В. Г. Фокин Когерентные оптические сети
 Скачать 13.92 Mb.
|
|
9.6. Средства измерения и тестирования когерентных оптических сетей Для уверенной настройки и эксплуатации оптической сети необходимы не только встроенные в сетевые элементы средства мониторинга и управления, но и специализированное тестовое оборудование с функциями генерации необхо- димых электрических и оптических сигналов, например, соответствующих по- токам кадров Ethernet на скоростях 10/40/100 Гбит/с с различной структурой этих кадров или кадров OTH на указанных скоростях с различными возможно- стями FEC, оптических сигналов на любой из стандартных сеток волн (частот): 0,8 нм (100 ГГц), 0,4 нм (50 ГГц), 0,2 нм (25 ГГц) и т. д. Для измерения и тестирования оборудования и когерентных оптических систем передачи и сетей на их основе различными компаниями разработаны и используются операторами комплексы оборудования (платформы), например, FTB-500 компании EXFO (рис. 9.24). Платформы могут комплектоваться под конкретные проектные решения для волоконно-оптических линий связи (рефлектометрия, контроль хроматической и поляризационной дисперсий, анализ спектра сигналов DWDM, CWDM, измере- ние OSNR и т. д.), для технологий Ethernet, SDH, OTH/OTN, ROADM/PXC и др. Модуль тестирования широкого спектра сервисов EXFO FTB-88100NGE / 88100G Power Blazer – пример комплексного решения для эксплуатационного тестирования оптических сетей на основе технологий OTN и Ethernet пропуск- ной способностью до 100 Гбит/с в ходе их развертывания, аттестации и устра- нения неисправностей (рис. 9.25). 311 EXFO FTB-88100NGE / 88100G Power Blazer поддерживает все возможные скорости передачи данных до 100 Гбит/с, а также широкий спектр технологий, включая существующие сервисы TDM и новые пакетные сервисы. Данный инновационный прибор компании EXFO устанавливает новую планку: Ethernet от 10 Mбит/с до 100 Гбит/с, OTU1 – OTU4 (в том числе стандартные и увели- ченные скорости), STM-1 – STM-256 – все это в одном компактном и высоко- производительном модуле 1 Рис. 9.24. Универсальная тестовая платформа FTB500 EXFO для оптических сетей Рис. 9.25. Модуль EXFO FTB-88100NGE / 88100G Power Blazer 1 URL: www.2test.ru (дата обращения: 27.01.2015). 312 Модули EXFO FTB-88100NGE/88100G и IQS-610P-HS-400G Power Blazer представляют собой компактные многофункциональные решения для эксплуа- тационного тестирования сетей на скоростях от 10 Mбит/с до 400 Гбит/с. В мо- дули заложены возможности поддержки технологий оптических сетей OTN, Ethernet и SDH. В приборе реализовано масштабируемое предложение FLEX программными средствами (ПО) и при этом нет необходимости в модерниза- ции прибора и его возврате на завод изготовителя. Характерна простота тести- рования, т. е. требуется минимальная подготовка специалистов, применение одинаковых процедур при лабораторных и полевых испытаниях. Прибор сов- местим с программными решениями FTB и EXFO Connect, т. е. менеджером обновления ПО и автоматизированным управлением оборудованием и данны- ми, основанным на использовании глобальной сети. Прибором производится тестирование по частоте битовых ошибок OTN, SONET/SDH и Ethernet с отоб- ражением статуса «прошел/ не прошел» в режиме реального времени. Преду- смотрено тестирование 100 % пропускной способности IP-сетей до 400G, акти- вирование Ethernet-сервисов RFC 2544 и Y.1564 с полной статистикой, захват пакетов, фильтрация трафика, запрос отклика и контроль прохождения сигна- лов по сети. Модуль реализован на четырехслотовой или восьмислотовой плат- форме FTB-500. Модуль оборудован дополнительными встроенными инстру- ментами тестирования оптических носителей, работает от аккумулятора, имеет функции включения питания и восстановления, предусматривает возможность удаленного доступа, может подключаться к глобальной системе навигации и определения положения (GPS) и формировать отчеты с результатами тестиро- вания. Аналогичные решения по тестированию когерентных оптических систем представляет компания Tektronix 1 по четырем позициям: ─ генерация когерентного оптического сигнала; ─ модуляция когерентного оптического сигнала; ─ регистрация (детектирование) когерентного оптического сигнала; ─ анализ когерентного оптического сигнала. Приборы Tektronix серии AWG70000 позволяют реализовать частоту дис- кретизации до 50 Гвыборок/с с разрешением по вертикали экрана 10 бит и ге- нерировать многоуровневый сигнал, например 16QAM или 64QAM. В приборах серии PPG3000 предусмотрена генерация последовательности со скоростью до 32 Гбит/с по 1, 2 или 4 каналом с помощью одного источника и можно создавать осциллограммы I-Q с двойной поляризацией. Прибор, называемый многоформатным оптическим передатчиком OM5110, реализует процедуры модулирования всех наиболее распространенных коге- рентных оптических сигналов, поддерживающих скорость символьной переда- чи до 46 Гбод. Оптический передатчик OM5110 представляет собой источник оптическогоизлучения C- и L-диапазонов, способный формировать наиболее распространенные когерентные оптические сигналы, в том числе PM-QPSK и PM-16QAM. 1 URL: http://ru.tek.com (дата обращения: 27.01.2015). 313 Анализатор когерентного оптического сигнала OM4106D совместно с осциллографами серии MSO/DPO70000 образует систему для регистрации ко- герентного оптического сигнала. Анализатор оптической модуляции OM4106D оснащен оптикой лабораторного класса и оптоэлектрическим преобразовате- лем, способным обрабатывать сигналы новейших когерентных оптических си- стем с символьной скоростью передачи данных до 60 Гбод. Анализатор когерентного оптического сигнала OM1106, наделён самыми современными функциями демодуляции, измерения и визуализации, поддержи- вающими все современные стандарты когерентных оптических систем, вклю- чая систему суперканала 400G Superchannels. Программное обеспечение OM1106 для анализа можно заказать отдельно или включить в комплект анали- затора когерентного оптического сигнала OM4106D при его заказе. Компания JDSU также предлагает полный ассортимент анализаторов оптического спектра для спектральных измерений в системах CWDM, в сетях доступа и в системах DWDM высокоскоростных магистральных сетей со ско- ростью передачи данных до 100 Гбит/с. В ассортимент входит анализатор оптического спектра для тестирования систем на базе ROADM, измеряющих истинное значение OSNR с помощью уникального метода JDSU – внутрипо- лосного измерения OSNR (In-Band OSNR). Отличительные черты для тестирования и измерений заключены в следую- щем: анализатор оптического спектра 500R/500RS выпускается с поддержкой из- мерения внутриканального отношения сигнал-шум (In-band OSNR) в сетях с ROADM; в приборе существенно сокращено время измерения In-Band OSNR с использованием нового контроллера поляризации; реализована внутренняя функ- ция постоянной калибровки длины волны, которая гарантирует наивысшую точ- ность длины волны и избавляет от необходимости перекалибровки, тем самым значительно снижая затраты на обслуживание; прибор имеет модульную кон- струкцию, обеспечивает высокую селективность фильтров и дает лабораториям возможность точных измерений во всем диапазоне длин волн от 1250 до 1650 нм. Области применения измерительного и тестового оборудования: ─ измерение истинного значения OSNR в динамически перестраиваемых оптических сетях (AON, Agile Optical Network), включая ROADM и модули компенсации дисперсии; ─ тестирование систем DWDM и CWDM при установке, обслуживании и модернизации сетей; ─ автоматизация тестирования пассивных и активных компонентов DWDM; верификационные испытания систем в соответствии с установленными заказчиком пределами; ─ верификация конфигураций ROADM в динамически перестраиваемых оптических сетях; полнодиапазонный анализатор оптического спектра для платформы тестирования ONT , MTS-8000, MTS-6000. 314 Контрольные вопросы 1. Что представляет собой сетевой элемент (СЭ) оптической сети? 2. Что относится к активным СЭ оптической сети? 3. Что относится к пассивным СЭ оптической сети? 4. Что входит в состав терминального СЭ оптической сети? 5. Какие дополнительные функции реализуются в активном терминальном СЭ оптической сети? 6. Какие функции предусмотрены в СЭ «Оптический мультиплексор выде- ления/ввода»? 7. Что входит в состав ОМ выделения/ввода? 8. Какие варианты исполнения могут иметь ОМ выделения/ввода? 9. Что обеспечивает оптический СЭ с кроссовой коммутацией? 10. Какие разновидности кроссовой коммутации предусмотрены в СЭ? 11. Что входит в структуру СЭ «Оптический усилитель»? 12. Какие функции поддерживает СЭ «Оптический усилитель»? 13. Какие пассивные СЭ используются в когерентных оптических системах и сетях? 14. Какие варианты исполнения имеют пассивные OADM? 15. Какие виды оптических когерентных сетей стандартизированы между- народными организациями? 16. Какие варианты физических и логических топологий реализуются в оптических сетях? 17. Представить схему логической топологии оптических каналов «звезда» в физической кольцевой оптической сети с 5 СЭ. 18. Какие варианты защиты соединений существуют в оптических сетях? 19. Что положено в основу принципов построения систем управления опти- ческими сетями? 20. Чем производится тестирование соединений и приборов оптических се- тей? 21. Чем измеряется OSNR в оптических каналах? 22. Чем могут комплектоваться тестовые и измерительные оптические платформы? 315 10. СТАНДАРТЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ КОГЕРЕНТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ. МУЛЬТИСЕРВИСНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ ПЛАТФОРМЫ Для формирования представления о новых технических решениях в коге- рентных оптических сетях необходимо ознакомиться с базовыми международ- ными стандартами и рекомендациями для разработки, производства и исполь- зования соответствующего оборудования, представляющего собой, как прави- ло, мультисервисные транспортные платформы и волоконно-оптические кабели Основным организациями по стандартизации и выработки рекомендаций в области оптических сетей связи выступают: ITU-T (серии стандартов G, M, O); IEEE (серия стандартов IEEE 802.3 – базовые 802.3z; 802.3ae; 802.3ba); ISO/OSI; MEF; OSA; IEС; ETSI. Число производителей продукции когерентных оптических сетей превыша- ет 70 (см. Прил. 2), среди которых на сетях связи России представлены: ADVA Optical Networking, Alcatel-Lucent, Altera, BTI Systems , Ciena Corporation, Cisco Systems, Ericsson, EXFO, Huawei Technologies, Juniper, NEC и др. Кроме того, в России производство когерентных систем передачи освоено компанией Т8 1 Достаточно полную информацию о волоконно-оптических кабелях, выпус- каемых на территории России можно получить на сайте www.ruskable.ru 10.1. Стандарты и характеристики оборудования когерентных оптических сетей Ниже представлены важнейшие базовые стандарты, определившие постро- ение когерентных оптических систем и сетей связи. Рекомендация ITU-T G.709/Y.1331 (02/2012) Interfaces for the optical transport network определяет технологию передачи данных в спектральных опти- ческих каналах с когерентным приемом. Рекомендация ITU-T G.652 (11/2009) Characteristics of a single-mode optical fibre and cable определяет характеристики волоконных световодов (затухание, дисперсия, нелинейный коэффициент) для передачи оптических сигналов. Рекомендация ITU-T G.655 (11/2009) Characteristics of a non-zero dispersion- shifted single-mode optical fibre and cable определяет характеристики волокон- ных световодов со смещенной ненулевой дисперсией для передачи оптических сигналов. Рекомендация ITU-T G.656 (07/2010) Characteristics of a fibre and cable with non-zero dispersion for wideband optical transport определяет характеристики во- локонных световодов со смещенной ненулевой дисперсией для передачи опти- ческих сигналов в широкополосных сетях. Рекомендация ITU-T G.663 (04/2011) Application-related aspects of optical amplifier devices and subsystems определяет характеристики оптических усили- телей для систем передачи в одноканальных и многоканальных приложениях. 1 URL: http://t8.ru/ (дата обращения: 27.01.2015). 316 Рекомендация МСЭ-Т G.665 (01/2005) Типовые характеристики Раманов- ских усилителей и Рамановских усилительных подсистем определяет возмож- ности применения данного усиления на сетях связи. Рекомендация ITU-T G.672 (10/2012) Characteristics of multi-degree recon- figurable optical add/drop multiplexers определяет характеристики и возможности применения реконфигурируемых оптических мультиплексоров в сетях связи. Рекомендация G.680 (07/2007) Physical transfer functions of optical network elements определяет возможности сетевых оптических элементов при построе- нии сети связи, оценки OSNR в оптических каналах, оценки дисперсионных искажений от хроматической и поляризационной дисперсий, характеристики различных форматов модуляции. Рекомендации G.692-G.698 (2001–2013) определяют возможности оптиче- ских интерфейсов систем передачи с CWDM, DWDM, однако пока не содержат сведений о стандартных когерентных оптических интерфейсах. Рекомендация ITU-T G.798 (2012), Characteristics of optical transport net- work hierarchy equipment functional bocks определяет структуру блоков функций оптического оборудования OTH. Рекомендация ITU-T G.806 (2012), Characteristics of transport equipment – Description methodology and generic functionality определяет общую методоло- гию и характеристики оборудования оптических транспортных сетей. Рекомендация ITU-T G.870/Y.1352 (2012), Terms and definitions for optical transport networks определяет термины и названия для оптических транспорт- ных сетей. Рекомендация ITU-T G.872 (2012), Architecture of optical transport networks определяет общую архитектуру оптических транспортных сетей. Рекомендация ITU-T G.873.1 (2011), Optical Transport Network (OTN): Lin- ear protection определяет принципы линейной защиты соединений в оптической транспортной сети. Рекомендация ITU-T G.874.1 (2012), Optical transport network (OTN): Proto- col-neutral management information model for the network element view определя- ет протокол информации управления для сетевого элемента оптической сети. Рекомендация ITU-T G.959.1 (2012), Optical transport networks physical layer interfaces определяет оптические интерфейсы физического уровня транспорт- ной сети на скорости до 40 Гбит/с. Приложение к рекомендациям Supplement 39 Optical system design and en- gineering considerations (09/2012) определяет ряд дополнительных решений по построению оптических систем в части топологий оптических сетей, защиты от ошибок FEC и т. д. Рекомендация ITU-T O.182 Equipment to assess error performance on Optical Transport Network interfaces определяет возможности по тестированию обору- дования оптических сетей на качество передачи по коэффициенту ошибок. Единственным стандартом, где подробно прописаны характеристики для передачи на скорости 100 Гбит/с является IEEE 802.3ba 2010 г. Им определена 317 передача данных четырьмя каналами по 25 Гбит/с в волоконном световоде без когерентного приема на дистанции до 40 км. Стандарты на системы со скоростью 100 Гбит/с и выше находятся в стадии разработки, поэтому интерфейсы для когерентных оптических сетей с такими скоростями от различных производителей могут отличаться по характеристи- кам и возможностям применения. 10.2. Мультисервисные транспортные платформы 10.2.1. Оптическая платформа «Волга» Мультисервисная платформа «Волга» (Т8) для построения высокоскорост- ных DWDM-сетей поддерживает скорости до 100 Гбит/с. Шасси платформы «Волга» выполнено по Европейскому стандарту (ESTI) и может использоваться в 19/21” телекоммуникационных стойках. «Волга» оптимизирована под скоростные транспондеры 40 и 100 Гбит/с, разработано новое питание, охлаждение и управление блоков. В одной стойке возможна пе- редача до 5 Тбит/с. Рис. 10.1. Конструкция оборудования «Волга» Возможности: ─ до 700 Гбит/с в одном шасси, до 5 Тбит/с в одной 19” стойке; ─ 3 типа шасси: 10U на 13 слотов, 6U на 7 слотов, 3U на 3 слота; ─ однослотовые транспондеры 100/40 Гбит/с, сдвоенные 10/2,5 Гбит/с и оптические усилители; ─ ROADM: WSS 1×1, 1×2, 1×4, 1×9; ─ 2 блока питания: 650, 850 или 1200 Вт; ─ глубина шасси – 300 мм, платы ATCA 8U. 318 Поддерживаемые оптические транспортные каналы: 40, 80, 96 DWDM ка- налов до 100 Гбит/с каждый. Линейные скорости 100, 40, 10, 2,5 Гбит/с с изменением без перерыва тра- фика. Высокое качество сигнала 100/40/10 Гбит/с, SoftFEC (упреждающей кор- рекции ошибок) и компенсация дисперсии на транспондерах позволяет вводить каналы на существующих линиях построенных для 2,5 Гбит/с. Благодаря высо- кому качеству 100 Гбит/с DWDM транспондеров, становится доступна переда- ча на сверхдлинные расстояния до 4000 км без компенсаторов дисперсии в кас- каде усилителей и до 500 км точка-точка с использованием удаленной накачки усилителя ROPA. Возможности по резервированию: 1+1 и add/drop, ROADM: ROADM – гибкий вывод каналов для обновления сети и резервирова- ния; резервирование 1+1 на скоростях 2.5, 10G – 2 линейных интерфейса; мукспондеры (агрегаторы) 10×10G, 4×10G, 4×2,5G, 8×1GbE; блоки BS – оптическое резервирование дорогих интерфейсов 40 и 100G. Платформа «Волга» выполнена по модульному принципу, каждое шасси поддерживает до 13 универсальных блоков, выпускаются также шасси 6U на 7 блоков и 3U на 3 блока. «Волга» поддерживает до 96 каналов в С-диапазоне, с возможностью дополнительного расширения в L-диапазон, в каждом из кото- рых скорость цифрового потока может быть от 100 Мбит/c до 100 Гбит/c. Эле- менты системы – оптические транспондеры, усилители, мукспондеры, блоки управления или питания – могут быть заменены в горячем режиме без выклю- чения оборудования и потери трафика. Блоки оптической коммутации позво- ляют создавать сети с резервированием 1+1 и кольцевыми схемами. Ключевые особенности платформы «Волга» состоят в следующем. Высокая емкость передачи до 96 каналов DWDM до 100 Гбит/с. Передача клиентских потоков SDH, OTN и Ethernet |