|
ISSN 0013-5771. "Электросвязь", №1, 2007 (http://www.elsv.ru)
А.Л. Бахаревский, системный инженер-консультант представительства компании Cisco Systems
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ DWDM - ЗАЛОГ УСПЕХА СОВРЕМЕННОГО ОПЕРАТОРА
Введение. Традиционные сети спектрального уплотнения (DWDM), независимо от типа архитектуры имеют существенные недостатки, которые ограничивают возможность применения таких сетей для динамически меняющихся потребностей заказчиков и операторов связи. Операторы связи часто вынуждены использовать выделенные устройства агрегации графика, которые позволяют обеспечить динамическое изменение схемы включения и прохождения клиентского трафика в транспортной сети, тем самым решая проблемы сложности добавления незапланированных оптических каналов на транспортном уровне DWDM. Одновременно с этим существенно растут требования по увеличению пропускной полосы. Маршрутизаторы и коммутаторы начинают поддерживать непосредственное подключение к транспортному уровню DWDM, что позволяет, с одной стороны, существенно сократить стоимость решения, с другой - увеличить надежность и масштабируемость.
Современные городские и региональные DWDM сети рассчитаны на транспорт 2.5G или 10G оптических каналов, но эти сети не гибки и не могут обеспечить изменение сервиса, если это требуется оператору или его заказчику. Так же они составляют существенную проблему при планировании и реализации новых видов услуг. Сегодня крупные компании и операторы начинают строительство новых DWDM-сетей для реализации новых услуг и сервисов вместо оптимизации уже существующей инфраструктуры только потому, что не имеют возможности прервать функционирование существующей сети для проведения значительных изменений в ее архитектуре.
Решения для городских и региональных сетей DWDM, которые базируются на базе фиксированных оптических мультиплексоров ввода/вывода (OADM) (рис. 1) на самом деле не так привлекательны для массового внедрения, потому что они не обеспечивают той простоты и гибкости, к которым привыкли операторы связи, эксплуатирующие сети SDH. В результате их использование приводит к высоким затратам на эксплуатацию и необходимости выполнения вручную большого объема действий по обслуживанию.
В чем же заключаются проблемы использования сетей, построенных на базе фиксированных OADM? Основная проблема - это то, что в таких сетях зафиксировано прохождение оптических каналов в системе, и свободную емкость невозможно использовать без изменения физической конфигурации сети. Так, для того, чтобы изменить существующие оптические каналы или добавить новые, необходимо физическое вмешательство в конфигурацию сети - поменять оптические модули мультиплексирования, перенастроить оптические интерфейсы и, возможно, добавить новые. Провести такие изменения без остановки работающих сервисов в сети невозможно. В динамичной среде работы операторов связи, где постоянна потребность в новых клиентских подключениях и введении новых сервисов, такая модель работы неприменима. То же можно сказать и о крупных компаниях, у которых постоянно растут потребности по расширению полосы пропускания и одновременно с этим остановка функционирования транспортной сети может привести к существенным финансовым потерям.
Интеллектуальный DWDM. Операторы и большие корпорации готовы инвестировать в DWDM сети и при условии возможности реализации гибких и эффективных транспортных архитектур. Это становится возможным благодаря новым разработкам и доступности оптических компонент, а также интеллектуальному программному обеспечению, в том числе перенастраиваемым оптическим мультиплексорам ввода/вывода (ROADM - Reconfigurable OADM), возможности перенастройки длины волны в С-диапазоне, использованию цифровой инкапсуляции G.709 и алгоритмам коррекции ошибок FEC/E-FEC, а также интеллекту, встроенному в оптические компоненты.
Компания Cisco Systems предлагает решение операторского класса для построения нового поколения DWDM сетей на базе платформы Cisco ONS 15454 MSTP. Эта платформа нового поколения позволяет операторам эффективно использовать функциональность ROADM в их сетях и обеспечивает максимальную гибкость и функциональность, что дает возможность существенно сократить операционные расходы и капитальные затраты на развитие сети.<\p>
Решение ROADM компании Cisco Systems обеспечивает следующие преимущества:
полная гибкость любой оптический канал, где угодно, когда угодно: не зависит от прогнозов развития, оператор может предложить гибкий сервис;
развитие - необходимы только новые сервисные интерфейсы: платформа Cisco ONS 15454 MSTP поддерживает автоматическую активацию оптических каналов;
простота активации новых каналов позволяет ускорить время развертывания новых услуг;
любые изменения оптических каналов производятся без остановки остальных сервисов;
пользователю системы необходимо добавить только сервисные интерфейсные карты на узлах терминации канала (сокращается склад запасных частей, упрощается дизайн сети и эксплуатация).
Решение ROADM (рис. 2) изменяет подходы к дизайну и эксплуатации оптических транспортных сетей и позволяет клиентам реализовывать гибкие и эффективные архитектуры, за счет исключения фиксированных и негибких компонент современных DWDM архитектур.
Использование ROADM позволяет реализовывать сети на базе единых типовых сетевых элементов, которые обеспечивают ввод/вывод от одного до 32 оптических каналов в оптическом спектре (поставляемое в настоящее время оборудование поддерживает 32 канала в С-диапазоне). Это существенно упрощает дизайн DWDM сети и управление оптическими каналами. Каждый оптический канал может быть активирован программно и через систему управления. Такой подход существенно упрощает схему сети и физические соединения компонент, позволяет сократить влияние человеческого фактора и избавляет от необходимости перепланирования сети по мере ее развития и эксплуатации.
Несмотря на существенную разницу в функциональности по стоимости, современные модули ROADM сравнимы с решениями на базе фиксированных OADM, особенно для производителей с технологиями, позволяющими наладить массовое производство. Одновременно с этим необходимо отметить, что не все ROADM одинаковы. Так, максимальное преимущество обеспечит решение, которое даст возможность динамического изменения ввода/вывода оптических каналов на узлах без дополнительных изменений в сети. Как показывает опыт, наиболее эффективной технологией реализации ROADM является технология PLC (Planar Lightwave Circuit), которая позволяет обеспечить максимальную интеграцию различных компонент в едином устройстве. Первое поколение ROADM на базе PLC представляло из себя простые по функциональности карты, которые обеспечивали только мультиплексирование и демультиплексирование оптических сигналов. Современные модули на базе PLC обеспечивают функции контроля и коррекции мощности каждого оптического сигнала в системе. Современный ROADM (рис. 3) - это компактное устройство, которое мультиплексирует/демультиплексирует оптические сигналы, управляет мощностью и обеспечивает коммутацию для каждого оптического канала.
Для того, чтобы оценить преимущества использования ROADM, необходимо отметить проблемы, связанные с использованием фиксированных OADM в конфигурациях, где используется большое количество оптических усилителей. В этом случае в системе может возникнуть неравномерность мощности каналов, которую необходимо учитывать при расчете системы и компенсировать вручную, что является достаточно трудоемким процессом. Современные ROADM выполняют данную функцию в автоматическом режиме.
Открытая архитектура DWDM. Ключевым фактором для любой магистральной сети является открытость архитектуры. Современные DWDM сети должны поддерживать транспорт оптических каналов от внешних (чужих) источников. Это требование продиктовано необходимостью снижения стоимости решения за счет сокращения использования транспондеров и применение оптимальных технических решений для каждого конкретного подключения. Большинство крупных производителей маршрутизаторов и коммутаторов позволяют своим заказчикам использовать заменяемые интерфейсные модули (GBIC, SFP, XFP и Xenpak) с раскрашенными ITU интерфейсами, совместимыми с DWDM системами. Современные SDH-системы, аналогично оборудованию сетей передачи данных, тоже поддерживают ITU интерфейсы для обеспечения максимальной эффективности транспорта. Использование таких модулей возможно для расстояний 300-400 км и позволяет увеличить надежность системы за счет сокращения активных компонент, а также упростить техническое решение. Недавно компания Cisco Systems расширила спектр поддерживаемых интерфейсов на магистральных маршрутизаторах. В рамках концепции IPoDWDM Cisco анонсировала появление интерфейсных модулей 10G и 40G с поддержкой функций транс-пондерных карт (возможность настройки длины волны лазера, контроль производительности, поддержка FEC/E-FEC), которые можно применять при построении региональных сетей и использовать на расстояниях до 2000 км.
Интеллектуальный оптический транспорт и планирование сети. Важной компонентой нового поколения DWDM является встроенный интеллект на уровне оптического транспорта, обеспечивающий автоматизацию процессов в системе и оптимизацию режимов работы. Этот интеллект позволяет реализовать такие функции, как: автоматическое определение топологии, сквозная активация оптических каналов, автоматическая коррекция мощности (АРС - Automatic Power Control) для адаптации при изменении числа активных каналов (модернизация системы, выход из строя компонент) и автоматическая коррекция мощности для компенсации эффектов старения (лазеры, оптический кабель, изменение характеристик окружающей среды).
За счет автоматизации системы сеть сама определяет все изменения и при необходимости корректирует для обеспечения максимально эффективного режима работы. При существенных отклонениях оптических параметров от значений, заложенных на этапе проектирования система предупреждает оператора о возможных проблемах.
Заключение. Решение по построению DWDM сетей, реализованное на базе перенастраиваемых оптических мультиплексоров ROADM, интеллектуального транспорта и открытой архитектуры, позволяет операторам строить транспортные сети, обеспечивающие не только современные потребности, но и готовые к обеспечению потребностей развития в будущем. За счет встроенного интеллекта системы достигается быстрое внедрение системы и существенная оптимизация эксплуатации и расширения системы в будущем.
| 
