с 2-мя ретрансляциями, коммутацией пакетов и полностью оптическим преобразованием длины волны, управляемым дифракционной решеткой. Узел построен на оптическом волокне со сдвинутой дисперсией и высокой нелинейностью и волоконной решетке Брэгга для 40 Гбит/с нагрузки в формате с возвратом к нулю, имеющей метку в виде серии бит. Общие потери мощности узла .

Рассмотрены вопросы маршрутизации и распределения длин волн в волоконно-оптических сетях связи с маршрутизацией по длине волны. В сети используется уплотнение каналов по длине волны и оптические кроссовые коммутаторы, соединенные между точками волоконно-оптическими линиями со спектральным мультиплексированием. При такой архитектуре не требуется преобразование длины волны в оптическом кроссовом коммутаторе. Показано, что проблема распределения длин волн м. б. решена с помощью многоуровневой модели графа. На основании этой модели предложен иерархический алгоритм распределения длин волн для статического случая.

Предложен и экспериментально исследован новый полностью оптический двумерный узел ввода кода оптического многостанционного доступа с кодовым разделением для прозрачных кольцевых сетей связи. Сверхскоростной полностью оптический узел ввода кода основан на ТГц асимметричном оптическом демультиплексоре. Экспериментально продемонстрирована пропускная способность для ввода коррелированного кода на заданном узле в кольцевой 4-абонентской сети, работающей на скорости 253 Гчип/с (где чип – временной интервал) со скоростью передачи данных у одного абонента ЭКВИВ2,5 Гбит/с.

Предполагается, что в будущих сетях связи при пропускной способности Пбит/с потребуется сверхскоростная оптическая обработка сигналов. Описано применение оптического кодового уплотнения каналов для Пбит/с оптической сети, основанной на сверхскоростной оптической обработке сигналов. Экспериментально показана высокая эффективность использования спектра при передаче с оптическим уплотнением каналов по коду/длине волны. Исследована сеть связи с прозрачными виртуальными путями (по коду/длине волны).

Интерферометрические перекрестные искажения были идентифицированы как причина ограничений характеристик в будущих прозрачных полностью оптических сетях связи с большим числом длин волн. Было проведено большое число исследований с целью исследования этого явления. Представлены результаты исследования с помощью строгого аналитического метода влияния неравноценно питаемых интерфейсов на интерферометрический шум. Проведена достоверность предложенного метода. Экспериментально исследованы характеристики шума.

Рассмотрен метод динамической конфигурации оптических путей, где оптический путь поддерживает множество путей, коммутируемых по метке. В этом методике оптические пути устанавливаются в соответствии с состоянием переполнения узла. Алгоритм реализуется с некоторой выдержкой. Для оценки характеристик метода для симметричных кольцевых сетей связи с уплотнением каналов по длине волны рассмотрены аналитические модели в случаях легкой и тяжелой нагрузки. Численные результаты показали, что предложенные аналитические модели в обоих случаях м. б. использованы для предсказания вероятности потерь пакетного потока и коэф. использования длины волны.

Отмечается, что по состоянию на середину 2000 г число абонентов сети Интернет в глобальном масштабе превысило 300 млн чел., причем 41% этого количества приходится на долю США и 25% на долю Японии. В связи с этим быстрое развитие сетей оптической связи представляется необходимым и должно сопровождаться увеличением скорости передачи информации до уровня Тбит/с. До 2010 г развитие оптических сетей связи будет происходить опережающими темпами с удвоением ширины полосы за каждые 6 месяцев. Удвоение производительности ЭВМ в течение того же периода будет происходить за 18 месяцев. Рассмотрены перспективы развития абонентских систем волоконно-оптической связи, прототипом которых является система Fiber to the Home. Рассмотрены перспективные разработки корпорации NHK (Япония), рассчитанные на реализацию до 2010 г..

Предложена новая оптоэлектронная гибридная схема соревнования-разрешения для оптической сети с пакетной коммутацией. Эта схема использует как эл. ЗУ во входящих узлах, так и оптическое разрешение столкновений в центр. узлах. Схема значительно улучшает характеристики сети с простой архитектурой узла. При использовании самоподобной пакетной нагрузки с типичным распределением размеров IP пакетов показано, что частота потерь пакетов .