eksploatacija telekomunikacionih mreža

Eksploatacija Telekomunikacionih Mreža-Saobraćajni Odsek –

26-03-2012

Eksploatacija Telekomunikacionih Mreža

Dense Wavelength Division Multiplex (DWDM)


OPTIČKE MREŽE - RAZVOJ

Optička vlakna u masovnoj upotrebi od 1970-tih

TDM mreže: PDH SDH

SONET/SDH mreže danas dominiraju kod “telekom” provajdera

SDH kapacitet: 2.5 Gb/s (STM-16), 10 Gb/s (STM-64), 40 Gb/s (STM-

256) Sistemi protoka 160 Gb/s (STM-1024) su u fazi

testiranja

OPTIČKE MREŽE - PROBLEMI

SDH mreža: optimizovana za prenos govora prenos podataka zahteva paketski komutiranu mrežu

Eksplozivan razvoj Interneta i novih aplikacija zahteva efikasnije iskorišćenje propusnog opsega vlakna

SDH nudi maksimalnih 40 Gb/s: Dalji rast ograničen brzinom procesorske elektronike

OPTIČKE MREŽE - PROBLEMI

Podaci

Govor

Kol

ičin

a sa

obra

ćaja

Telefonska mreža

Mreža za prenos podataka

WDM – WAVELENGTH DIVISION MULTIPLEXING

Multipleks optičkih signala različitih talasnih dužina

Talasna dužina = lambda () = WDM kanal: Prenosi digitalan signal nezavisno od protoka i formata

Deli raspoloživi spektar vlakna na nepreklapajuće intervale oko talasnih dužina na kojima se vrši prenos

Uslov: predajnici (laseri) uskog spektra i stabilne centralne talasne dužine

WDM (DE)MULTIPLEKSIRANJE

Ulazni interfejs

Optički ili električni

Ulazni digitalan signal nezavisan od formata i protoka

Konvertor talasnih dužina

Vrši konverziju talasne dužine ulaznog signala na odgovarajuću talasnu dužinu za prenos sa ITU-T definisane skale

Pasivni optički multiplekser

Formira WDM optički signal sastavljen iz sastavljen od većeg broja komponentnih signala

Izlazni optički pojačavač

Optički EDFA pojačavač namenjen izlaznom pojačanju signala za domet od 80-120 km

Optičko vlakno

WDM kompatibilno optičko vlakno

DWDM

D (Dense) WDM: veliki broj (>16)

Primer (današnji Long-Haul DWDM): 160 po vlaknu, 10 Gb/s ukupan protok kroz vlakno = 1.6 Tb/s !

ITU-T grid: razmak = 100 GHz; C i L opseg

Budući ciljevi: Smanjenje na 50, 25, 12.5 GHz 1260-1625 nm ~ 1000

ITU-T G.692 SKALA

Frekvencija[THz]

Tal. Dužina[nm]

Frekvencija[THz]

Tal. Dužina[nm]

Frekvencija[THz]

Tal. Dužina[nm]

196.1 1528.77 194.6 1540.56 193.1 1552.52

196 1529.55 194.5 1541.35 193 1553.33

195.9 1530.33 194.4 1542.14 192.9 1554.13

195.8 1531.12 194.3 1542.94 192.8 1554.94

195.7 1531.9 194.2 1543.77 192.7 1555.75

195.6 1532.68 194.1 1544.53 192.6 1556.56

195.5 1533.47 194 1545.32 192.5 1557.36

195.4 1534.25 193.9 1546.12 192.4 1558.17

195.3 1535.04 193.8 1546.92 192.3 1558.98

195.2 1535.82 193.7 1547.72 192.2 1559.79

195.1 1536.61 193.6 1548.51 192.1 1560.61

195 1537.4 193.5 1549.32 192 1561.42

194.9 1538.19 193.4 1550.12 191.9 1562.23

194.8 1538.98 193.3 1550.92 191.8 1563.05

194.7 1539.77 193.2 1551.72 191.7 1563.86

DWDM – GUSTINA PAKOVANJA

Granice na gustinu pakovanja 10 Gb/s (npr. STM-64 ili 10 GE) signala

TAČKA-TAČKA DWDM SISTEMI

Prvi korak evolucije današnje optičke mreže ka potpuno-optičkoj mreži budućnosti

Par terminalnih (de)multipleksera standardizovanih interfejsa prema mrežnoj opremi u čvorovima mreže

Upotrebom optičkih pojačavača na svakih ~120 km raspon linka bez regeneracije preko 600 km

Teret se prebacuje na čvorove mreže – “uska grla”

TAČKA-TAČKA DWDM SISTEMI

Terminalni multiplekser

Na opisani način formira DWDM multipleksirani optički signal

Optički prenosni medijum

Prenos DWDM signala podložan degradaciji

Terminalni demultiplekser

Iz DWDM signala izdvaja komponentne signale

TERMINALNI OPTIČKI MULTIPLEKSER

Prihvata skup optičkih signala različitih talasnih dužina i kombinuje ih u jedinstven WDM optički signal

Demultiplekseri – vrše obrnutu funkciju najčešće koristeći isti fizički princip kao multiplekseri

Pasivni i aktivni

Problemi: preslušavanje i izdvojivost kanala

PRIZME – DE/MULTIPLEKSIRANJE

Demultipleksiranje optičkog DWDM signala na prizmi

Usmeren paralelan snop polihromatske svetlosti prelama se na površi AB

Komponente na različitim talasnim dužinama prelamaju se pod različitim uglovima

Izlazna svetlost – skup snopova različitih talasnih dužina međusobno razdvojenih za mali ugaoSistem sočiva prikuplja svaku frekvencijsku komponentu i fokusira je u odgovarajuće vlakno

Multipleksiranje optičkog DWDM signala na prizmi

Potpuno inverzan postupak prethodnom

AWG – Arrayed Waveguide Grating

Ulazni snop polihromatske svetlosti difraktuje se na ulaznom otvoru S1

Difraktovan talas prostire se kroz talasovode kod kojih postoji konstantna razlika u dužini optičkog puta

Na krajevima svakog talasovoda dolazi do konstruktivne interferencije komponenti na različitim talasnim dužinama

Izdvojeni signali usmeravaju se na odvojena optička vlakna

AWG – INTEGRACIJA NA Si PLOČICI

VIŠESLOJNI TANKI FILM-FILTRI

Thin Film FiltersTanki film-filtar

Niz tankih slojeva (filmova) dielektrika različitih indeksa prelamanja

Višestruke reflaksije na graničnim površima slojeva različitih indeksa prelamanja uzrok su konstruktivne i destruktivne interferencije

Propuštena komponenta svetlosti zavisi od debljine i indeksa prelamanja uzastopnih slojeva

Ulazni gubici: 0.2 – 2 dB

Potiskivanje u nepropusnom opsegu: 30 – 50 dB

TERMINALNI O-MUX

Osnovne karakteristike

Proširiv do 32 kanala

Interfejsi od 10 Mb/s do 2.5 Gb/s

Integrisan sistem upravljanja i dodele kanala SNMP protokolom

Modularan, laka nadogradnja

“Hot swappable”

Dometa 80 km

Podrška: STM-1, STM-4, STM-16, ATM, Fast Ethernet, GE, FDDI, ESCON, Fibre Channel

TERMINALNI O-MUX

TAČKA-TAČKA DWDM SISTEM

Storage Area Network SAN provajder

Banka

Gradskauprava

Optički DWDM link(dometa 80 km)

OPTIČKA VLAKNA u DWDMu

Prvi optički prozor – 850 nm

Danas u upotrebi kod MM vlakana

Nije interesantan za DWDM primenu

Drugi optički prozor – 1310 nm

SMF G.652 vlakna projektovana za upotrebu u ovom prozoru

Približno nulta disperzija

Oko 95 % vlakana na daleko-dometnim linkovima su SMF

Treći optički prozor – 1550 nm – “C opseg”

Minimalno podužno slabljenje

Opseg rada EDFA pojačavača

Kod SMF G.652 vlakna problem velika disperzija

Dizajn DSF G.653 vlakna – Nepogodno za DWDM

Dizajn NZ-DSF G.655 DWDM vlakna

Četvrti optički prozor – 1625 nm – “L opseg”

Takođe u DWDM upotrebi

Teži se proširenju rada EDFA na ovaj opseg

DWDM – “C” i “L” OPSEG

Teži se proširenju spektralnog opsega za upotrebu u DWDMu na oblast 1260 – 1625 nm

Plavi opseg: 1529-1536 nm

16 kanala na 50 GHz razmaka

Crveni opseg: 1542-1561 nm


Infra-crveni opseg: 1575-1602 nm


ADD-DROP MULTIPLEKSERI - OADM

Vrše izdvajanje i umetanje jedne ili više talasnih dužina DWDM signala u nekoj tački prenosnog puta

Potpuno-optički uređaj: važan element buduće potpuno optičke DWDM mreže

OADM: Statički – izdvaja unapred definisan skup talasnih

dužina Dinamički – sa podesivim (tunable) filtrima

OADM - AOF

Danas najperspektivnija tehnologija: akustično-optički filtri AOF

OPTIČKI DWDM PRSTENOVI

Linearni Add-Drop DWDM sistem

Proširenje tačka-tačka DWDM sistema OADM multiplekserima

OPTIČKE DWDM MREŽE

All-Optical Network = Optical Transport Network OTN = Wavelength Routed Network

OTN: Koncept u razvoju Mnoge neophodne tehnologije sazrevaju Teži se kvalitetnom procesu standardizacije Osnovni servis: iznajmljivanje talasnih dužina

OTN – TERMINOLOGIJA

OTN – Optička transportna mreža

OXC – Optical Cross-ConnectFXC – Fiber Cross-Connect

WSXC – Wavelength Selective Cross-Connect

WIXC – Wavelength Interchanging Cross-Connect

Optical Packet Routers

OLS – Optical Line SystemDWDM link: skup OLS kanala – talasnih dužina

Osnovna funkcija: međupovezivanje osnovnih elemenata OTN mreže: OXC, OA, OADM

Osnovna idejaIzmestiti elektronsku obradu podataka iz čvorova na krajeve OTN mreže

IP ruteri, ATM svičevi, SDH DXC – klijenti OTN mreže

?

?

OCh – Optical ChannelOptički kanal ili svetlosna putanja - Lightpath

Klijenti OTN mreže uspostavljaju optičku konekciju preko potpuno-optičke OTN mreže u vidu optičkog kanala - OCh

OPTIČKI OXC UREĐAJI

OXC – Optički komutacioni sistem

Osnovna funkcijaVrši uspostavljanje OCh kanala preko čvora mreže prespajanjem ulaznih i izlaznih OLS kanala () posredstvom optičke prostorne komutacione matrice

Kontrolna ravan:Signalizacija i

protokoli rutiranja

Ravan podataka:Optička Cross-

Connect matrica

Unidirekcioni DWDM OLS ka drugim OXC

Unidirekcioni DWDM OLS ka drugim OXC

Pojedinačni OLS kanali ka IP ruterima, SDH MUX, ATM

OXC – KOMUTACIJA OLS KANALA

Optička Komutacija

3

Dolazni interfejs

Ulazni OLS kanal - 1

Odlazni interfejs

Izlazni OLS kanal - 3

OXC - TEHNOLOGIJE

Fluidno punjenje

Ukrštanje talasovoda

Talasovod

Kanal

Si podloga

Termo-optički OXC

OXC - TEHNOLOGIJE

Silicijumska podloga

Rotirajućamikro-ogledala

Micro Opto-Electro Mechanical Systems

OXC - TEHNOLOGIJE

SAVREMENI OPTIČKI OXC

Pitanja?

Šta je to DWDM? Koliki kapacitet prenosa jednog optičkog vlakna je ostvariv upotrebom DWDM-a?

Šta je optička transportna mreža (OTN)? Koji je osnovni servis OTN mreže?

Dense Wavelength Division Multiplex (DWDM)


eksploatacija telekomunikacionih mreža

Documents