Технология спектрального разделения WDM/DWDM

Рис. 1.17. Передача сигналов по оптоволокну: а — на одной длине волны (техно­логия TDM); б— на нескольких длинах волн одновременно (технология WDM)

Следующая технология, которая широко используется в транспорт­ных сетях NGN, — это мультиплексирование по длинам волн WDM. Назначение систем WDM состоит в переходе от передачи данных на од­ной длине волны с использованием разделения ресурса канала методом временного мультиплексирования (TDM) к передаче данных на разных

длинах волн (рис. 1.17) в пределах единого окна прозрачности оптово­локонного кабеля. За счет этого удается достичь высочайшей скорости передачи на отдельном волокне. Если пределом для систем TDM стали системы уровня STM-256 (40 Гбит/с), то системы WDM в настоящее вре­мя обеспечивают от 8 до 100 несущих, а общая пропускная способность таких систем достигает нескольких терабит в секунду на одном волокне.

Структура системы передачи WDM представлена на рис. 1.17. Ос­новными блоками системы являются мультиплексор MUX, обеспечива­ющий объединение оптических сигналов с разными длинами волн в еди­ный композитный сигнал, и демультиплексор DEMUX, выполняющий обратное преобразование. Следовательно, технология WDM по сути — технология канального уровня. Функции сетевого управления и обработ­ки каналов лежат на мультиплексорах ввода-вывода (МВВ) или других сетевых элементах транспортной сети.

Рис.1.17. Структура системы WDM

Технологию WDM в основном используют для увеличения пропуск­ной способности в тех сетях, где прокладка кабельной системы уже за­вершена, но прокладка новых кабелей затруднительна или не планиру­ется. В настоящее время системы WDM получили распространение не только в магистральных системах передачи, но и в транспортных сетях городского и районного масштаба. Стоимость решений WDM год от года уменьшается, следовательно, уменьшается стоимость каждого канала. В настоящее время распространены два типа магистральных систем: с 40 и 100 несущими на одном кабеле. Сказанное дало основание многим операторам транспортных сетей говорить о том, что «труба» современ­ных систем передачи может расширяться практически бесконечно, по­скольку ее размер заведомо превышает существующие и перспективные объемы передаваемого трафика.

Рис. 1.18. Формирование коридоров передачи традиционного и пакетного трафиков системой WDM

Технология WDM существенно повлияла на расстановку сил на рын­ке решений систем передачи. Например, она может эффективно конку­рировать с технологией SDH второго поколения (NGSDH). Как показано технология NGSDH позволяет эффектив­но передавать трафик IP и традиционный трафик TDM в одной транс­портной сети. Технология WDM также позволяет объединить в единой транспортной сети традиционный и пакетный трафик. В таком случае объединение происходит не на уровне NGSDH, а на уровне WDM.

Будучи канальной системой передачи, WDM обеспечивает несколь­ко каналов передачи оптического сигнала, что позволяет построить две параллельные сети: одну под традиционный трафик (и это будет тради­ционная система SDH), одну — под передачу данных (например, сеть 10 Gigabit Ethernet). Для этого технологии пакетной передачи выделяется один канал системы WDM, технологии SDH — другой канал (рис. 1.18). Сети интегрируются на основе единого оптического транспорта WDM, но разделяются на уровне оконечных мультиплексоров. В таком слу­чае необходимость в технологии NGSDH отпадает, а «коридоры» для передачи традиционного и пакетного трафика создаются в разных спек­тральных окнах системы WDM.

Будущее развитие технологии WDM видится последовательным и эффективным. По мере роста трафика данных и традиционного ре­чевого трафика будут задействованы новые каналы обмена в свобод­ных окнах WDM. Таким образом, при всей своей простоте технология WDM предлагает довольно динамичное техническое решение, рассчи­танное на развитие транспортной сети NGN и увеличение объемов пе­редаваемого трафика.

Системы оптический коммутации

Как было указано выше, технология WDM позволяет использовать от 40 до 100 несущих для передачи цифровых сигналов в. одном кабе­ле. Спектральное (оптическое) разделение позволяет говорить об окнах передачи как об отдельных широкополосных каналах*. Как следствие, логично ввести коммутацию между отдельными каналами WDM.

В начале 90-х годов появились первые системы автоматической про­странственной коммутации, которые стали использоваться в качестве эффективного средства для обеспечения резервных переключений и ди­станционной реконфигурации оптической сети. Однако недостатком си­стем являлась низкая скорость отклика на запросы от управляющего процессора, которая была в пределах 10...15 мс, что было явно недоста­точно для разработки скоростного оптического коммутатора. В середине 90-х годов был выпущен первый оптический коммутатор со спектраль­ным переключением каналов. Показатели оперативности спектральной коммутации лучше, но и здесь мировая промышленность пока далека от создания оперативного коммутатора WDM. Таким образом, в технологии оптической коммутации остается еще много проблем.

Рис. 1.19. Устройство оптического коммутатора

Системы оптической коммутации представляют собой системы, где сигнал коммутируется в оптическом виде. Такая коммутация представ­ляет собой переключение оптического сигнала с длины волны (канала) А* волокна К в канал с длиной волны А_т волокна М без оптоэлектронного преобразования (рис. 1.19).

Как следствие, параметры качества пе­редачи таких систем (отношение сигнал/шум, уровень помехозащищен­ности сигнала и пр.) остаются на высоком уровне.

Применение оптической коммутации не способствует увеличению скорости передачи, а только оптимизирует управление в системах WDM. Поэтому оптическая коммутация — это средство третьего приоритета после ВОСП и WDM. Соответственно и отношение операторов к этой технологии довольно прохладное. Расширяя свое влияние на новые рай­оны, оператор вначале планирует прокладку новых оптических кабелей и только при необходимости наращивания пропускной способности в уже развернутой сети обращает внимание на технологию WDM. Однако, если WDM не приводит к дальнейшему повышению эффективности использо­вания уже проложенных кабельных систем, необходимо оптимизировать работу системы WDM за счет оптической коммутации. Таким образом, оператор делает выбор между экстенсивным и интенсивным путями раз­вития, в последнем случае ему необходимы системы WDM и оптическая коммутация. Экстенсивное развитие проще, но дороже, интенсивное — сложнее и дешевле. Ситуация может измениться в ближайшем будущем, когда развитие систем FTTx приведет к резкому увеличению объемов передаваемого трафика. В таком случае можно будет ожидать ситуацию, когда скорость развертывания новых кабельных сетей не сможет удовлетворить росту пропускной способности транспортных сетей, и опе­раторам придется идти по интенсивному пути развития. Пока же можно рассматривать системы оптической коммутации как одно из возможных технических решений на физическом уровне транспортных сетей NGN.