Возможности построения оптических транспортных сетей рассмотрены в фундаментальных рекомендациях ITU-T G.872 ”Архитектура оптических транспортных сетей”.
Основной целью создания оптических транспортных сетей (OTN) признано резкое увеличение эффективности использования существующих и перспективных волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Это создаст предпосылки по удовлетворению спроса на услуги электросвязи на многие годы вперед. При реальной пропускной способности существующих ВОЛС в десятки Тбит/с (1012 бит/с) фактические скорости передачи не превышают 2,5-10 Гбит/с, что обусловлено физическими ограничениями передачи оптических импульсов. Эти ограничения определяются хроматической и поляризационной дисперсиями в одномодовом кабеле. Реальными путями преодоления этого ограничения признаны методы мультиплексирования оптических сигналов с разделением по длине волны, известные как WDM (Wavelength division multiplexing), и передачей оптических солитонов, то есть специальной формы оптических импульсов, которые за счет большой энергии способны преодолевать уширение, вызываемое дисперсией.
Принятые рекомендации ITU-T и стандарты ANSI, ETSI отражают точку зрения на построение сетей оптической транспортировки на основе WDM. Все необходимые компоненты для создания сетей WDM в настоящее время разработаны. Эти компоненты образуют уровень среды WDM в модели транспортной оптической сети.
Основными компонентами среды WDM принято считать:
- стекловолоконный световод, используемый в одномодовом режиме в окнах прозрачности стандартных волокон (согласно G.652, G.653, G.654, G.655) 1280-1360 нм и 1430-1580 нм (рисунок 2.19) и волокно типа All Wave,
Рисунок 2.19 Характеристика затухания одномодового оптического волокна по рекомендации ITU-T G.957
у которого сглажены выбросы затухания (рисунок 2.20) и определены диапазоны использования (таблица 2.2);
Таблица 2.2 Спектральные диапазоны длин волн ITU-T для одномодовых стекловолокон
Обозначение |
Наименование |
Диапазон
волн, нм |
O-диапазон |
Основной |
1260-1360 |
E |
Расширенный |
1360-1460 |
S |
Коротковолновый |
1460-1530 |
| C |
Стандартный |
1530-1565 |
L |
Длинноволновый |
1565-1625 |
| U |
Сверхдлинноволновый |
1625-1675 |
Обозначение Наименование
Диапазон волн, нм
O-диапазон Основной 1260-1360
E Расширенный 1360-1460
S Коротковолновый 1460-1530
C Стандартный 1530-1565
L Длинноволновый 1565-1625
U Сверхдлинноволновый 1625-1675
Рисунок 2.20 Характеристики затухания стекловолокна All Wave с обозначением окон прозрачности, которые преобразованы в диапазоны
- указанные стекловолокна соответствуют рекомендациям по величине дисперсии в указанных диапазонах (от 3 до 20 пс / ( нм * км ));
- оптические усилители (полупроводниковые, эрбиевые, рамановские и
другие);
- оптические мультиплексоры и демультиплексоры;
- оптические переключатели и кроссовые коммутаторы;
- оптические регенераторы;
- компенсаторы дисперсионных искажений;
- оптические эквалайзеры;
- оптические фильтры, циркуляторы и многие другие компоненты.
Рисунок 2.21 Электрические и оптические тракты в транспортной
оптической сети
Для каждого тракта выделяется отдельная оптическая несущая волна. Распределение волн приведено в рекомендации ITU-T G.692. Частотный интервал между волнами может составлять 1000 ГГц, 600 ГГц, 400 ГГц, 200 ГГц, 100 ГГц, 50 ГГц, 25 ГГц. Оптическая секция мультиплексирования обеспечивает соединение/разделение этих волн. В оптической секции образуется модуль с несущими частотами (n-несущих), который сопровождается сервисным оптическим сигналом. Для обслуживания каждого оптического тракта может быть применен пилот-тон.
На рисунке 2.22 представлен пример организации передачи в одноволновой сети SDH и многоволновой сети WDH.
Рисунок 2.22 Пример трансляции передачи одноволновой и многоволновой сети
Оптическая секция ретрансляции – это участок между оптическими усилителями многоволновой сети. Пример конфигурации линейного оптического ретранслятора приведен на рисунке 2.23.
Рисунок 2.23 Оптический ретранслятор
При организации волновых трактов оптической сети возможны две разновидности трактов: волновой физический тракт и волновой виртуальный тракт (рисунок 2.24).
Рисунок 2.24 Варианты волновых трактов
На рисунке 2.25 представлены примеры организации сетей с физическими и виртуальными волновыми трактами.
Рисунок 2.25 Примеры организации оптических сетей с различными волновыми трактами
Для преобразования длин волн в узлах оптической сети могут применяться оптические волновые конверторы, в которых нет преобразований оптических сигналов в электрические и транспондеры, которые преобразуют входящие оптические сигналы в электрические и снова в оптические заданной длины волны на выходе.
Узлы кроссовой коммутации могут быть выполнены как на основе быстродействующих оптических коммутаторов, так и с использованием электромеханических, медленных переключателей/маршрутизаторов. Пример построения узла кроссовой коммутации высокого быстродействия приведен на рисунке 2.26. Каждый кроссовый коммутатор оснащается таблицей маршрутизации волновых трактов.
Рисунок 2.26 Кроссовый коммутатор оптической транспортной сети
Необходимо отметить, что стандарты на оптические транспортные сети находятся в стадии формирования, доработки и проходят проверку в практике. Поэтому рассмотренные в предлагаемом разделе решения не претендуют на обязательность исполнения.
В завершении нужно подчеркнуть, что оптические транспортные сети позволяют перейти от многоуровневых протокольных решений по транспортировке к двухуровневой схеме “нагрузка-транспортировка”, которая может иметь более простое управление, чем многоуровневая многопротокольная архитектура IP/ATM, SDH, ON.