Характеристики промышленных систем WDM

В настоящее время еще используется “старые" (первого поколения) системы WDM, мультиплексирующие 2 канала с несущими 1310 нм и 1550 нм. Эти системы, как уже упоминалось, являются вариантами (опциями), доступными при поставке ряда коммерческих систем SONET/SDH. Используется сейчас и некоторое количество 4-8-канальных систем. Их можно условно отнести к системам второго поколения (кроме 4-канальной системы компании Siemens, см. табл. 5).

Бурное развитие систем WDM/DWDM пришлось на 1997-98 годы, когда были разработаны системы третьего поколения, основанные на стандартном канальном плане и имеющие 16 каналов и больше. В настоящее время начался этап их повсеместного внедрения.

В табл. 5 приведен список известных промышленных систем WDM/DWDM разных производителей скорректированный на момент текущей публикации.

Если сравнить список производителей оборудования WDM и SDH, то его можно разделить на две группы: традиционные производители систем PDH/SDH и сопутствующего оборудования (Alcatel, ECI, Ericsson, Lucent, NEC, Nokia, Nortel, Pirelli (приобретена компанией Cisco), Siemens) и остальные (ADVA, Cambrian (приобретена компанией Nortel), Ciena, Eonyx, IBM, Osicom) – новые производители. Первые разрабатывали системы WDM как транспортные средства применительно к WAN для использования их совместно с системами SDH/SONET, вторые – как транспортные средства для LAN (в лучшем случае для MAN), что видно по набору логических интерфейсов систем этих производителей, используемых для стыковки (преобразования) логических форматов сигналов на входе и выходе систем WDM. В этом смысле к первой группе следует присоединить и компанию Ciena, которая примыкает к ней не только по длине покрываемой дистанции (500-800 км), но и по числу используемых каналов (40, 96) и даже перекрывает их по используемому минимальному разносу частот (50 ГГц, единственная компания, использующая такой плотный канальный план).

• Данные, приведенные в табл. 5, в целом наглядно демонстрирует разницу систем производителей первой и второй групп, хотя среди последних немало хороших систем таких компаний, как Cambrian, IBM, Osicom. Это разница, прежде всего, в следующем:
• в дистанции, покрываемой системами в целом или числе используемых перекрытий в секции;
• в возможности организации кольцевых и ячеистых топологий;
• в возможности ввода (добавления) и вывода (выделения) каналов (несущих волн) на транзитных узлах (см. Число каналов Вв/Выв);
• в использовании отдельного оптического управляющего канала (несущей волны), а также специальной иерархической системы управления – TMN.

Общая емкость в расчете на одно волокно у наиболее продвинутых компаний этой группы составляет в настоящее время 160-400 Гбит/с, что выше, чем у систем производителей второй группы. Лидерами по этому показателю являются компании Alcatel и Lucent (400 Гбит/с).

В отличие от них компании второй группы предлагают, как правило, более простые и дешевые решения, рассчитанные на использование (по длине) одной секции и не имеющие возможности ввода/вывода отдельных каналов на промежуточных узлах (и не только в силу отсутствия последних). Однако они имеют, как правило, больше логических интерфейсов и позволяют работать с сигналами различных форматов, характерных для технологий, используемых в LAN: ATM, Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, FDDI и широко используют интерфейсы связи с ПК (Fiber Channel) и мини-компьютерами (ESCON).

Дадим некоторые пояснения используемым в табл. 5 параметрам систем.

• Тип системы – дуплексные (D), в нашем случае используют две оптические несущие, и полудуплексные (S), используют одну оптическую несущую. Большинство производителей указывает число каналов n без указания типа системы, тогда считается, что система в принципе может работать как симплексная с n каналами или как дуплексная с n/2 каналами. Там, где прозводитель указал на возможность работы в дуплексном режиме, стоит D или D, S, если нет, то S.
• Код – как правило, широко используются два типа линейного кодирования: NRZ и RZ. Первый позволяет реализовать большую плотность эквивалентных бит на секундный интервал и более предпочтителен в системах SDH верхних уровней иерархии. Второй широко используется в системах DWDM в силу специфики работы модуляторов. Интересно отметить, что система WL4 компании Siemens использует мультиплексор SDH типа SMA256, работающий на скорости 40 Гбит/с и реализованный на электронных компонентах (используется электронная система мультиплексирования ETDM, а не оптическая OTDM), что позволяет добиться высокой общей емкости системы (160 Гбит/с) уже при 4-х каналах. Наличие такого мультиплексора позволяет надеяться, что в недалеком будущем может быть реализована система WL32 общей емкостью потока через одно волокно 1,28 Тбит/с, если будут преодолены трудности с перекрытием оптических импульсов при таком сочетании высокой плотности каналов (разнос 100 ГГц) и высокой скорости потока в канале – 40 Гбит/с.
• Число каналов ввода-вывода – реализовать ввод/вывод трибов (электрических или оптических), участвующих в схеме первичного (электрического – ETDM или оптического OTDM) мультиплексирования SDH (опция drop/insert – ввод/вывод) в оптический канал (представленный отдельной оптической несущей) или из него в схеме вторичного оптического мультиплексирования, осуществляемого WDM, достаточно сложно. Поэтому ряд систем WDM, работающих на скоростях STM-4 и выше, вообще не реализует эту опцию, обеспечивая лишь работу в режиме точка-точка (т-т), либо ограничивает число каналов, на которых эта опция может быть реализована (например, 4 из 16, 8 из 40, 12 из 64 – см. табл. 5), не говоря уже о том, что снизу она вообще может быть ограничена на уровне виртуального контейнера VC-4, а не VC-3 или VC-1.
• Топология – в порядке сложности в системах WDM могут быть реализованы топологии: точка-точка (т-т) без возможности ввода/вывода трибов SDH; линейная цепь (л) с возможностью ввода/вывода трибов SDH; звезда (з) или точка-много точек (т-мт), реализуемые с помошью концентратора; кольцо, которое может быть представлено в трех видах: одинарное кольцо без защиты (к), двойное кольцо с защитой (к2), счетверенное кольцо с полной защитой (к4); ячеистая сеть (я) с возможностью динамической маршрутизации.
• Пролеты (перекрытия), Секции, Дистанция – общая дистанция, на которую могут быть переданы данные, определяется длиной пролета, числом пролетов в секции, т.е. длиной, перекрываемой одной секцией, и, наконец, числом секций. Пролет (перекрытие) – это расстояние между мультиплексором и линейным усилителем – ЛУ или между двумя ЛУ. Учитывая это, пролет сам по себе минимально содержит два ОУ: выходной мощный усилитель (бустер) и входной предусилитель (независимо от того, где они установлены в мультиплексоре или блоке ЛУ), он может перекрывать достаточно большое расстояние порядка 80-120 км и более (в зависимости от бюджета усилителей). Секция может состоять из нескольких пролетов и ее длина может быть до 600 км и более, причем несколько секций могут стыковаться между собой (по типу “выход-вход" (back-to-back), или с использованием регенераторов. Регенераторы применяются для восстановления оригинальной формы сигнала после секции (или группы пролетов). Например, в системе WL8 использование одного регенератора после группы из 5-8 пролетов позволяет удвоить общую дистанцию передачи сигнала (доведя ее до 1200 км).
• Скорость входных данных, Тип поддерживаемого логического интерфейса – указаны границы диапазона скоростей, которые определяются, кроме прочего, поддержкой того или иного логического интерфейса (или формата данных), определяющего набор сетевых технологий, с которыми может стыковаться указанная система WDM. Например, если минимальная скорость равна 10 Мбит/с, а в типах интерфейсов указан символ интерфейса E, значит, система WDM может стыковаться с сетью обычного Ethernet; если скорость равна 100 Мбит/с и указан интерфейс FE, значит, допустима стыковка с сетью Fast Ethernet. Если интерфейс GE, то допустима стыковка с сетью Gigabit Ethernet на скорости 1 Гбит/с, и т.д. смотри список типов поддерживаемых интерфейсов и скорость, поддерживаемую этими интерфейсами. Для технологии АТМ могут использоваться несколько скоростей передачи. Например, если в интерфейсах указано ATM-OC3,12, это значит, что система WDM стыкуется с сетями АТМ на двух скоростях технологии SONET OC-3 (155,52 Мбит/с) и OC-12 (622,08 Мбит/с).
• Допуск – указывает, какую максимальную накопленную на длине одной секции дисперсию система WDM способна преодолеть без потери качества сигнала, определяемого уровнем ошибок системы (показатель BER). Эта величина используется для проверки возможности системы (секции) перекрыть определенное расстояние. С этой целью, зная конкретный тип волокна и соответствующий ему дисперсионный параметр D, определяемый для граничной длины волны в занимаемой полосе, проводится подсчет фактического допуска путем умножения значения D на длину секции, выраженную в километрах. Если фактический допуск меньше предельного – система работоспособна при использовании данного волокна, если нет – должно быть использовано другое волокно или уменьшена длина секции или, если последнее нежелательно или невозможно, следует использовать компенсаторы дисперсии, о которых мы уже упоминали выше.
• Канал управления – имеется в виду оптический канал супервизорного управления ОКСУ, называемый в оригинальных документах OSC. Этот канал организуется на дополнительной оптической несущей, которая обычно лежит за пределами занимаемой полосы, хотя может лежать как внутри полосы, занимаемой стандартным канальным планом, так и соответствовать некоторым стандартным (но неиспользуемым для основной полосы) несущим или неиспользуемым частотам накачки лазеров в оптических усилителях. Например, из табл. 5 видно, что используется следующий ряд частот: 1310, 1480, 1510, 1532, 1625 нм.
• Управление – имеется в виду управление системой в целом, включая управление мультиплексорами SDH/SONET или оборудованием сети, с которой стыкуется аппаратура WDM. В этом смысле оно разбивается на традиционное для систем SDH/SONET полноценное управление на основе TMN с использованием интерфейсов Q и F, с одной стороны, и на супервизорное управление с использованием агента SNMP, стандартно используемого для локальных сетей.