l_472_12078122

Перевагами такої мережі є:

•велика смуга пропускання, що надається кожній парі користувачів, які взаємодіють між собою;

•висока надійність зв'язку завдяки гарантованій смузі пропускання (для кожного каналу – окрема довжина хвилі);

•прозорість кожного каналу мережі щодо вибору мережевого застосовання між кінцевими пристроями.

Недоліком є наявність жорстко фіксованих з’эднань по каналах.

Багатохвильова лінія SMWL не є повноцінною мережею, оскільки не дає змогу з'єднати користувачів за принципом "кожний з кожним". Вона виконує функції суто транспортної магістралі високої ємності та, подібно до магістралей SDH, забезпечує статичне з'єднання "точка-точка". Багатохвильові лінії SMWL можуть входити до складу більш складних архітектур повністю оптичних мереж.

AON із комутацією каналів

AON із комутацією каналів складається з пасивних оптичних мереж (Passive Optical Network, PON) і AON з

активною хвильовою маршрутизацією.

PON – це повністю оптичні мережі, у яких застосовано тільки пасивні оптичні компоненти (направлені відгалужувачі, хвильові мультиплексори та фільтри). Особливістю PON є низька ціна та малі витрати на експлуатацію. У PON частково

351

можливим є (для значних відстаней) використання оптичних підсилювачів EDFA, хоча вони й не є суто пасивними елементами.

Розрізняють PON таких типів: широкомовні AON та

AON з пасивною хвильовою маршрутизацією.

Широкомовні AON. Для кожного елемента широкомовної AON зазвичай визначено певну довжину хвилі, на якій він здійснює передавання. Сигнали з усіх віддалених

	пунктів збираються	в оптичному		пасивному зірчатому
	1	2	розгалужувачі (ПЗР), де вони
			змішуються			та	розподі-
	λ1	λ2	ляються за вихідними полю-
			сами	у	волокна		спрямовані
	ПЗР		назад	до	віддалених пунктів
			(рис. 9.20). Кожен пункт
			отримує мультиплексний сиг-
	λ3		нал,	поданий		усіма		довжи-
			нами хвиль.
	3			Кожен			віддалений
	Рисунок 9.20. Широкомона		пункт	самостійно			визначає,
	AON		канал	якої довжини				йому

вибрати з мультиплексного потоку. Приймальним елементом може стати або переналаштовуваний фільтр з одним фотоприймачем, або демультиплексор WDM з великою кількістю фотоприймачів, під’єднаних до вихідних полюсів.

Оскільки центральний вузол широкомовної AON та всі оптичні елементи є суто пасивними, така мережа має дуже високу надійність. Кількість пунктів у мережі обмежуєтя максимальною кількістю каналів, які можна мультиплексувати

352

в одне волокно. Технічна межа, яка тут може бути досягнута
завдяки використання технології щільного хвильового
мультиплексування DWDM становить близько 200.
	AON з пасивною хвильової маршрутизацією. У такій
мережі		сигнал		певної		довжини	хвилі	може
переспрямовуватися (статично маршрутизуватися) до пункту
призначення через послідовність проміжних вузлів, замість
того, щоб широкомовно розподілятися між усіма кінцевими
пунктами мережі. Це дає змогу економити енергію оптичного
сигналу завдяки відсутності розгалужувачів та одночасно
використовувати сигнали однієї й тієї ж довжини хвилі в
різних частинах мережі, які не перетинаються (рис. 9.21).
	Проміжні вузли з пасивною хвильової маршрутизацією –
це статичні маршрутизатори, розроблені на основі WDM
мультиплексорів.						Вузел
	AON з актив-
						2
ною	хвильової
				Вузел				Вузел
маршрутизацією.					1	λ1		3
Подальше		нарощу-					λ2
вання мережі пов'я-				λ1	λ2
зано з переходом до
динамічної								Вузел
					Вузел	λ1		4
маршрутизації,			яка
					6
є активною, дозво-						Вузел
ляє	дистанційне					5
конфігурування			й		Рисунок 9.21. AON з пасивною хвильовою
передбачає		вико-				маршрутизацією
ристання оптичних комутаторів. На рисунку 9.22 показано
багаторівнева AON із комутацією каналів, у якій на рівні груп

353

ВК

	ВК		ВК
		λ3
ПЗР	ПЗР	ПЗР	λ2	ПЗР

λ1

Рисунок 9.22. AON із комутацією каналів: ПЗР - Пасивний зірчатий розгалужувач

реалізовано широкомовну AON. У кожній групі локально можна використовувати один і той же набір довжин хвиль. На більш високому рівні реалізовано мережу з динамічною хвильовою маршрутизацією. Динамічна маршрутизація в АОN з комутацією каналів надає мережі значну гнучкість.

Для досягнення максимальної масштабованості мережі крім активної хвильової маршрутизації повинна бути реалізована хвильова конверсія, яка надає можливість налаштовувати з'єднання між хвильовими каналами з різними довжинами хвиль. Хвильова конверсія також дає змогу ефективно застосовувати обмежену кількість хвильових каналів шляхом використання однієї довжини хвилі в різних з'єднаннях.

На рисунку 9.23 наведено приклад мережі з централним вузлом на основі хвильових конвертерів.

354

Керувальний комп'ютер

Хвильові

конвертери

λ 0

λ 1λ 2 λ 3

ПЗР

λ 0

λ 1λ 2 λ 3

λ 0

λ 1λ 2 λ 3

А

B

C

Рисунок 9.23. Центральний вузол AON на основі хвильових конвертерів А, В, С – віддалені вузли

Кожен вузол передає сигнал на фіксованій довжині хвилі, а також веде прийом на налаштованій для даного вузла (фіксованій) довжині хвилі. Вибір довжини хвилі для передавання не є принциповим, зокрема всі вузли можуть передавати на однаковій довжині хвилі. Центральний вузол комутації приймає оптичні сигнали від усіх віддалених вузлів і конвертує їх у сигнали інших довжин хвиль відповідно до

355

команд керувального комп'ютера. ПЗР змішує сигнали різних довжин хвиль та розподіляє по всіх вихідних полюсах.

Логічному з'єднанню для кожної пари віддалених вузлів (А, В, С) передує налаштування відповідних конвертерів.

Головним недоліком такого підходу є відносно тривалий процес встановлення з’єднання.

Основною перевагою розглянутої централізованої комутованої мережі є те, що її вартість (при забезпеченні швидкості передавання 1 Гбіт/с й більше) є значно нижчою від вартості мережі з суто електронним комутатором у центральному вузлі.

AON із комутацією пакетів

AON із комутацією каналів хоч і дають змогу будувати оптичні магістралі, прозорі для використання будь-яких застосовань кінцевих систем, мають один недолік: вони не можуть ефективно працювати з "вибуховим трафіком" від локальних мереж. У зв'язку з цим упровадження повністю оптичних мереж з комутацією пакетів є більш оптимальним використанням відведеної смуги пропускання оптичних каналів.

Комутація пакетів у AON – це абсолютно новий напрямок розвитку транспортних мереж.

Розрізняють два методи пакетної комутації в AON:

•послідовна бітова комутація;

•паралельна бітова комутація.

356

Оптична послідовна бітова комутація (Bit-sequential Packet Switching, BSPS) – це метод прямого керування електронікою комутаційних елементів, на відміну від методів, які застосовано в мережах з комутацією каналів. У процесі використанні BSPS заголовок пакета в каналі обраної довжини хвилі кодується послідовністю з p-бінарних бітів (бітова одиниця визначається наявністю оптичного сигналу, а бітовий нуль – його відсутністю). Ці біти налаштовують коммутатор таким чином, що тіло пакету, яке іде після заголовку, вільно рухається скрізь комутатор до відповідного вихідного полюса. Оскільки комутатор прозорий для тіла пакету, то така мережа зберігає свою назву – повністю оптичної мережі. Для заголовку з p бітів існує 2р різних адрес вузлів мережі. Хвильове мультиплексування значно збільшує передавальну ємність, але спричинює додаткове ускладнення. Перш ніж виконати пакетну комутацію каналів, необхідно попередньо демультиплексувати складний сигнал, а на виході комутаторів повторно мультиплексувати відповідні вихідні симплексні канали.

Самомаршрутувальна мережа з хвильової адресацією

(Self-routed Wavelength-Addressable Network, SWANET) є

результатом удосконалення бінарної BSPS архітектури. SWANET використовує переваги BSPS і WDM, у результаті чого значно збільшується допустима кількість різних адрес, визначена бітами заголовків пакетів (рис. 9.24).

357

	λ1
Довжини хвиль	λ2
даних та	λ3
заголовків
	λ4
Довжина хвилі	λ5
	λR
реустановлення
	Поле даних	Заголовок
	Скидання

Потужність

. . .

λ1 λ2 . . . λR

Довжина хвилі

Рисунок 9.24. Структура пакету в мережі SWANET

SWANET має аналогічну до BSPS структуру пакета. Заголовок, за яким слідує поле даних, кодується послідовністю із р бітів, охоплюючи відразу декілька хвильових каналів. Заголовок і поле даних використовують однаковий набір довжин хвиль. Якщо число довжин хвиль k, то кожен біт заголовка є одиницею (є сигнал) на одній з довжин хвиль, водночас на інших k-1 каналах сигналу в цей час немає. Таким чином, повне число різних конфігурацій заголовка (максимальне число кінцевих вузлів мережі) становить kp. Для необхідної комутації всього мультиплексного каналу комутатор налаштовує відповідно біти заголовка. Завершення передавання пакета відбувається за допомогою передавання сигналу «Скинути» на спеціальній довжині хвилі, виділеній тільки для цієї мети. Оскільки мережа є прозорою відносно формату поля даних, то це поле може охоплювати як одне інтегроване багатохвильове передавання, так і велику кількість не пов'язаних між собою передавань індивідуальними каналами. У першому випадку необхідною є синхронізація між полями даних різних каналів, у другому – така синхронізація

358

не є обов'язковою. Обмеженням SWANET є дисперсія та поперечні перешкоди.

Для реалізації мереж з паралельною бітової комутацією (Вit-parallel Рacket Switching, BPPS)

запропоновано дві різні техніки кодування: техніка

мультиплексування частоти-носія (Sub-Carrier Multiplexing,

SCM) і техніка багатохвильової BPPS. Обидві техніки використовують окремі канали в одному й тому ж волокні для передавання даних і власне заголовка, на основі якого відбувається перемикання станів комутаторів. Заголовок пакета передається в даному випадку не послідовно, а паралельно з даними, що дає змогу збільшити пропускну здатність.

У техніці SCM дані та заголовок кодуються як дві різні підносії оптичного носія, а далі передаються одночасно (рис. 9.25 а). SCM ефективно використовує наявний спектр за рахунок обмеження бітової швидкості, яка повинна бути меншою, ніж частота-підносій. Таким чином, техніка SCM є придатною, коли весь спектр сигналу даних обмежено, тобто бітова швидкість даних є не дуже висока.

SCM має чимало обмежень щодо повністю оптичних мереж. Основне з них пов'язано з неможливістю уникнути складних електронних перетворень підносія заголовка й даних у комутаторі, оскільки перед початком комутації дані й заголовок повинні бути демультиплексовані. Друге обмеження пов'язано зі специфікою поширення складного сигналу волокном. Оскільки заголовок і дані мультиплексовано в канал однією й тією ж частотою-носієм, то передавач, який має обмежені ресурси, повинен забезпечити достатню потужність

359

для всіх сигналів, що зменшує потужність кожного з сигналів окремо.

		Потужність
Дані	fd
Заголовок	fh
	Поле пакету	fd	fh
		Частота

а)

	Заголовок	λ1
		λ2
		λ3
	Дані	λ4
		λ5
		λ6
		Поле пакету

Потужність

. . .
λ1 λ2 . . .	λR

Довжина хвилі

б)

Рисунок 9.25. Структура пакету в мережах: а - з технікою мультиплексування частотпідносіїв;

б - з технікою багатохвильової паралельної бітової комутації

Модифікацією SCM є метод, при якому дані передаються на основному носії, а заголовок

360