Полностью оптические сети с коммутацией каналов.

Пассивные оптические сети - это сети, использующие только пассивные оптические компоненты: волокна, направленные ответвители, разветвители, волновые мультиплексоры и фильтры.

Особенности таких сетей - низкая цена и низкие затраты на поддержку или полное её отсутствие.

Основные сферы приложения - “волокно в дом” и “волокно по кругу”.

Допускается “частичное”, в основном для преодоления больших расстояний, возможность использования оптических усилителей EDFA, хотя последние и не являются чисто пассивными компонентами.

Широковещательная полностью оптическая сеть.

Каждому удалённому узлу широковещательной ПОС обычно приписывается определённая длина волны, на которой узел ведёт передачу. Сигналы со всех удалённых узлов собираются в оптическом звездообразном разветвителе, где они смешиваются и распределяются по выходным полюсам в волокна, идущие обратно к удалённым узлам, поэтому каждый узел получает мультиплексный сигнал, в котором представлены все длины волн, рис. 12.

Рис. 12. Широковещательная ПОС

Примечательно, что в качестве центральных элементов сети используются один или несколько звездообразных разветвителей, не имеющих избирательной функции по длинам волн. Каждый удалённый узел сам определяет, канал какой длины волны из принимаемого мультиплексного потока выбрать. В качестве приёмного элемента может служить либо перестраиваемый в соответствии с протоколом управления фильтр с одним фотоприёмником, либо демультиплексор WDM с множеством фотоприёмников, подключённых к выходным полюсом.

Архитектура Rainbow-1.

Два проекта - прототипа широковещательной вычислительной ПОС реализованы фирмой IBM: Rainbow-1 (1991 г.). и Rainbow-2 (1995 г.). Сеть Rainbow-2 обладает значительно большими возможностями по сравнению с сетью Rainbow-1, однако, так как принцип действия у них одинаковый, ниже рассмотрена архитектура сети Rainbow-1.

Данная архитектура охватывает 32 удалённые станции типа IBM PS/2. Электронные и оптические сетевые элементы встроены в две стандартные Micro Channel карты.

Основные характеристики:

Принцип работы:

  1. Начинает передавать запрос на разрешение передачи для станции В. Это - повторяющаяся последовательность коротких сообщений и сигнала синхронизации на длине волны .
  2. Перестраивает свой приёмник на длину волны станции В.

Допустима альтернативная архитектура широковещательной ПОС, в которой узлу разрешено принимать сигнал только на одной фиксированной, предназначенной только для этого узла, длине волны, а передавать на разных длинах волн, используя перестраиваемый лазер.

Поскольку центральный узел широковещательной ПОС и все оптические сегменты являются чисто пассивными элементами, такая сеть имеет очень высокую надёжность.

В то же время, широковещательная ПОС невозможно использовать в качестве магистралей для глобальных сетей по двум причинам:

1. Энергия передатчика распределяется между всеми остальными узлами, в результате чего большая доля энергии тратится вхолостую. Можно использовать усилители, но при этом снижается надёжность.

2. Каждый узел требует своей , так что полное число узлов в сети ограничено максимальным числом каналов, которое можно мультиплексировать в отдельное волокно. Это число теоретически равно 200. Если используется 20 волокон, то можно объединить порядка 4000 узлов, что недостаточно для построения единой информационной магистрали.

Принципиальная невозможность построения масштабных архитектур широковещательных сетей ограничивает их сферу применения локальным масштабом.

ПОС с пассивной волновой маршрутизацией.

Частично обе указанные выше проблемы могут быть решены на основе ПОС с пассивной волновой маршрутизацией, рис. 13.

Рис. 13. ПОС с пассивной волновой маршрутизацией

В такой сети сигнал определённой длины волны может перенаправляться (статически маршрутизироваться) в узел назначения через последовательность промежуточных узлов вместо того, чтобы широковещательно распределяться между всеми оконечными узлами сети. Это позволяет экономить энергию оптического сигнала благодаря отсутствию разветвителей и допускает одновременное использование сигналов, представленных одной и той же длиной волны в разных неперекрывающихся частях сети.

Промежуточными узлами сети с пассивной волновой маршрутизацией являются статистические маршрутизаторы, выполненные как правило на основе WDM мультиплексоров.

ПОС с активной волновой маршрутизацией.

Дальнейшее наращивание сети связано с переходом от статической к динамической маршрутизации. Маршрутизация на узлах становится активной и допускает дистанционное конфигурирование. Динамическая маршрутизация, прежде всего, предполагает использование оптических коммутаторов.

Волновая конверсия. Безусловно, динамическая маршрутизация в ПОС с коммутацией каналов предоставляет большую гибкость. Однако для достижения максимума масштабируемости, наряду с активной волновой маршрутизацией, должна быть реализована волновая конверсия, которая позволяет установить соединение между волновыми каналами, представленными в сети разными длинами волн. Волновая конверсия также позволяет наиболее эффективно использовать предоставленное ограниченное число волновых каналов.

На рис. 14 приведена ПОС с центральным узлом на основе волновых конвертеров. Каждый узел передаёт сигнал на фиксированной длине волны, а также принимает сигнал на фиксированной, индивидуальной (установленной для данного узла) длине волны. Выбор длины волны удалённой станции не принципиален, например, все станции могут передавать на одной и той же длине волны. Центральный узел коммутации принимает оптические сигналы от всех удалённых узлов и конвертирует их в сигналы других длин волн в соответствии с инструкциями управляющего компьютера. Звездообразный комбайн - разветвитель смешивает сигналы разных длин волн и этот многоволновой сигнал распределяет по всем выходным полюсам.

Рис. 14. ПОС с коммутацией каналов на основе волновых конвертеров.

Логическому соединению между двумя удалёнными узлами предшествует настройка соответствующих волновых конвертеров. Если узел С желает передать сообщение узлу А, то выполняется следующая процедура:

Главный недостаток такой архитектуры сети - относительно длительный процесс установления соединения.

К сильным сторонам рассмотренной архитектуры сети можно отнести:

 

НАЗАД

СОДЕРЖАНИЕ

ВПЕРЕД

Hosted by uCoz