Сети и системы связи

Предложен алгоритм распределенной динамической маршрутизации для восстанавливаемых соединений в волоконно-оптических сетях связи с уплотнением каналов по длине волны, который использует балансирующую нагрузку эвристику при расчете как первоначального, так и обратного пути с целью получения заданной низкой вероятности блокировки. Результаты моделирования показали, что предложенный алгоритм работает значительно лучше, чем простой распределенный алгоритм, и его характеристики сравнимы с характеристиками централизованного алгоритма.

Исследуется влияние временной когерентности источников света на характеристики некогерентной оптической системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (OCDMA) с временным кодированием. В качестве передатчиков используются источники со спонтанным излучением и дополнительным усилением, являющиеся широкополосными шумоподобными источниками света. Сравниваются характеристики 3-х различных структур приемников. Отмечается, что для достижения заданных характеристик при фиксированных ширине оптического спектра и скорости передачи длина кода расширения спектра д. б. выбрана оптимальной.

Рассмотрены роль и место грубого (CWDM) и плотного (DWDM) спектрального мультиплексирования в городских волоконно-оптических сетях связи. Предлагается комбинированное решение, при котором используются обе технологии мультиплексирования (CWDM/DWDM). Наличие у производителей CWDM/DWDM-оборудования не только терминальных, но и мультиплексоров ввода/вывода, позволяет организовать логические кольца в пределах одной оптической линии. Это существенно улучшает общие характеристики сети: пропускную способность, масштабируемость, надежность и др. Проведено сравнение эффективности использования CWDM по отношению к DWDM при небольшом числе каналов. Рассмотрены стандарты CWDM.

Представлена схема оптической замены метки, использующая метод подавления и разделения оптических несущих, при этом не требуется какого-либо станд. преобразователя длины волны. В качестве примера схема использовалась волоконно-оптической сетью связи с оптической коммутацией по метке, в которой передача осуществлялась на 140 км. Проведена оценка характеристик передачи как для 10-Гбит/с нагрузки в формате относит. фазовой манипуляции, так и для 2,5-Гбит/с метки в формате амплитудной манипуляции, а также эффективность схемы замены метки для сети с оптической коммутацией по метке на 3 узла.

Выведены интегрированные формулы линейного программирования и предложен релаксированный иерархический алгоритм для восстановления путей в волоконно-оптических сетях связи с уплотнением каналов по длине волны с преобразователями длины волны. По сравнению с методами защиты разъединенного и измененного пути предложенный иерархический алгоритм имеет лучшие характеристики с т. зрения стоимости восстановления, дополнительной задержки и зоны восстановления.

Предложена сеть многостанционного доступа с кодовым разделением с кодированием амплитуды оптического спектра, которая м. б. использована для устранения узкого места IP маршрутизации в глобальном Интернете. Исследованы характеристики сети для 2-х случаев. Установлено, что для заданной макс. скорости передачи бита характеристики сети м. б. улучшены с помощью уменьшения коэф. использования канала. Однако, когда каждый пользователь в сети имеет фиксированную среднюю скорость передачи бита,существует оптим. использование для характеристики сети.

Рассматривается одно из решений проблемы последней мили, названное EFM (Ethernet in the First Mile, т. е. Ethernet в качестве 1-й мили). В данном случае применен термин “1-я миля”, считая от абонента. Предлагаемое решение снимает узкое место в соединении ЛВС с магистральной сетью ЭВМ. Пассивная оптическая сеть, работающая по системе Ethernet (т. е. по схеме “точка – многоточие”), может перекрыть расстояние до 20 км и охватить большее количество терминалов. Описывается разработка протокола доступа к среде для древовидной структуры пассивной оптической сети EPON (Ethernet Passive Optical Network).

Предложена мат. модель для аккумулирования шума внутри оптических путей в оптических транспортных сетях с уплотнением каналов по длине волны. Оптические пути могут проходить через множество оптических узлов и ВОЛС с оптическими усилителями. Выведена формула для аналитических расчетов. Приведена инженерная эквивалентная модель, которая соответствует формуле расчета. Исследовано влияние распределения усиления (ослабления) внутри оптического узла на мощность шума. Предложены принципы оптим. проектирования оптических узлов для уменьшения мощности шума в оптических путях.

Многоадресная рассылка в основном применяется для широкополосных услуг. Волоконно-оптические сети связи могут обеспечить огромную ширину полосы. С разработкой технологий оптической связи внедрение многоадресной рассылки в оптический уровень становится одной из главных тем в исследованиях. Рассмотрена защита многоадресных сеансов связи в оптическом уровне. Классифицированы и исследованы объективные характеристики схем защиты. Представлен краткий обзор публикаций, посвященных проведенным в последнее время исследованиям.

Представлены архитектура и результаты испытаний полностью оптической сети связи со спектральным уплотнением каналов с быстрым восстановлением. Эта схема содержит четыре 4*4 оптических кросс-коммутатора и четыре встроенных оптических усилителя. Кросс-коммутаторы осуществляют мониторинг не только состояние различных элементов сети и качество оптического сигнала, но и непрерывно контролирует каждый оптический путь. Такая сеть способна автоматически идентифицировать причины большинства повреждений сети. В качестве кросс-коммутаторов используются термооптические полимерные коммутаторы (время коммутации .

В связи с быстро нарастающими требованиями к ширине полосы важным шагом в оптимизации оптических сетей связи важное место занимает экстенсивное численное моделирование. Используя в качестве основы количественные функции с компактной основой, разработан новый метод размещения импульсов с расщепленным шагом как общее решающее устройство для нелинейного уравнения Шредингера, описывающего распространение импульсов в нелинейных оптических волокнах. С N в качестве точек дискретизации этот метод имеет оптим. сложность для фиксированной точности. При проектировании большой 40-Гбит/с системы с плотным спектральным мультиплексированием на 64 канала требуется для расчета на 49% меньше времени при использовании предложенного метода по сравнению со станд методом Фурье с расщепленным шагом.

Протокол маршрутизации с отклонением является эффективным средством для разрешения столкновений в сети связи с коммутацией оптических пачек. Однако он может ухудшить характеристики не отклоненной пачки на маршруте с отклонением. Для улучшения характеристик потери пачки предложена схема маршрутизации с ограниченным отклонением, основанная на управлении конфликтными ситуациями. Применение алгоритма может улучшить качество характеристики обслуживания не отклоненной пачки. Результаты моделирования показали, что предложенная схема эффективно устраняет влияние столкновений.

Исследована проблема присвоения длин волн в межсоединениях локальных оптических сетей связи, в которых длина волны не может быть использована повторно для локальных соединений. Множество локальных сетей связи соединены с помощью маршрутизирующих по длине волны мостов, которые способны или не способны поддерживать преобразование длины волны. Проведено сравнение методом анализа и моделирования статического и динамического подходов к распределению длин волн для локальной или глобальной нагрузки. Установлено, что алгоритмы динамического присвоения длин волн значительно превосходят по своим характеристикам наипростейший алгоритм статического присвоения.

Известно, что перекрестная ФМ является главным, ограничивающим характеристики фактором в высокоскоростных волоконно-оптических сетях связи с уплотнением каналов по длине волны при узком разнесении каналов. Приведены выражения в закрытой форме для быстрого и точного расчета искажений, как амплитуды, так и фазы спектрально мультиплексированных каналов, вызванных перекрестной ФМ. Полученные результаты м. б. использованы при оптимизации или исследовании усовершенствованных форматов модуляции. Проведенное сравнение с результатами моделирования показало широкий диапазон возможных применений метода.

Предложен распределенный алгоритм для определения маршрутов, которые позволяют устранить повреждения, возникающих между парами, состоящими из передатчика и последним узлом в полностью оптической сети связи. Детально исследована маршрутизация, устойчивая к повреждениям, для полностью оптической сети связи со спектральным уплотнением и маршрутизацией по длине волны. Предложена схема динамической маршрутизации. Методом моделирования исследована деградация характеристик сети из-за возникновения повреждений с т. зрения вероятности блокировки и установки времени соединения.

Теоретически сеть связи, состоящая из прозрачных оптических узлов, может обеспечить высокоскоростные тракты связи из конца в конец с очень низкими коэф. однобитовой ошибки. Однако, из-за перекрестных искажений компонент и др. ухудшений в прозрачных оптических узлах коэф. однобитовой ошибки отдельного тракта связи, при прохождении нескольких узлов, может ухудшиться на несколько порядков даже при отсутствии повреждений. Мониторинг качества обслуживания обычно полагается на спорадическое тестирование коэф. однобитовой ошибки и мониторинг работоспособности с помощью зондирующих сигналов. Предлагается новый подход к мониторингу ухудшения качества обслуживания.