Результаты сравнения систем передачи - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации

В результате сравнения производителей систем передач были выбраны две наиболее подходящие это система Cisco ONS 15808 и система ПУСК, выпущенная в России фирмой ИРЭ-Полюс. Рассмотрим их более подробно. Сравним их технические характеристики остановимся на магистральных платформах фирмы Cisco, а также на платформе, выпущенной в России фирмой ИРЭ-Полюс.

Cisco. Оптическая платформа дальней связи Cisco ONS 15808 Long Haul/Extended Long Haul DWDM. Cisco ONS 15808 - это продукт операторского класса, обеспечивающий непревзойденную надежность и мощность, высокоскоростной оптический транспорт, способный масштабироваться совместно с ростом сети Интернет. Явившийся продолжением популярнейшей платформы Cisco ONS 15801, он дополнил ее новейшими научными достижениями, удовлетворяя постоянно растущие потребности в пропускной способности. ONS1 5808 объединяет в себе масштабируемость до большого количества каналов с гибкостью Long Haul (LH) или Extended Long Haul (ELH) в одной системе, а также интегрируется с другими технологиями и продуктами Cisco (GSR 12000, ONS 15454, ONS 15200...) под единой системой управления Cisco Transport Manager (CTM), обеспечивая единое решение IP+Optical. Поддерживая до 160 каналов по 10 Гбит/с (готов к поддержке 40 Гбит/с на канал) для приложений LH совместно с будущей поддержкой дополнительных 60 каналов в диапазоне S, ONS 15808 обеспечивает поистине огромную пропускную способность. При этом система проектировалась таким образом, чтобы одновременно с обеспечением максимального числа каналов обеспечивать прекрасные результаты с точки зрения длины одного участка на всех типах волоконно-оптических кабелей. Поддержка ELH (40 каналов в диапазоне L с дальнейшим увеличением до 80) дает возможность во многих случаях избежать промежуточной электрической регенерации (O/E/O) сигнала, используя вместо этого усилители Рамана, что в конечном итоге приводит к сокращению расходов и количества размещаемого оборудования. Возможность комбинирования в одной платформе функциональности LH и ELH позволяет строить и развивать сети с поразительной эффективностью. ONS 15808 комбинирует большое количество каналов с гибкой архитектурой, которая позволяет масштабировать систему в соответствии с будущими потребностями, начиная с небольших начальных затрат, модернизируя систему без прекращения функционирования уже используемых каналов, в режимах LH/ELH и поддерживая (в будущем) 40 Гбит/с каналы и диапазон S. Операционные расходы также минимизированы благодаря использованию лазеров с настройкой на длину волны (tunable lasers) и одинаковых оптических усилителей для различных узлов (уменьшает спектр запасных частей). ONS 15808 поддерживает наложенные сети, передающие различные типы трафика на самые разные расстояния (региональные, национальные, интернациональные), обеспечивая максимальную канальную емкость. Более того, поддержка LH и ELH позволяет одной и той же системе передавать данные различных уровней/направлений (одновременная реализация международных каналов связи совместно с национальными/региональными. Таким образом, в пределах одного волокна могут передаваться как данные между узлами опорной международной сети, так и региональный трафик). Система ONS15 808 позволяет операторам предоставлять высококачественные услуги благодаря системе защиты отдельных каналов, обеспечивающей миллисекундный уровень срабатывания. Встроенные возможности мониторинга сигналов от клиентских устройств совместно с контролем функционирования сети позволяют обеспечивать клиентам заданный уровень сервиса (SLA), постоянно контролировать его, а также предсказывать возможные места сбоя и ликвидировать их в плановом порядке, уменьшая суммарное время простоя сети.

В режиме LH система поддерживает прямо сейчас до 80 каналов в диапазоне С с четким планом миграции к 160 каналам (25 ГГц на канал) в последующих версиях. Система поддерживает передачу еще 40 каналов на расстояние 2000 км в режиме ELH. Режим ELH позволяет передавать информацию на 2000км без электрической регенерации, используя параллельно с этим диапазон С для каналов LH. Добавление новых каналов как LH, так и ELH осуществляется без прекращения работы уже установленной системы.

К отличительным особенностям системы ONS15808 относятся:

* поддержка режимов LH и ELH в одном устройстве; * поддержка механизма коррекции ошибок (Out-of-band Forward Error Correction, OOB FEC); * оптические усилители EDFA и Рамана; * полная интеграция с системой EMS/NMS Cisco Transport Manager; * лазеры с настройкой на длину волны; * модули мультиплексирования 4 х 2,5 Гбит/с и 8 x GigE в один канал 10 Гбит/с; * модули мультиплексирования 4 х 10 Гбит/с в один канал 40 Гбит/с; * будущая поддержка 25 ГГц на один канал.

ONS 15808 спроектирован с использованием уникальных оптических технологий и функций. Автоматический контроль мощности сигнала для каждого канала совместно с мощными транспондерами и механизмом самоподстройки, использующем OOB FEC, позволяет значительно повысить качество передаваемого сигнала. Более того, каждый оптический усилитель полностью контролирует разницу уровней выходных сигналов на разных каналах при помощи встроенных регулируемых оптических аттенюаторов (VOA). В зависимости от количества передаваемых каналов могут устанавливаться дополнительные "накачивающие" лазеры (pumps). Специализированный алгоритм управления оптической мощностью управляет и регулирует уровни сигнала, передаваемого в одном направлении в зависимости от количества каналов, используемых в конкретный момент времени. Оптическая безопасность гарантируется поддержкой механизма автоматического выключения лазеров, в то же время специальный механизм предотвращает возможные сбои от мощных рамановских "накачивающих" лазеров. Система ONS 15808 поддерживает функции инициирования/терминирования отдельных каналов (OADM) в режимах LH и ELH (до 50% всех каналов может быть инициировано/терминировано). Любой узел оптического усиления может быть переоборудован в OADM путем добавления необходимых компонентов (ничего менять не надо). Причем это не повлияет на функциональность всей системы. ONS 15808 рассчитана на передачу оптических сигналов с пропускной способностью 2,5 Гбит/с и 10 Гбит/с (40 Гбит/с в дальнейшем), независимо от протоколов более высокого уровня (SDH, IP, ATM).

Типы транспондеров:

* передающие транспондеры (Transmit Transponder, TT) - принимают сигнал от клиентского оборудования, производят преобразование длины волны и мощности сигнала для дальнейшей передачи через систему WDM в соответствии с рекомендацией ITU-T G.692; * принимающие транспондеры (Receive Transponder, RT) - рассчитаны на прием сигнала из системы WDM с очень низким уровнем, осуществляют его распознавание и передачу качественного сигнала NRZ клиентскому оборудованию; * линейные транспондеры (Line Transponders, LT) - используются для полной электрической регенерации (3R) сигнала. В зависимости от необходимого сервиса могут использоваться следующие виды транспондеров: * OC-48/ STM-16 с поддержкой OOB FEC, * OC-192/ STM-64 с поддержкой OOB FEC, * VSR транспондер OC-192/ STM-64, * транспондер с мультиплексированием 8 потоков Gigabit Ethernet (Muxponder), * транспондер с мультиплексированием 4 потоков STM-16 (Muxponder), * транспондеры с настраиваемыми лазерами (20 каналов @ 50 ГГц).

Все оптические интерфейсы для подключения клиентского оборудования полностью соответствуют международным стандартам, описывающим оптические соединения (G.957 и G.691), что позволяет использовать систему ONS 15808 совместно с оборудованием других производителей. Важным путем развития системы является внедрение сигнальных протоколов GMPLS, OIF UNI и NNI, разрабатываемых OIF и IETF. Все разработки в этой области призваны повысить эффективность управления и, соответственно, снизить операционные расходы на этапах внедрения, модернизации и обслуживания развитой оптической инфраструктуры. Использование в системе кода коррекции ошибок, передаваемого параллельно с клиентским каналом (OOB FEC), позволяет повысить производительность системы в части соотношения сигнал/шум (OSNR), длины участка между двумя усилителями и количества поддерживаемых каналов. Код базируется на алгоритме Рида-Соломона (255, 239) и соответствует рекомендации ITU-T G.975. Получаемые при этом каналы функционируют с пропускной способностью 2,66 Гбит/с и 10,66 Гбит/с. Помимо улучшения характеристик системы OOB FEC обеспечивает канал связи для управления, а также критичную информацию для мониторинга параметров отдельного канала - уровень ошибок (исправленных/ неисправленных), что позволяет не только определять уровень предоставляемого сервиса, но и принимать решение о перекоммутации канала в случае его деградации. Кроме того, эта функция позволяет определить распределение ошибок и в соответствии с ним управлять системой для достижения наилучшего уровня BER. ONS 15808 постоянно контролирует ряд параметров в соответствии с рекомендацией ITU-T G.826, основываясь на информации поля B1 и данных системы коррекции ошибок. Эти параметры пересылаются на сервер управления (CTM) каждые 15 минут или 24 часа и включают:

* ES - Errored Seconds (после системы коррекции ошибок), * SES - Severely Errored Seconds (после системы коррекции ошибок), * BBE - Background Block Errors (после системы коррекции ошибок), * UAS - UnAvailable Seconds (после системы коррекции ошибок), * ECR - Error Corrected Rate, * UCR - UnCorrected Rate.

Система ONS 15808 предлагает механизм защиты (резервирования) клиентского сигнала в случае, если это требуется, и протоколы более высокого уровня таких механизмов не имеют. Решение об использовании механизма Optical Channel Protection (OCP) может приниматься индивидуально для каждого отдельного канала, при этом гарантируется время переключения в несколько миллисекунд, что гарантирует его срабатывание до начала работы протоколов более высокого уровня. Система позволяет резервировать каждый отдельный канал, используя вышеупомянутый механизм. OCP функционирует на терминальных узлах, обеспечивая резервирование 1+1 для отдельного канала. Механизм обеспечивает защиту канала, срабатывающую на одной из сторон без автоматического возврата. OCP логически размещается между клиентским оборудованием и системой WDM для резервирования путей. OCP состоит из передающего и принимающего компонентов. В передающей подсистеме сигнал, приходящий от клиентского оборудования, разделяется и передается передающим транспондерам основного и резервного путей. В принимающей подсистеме сигнал от принимающих транспондеров основного и резервного путей поступает на оптический коммутатор 1х2, который осуществляет выбор сигнала и переключение в случае проблем на оптическом уровне. Выбранный сигнал затем поступает на клиентское оборудование. Решение о переходе на резервный маршрут принимается не только в случае обрыва (Loss of Signal), но и при деградации сигнала (увеличение количества ошибок), определяемого по FEC, и наличии неверного сигнала (Loss of Modulation). Максимальное время восстановления с момента выхода из строя канала до полного восстановления составляет несколько миллисекунд. Кроме того, решение о переключении может быть сгенерировано с консоли или сервера управления. Более подробная техническая информация о платформе Cisco ONS 15808 представлена на странице:

ИРЭ-Полюс. Фирма ИРЭ-Полюс выпускает магистральную платформу уплотнения спектральных каналов "ПУСК". DWDM система "ПУСК" удовлетворяет всем требованиям построения магистральных транспортных сетей и увеличению пропускной способности ВОЛС по мере роста сети. Оно предназначено для использования в магистральных, зональных и городских оптических сетях и обеспечивает передачу в одном оптическом волокне до 160 спектральных каналов, в каждом из которых битовая скорость цифрового потока может быть от 100 Мбит/c до 10 Гбит/c. Оборудование "ПУСК" предназначено для использования в линиях, использующих одномодовые оптические волокна следующих типов: МСЭ-Т G.652, G.653, G.654, G.655 и G.656.

Работа с SDH, PDH, ATM, Gigabit Ethernet, Fast Ethernet на скоростях до 10Гбит/с.

До 160 DWDM каналов по одному волокну; длина регенерационного участка до 2000км; транспондеры с перестройкой каналов и регулировкой выходной мощности; различные схемы резервирования; рост числа каналов без потери трафика; модули компенсации дисперсии; удаленное управление и мониторинг; сертификат "СВЯЗЬ" №ОС-СП-813; лучшая цена среди DWDM систем.

Платформа уплотнения спектральных каналов ПУСК предназначена для передачи до 160 каналов по одному волокну в диапазоне 1530 ч 1610 нм.

Оборудование ПУСК полностью прозрачно для протоколов физического уровня и позволяет осуществлять передачу сигналов ATM, PDH, Gigabit Ethernet, Fast Ethernet, Fibre Channel, ESCON/FICON, FDDI на скоростях 0,1 до 2,7Гбит/с и каналами SDH от STM-1 до STM-64 (10Gb/s).

Оборудование "ПУСК" обеспечивает передачу сигнала через каскад оптических усилителей на расстояния до 2000км без электрической регенерации. Возможен вывод одного или нескольких спектральных каналов в промежуточных пунктах через мультиплексоры ввода/вывода. Высокая мощность усилителей и средства проектирования сети позволяют использовать усилительные участки переменной длины 50-200км для размещения оборудования только в существующих пунктах. "ПУСК" обеспечивает передачу сигналов по волокнам G.652 - G.655. Система полностью совместима со стандартами G.692 и G.709. Оборудование поддерживает различные схемы резервирования, что повышает надежность сети.

Состав оборудования и технические характеристики

- Универсальные транспондеры для скоростей от 0.1 до 2.5 Гб/c (10 Гб/c), управление мощностью каждого транспондера. - Транспондер оптического служебного канала. - Оптические мультиплексоры/демультиплексоры на 4/8/16 каналов. - Оптические групповые мультиплексоры до 160 каналов - Мультиплексоры ввода/вывода от 1 до 16 каналов. - Оптический усилитель передачи мощностью от 60 мВт до 1 Вт. - Оптический промежуточный усилитель. - Компенсаторы дисперсии. - Рамановский предусилитель мощностью до 27 дБм. - EDFA предусилитель с низким уровнем шумов NF - Конвертер для двусторонней передачи по одному волокну. - Коэффициент ошибок BER не хуже 10-12. - Оптические интерфейсы FC-UPC/APC, SC - UPC/APC, E2000-APC.

Система контроля и управления

Управление аппаратуры пользователем может осуществляться вручную органами управления на передней панели устройств, либо с помощью внешнего персонального компьютера подключенного через Serial port или RJ-45 port (интерфейсы RS232C и 10/100-Base-TX). Протоколы электрических стыков согласованы с интерфейсами персонального компьютера и локальной сети Ethernet. Также входит блок служебного канала Fast Ethernet и мониторинг оптической мощности каналов DWDM.

На прикладном уровне используются протоколы SNMP и HTTP.

Имеется возможность контроля и управления с помощью удаленной рабочей станции.

Конструкция

Различные устройства аппаратура "ПУСК" могут выполняться в разном конструктивном исполнении.

Оборудование в стандартной комплектации выполняется либо в отдельных корпусах, размещаемых в стойках Европейского стандарта (ETSI), либо в виде модулей, вставляемых в шасси K19, также предназначенное для размещения в стойках Европейского стандарта (ETSI) - стандартные 19" или 21" стойки.

Электропитание

Аппаратура питается от источников постоянного тока с заземленным положительным полюсом через дублированные блоки питания 36 - 72/220В, энергопотребление 120 Вт.

Надежность

Среднее время наработки на отказ устройств аппаратуры "ПУСК" с учетом резервирования не менее 5 лет. Время восстановления при использовании аппаратуры из состава ЗИП не превышает 30 минут. Срок службы аппаратуры составлять не менее 10 лет.

Список всех возможных компонент аппаратуры "ПУСК":

- транспондерыTP - транспондеры служебного каналаTP-SC - эрбиевые оптические усилителиEAU - эрбиевые оптические усилители c удаленной оптической накачкойROP-EAU - оптические усилители на основе эффекта вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР)RAU - оптические мультиплексорыOM - оптические демультиплексорыOD - оптические мультиплексоры-демультиплексорыOMD - оптические мультиплексоры ввода-выводаOADM - оптические аттенюаторыFA - оптические изоляторыFI - оптические циркуляторыСR - оптические разветвителиFC - оптические фильтрыTFF - компенсатор хроматической дисперсииDCU - модули резервирования оптического трактаBS - блоки служебной связиAC - блоки общестоечной сигнализацииAS - блоки питанияPS - блоки управления и контроляCU - шасси для установки в телекоммуникационную стойкуK19 4. Экспериментальная часть - измерение параметров ПОМ

Измерение параметров спроектированного приемо-передающего оптического модуля. Целью экспериментальных исследований является оценка параметров спроектированного бортового приемо-передающего оптического модуля, таких как BER, зависимость скорости передачи устройства от величины вносимых затуханий в линию связи, а также исследование характеристик модуля при изменении температурного диапазона.

Экспериментальное оборудование

Для проведения эксперимента использовалось следующее оборудование:

Ш Блок питания HP E3631A

Выходное напряжение 0 ч 6В с максимальным током 5А, 0 ч +25В и

0 ч -25В с током 1,0А с точностью регулировки напряжения Ш Генератор Anritsu MP1632A

Частотный диапазон: 50МГц ч 3,2ГГц.

Генерирует тестовые последовательности: PRBS 2n-1 (n:7,9,11,15,20,23,31). Программируемая последовательность не более 8 бит. Компактный длинноволновой анализатор, расположенный в генераторе, комбинирует в себе передатчик и приемник и используется для нахождения ошибки в высокоскоростном сигнале со скоростью до 3,2 ГГц.

Ш Электронный осциллограф HP 83480A

Цифровой осциллограф, характеризующий высокоскоростные цифровые коммуникационные сигналы со скоростями от 155 Мбит/с до 10Гбит/с. Обеспечивает высокоточные измерения. Имеет оптические каналы, откалиброванные для принятия сигналов Fibre Channel, SDH/SONET, Gbit Ethernet. Электрический канал обладает полосой пропускания 50ГГц, время срабатывания <8пс±0,1%.

Ш Анализатор ошибок HP 70842 A

Анализатор ошибок для цифрового сигнала со скоростью от 100Мбит/с до 3Гбит/с. Предельное значение измеряемого коэффициента ошибок 10-10 .

Ш Термокамера Heraeus Votsch

Диапазон изменяемых в температур внутри оборудования составляет от -40 до 50єС. Для проведения наиболее точных измерений в термокамере необходимо выдерживать не менее 20Ї30 минутные паузы после установления необходимой температуры.

Ш Оптический аттенюатор

Оптический аттенюатор используется для внесения затуханий в волоконно-оптическую линию, представляющую из себя многомодовое волокно на 850 нм.

Ш Приемо-передающий оптический модуль

Спроектированное устройство представляет собой плату небольших размеров, с размещенными на ней микроэлектронными элементами и разъемами SMA.

Порядок проведения эксперимента

Экспериментальные исследования спроектированного бортового приемо-передающего оптического модуля проводятся по следующей схеме:

С генератора последовательности импульсов на приемо-передающий модуль и анализатор ошибок подается псевдослучайная последовательность импульсов определенной частоты.

Приемо-передающий модуль осуществляет преобразование входного электрического сигнала в оптический и передает его в волоконно-оптическую линию связи.

С помощью аттенюатора в волоконную линию вносится затухание, что приводит к снижению мощности передаваемого сигнала. На приемную часть модуля поступает маломощный сигнал, что может привести к неверному его приему и дешифрированию.

Принятый сигнал подается на анализатор ошибок и сравнивается с исходным, таким образом, определяется достоверность принятого сигнала.

Генератор последовательности обеспечивает временную синхронизацию сигнала с анализатором ошибок, который осуществляет побитовое сравнение между полученными из тестируемого приемо-передающего модуля данными и исходными из генератора последовательности. Любое различие между двумя символами в детекторе интерпретируется как битовая ошибка. Для большинства цифровых коммуникационных протоколов устанавливают максимальное значение коэффициента ошибок. Для протоколов подобных Fibre Channel и Ethernet, при использовании коротких пакетов битов BER должен быть ниже 10-12.

Также принятый модулем сигнал подается на осциллограф, на котором отображается глазковая диаграмма, которая отражает на экране принятые двоичные последовательности одна поверх другой. Диаграмма должна демонстрировать максимально возможное открытие "глаз".

Включение в экспериментальную установку анализатора ошибок и осциллографа позволяют наглядно убедиться в зависимости параметров глазковой диаграммы от BER. При закрытии "глаза" схема оказывается подверженной к шуму и ухудшается качество сигнала, в этом случае появляется BER.

При проведении эксперимента вносимые в линию затухания считались приемлемыми до достижения порогового значения BER=10-10. При достижении этого уровня ошибки анализатор выдавал информацию о превышении порогового уровня и сбое синхронизации.

Проектирование и разработка приемо-передающего оптического модуля является серьезной инженерной задачей. Поэтому тем более важно убедиться, что спроектированное устройство функционирует и обеспечивает предъявленные к нему требования по техническому заданию. Такими параметрами является обеспечение приемо-передающим модулем скорости передачи информации не менее 1 Гбит/с, а также стабильность оптического излучения при изменении температурного диапазона в пределах 100єС.

Результаты сравнения систем передачи - Проектирования магистральной волоконно-оптической системы передачи информации

Похожие статьи