NGN - Tecnologia do WDM


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O WDM é uma tecnologia que permita vários sinais óticos ser transmitido por uma única fibra. Seu princípio é essencialmente o mesmo que a multiplexação da frequência-divisão (FDM). Isto é, diversos sinais são transmitidos usando os portadores diferentes, ocupando partes não de sobreposição de um espectro da frequência. Em caso do WDM, a faixa do espectro usada está na região de 1300 ou de 1550 nanômetro, que são duas janelas do comprimento de onda em que as fibras óticas têm a perda muito baixa do sinal. Inicialmente, cada janela foi usada para transmitir um único sinal digital. Com o avanço de componentes óticos, tais como lasers do feedback distribuído (DFB), érbio-lubrificou amplificadores da fibra (EDFAs), e fotodetector, realizou-se logo que cada janela transmissora poderia de fato ser usada por diversos sinais óticos, cada um que ocupa uma tração pequena da janela total do comprimento de onda disponível. De fato, o número de sinais óticos multiplexados dentro de uma janela é limitado somente pela precisão destes componentes. Com tecnologia atual, sobre 100 canais óticos pode ser multiplexado em uma única fibra. A tecnologia foi nomeada então dense WDM (DWDM).

A vantagem principal de DWDM é seu potencial custar eficazmente aumenta a largura de banda de fibra ótica muitas dobras. A grande rede das fibras na existência em todo o mundo pode de repente ter seu distribuidor multiplicado capacidade, sem as fibras novas da necessidade por muito tempo, um processo caro. Obviamente, o equipamento novo de DWDM deve ser conectado a estas fibras. Também, os regenerators óticos puderam ser necessários. O número e a frequência dos comprimentos de onda a ser usados estão sendo estandardizados pela UIT (T). O grupo do comprimento de onda usado é importante não somente para a interoperabilidade, mas para evitar igualmente a interferência destrutiva entre sinais óticos. Table-1, dá o substantivo, frequências centrais baseadas nos 50 gigahertz, afastamento de canal mínimo ancorados à referência de 193,10 THz. Note que o valor de C (velocidade da luz) está tomado igual a 2,99792458 x 108 m/sec. para converter entre a frequência e o comprimento de onda.

A grade de ITU-T (dentro da C-faixa), UIT (T) Rec. G.692

Frequências centrais nominais (THz) para afastamentos de 50 gigahertz Frequências centrais nominais (THz) para afastamentos de 100 gigahertz Comprimentos de onda centrais nominais (nanômetro)
196.10 196.10 1528.77
196.05 1529.16
196.00 196.00 1529.55
195.95 1529.94
195.90 195.90 1530.33
195.85 1530.72
195.80 195.80 1531.12
195.75 1531.51
195.70 195.70 1531.90
195.65 1532.29
195.60 195.60 1532.68
195.55 1533.07
195.50 195.50 1533.47
195.45 1533.86
195.40 195.40 1534.25
195.35 1534.64
195.30 195.30 1535.04
195.25 1535.43
195.20 195.20 1535.82
195.15 1536.22
195.10 195.10 1536.61
195.05 1537.00
195.00 195.00 1537.40
194.95 1537.79
194.90 194.90 1538.19
194.85 1538.58
194.80 194.80 1538.98
194.75 1539.37
194.70 194.70 1539.77
194.65 1540.16
194.60 194.60 1540.56
194.55 1540.95
194.50 194.50 1541.35
194.45 1541.75
194.40 194.40 1542.14
194.35 1542.54
194.30 194.30 1542.94
194.25 1543.33
194.20 194.20 1543.73
194.15 1544.13
194.10 194.10 1544.53
194.05 1544.92
194.00 194.00 1545.32
193.95 1545.72
193.90 193.90 1546.12
193.85 1546.52
193.80 193.80 1546.92
193.75 1547.32
193.70 193.70 1547.72
193.65 1548.11
193.60 193.60 1548.51
193.55 1548.91
193.50 193.50 1549.32
193.45 1549.72
193.40 193.40 1550.12
193.35 1550.52
193.30 193.30 1550.92
193.25 1551.32
193.20 193.20 1551.72
193.15 1552.12
193.10 193.10 1552.52
193.05 1552.93
193.00 193.00 1533.33
192.95 1553.73
192.90 192.90 1554.13
192.85 1554.54
192.80 192.80 1554.94
192.75 1555.34
192.70 192.70 1555.75
192.65 1556.15
192.60 192.60 1556.55
192.55 1556.96
192.50 192.50 1557.36
192.45 1557.77
192.40 192.40 1558.17
192.35 1558.58
192.30 192.30 1558.98
192.25 1559.39
192.20 192.20 1559.79
192.15 1560.20
192.10 192.10 1560.61

DWDM dentro da rede

Uma rede típica do SDH terá duas fibras em cada lado de cada nó, a transmitir sobre a seu vizinho e a receber sobre de seu vizinho.

DWDM em Rede

Quando ter a fibra dois entre um local não soar demasiado mau, na prática haverá provavelmente muitos sistemas que correm entre o local, mesmo que não façam parte da mesma rede.

Com apenas as duas redes mostradas acima quatro fibras são exigidos agora entre o & dos locais C; D, e a colocação entre locais são extremamente caros. Isto é o lugar aonde as redes de DWDM entram o jogo.

Rede de Fibra Problem

Usando um sistema de DWDM a quantidade de fibras exigidas entre o & dos locais C; D é reduzido a uma única fibra. O equipamento moderno de DWDM pode multiplexar até 160 canais, representando uma economia maciça no investimento da fibra. Porque o equipamento de DWDM funciona somente com o sinal físico não afeta a camada do SDH da rede de todo. O sinal do SDH não é terminado ou interrompido, tanto quanto a rede do SDH há ainda uma conexão direta entre os locais.

solução de rede DWDM

As redes de DWDM são independente do protocolo. Transportam comprimentos de onda da luz e não se operam na camada de protocolo.

independência protocolo

Os sistemas de DWDM podem salvar grandes quantidades dos operadores de rede de dinheiro ao colocar a fibra, ainda mais sobre distâncias longas. Usando amplificadores óticos é possível transmitir distâncias longas de um sinal de DWDM.

Um amplificador recebe um sinal do multi-comprimento de onda DWDM e amplifica-o simplesmente para alcançar o local seguinte.

Um op-ampère amplificará ou o vermelho ou lambdas azuis, se está amplificando os lambdas vermelhos, sairá os canais azuis recebidos e vice-versa. Para amplificar em ambos os sentidos um de ambos os tipos de amplificador é exigida.

amplificador DWDM

Para que o sistema de DWDM opere-se em uma maneira satisfatória os comprimentos de onda entrantes ao amplificador ótico devem ser igualados.

Isto envolve ajustar todas as fontes óticas entrantes ao sistema de DWDM aos níveis de poder óticos similares. Os comprimentos de onda que não foram igualados puderem mostrar erros quando tráfego levando.

As assistências do equipamento de alguns fabricantes DWDM colocam técnicos medindo os poderes óticos dos canais entrantes e recomendando que canais exigem o ajuste do poder.

comprimento de onda

Igualar os comprimentos de onda pode ser feita no diversas maneiras; Um atenuador ótico variável pode ser cabido entre o quadro da gestão da fibra e o acoplador de DWDM – um coordenador pode ajustar o sinal no lado do acoplador de DWDM.

Alternativamente o equipamento da fonte pode ter transmissores óticos da saída variável, este permite que um coordenador ajuste o poder ótico através do software no equipamento da fonte.

Os acopladores de algum DWDM têm os atenuador construídos dentro para cada canal recebido, um coordenador podem ajustar cada canal no ponto de acesso de DWDM.

Quando múltiplas as frequências do curso claro através de uma fibra uma circunstância conhecida como uma mistura de quatro ondas podem ocorrer. Os comprimentos de onda novos da luz são gerados dentro da fibra nos comprimentos de onda/frequências determinados pela frequência dos comprimentos de onda originais. A frequência dos comprimentos de onda novos é dada perto f123 = f1+f2-f3.

A presença dos comprimentos de onda pode adversamente afetar o sinal ótico à relação de ruído dentro da fibra, e afeta as JUJUBAS do tráfego dentro de um comprimento de onda.

WDM COMPONENTS

Os componentes do WDM são baseados em vários princípios do sistema ótico. A figura abaixo descreve uma única relação do WDM. Os lasers de DFB são usados como os transmissores, um para cada comprimento de onda. Um multiplexer ótico combina estes sinais na fibra da transmissão. Os amplificadores óticos são usados para bombear acima o poder do sinal ótico, compensar perdas de sistema. No lado do receptor, os desmultiplexador óticos separam cada comprimento de onda, para ser entregados aos receptores óticos no fim da relação ótica. Os sinais óticos são adicionados ao sistema por ADMs ótico (OADMs). Estes dispositivos óticos são equivalentes a ADMs digital, preparando e rachando sinais óticos ao longo do trajeto de transmissão. OADMs é feito geralmente dos gratings do pôr-medidor de ondas (Calibre de diâmetro de fios), embora outras tecnologias óticas, tais como gratings do bragg da fibra, sejam usadas igualmente.

Um componente do WDM da chave é o interruptor ótico. Este dispositivo é capaz de comutar sinais óticos de um porto de entrada dado a um porto de saída dado. É o equivalente de uma barra transversal eletrônica. Os interruptores óticos permitem redes óticas de ser construídos, assim que um sinal ótico dado pode ser distribuído para seu destino apropriado. Um outro componente ótico importante é o conversor do comprimento de onda. Um conversor do comprimento de onda é um dispositivo que converta um sinal ótico que vem em um comprimento de onda dado em um outro sinal em um comprimento de onda diferente, mantendo o mesmo conteúdo digital. Esta capacidade é importante para redes do WDM, porque fornece mais flexibilidade em distribuir sinais óticos através da rede.

DWDM acoplador

OPTICAL TRANSPORT NETWORKS

WDM networks are constructed by connecting wavelength crossconnect (WXC) nodes in a certain topology of choice. WXCs are realized by wavelength multiplexers and demultiplexers, switches, and wavelength converters. Fig. 8 depicts a generic WXC node architecture. Optical signals, multiplexed in the same fibre, arrive at an optical demultiplexer. The signal is decomposed into its several wavelength carriers, and sent to a bank of optical switches. The optical switches route the several wavelength signals into a bank of output.

sinal DWDM

multiplexers, onde os sinais são multiplexados e injetados nas fibras que parte para a transmissão. Os conversores do comprimento de onda podem ser usados entre o interruptor ótico e os multiplexers de saída a fim fornecer mais flexibilidade do roteamento. WXCs foi pesquisado por um número de anos. As dificuldades com WXCs são relação da interferência e da extinção.

Um comprimento de onda Cruz-conecta o nó

As redes de transportes óticas (OTNs) são redes do WDM que proporcionam serviços do transporte através dos trajetos leves. Um trajeto leve é uns dados levando da tubulação alta da largura de banda até em diverso por segundo dos gigabits. A velocidade do trajeto leve é determinada pela tecnologia dos componentes óticos (lasers, amplificadores óticos, etc.). As velocidades na ordem de STM-16 (2488,32 Mbps) e de STM-64 (9953,28 Mbps) são atualmente realizáveis. Um OTN é composto de nós de WXC, mais um sistema de gestão que controle a instalação e o teardown de trajetos leves com as funções supervisórias, tais como a monitoração de dispositivos óticos (amplificador, receptores), recuperação de falha e assim por diante. Estabelecido e o teardown de trajetos leves devem ser executada sobre uma grande escala de tempo, tal como as horas ou mesmo os dias, dadas que cada um deles fornece a capacidade da largura de banda da espinha dorsal.

Há muita flexibilidade em como OTNs é distribuído, segundo os serviços de transporte ser fornecido. Uma das razões para esta flexibilidade é que a maioria de componentes óticos são transparentes sinalizar a codificação. Somente no limite da camada ótica, onde o sinal ótico precisa de ser convertido de volta ao domínio eletrônico, faz a matéria da codificação. Assim, os serviços óticos transparentes para apoiar tecnologias de rede eletrônicas do vário legado, tais como o SDH, ATM, IP e relé de tramas, correndo sobre a camada ótica, são uma encenação provável no futuro.

A camada ótica é dividida mais em três sublayers: a rede ótica da camada do canal, que conecta com os clientes de OTN, fornecendo os canais óticos (OChs); a rede multiplex ótica da camada, que multiplexa os vários canais em um único sinal ótico; e a rede ótica da camada da seção da transmissão, que fornece a transmissão do sinal ótico através da fibra.

OTN FRAME FORMAT

Similar ao uso de um quadro do SDH, acesso ao OCh é esperado ser através de um quadro de OC, que seja definido atualmente. O tamanho de quadro básico corresponde à velocidade STM-16 ou a 2488,32 Mbps, que constituem o sinal básico de OCh. A figura abaixo descreve um formato possível do quadro de OCh.

formato de quadro OTN

Um quadro ótico do canal

A região leftmost do quadro (abaixo do figo.) é reservado para bytes aéreos. Estes bytes devem ser usada para OAM& P funciona, similar aos bytes aéreos do quadro do SDH, discutidos mais cedo. Contudo, as funções adicionais são prováveis ser suportadas, como a disposição das fibras escuras (reserva de um comprimento de onda entre dois pontos da extremidade para um único usuário) e de APS comprimento de onda-baseados. A região rightmost do quadro é reservado para que um esquema (FEC) de correção de erros dianteiro seja exercitado em todos os dados da carga útil. Um FEC sobre uma camada ótica da transmissão aumenta o comprimento de período máximo, e reduz o número de repetidores. Um código de Reed-Solomon pode ser usado.

Diverso OChs deve ser multiplexada junto no domínio ótico, para formar o sinal ótico do multiplexer (OMS). Isto paralelas à multiplexação de diversos quadros STM-1 em um formato do quadro do SDH de STM-N. OChs múltiplo pode ser multiplexado para formar o OMS.

O sinal ótico do cliente é colocado dentro do sinal da carga útil de OCh. O sinal do cliente não é forçado pelo formato do quadro de OCh. Em lugar de, o sinal do cliente é exigido ser somente um sinal digital constante de taxa de bocado. Seu formato é igualmente irrelevante à camada ótica.

WDM RINGS

Conceptualmente, um anel do WDM não é muito diferente de um anel do SDH. WXCs é interconectado em uma topologia em anel, similar a SDH ADMs em um SDH-anel. A diferença arquitetónica principal entre um anel do SDH e um anel do WDM é enraizada nas capacidades de WXC de interruptor e de conversão do comprimento de onda. Estas características podem ser usadas por exemplo, para fornecer níveis de proteção sem a paralela na tecnologia do SDH. Ou seja a proteção do trajeto do comprimento de onda ou da luz pode ser fornecida, além do que o trajeto e a linha proteção.

Os protocolos óticos dos APS são tão complexos quanto SDH APSs. A proteção pode ser fornecida a nível de OCh ou seção multiplex ótica/nível ótico da seção da transmissão. Algumas capacidades extra da proteção podem ser executadas sem a paralela em anéis do SDH. Por exemplo, um lightpath falhado (por exemplo uma falha do laser) pode ser fixado convertendo um sinal ótico de um comprimento de onda dado em um diferente, evitando redistribuir do sinal. Isto é equivalente ao interruptor do período no SDH, com a diferença que mesmo dois anéis do WDM da fibra podem fornecer tal capacidade para a proteção de OCh. Na camada do OMS, contudo, a proteção do período exigirá quatro anéis da fibra, como no SDH. Estas características extra introduzirão indubitavelmente a complexidade extra nos protocolos dos APS da ótico-camada.

Uma vez que o anel do WDM está acima, os trajetos leves precisam de ser estabelecidos de acordo com o teste padrão de tráfego a ser apoiado.

MESH WDM NETWORKS

As redes do WDM da malha são construídas com os mesmos componentes óticos que anéis do WDM. Contudo, os protocolos usados em redes de malha são diferentes daqueles usados nos anéis. Por exemplo, a proteção em redes de malha é uma proposição mais complexa como é o problema da atribuição do roteamento e do comprimento de onda em redes de malha do WDM.

As redes de malha são prováveis ser como as infra-estruturas da espinha dorsal que conectam anéis do WDM. Algumas destas conexões são esperadas ser gargalos óticos/eletrônicos óticos, da evitação e o fornecimento da transparência. Outro exigirão a conversão do sinal ótico no domínio eletrônico monitorando a gestão, e talvez as finalidades do faturamento. O Fig. descreve uma rede do WDM.

rede de backbone

infraestrutura. Na figura, três camadas da topologia são mostradas: a rede do acesso, a rede regional e a rede de espinha dorsal.

WDM Infraestrutura de rede

Os anéis do SDH e as redes óticas passivas (PONs) como redes do acesso são incluídos. São baseados geralmente em um ônibus, ou o protocolo da topologia em estrela e do controle de acesso do meio (MAC) é usado para coordenar transmissões entre usuários. Nenhuma funcionalidade do roteamento é fornecida em tais redes.

Estas arquiteturas são práticas para as redes que apoiam no máximo alguns cem usuários sobre distâncias curtos. Embora os PONs sejam redes menos caras do que os anéis do WDM, devido à falta de componentes ativos e de características tais como o roteamento do comprimento de onda, os lasers necessários nas fontes de PON fazem a primeira geração de tal equipamento ainda mais cara do que anéis do SDH. Isto favorece a solução do SDH a nível da rede do acesso, pelo menos em um futuro próximo. As redes de espinha dorsal contêm componentes óticos ativos, daqui fornecer funciona como a conversão e a distribuição do comprimento de onda. As redes de espinha dorsal terão que de algum modo conectar com as tecnologias do transporte do legado, como

infra-estrutura de rede WDM

ATM, IP, PSTN e SDH. A encenação total é figura abaixo dentro descrita. Diversos tipos de relação envolvidos na figura.

Cobrindo uma rede de transportes do WDM que leva o tráfego de ATM/IP.

SDH Frame Encapsulation

O quadro de OCh deve ser definido de modo que a capsulagem do quadro do SDH possa facilmente ser feita. O STM-16xc inteiro, por exemplo tem que ser levado como uma carga útil de OCh. Se um canal STM-16 ótico básico é usado, não pôde ser possível encapsular SDH-16xc no canal STM-16 ótico, devido aos bytes aéreos de OCh. O formato do quadro de OCh está sendo definido atualmente. Abaixo do Fig. exemplifica a capsulagem do quadro do SDH no quadro de OCh.

quadro SDH encapsulamento

SDH Relações ao WDM

O equipamento do WDM com relações físicas do SDH entregará sinais óticos aos dispositivos do SDH. Estas relações devem ser para a compatibilidade inversa com tecnologia do SDH. O equipamento do WDM com relações físicas do SDH entregará sinais óticos aos dispositivos do SDH. Estas relações devem ser para a compatibilidade inversa com tecnologia do SDH. Neste caso, o WXC deixará cair e para adicionar no meio que ótico o comprimento de onda se usou originalmente no anel do SDH. Esta maneira, as camadas do WDM e do SDH são decupladas completamente, que é necessário para a interoperabilidade do WDM com equipamento do legado do SDH. Isto põe limitações extra sobre a seleção dos comprimentos de onda na camada ótica, desde o comprimento de onda do último-lúpulo, esse que conecta com o dispositivo do SDH, deve ser mesmo usado pelo dispositivo do SDH para terminar o trajeto ótico, se a conversão do comprimento de onda não é fornecida dentro do dispositivo do SDH.

SDH Relações ao WDM

O equipamento do WDM com relações físicas do SDH entregará sinais óticos aos dispositivos do SDH. Estas relações devem ser para a compatibilidade inversa com tecnologia do SDH. Consequentemente, o dispositivo do SDH não precisa de estar ciente da tecnologia do WDM usada para transportar seu sinal (por exemplo o dispositivo pode pertencer a um anel BLSR/4). Neste caso, o WXC deixará cair e para adicionar no meio que ótico o comprimento de onda se usou originalmente no anel do SDH. Esta maneira, as camadas do WDM e do SDH são decupladas completamente, que é necessário para a interoperabilidade do WDM com equipamento do legado do SDH. Isto põe limitações extra sobre a seleção dos comprimentos de onda na camada ótica, desde o comprimento de onda do último-lúpulo, esse que conecta com o dispositivo do SDH, deve ser mesmo usado pelo dispositivo do SDH para terminar o trajeto ótico, se a conversão do comprimento de onda não é fornecida dentro do dispositivo do SDH.

A WDM Relação

Tecnologia Detecção Restauração Details
WDM WDM-OMS/OCH 1-10ms 10-30ms Anel/P-P
SDH SDH 0.1ms 50ms Anel
APS 1+1 0.1ms 50ms P-P
ATM FDDI 0.1ms 10ms Anel
STM 0.1ms 100ms
ATM PV-C/P 1+1 0.1ms 10msxN À espera N=#hops
ATM PNNI SPV-C/P, SV-C/P 40s 1-10s
IP Border Gateway Protocol 180ms 10-100s
Protocolo interior do roteamento da entrada e E-OSPF 40s 1-10s
Sistema intermediário 40s 1-10s
Routing Internet Protocol 180s 100s

Conforme Table-2, embora a restauração seja mais rápida no WDM do que na tecnologia do SDH, a detecção de falha no WDM é mais lenta. Uma folha de prova mais segura de mecanismos da proteção de WDM/SDH chama para um esquema mais rápido da proteção do WDM. Alternativamente, o SDH APSs poderia artificialmente ser retardado se os clientes do SDH podem ter recursos para a degradação de desempenho incorrida por tais procedimentos. A recuperação desnecessária da falha em umas camadas mais altas pode causar a instabilidade e o engarrafamento da rota; daqui, deve ser evitado custe o que custar. As verificações da persistência da falha podem ser usadas em umas camadas mais altas para evitar a reação adiantada às falhas em umas mais baixas camadas.

Uma recuperação da falha no sublayer do OMS pode substituir procedimentos de recuperação de diversos exemplos dos sinais do SDH que estão sendo servidos pela camada ótica. Assim, um número potencialmente grande de clientes do SDH é poupado de começar procedimentos de recuperação da falha em suas camadas. Consequentemente, uma única recuperação da falha no sublayer ótico do OMS pode poupar centenas.

Evolução para uma rede de transportes Todo-ótica

A evolução para uma rede todo-ótica do WDM é provável ocorrer gradualmente. Primeiramente, os dispositivos de WXC serão conectados às fibras existentes. Alguns componentes extra puderam ser necessários na relação ótica, tal como EDFAs, a fim fazer as relações da fibra do legado apropriadas à tecnologia do WDM. WXCs conectará com o equipamento do legado, tal como o SDH e fibre distributed data interface (FDDI). O sinal de adição de A de uma rede de transportes transparente todo-ótica é que a transferência do SDH funciona ou na camada acima (de IP/ATM) ou abaixo (WDM) do SDH é provável acontecer, trazendo economias em termos do upgradability e da manutenção da rede. Tal reorganização da camada poderia afetar redes de transportes, supõe esse tráfego do tempo real, incluindo a voz, packetized (IP/ATM). Isto podia conduzir à extinção de sinais do SDH de VCs. Uma questão básica então seria como embalar o mais eficientemente pacotes no SDH, ou mesmo diretamente em quadros de OCh. O que método novo da capsulagem emerge, a compatibilidade traseira com capsulagem de IP/PPP/HDLC e de ATM é uma obrigação.

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