NGN - WDM-Technologie

WDM ist eine Technologie, das ermöglicht verschiedene optische Signale, die von einer einzelnen Faser übertragen werden können. Das Prinzip ist im wesentlichen das gleiche wie Frequenzmultiplex (FDM). Das heißt, mehrere Signale übertragen werden unter Verwendung von verschiedenen Trägern, einnehmen nichtüberlappenden Teilen eines Frequenzspektrums. Im Falle von WDM ist das Frequenzband verwendet wird, in dem Bereich von 1300 nm oder 1550, die zwei Wellenlängenfenstern, an denen optische Fasern sehr geringen Signalverlust gibt. Zunächst wurde jedes Fenster verwendet, um ein einzelnes digitales Signal zu übertragen. Mit dem Fortschritt der optischen Komponenten, wie beispielsweise mit verteilter Rückkopplung (DFB-Laser), Erbium-dotierte Faserverstärker (EDFAs) und Photodetektoren, wurde bald erkannt, dass jedes Übertragungsfenster kann in der Tat durch mehrere optische Signale verwendet, jeweils mit eine kleine Traktion des gesamten Wellenlängenfenster zur Verfügung. In der Tat ist die Anzahl der optischen Signale innerhalb eines Fensters gemultiplext nur von der Genauigkeit dieser Komponenten begrenzt. Mit der heutigen Technologie kann über 100 optische Kanäle in einer einzelnen Faser gemultiplext werden. Die Technologie wurde dann benannt dichten WDM (DWDM).

Hauptvorteil DWDM ist sein Potenzial, kostengünstig erhöhen die optische Faserbandbreite viele Falten. Das große Netzwerk von Fasern besteht weltweit können plötzlich ihre Fähigkeit multipliziert Verteiler, ohne die Notwendigkeit, neuen langen Fasern, einem aufwendigen Verfahren. Offensichtlich müssen neue DWDM Ausrüstung dieser Fasern angeschlossen werden. Auch könnte optischen Regeneratoren needed.The Anzahl und Häufigkeit von Wellenlängen verwendet wird, die von der ITU (T) vereinheitlicht werden können. Die Wellenlänge Satz verwendet wird, ist nicht nur wichtig für die Interoperabilität, sondern auch zu einer destruktiven Interferenz zwischen optischen signals.Table-1 zu vermeiden, gibt nominale Mittenfrequenzen auf der Basis des 50 GHz, minimale Kanalabstand auf 193.10 THz Referenz verankert. Beachten Sie, dass der Wert von C (Lichtgeschwindigkeit) gleich 2,99792458 x 108 m / sec gemacht. zur Umwandlung zwischen der Frequenz und Wellenlänge.

Die ITU-T Grid (innerhalb C-Band), ITU (T) Rec. G.692

DWDM innerhalb des Netzwerks

Eine typische SDH-Netzwerk wird über zwei Fasern auf jeder Seite jedes Knotens, eine bis zu seinem Nachbarn zu senden und eine von seinem Nachbar empfangen.

Während mit zwei Faser zwischen einer Website nicht zu schlecht klingen, in der Praxis wird es wahrscheinlich viele Systeme, die Laufen zwischen Website, auch wenn sie nicht Teil des gleichen Netzwerks sein.

Mit nur den beiden oben genannten vier Fasern gezeigt werden jetzt zwischen den Standorten C erforderlichen & D und zur zwischen den Standorten ist extrem teuer. Dies ist in dem DWDM-Netzwerke ins Spiel kommen.

Verwenden eines DWDM-System die Menge der zwischen den Standorten C & amp erforderlich Fasern; D ist mit einer einzelnen Faser reduziert. Moderne DWDM Ausrüstung kann bis zu 160 Kanäle zu multiplexen, eine massive Einsparung an Faser Investition darstellt. Weil DWDM Ausrüstung funktioniert nur mit der physikalischen Signal es keinen Einfluss auf die SDH-Schicht des Netzwerks überhaupt. Die SDH-Signal nicht beendet oder unterbrochen wird, so weit das SDH-Netz betrifft, gibt es noch eine direkte Verbindung zwischen den Standorten.

DWDM Netzwerke sind protokollunabhängig. Sie transportieren Wellenlängen des Lichts und nicht auf Protokollebene arbeiten.

DWDM-Systemen können sparen Netzbetreiber viel Geld bei der Verlegung von Faser, mehr noch über lange Distanzen. Verwenden von optischen Verstärkern es möglich ist, eine DWDM-Signal zu übertragen lange Distanzen.

Ein Verstärker empfängt ein Mehrwellenlängen-DWDM-Signal und einfach verstärkt es, um die nächste Seite zu gelangen.

Ein Operationsverstärker wird entweder die rote oder blaue lambdas verstärken, wenn sie die Verstärkung der roten Lambdas, wird es herausfallen die empfangenen blauen Kanal und umgekehrt. In beiden Richtungen eine der beiden Arten des Verstärkers benötigt wird amplifizieren.

Für das DWDM-System, um in befriedigender Weise die ankommenden Wellenlängen in den optischen Verstärker ausgeglichen werden sollte arbeiten.

Hierbei werden alle ankommenden optischen Quellen zum DWDM-System ähnliche optische Leistungsstufen. Wellenlängen, die nicht ausgeglichen worden sind, kann es zu Fehlern bei der Durchführung zeigen Verkehr.

Einige Hersteller DWDM Ausrüstung Assists Feldtechniker durch Messung der optischen Leistungen der ankommenden Kanäle und empfehle, welche Kanäle Leistungsanpassung erforderlich.

Ausgleichs der Wellenlängen kann in mehreren Weisen erfolgen; Ein variables optisches Dämpfungsglied zwischen der Fasermanagementrahmen und dem DWDM-Koppler montiert werden -. Ein Ingenieur kann das Signal bei der DWDM-Koppler Seite anpassen

Alternativ könnten die Quelle Ausrüstung variable Ausgangs optische Sender besitzen, kann dieser ein Ingenieur um die optische Leistung durch Software am Quellgerät anzupassen.

Einige DWDM Kuppler Dämpfungsglieder in jedem empfangenen Kanal gebaut, kann ein Ingenieur jeden Kanal an der DWDM-Zugangspunkt einzustellen.

Wenn mehrere Lichtfrequenzen Reise durch eine Faser kann ein Zustand, bekannt wie Vierwellenmischung kann vorkommen. Neue Wellenlängen des Lichts sind erzeugt innerhalb der Faser bei Wellenlängen / Frequenzen bestimmt durch Frequenz der ursprünglichen Wellenlängen. Die Frequenz der neuen Wellenlängen ist gegeben durch f123 = f1 + f2-f3.

Das Vorhandensein der Wellenlängen kann nacht beeinflussen das optische Signal-Rausch-Verhältnis innerhalb der Faser und beeinflussen auf die BER des Verkehrs innerhalb einer Wellenlänge

WDM-Komponenten

WDM-Komponenten sind basierend auf verschiedenen Optiken Prinzipien. Nachfolgendes Bild zeigt einen einzigen WDM Link. DFB-Laser als sind verwendet Sender, einer für jede Wellenlänge. Einen optischen Multiplexer kombiniert diese Signale in die Übertragungsfaser. Optische Verstärker werden verwendet, um die optische Signalleistung bis zu pumpen, um Systemverluste zu kompensieren. Auf der Empfängerseite, optischen Demultiplexer getrennt jede Wellenlänge, die am Ende der optischen link.Optical Signale in optische Empfänger geliefert werden, um das System durch optische ADMs (OADMs) zugegeben. Diese optischen Vorrichtungen sind äquivalent zu digitalen ADMs, Pflege und Aufteilen von optischen Signalen entlang dem Übertragungspfad. OADMs sind üblicherweise aus matrixartig angeordneten Wellenleitergitter (AWG) hergestellt, obwohl andere optische Techniken, wie beispielsweise Faser-Bragg-Gittern, wurden ebenfalls verwendet.

Ein Schlüssel WDM komponente ist die optische Schalter. Diese Vorrichtung ist fähig zum Schalten von optischen Signalen von einem gegebenen Eingangsanschluss zu einem gegebenen Ausgang. Es ist das Äquivalent einer elektronischen Latte. Optische Schalter ermöglichen optische Netzwerke aufgebaut werden, so dass ein gegebenes optisches Signal in Richtung auf ihre entsprechenden Ziel geleitet. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist das optische Wellenlängenkonverter. Wellenlängenwandler ist eine Vorrichtung, die ein optisches Signal, das bei einer gegebenen Wellenlänge in ein anderes Signal auf einer anderen Wellenlänge, die Aufrechterhaltung der gleichen digitalen Inhalt umwandelt. Diese Fähigkeit ist wichtig für WDM-Netzwerke, da sie mehr Flexibilität in der Routing optischen Signale über das Netzwerk.

optischen Transportnetzen

WDM-Netzwerke sind durch Verbindungs ​​Wellenlänge Crossconnect (WXC) Knoten in einer bestimmten Topologie der Wahl gebaut. WXCs werden durch Wellenlängen-Multiplexer und Demultiplexer, Schalter und Wellenlängen-Konverter realisiert. Feige. 8 stellt einen generischen WXC Knotenarchitektur. Optische Signale in der gleichen Faser multiplexiert werden, kommen an einem optischen Demultiplexer. Das Signal wird in seine verschiedenen Wellenlängenträger zerlegt und zu einer Bank von optischen Schaltern gesendet. Der optische Schalter führen die verschiedenen Wellenlängensignale in einer Bank der Ausgabe.

Multiplexer, wo die Signale multiplexiert und in die abgehenden Fasern zur Übertragung spritzt sind. Wellenlängenwandler kann zwischen dem optischen Schalter und den Ausgangsmultiplexer, um mehr Flexibilität zu bieten Routing verwendet werden. WXCs sind seit einer Reihe von Jahren untersucht. Die Schwierigkeiten mit WXCs sind Sprechen und Auslöschungsverhältnis.

einer Wellenlänge Kreuzverbindungsknoten

Optische Transportnetze (OTNs) sind WDM-Netze die Verkehrsleistungen über Lichtwege. Ein Lichtpfad ist eine hohe Bandbreite Rohr tragenden Daten mit bis zu mehreren Gigabit pro Sekunde. Die Geschwindigkeit des Lichtweges ist durch die Technologie der optischen Komponenten (Laser, optische Verstärker, etc.) bestimmt. Geschwindigkeiten in der Größenordnung von STM-16 (2488,32 Mbps) und STM-64 (9953,28 Mbps) sind derzeit erzielbar. Ein OTN ist der WXC Knoten sowie ein Managementsystem, das den Aufbau und Abbau der Lichtwege durch Überwachungsfunktionen, wie die Überwachung der optischen Geräte (Verstärker, Empfänger), Fehlerbeseitigung usw. steuert zusammen. Das Einrichten und Abrüsten der Lichtwege über einen großen Zeitskala durchgeführt werden, wie beispielsweise Stunden oder sogar Tage, da jeder von ihnen bietet Backbone Bandbreitenkapazität.

Es gibt eine Menge an Flexibilität, wie OTNs werden eingesetzt, abhängig von den Verkehrsdienstleistungen zur Verfügung gestellt werden. Einer der Gründe für diese Flexibilität ist, dass die meisten optischen Komponenten transparent Signalkodierung sind. Nur an der Grenze der optischen Schicht, wobei das optische Signal braucht, um wieder zu der elektronischen Domäne umgewandelt werden, wird die Codierung Angelegenheit. Somit transparenten optischen Dienste unterstützen verschiedene Legacy elektronische Netzwerktechnologien, wie beispielsweise SDH, ATM, IP oder Frame Relay, auf der Oberseite der optischen Schicht ausgeführt wird, ist ein wahrscheinliches Szenario in der Zukunft.

Die optische Schicht wird weiter in drei Unterschichten unterteilt: die optische Kanalschicht-Netzwerk, das mit OTN Kunden-Schnittstellen und bietet optische Kanäle (Ochs); das optische Multiplex-Netzwerkschicht, die verschiedene Kanäle zu einem einzigen optischen Signal multiplext; und die optische Übertragungsabschnitt Schicht-Netzwerk, welche bietet das die Übertragung des optischen Signals in der Faser.

OTN FRAME FORMAT

Ähnlich der Verwendung eines SDH-Rahmen, wird der Zugriff auf die OCH voraussichtlich durch eine OC-Rahmen, der derzeit definiert ist. Die Grundrahmengröße entspricht STM-16 Geschwindigkeit oder 2488,32 Mbps, die das Grund OCh Signal bildet. Nachfolgendes Bild zeigt eine mögliche OCh Rahmenformat.

Eine optische Kanalrahmen

Der linke Bereich des Rahmens (unten Abb.) ist für die Overhead-Bytes vorbehalten. Diese Bytes sind für OAM & amp verwendet werden; P Funktionen, ähnlich wie die Overhead-Bytes der SDH-Rahmen, früher diskutiert. Es werden jedoch zusätzliche Funktionen wahrscheinlich gelagert werden, wie die Bereitstellung von dunklen Fasern (Reservierung einer Wellenlänge zwischen zwei Endpunkten für einen einzelnen Benutzer) und Wellenlängenbasis APS. Die rechte Bereich des Rahmens ist für eine Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) Regelung auf allen Nutzdaten ausgeübt werden vorbehalten. Ein FEC über eine optische Übertragungsschicht erhöht die maximale Spannweite, und reduziert die Anzahl von Repeatern. Ein Reed-Solomon-Code verwendet werden.

Mehrere Ochs sind gemeinsam in der optischen Domäne gemultiplext werden, um den optischen Multiplexer Signal (OMS) zu bilden. Dies ist eine Parallele zu der Multiplexing mehrerer STM-1-Rahmen in ein STM-N-SDH-Rahmenformat. Mehrere Ochs können gemultiplext werden, um OMS zu bilden.

Das optische Client Signal innerhalb der OCh Nutzsignal gelegt. Client-Signal nicht von der OCh Rahmenformat beschränkt. Stattdessen wird das Client-Signal erforderlich, um nur eine konstante Bitrate digitales Signal sein. Sein Format ist auch irrelevant für die optische Schicht.

WDM RINGS

Konzeptionell ist ein WDM-Ring nicht viel anders als eine SDH-Ring. WXCs werden in einer Ringtopologie, ähnlich wie SDH ADM in einem SDH-Ring miteinander verbunden sind. Die wichtigsten architektonischen Unterschied zwischen einem SDH-Ring und einem WDM-Ring in den WXC Fähigkeiten Wellenlänge Schalt- und Umwandlung verwurzelt. Diese Funktionen können beispielsweise eingesetzt werden, um Schutzniveaus ohne Parallele in SDH-Technik bieten. In anderen Worten, die Wellenlänge oder Lichtpfadschutz vorgesehen sein, zusätzlich zu den Pfad und den Leitungsschutz.

Optische APS Protokolle sind so komplex wie SDH APSs. Der Schutz kann entweder am OCh Ebene oder der optischen Multiplex-Section / optische Übertragungsabschnittsebene bereitgestellt werden. Einige zusätzliche Schutzfunktionen können ohne Parallele in SDH-Ringe realisiert werden. Zum Beispiel kann eine ausgefallene Lichtpfad (zB einem Laserausfall ) durch Umwandeln eines optischen Signals von einer bestimmten Wellenlänge in eine andere, die Vermeidung der Umlenkung des Signals festgelegt werden. Dies ist äquivalent zu spannen Schalt in SDH, mit dem Unterschied, daß auch zwei Faser WDM Ringe können solche Fähigkeit für OCh Schutz bieten. Im OMS Schicht jedoch Spannweite Schutz benötigen vier Faserringe, wie in SDH. Diese zusätzlichen Funktionen wird zweifellos vorstellen zusätzliche Komplexität in den optischen Schicht APS-Protokolle.

Wenn der WDM-Ring oben ist, müssen Lichtwege in Übereinstimmung mit der Verkehrsmuster unterstützt werden festgelegt werden.

MESH WDM NETWORKS

Mesh WDM-Netzwerke sind mit den gleichen optischen Komponenten wie WDM-Ringe ausgebildet sind. Jedoch sind die in Maschennetzen verwendeten Protokolle verschieden von denen in den Ringen verwendet wird. Beispielsweise ist der Schutz in Maschennetzen ein komplexerer Satz als das Problem des Routings und der Wellenlängenzuordnung in WDM-Mesh-Netzwerke.

Mesh-Netzwerke sind wahrscheinlich als Backbone-Infrastrukturen verbindet WDM Ringe sein. Einige dieser Verbindungen werden voraussichtlich optische zu sein, die Vermeidung optisch / elektronische Engpässe und die Schaffung von Transparenz. Andere werden die Umwandlung des optischen Signals in die elektronische Domäne zur Überwachung Management und vielleicht Abrechnungszwecke benötigt. Feige. zeigt ein WDM-Netzwerk.

Infrastruktur. In der Figur sind drei Topologie Schichten gezeigt: das Zugangsnetz, das regionale Netzwerk und den Backbone-Netz

WDM-Netzwerkinfrastruktur

Beide SDH-Ringe und passive optische Netzwerke (PONs) als Zugangsnetze enthalten. Sie werden im allgemeinen in einem Bus auf der Basis, oder Stern-Topologie und Medium Access Control (MAC) Protokoll wird verwendet, um zu koordinieren Übertragungen bei den Nutzern. Kein Routing-Funktionalität ist in solchen Netzen vorgesehen.

Diese Architekturen sind praktisch für Netzwerke unterstützen höchstens ein paar hundert Benutzer über kurze Strecken. Obwohl PONs sind weniger teuer als WDM-Netzwerke Ringe, aufgrund des Fehlens von aktiven Komponenten und Funktionen, wie Wellenlängen-Routing, die an den PON Quellen erforderlich machen Laser die erste Generation solcher Geräte immer noch teurer als SDH-Ringe. Dies begünstigt die SDH-Lösung bei der Zugangsnetzwerkebene, atleast in der nahen Zukunft. Backbone-Netze enthalten aktive optische Komponenten, also die Bereitstellung Funktionen wie Wellenlängenkonversion und Routing. Die Backbone-Netze müssen irgendwie Schnittstelle mit Legacy-Transporttechnologien wie

ATM, IP, PSTN und SDH. Das Gesamtszenario wird in der folgenden Abbildung dargestellt. Mehrere Arten von Schnittstellen in der Figur beteiligt.

Überlagerung einer WDM Verkehrsnetzes trägt ATM / IP-Verkehr.

SDH-Rahmen Encapsulation

Die OCh Rahmen muss so definiert werden, dass SDH-Rahmen Kapselung kann leicht getan werden. Der gesamte STM-16xc, zum Beispiel muss als OCh Nutzlast durchgeführt werden. Ist eine basische STM-16 optischen Kanals verwendet wird, es nicht möglich sein könnte, um SDH-16xc in STM-16 optischen Kanal einzukapseln, aufgrund der OCh Overhead-Bytes. OCH Rahmenformat wird gegenwärtig definiert. Unten Abb. beispielhaft für SDH-Rahmen Kapselung in OCh Rahmen.

SDH Schnittstellen zu WDM

WDM Geräte mit körperlichen SDH-Schnittstellen werden optische Signale an Geräte SDH liefern. Diese Schnittstellen müssen für die Abwärtskompatibilität mit SDH-Technologie sein. Deshalb braucht die SDH-Gerät keine Kenntnis von der WDM-Technologie verwendet, um sein Signal transportieren zu können (zB kann das Gerät an einer BLSR / 4 Ring gehören). In diesem Fall wird die WXC Drop und fügen in das optische Medium die Wellenlänge ursprünglich in der SDH-Ring verwendet. Auf diese Weise, WDM und SDH Schichten vollständig entkoppelt, was für WDM Interoperabilität mit SDH Altgeräte notwendig ist. Dies bringt zusätzliche Einschränkungen für die Auswahl der Wellenlängen in der optischen Schicht, die seit dem letzten Hop-Wellenlänge, die eine Schnittstelle mit dem SDH-Gerät muss die gleiche durch SDH-Gerät verwendet, um den optischen Weg zu beenden, wenn Wellenlängen-Umwandlung nicht vorgesehen ist innerhalb SDH-Gerät.

SDH Schnittstellen zu WDM

WDM Geräte mit körperlichen SDH-Schnittstellen werden optische Signale an Geräte SDH liefern. Diese Schnittstellen müssen für die Abwärtskompatibilität mit SDH-Technologie sein. Deshalb braucht die SDH-Gerät keine Kenntnis von der WDM-Technologie verwendet, um sein Signal transportieren zu können (zB kann das Gerät an einer BLSR / 4 Ring gehören). In diesem Fall wird die WXC Drop und fügen in das optische Medium die Wellenlänge ursprünglich in der SDH-Ring verwendet. Auf diese Weise, WDM und SDH Schichten vollständig entkoppelt, was für WDM Interoperabilität mit SDH Altgeräte notwendig ist. Dies bringt zusätzliche Einschränkungen für die Auswahl der Wellenlängen in der optischen Schicht, die seit dem letzten Hop-Wellenlänge, die eine Schnittstelle mit dem SDH-Gerät muss die gleiche durch SDH-Gerät verwendet, um den optischen Weg zu beenden, wenn Wellenlängen-Umwandlung nicht vorgesehen ist innerhalb SDH-Gerät.

Ein WDM-Strecke

Wie pro Tabelle-2, obwohl die Wiederherstellung ist in WDM schneller als in SDH-Technologie, ist Fehlererkennung in WDM langsamer. Safer-Overlay von WDM / SDH Schutzmechanismen fordert eine schnellere WDM Schutzschema. Alternativ könnte SDH APSs künstlich verlangsamt werden, wenn SDH-Clients können die Leistungseinbußen durch solche Verfahren angefallenen leisten. Unnötige Ausfallbeseitigung bei höheren Schichten Route Instabilität und Verkehrsstaus zu verursachen; Es sollte daher unter allen Umständen vermieden werden. Fehler Persistenz Checks können in höheren Schichten verwendet werden, um frühe Reaktion auf Störungen bei niedrigeren Schichten zu vermeiden.

Ein Fehler Wiederherstellung an der OMS-Unterschicht können Wiederherstellungsverfahren von mehreren Instanzen der SDH-Signale ersetzt durch optische Schicht serviert. Somit werden eine potenziell große Zahl von SDH-Clients gestartet Ausfall Wiederherstellungsverfahren an ihren Schichten verschont. Daher ist ein Einzelfehler Erholung am optischen OMS Unterschicht ersparen können Hunderte.

Entwicklung hin zu einem All-Optical Transport Netzwerk

Entwicklung hin zu einem rein optischen WDM-Netz dürfte allmählich auftreten. Zunächst wird WXC Vorrichtungen bestehende Fasern verbunden werden. Einige zusätzliche Komponenten notwendig sein könnte in der optischen Verbindung, wie EDFA, um Legacy-Glasfaserverbindungen geeignet, WDM-Technologie zu machen. WXCs wird mit Legacy-Geräte-Schnittstelle, wie SDH und Fiber Distributed Data Interface (FDDI). Ein Plus von einem rein optischen transparente Verkehrsnetzes ist, dass die Übertragung von SDH-Funktionen entweder in die Schicht oberhalb (IP / ATM) oder unter (WDM) SDH ist wahrscheinlich passieren, womit Einsparungen bei den Netzausbau und Wartung. Derartige Schicht Neuorganisation könnten Verkehrsnetze auswirken, davon ausgehen, dass Echtzeit-Datenverkehr, einschließlich Sprach-, paketiert (IP / ATM). Dies könnte zum Aussterben der VCs 'SDH-Signalen führen. Eine zentrale Frage wäre dann, wie man am effizientesten packen Pakete in SDH, oder sogar direkt in OCh Rahmen. Was auch immer neue Kapselungsmethode auftaucht, zurück Kompatibilität mit IP / PPP / HDLC und ATM-Kapselung ist ein Muss.