Разработка проекта ВОЛП со спектральным уплотнением для «ОАО Связьтранснефть» на участке Альметьевск-Субханкулово

СОДЕРЖАНИЕ

	           

     Задание на ВКР………………………………………...…………………

3

     Отзыв руководителя……………………………………...……………....

5

     Показатели качества ВКР…………………………………...……………

7

     Рецензия на ВКР……………………………………………...…………..

8

     Введение…………………………………………………………………..

10

	1.  Современное состояние сетей связи на участке 

Альметьевск-Суханкулово ………………………………………….………

   13

	     1.1 Мультиплексор Surpass hit 7070…………………………….…...…..

14

	     1.2 Организация сетей на базе Surpass hit 7070…………………..….…

19

	     1.3 План модернизации……………………………………………......…

24

	2. Особенности современных технологий DWDM……………………...…

25

	     2.1 Модель взаимодействия с транспортными технологиями…….…

27

	     2.2 Классификация эталонных точек оптических интерфейсов……....

30

	     2.3 Классификация однопролетных и многопролетных оптических   секции……..………………………………………………………………...…

    31

	     2.4 Частотный план систем с WDM………………………………....…

34

	     2.5 Классификация систем с WDM ……………………………….......…

38

	     2.6 Характеристики промышленных систем WDM………………..…..

38

	3. Мультиплексорные платформы SURPASS hiT 7300,7500 для 

	модернизированной системы……………………………………………….

       45

	      3.1 SURPASS hiT 7300…………………………………………….……

45

	     3.2 SURPASS hiT 7500………………………...…………………...…….

49

	4. Выбор волоконно-оптического кабеля ………………………………….

54

	     4.1 Характеристики и типы оптического волокна ……...……………..

54

	     4.2 Corning Glass SMF-28 ULL ……………………………………….…

59

	     4.3 Расчет пропускной способности ОВ……….…….………………..…

60

	5. Разработка структуры ВОЛС на  базе DWDM…………………………...

63

	Заключение ………………………………………………………………….

67

	Список использованных источников ……………………………………...

68

	Приложение.  Презентация к ВКР на тему:   «Проект ВОЛП со спектральным уплотнением для «ОАО Связьтранснефть» на участке Альметьевск-Субханкулово»……………………………………………….



69

Введение

Роль трубопроводного транспорта возрастает с каждым годом в общем комплексе транспортных систем различных стран мира. Рост грузопотоков нефти сопровождается увеличением диаметра, совершенствованием управления и обслуживания магистральных трубопроводов.

Надежность и безопасность работы магистрального нефтепровода как связующего звена районов добычи нефти с районами их переработки и потребления являются одним из важнейших требований, предъявляемых при эксплуатации нефтепровода.

Из отечественной и зарубежной практики известно, что, несмотря на повышение качества изготовления труб, улучшение технологии строительства и выполнение необходимых правил эксплуатации магистральных трубопроводов, наблюдаются аварии, которые сопровождаются значительными утечками нефти и нефтепродуктов. Наиболее частым повреждениям подвержена линейная часть магистральных трубопроводов, хотя и нередки аварии на нефтеперекачивающих станциях (НПС), связанные с отказами насосно-транспортного оборудования.

Транспортировка нефти от места добычи к потребителю является одним из основных источников доходной части бюджета России. Вместе с тем магистральные нефтепроводы являются объектом повышенной опасности и имеют специфические условия эксплуатации из-за их большой протяжённости и, как следствие, удалённости от центра управления. Большая часть магистральных нефтепроводов проложена, как правило, в безлюдных, малодоступных и суровых по климатическим условиям районах. Поэтому высокая надёжность выполнения заданных режимов работы системы транспортировки, эксплуатация её минимальным разъездным персоналом, способность из центрального пункта наблюдать за основными технологическими параметрами трубопроводов, управлять ими и в случае необходимости предотвращать или уменьшать последствия аварийных ситуаций являются основными требованиями при создании системы управления.

АО «Связьтранснефть» - старейшее дочернее предприятие ОАО «АК «Транснефть», которое не только сопровождает проекты внедрения корпоративных информационных систем, но и является единым сетевым интегратором и оператором связи для организаций системы «Транснефть».

Среди приоритетных задач Общества  -  цифровизация сети связи для создания единого информационного пространства Компании. Кроме того, предприятие нацелено на формирование мультисервисной корпоративной сети и внедрение на ее базе единой ведомственной сети передачи данных, а также сохранение и повышение технологической и эксплуатационной надежности, отказоустойчивости и эффективности системы технологического управления транспортировкой нефти.

История возникновения предприятия неразрывно связана с историей освоения и нефтяных запасов страны. В 2014 году АО «Связьтранснефть» отметила свое 65-летие.

В настоящее время специалисты АО «Связьтранснефть» обслуживают свыше 48 тыс. км линий связи. В том числе кабели связи с металлическими проводниками, радиорелейные линии, волоконно-оптические линии связи.

Подразделения «Связьтранснефть» - это 13 филиалов, предоставляющих широкий спектр телекоммуникационных услуг предприятиям нефтегазового комплекса, другим организациям и частным лицам в более чем 60-ти регионах России (в том числе обеспечивающих технологической и оперативно-производственной связью транспортировку нефти на экспорт), в соответствии с лицензиями, выданными Министерством информационных технологий и связи Российской Федерации.



За последние годы существенно изменились требования к пропускной способности систем связи и сервисным возможностям. Для создания современной информационной среды, предприятие проводит масштабную модернизацию оборудования и линий связи магистральной транспортной сети по всей территории нашей страны. Действующие каналы связи, построенные для пропуска трафика телефонии и сигналов АСУ ТП, не рассчитаны на большие потоки информации. Поэтому необходимо рассматривать различные возможности расширения каналов связи для нужд IT, для того чтобы дочерние общества компании были связаны единой высокоскоростной сетью передачи данных.

Цель настоящей работы – разработка проекта ВОЛП со спектральным уплотнением для «ОАО Связьтранснефть» на участке Альметьевск-Субханкулово.































1 Современное состояние сетей связи на участке Альметьевск-Субханкулово

         



рис. 1.1.Территориальный план участка связи

Протяженность Альметьевск-Азнакаево – 52 км; Азнакаево – Субханкулово – 76км. Все кабеля расположены в поле.

                                                                                                



рис. 1.2.Каналы и потоки УС Азнакаево

Анализ показывает, что оптический кабель ОМЗКГЦ потока STM-4 проложен от Альметьевска через Азнакаево в Калмаш. Субханкулово соединено с Азнакаево медным кабелем МКСБ. Роль промышленных мультиплексоров выполняют системы Surpass hiT 7070. 



1.2 Мультиплексор Surpass hiT 7070





Рис. 1.3 – Мультиплексор Surpass hiT 7070



Платформа предоставления мультисервисных услуг

SURPASS hiT 7070 - одна из лучших в своем классе платформа SDH следующего поколения, обеспечивающая широкий спектр услуг и удовлетворяющая требованиям к конвергентным сетям завтрашнего дня. Для удовлетворения требований операторов данная платформа была оптимизирована для традиционной TDM и пакетной передачи, что позволило создать экономически эффективную платформу, охватывающую весь диапазон сетевых приложений, необходимых для использования на уровне региональной и магистральной сети. 

Функциональные возможности SURPASS hiT 7070:

- Неблокируемая коммутация 160G@VC-4 и nx10G@VC-12

- Интегрированные матрицы коммутации пакетов (Ethernet, RPR)

- Мультисервисная платформа: 2M, 34/45M, 155M, STM-1/4/16/64, 40G, 10/100BT, GbE, 10 GbE

- GFP и LCAS для оптимальной масштабируемости Ethernet-услуг

- Поддержка услуг сцепки (VC-4-4c, VC-4-16c, VC-4-64c)

- Набор интерфейсов STM-64, включая варианты WDM

- Эффективные механизмы защиты (SNCP, MSP, BSHR, аппаратное обеспечение), включая управление трафиком RPR 

Основные преимущества для операторов

- Увеличение прибыли за счёт новых услуг

- Значительное снижение капитальных и текущих затрат

- Бесшовная интеграция в существующую инфраструктуру сети

- Полная интеграция в лучшую в своём классе систему управления сетью компании Siemens (TNMS)

Платформа SURPASS hiT 7070 помогает операторам достигнуть оптимального баланса между новыми услугами по передаче данных и традиционно доходными услугами арендованных линий. Платформа SURPASS hiT 7070 также предоставляет операторам уникальное конкурентное преимущество благодаря услугам передачи Ethernet-трафика корпоративных клиентов с использованием надежной SDH-технологии. Кроме того, предоставление услуг Ethernet может осуществляться по принципу «best-effort» («с максимально возможной скоростью») и «carrier-grade» («услуги операторского класса»). Таким образом, платформа SURPASS hiT 7070 не только максимизирует прибыль, которая может быть получена от использования существующей пропускной способности, но также открывает новые источники доходов, при этом не требуя высоких инвестиций. 

Значительное снижение текущих расходов и инвестиции
Платформа SURPASS hiT 7070 является высоко масштабируемой: 
она позволяет оператору начинать с базовой конфигурации по самой низкой цене и шаг за шагом экономически эффективно модернизировать систему в рабочем режиме. Расширять можно не только пропускную способность, но и количество и виды услуг, что дает оператором гибкость, столь необходимую на сегодняшнем телекоммуникационном рынке. Таким образом, данная платформа подготавливает сети оператора для перспективных приложений, способствует коммерческому росту и существенно сокращает время вывода на рынок новых услуг.

Снижение эксплуатационных и капитальных расходов (OPEX и CAPEX), а также оптимальное использование существующих ресурсов являются основными преимуществами платформы SURPASS hiT 7070:
- Конвергенция данных и голоса в сочетании с расширенной функциональностью и высокой интеграцией значительно снижает требуемое количество оборудования. В результате — значительное снижение инвестиций и расходов на установку, эксплуатацию и обслуживание. 

- Модульность и гибкость, основанная на общей базе всех типов интерфейсных карт. Более того, данная общая база снижает количество запасных частей, которые должны иметь в наличии операторы. 

- Оптимизированное использование ресурсов сети гарантируется общей процедурой формирования кадров (GFP) и схемой подстройки емкости канала (LCAS).

- Интегрированный модуль коммутатора 2-го уровня, поддержка гибкого пакетного кольца (RPR) и многопротокольной коммутации по меткам (MPLS) обеспечивают коммутацию и достаточное резервирование с разделением заказчиков, не требуя использования дополнительных платформ и технологий. Оператор получает возможность предлагать Ethernet-услуги различного качества обслуживания: Ethernet операторского уровня для бизнес-клиентов и услуги Ethernet для большого количества дополнительных клиентов, например, клиентов квартирного сектора.

- Оптические модули SFP (small form factor pluggable) представляют собой функциональные возможности портов, позволяющие добавлять/удалять субмодули определенного порта без необходимости физической замены базовой интерфейсной карты для наиболее экономичной поддержки различных приложений. Интерфейсы передачи на длинные и короткие расстояния могут быть смешаны на одной карте.

Бесшовная интеграция в существующую инфраструктуру сети

Платформа SURPASS hiT 7070 защищает инвестиции в установленные SDH-сети и сохраняет традиционные TDM-услуги оператора и доход от предоставления данных услуг.

Полная интеграция в систему TNMS компании Siemens 
Платформа SURPASS hiT 7070 полностью интегрирована в систему управления сетью Siemens TNMS, которая обеспечивает администрирование и мониторинг работоспособности для конвергентной сети следующего поколения SDH. Данная система также повышает эффективность работы, снижает расходы на предоставление услуг и упрощает решение задач функционирования сети.

Технические преимущества

В случае, когда сети должны быть готовы к росту широкополосного трафика и к непредсказуемым требованиям для голосовых и видео служб, основным сегментом сети, использующим SURPASS hiT 7070, является городским доступом и городской магистралью. SURPASS hiT 7070 может использоваться как линия передачи UHC (сверхвысокой емкости), терминальный мультиплексор (TMX), мультиплексор ввода-вывода (ADMX), локальный кросс-коннектор (LXC) или многокольцевой терминал (MRT) для реализации соединения типа точка-точка, (много) точка — многоточка, линейных или кольцевых топологий.

SURPASS hiT 7070 предлагает:

- Гибкие и масштабируемые линии связи «точка-точка» благодаря виртуальной сцепке контейнеров (GFP) и подстройке ёмкости канала (LCAS).

- Соединения типа «точка-многоточка» и агрегация через интегрированный коммутатор второго уровня для построения сети VLAN.

Поддержка гибкого пакетного кольца (RPR) в metro-доступе. 

SURPASS hit 7070 включает широкий спектр приложений и услуг:

- Полоса пропускания по запросу с помощью GFP и LCAS для линии Ethernet «точка-точка»

- Эффективное по стоимости питание магистралей Metro WDM и DWDM 

- Соединения корпоративных сетей

- Услуги операторского класса по сети Ethernet, арендуемым линиям связи, SDH, VLAN, VPN, SAN и по прозрачным каналам

Проектирование с перспективой на будущее

При проектировании и производстве серии мультисервисных платформ SURPASS hiT 70xx, компания Siemens чётко придерживается международных стандартов (например, GFP ITU-T G.7041 и т. д.). Гибкая архитектура SURPASS hiT 7070 представляет собой технологию будущего: она позволяет операторам ориентироваться на будущее, улучшая пропускную способность коммутационной матрицы и скорость передачи данных по линии связи (STM-256). 

Кроме того, она предлагает прозрачную поддержку услуг с интегрированной технологией Metro WDM.

SURPASS hiT 7070 помогает операторам значительно сократить затраты, повысить доход благодаря более эффективной поставке новых услуг и быстро адаптироваться к требованиям заказчиков. Таким образом, SURPASS hiT 7070 становится основной инвестицией для прибыльных и перспективных городских сетей.



1.3 Организация сетей на базе SURPASS hiT 7070

Устройства могут использоваться в качестве регенераторов, терминальных мультиплексоров (TM), мультиплексоров ввода-вывода (ADM) или узлов кросс-коннекта (DXC). При этом возможны топологии сети «точка-точка», «цепь», «звезда», «кольцо», «ячеистая сеть» и др. (рис. 1.4).

Для защиты трафика (в том числе пакетного) могут применяться такие общепринятые механизмы, как:

MSP 1+1 и MSP 1:1 (Multiplex Section Protection) 

SNCP (Subnetwork Connection Protection) 

BSHR-4 (Bidirectional Self-healing Ring) 

Резервирование плат (1+1 и 1:N) 

Высокая производительность и надежность оборудования обеспечиваются за счет дублированных неблокируемых матриц кросс-коммутации (Switching Fabric) с пропускной способностью 160 Гбит/сек (1024 x 1024 STM-1) для SURPASS hiT 7070 DC и 110 Гбит/сек (708 x 708 STM-1) для SURPASS hiT 7070 SC. Кроме того, для обработки трафика каналов Е1 / E3 (Low Order VC-12 и VC-3) применяется отдельная матрица кросс-коммутации с производительностью 2,5 Гбит/сек (16 x 16 STM-1). Для обработки пакетного трафика Ethernet также применяется специальная RPR-матрица с пропускной способностью 2,5 Гбит/сек.





Рис. 1.4 – Варианты конфигурации сетей



Для мультиплексоров SURPASS hiT 7050 используется матрица кросс-коммутации с производительностью 5 Гбит/сек (32 x 32 STM-1).

Наряду с высокой плотностью портов, характерной для NGN SDH оборудования, в устройствах реализованы такие функции, как:

Contiguous Concatenation и Virtual Concatenation 

Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS) 

Generic Framing Procedure (GFP) 

Resilient Packet Rings (RPR) 

Multi-Protocol Label Switching (MPLS) 

В зависимости от модели и конфигурации устройств доступны следующие интерфейсы (рис. 1.5):

E1 (2 Мбит/сек), 

E3 (34 Мбит/сек), 

STM-1 (155 Мбит/сек), 

STM-4 (622 Мбит/сек), 

STM-16 (2,5 Гбит/сек), 

STM-64 (10 Гбит/сек), 

Fast Ethernet (10/100BaseT, 100BaseF), 

Gigabit Ethernet (1000BaseT, 1000BaseSX, 1000BaseLX), 

WDM (40 Гбит/сек), Metro DWDM (320 Гбит/сек), 

DWDM (до 1,6 Тбит/сек). 

Использование модулей SFP (small form factor pluggable) позволяет комбинировать оптические интерфейсы различной дальности передачи («Long-haul» и «Short-haul») на одной плате.

Для создания сетей Metro DWDM (320 Гбит/сек) оборудование может быть доукомплектовано полками расширения: Lambda Shelf для мультиплексирования оптического DWDM сигнала, усилителем оптического сигнала Booster Shelf и модулем компенсации дисперсии DCM. 





Рис. 1.5 – Варианты реализации потоков



Использование полки расширения PDH MicroShelf позволяет расширить мультиплексор Surpass hit7070 SC ( или DC ) на 252 потока Е1. К мультиплексору может подключаться до 4 полок PDH MicroShelf по оптическому кабелю без резервирования или с резервированием по схеме 1+1 MSP . 

Благодаря поддержке технологий GFP (Generic Framing Procedure) / RPR (Resilient Packet Rings) возможна передача пакетного трафика Ethernet поверх сетей SDH/DWDM. При этом для трафика Ethernet поддерживается стандарт 802.1Q VLAN.

Оборудование устанавливается в стойку ETSI (21 дюйм). Допускается установка до 2 мультиплексоров SURPASS hiT 7070 DC и до 6 мультиплексоров SURPASS hiT 7050 одновременно.

Для охлаждения используются встроенные в мультиплексоры дублированные блоки вентиляторов. Нормальное функционирование оборудования обеспечивается при температуре от -5 до +45 °C.

Электропитание осуществляется постоянным током – 48 V DC или – 60 V DC (от -40 до -75 В) с резервированием.

Для управления сетью применяется программное обеспечение TNMS с удобным графическим интерфейсом (GUI), устанавливаемое на компьютеры с ОС Windows или ОС SUN Solaris. При этом для подключения к мультиплексору локального терминала могут использоваться F-интерфейс RS232 или Q-интерфейс Fast Ethernet 100BaseT, а для подключения мультиплексора к сети управления - Q-интерфейс Fast Ethernet 100BaseT. Кроме того, передача управляющей информации осуществляется через каналы DCC потоков STM-N.




Рис. 1.6 – Скриншот программного обеспечения

Семейство имеет сертификаты Министерства информационных технологий и связи РФ, а также соответствует стандартам ITU-T и IEEE.



1.3 План модернизации

При модернизации сети будет использоваться современный оптический кабель с пониженным затуханием, что позволит сократить регенерационные участки. Кабель имеет расширенный температурный режим, что даст возможность прокладывать волокно и при наступлении холодов.

В качестве каналообразующего оборудования на волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), планируется применять современные мультиплексоры уровня STM-16. Использование же технологии спектрального уплотнения DWDM позволит формировать каналы скоростью более 10 Гбит/с и значительно повысить пропускную способность оптических волокон, что, в свою очередь, обеспечит гибкость предоставляемых услуг и большой резервный запас на будущие потребности в канальной емкости.

Магистральное оборудование передачи данных последнего поколения с поддержкой MPLS будет гарантировать бесперебойное предоставление сервиса конечному потребителю с минимально возможным временем перехода на резерв. Коммутаторы доступа в промышленном исполнении будут обеспечивать надежное подключение к оконечному оборудованию в наиболее сложных условиях эксплуатации.

При этом – сеть верхнего уровня Альметьевск-Азнакаево-Калмаш заменяем на DWDM STM-16 с использованием мультиплексоров SURPASS hiT 7300, 7500. Мультиплексоры SURPASS hiT 7070 переносятся на уровень Азнакаево-Субханкулов с заменой меди на волокно.

Прежде чем переходить на DWDM технологии необходимо рассмотреть их достоинства и недостатки, определив требуемые потоки. Поскольку DWDM STM-1 может быть реализовано и на SURPASS hiT 7070.

2 Особенности современных технологий DWDM

Сетевые операторы, использующие современные широкополосные транспортные технологии цифровой передачи данных, в борьбе за доминирующее положение на рынке телекоммуникационных услуг стараются предложить конечным пользователям (клиентам), все более широкую полосу передачи по той же или даже меньшей цене. В этой борьбе производители оборудования такой современной технологии, как технология синхронной цифровой иерархии (SDH), идут по пути увеличения линейной скорости передачи в одном канале (или на одной несущей), пропагандируя традиционный интенсивный путь развития систем связи. Те же производители, но сделавшие ставку на технологию оптического мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM), предполагают увеличение общей ширины полосы передачи путем увеличения числа каналов (или несущих), пропагандируя тем самым экстенсивный путь развития. Именно последняя технология, позволяющая передавать по одному волокну до 320 несущих, и является сейчас предметом пристального внимания и развития.

Интенсивный путь развития практически подошел к своему пределу и остановился на скорости 40 Гбит/с, используя технологию SDH . Однако из-за невозможности использовать даже эту скорость на многих волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС), что объясняется ограничением по дисперсии стандартного оптического волокна (ОВ), возрос интерес к экстенсивному пути развития. Действительно, если волоконно-оптическая система передачи (ВОСП) не может работать на скорости 40 Гбит/с в одном канале (на одной несущей), а может работать только на 2,5 Гбит/с, но при этом допускает использование 16 несущих на одно ОВ, то это также решает проблему расширения полосы. Если же технология WDM допускает работу той же ВОСП с 32–256 и даже большим числом каналов, то мы, вместо тупика в развитии интенсивного пути, снова видим светлые перспективы роста широкополосности системы .

Технология WDM была разработана в 1958 году, но активно развивается в основном последние десять лет . Ее описание можно найти теперь во многих публикациях. Для более глубокого понимания этой технологии важно знать, что в WDM несущие генерируются отдельными источниками (лазерами) и что эти несущие затем модулируются внешними информационными сигналами, формируя модулированные по интенсивности световые потоки, которые и объединяются (суммируются) оптическим мультиплексором (ОМ) в единый многочастотный сигнал, подаваемый в ОВ. 

На заре развития технологии WDM процессу стандартизации ее основных параметров: шага между несущими, длины и числа пролетов (секций), бюджета оптической мощности – уделялось мало внимания, так как эта технология использовала в качестве источника сигнала выходной сигнал мультиплексора SDH, а длина пролета была привязана к длине одной из стандартных секций SDH. Неудивительно, что среди систем WDM в то время можно было встретить системы с двумя каналами (1310 и 1550 нм, где разнос 240 нм диктовался только желанием сопрячь системы SDH, работающие с двумя стандартными несущими) или 5–7 каналами с шагом 3,2 или 1,6 нм, длина пролета и бюджет мощности которых не нормировался. О классификации самих систем WDM не было и речи.

Однако бурное развитие WDM привело к появлению первого, хотя и временного (класса draft) стандарта Международного союза электросвязи (МСЭ) G.mcs (1997), который впоследствии был одобрен (10.98) и опубликован в 1999 году как стандарт для многоканальных систем SDH с оптическими усилителями . Этот стандарт рекомендовал использовать частотный план с шагом несущих 100 ГГц (0,8 нм) и больше, хотя в разработках новых систем WDM, которые уже именовались как плотные WDM, или DWDM (см. системы компании Ciena ), уже использовался шаг 50 ГГц (0,4 нм). Результатом дальнейшего развития оптической интегральной схемотехники стало уменьшение шага между несущими последовательно до 50, 25 и 12,5 ГГц, о чем в момент разработки первого стандарта можно было только мечтать.

И вновь, уже здесь, интенсивный путь развития систем DWDM (с точки зрения уменьшения шага между несущими частотами) зашел в тупик, так как к следующему этапу – уменьшению шага до 6,25 ГГц – будет очень трудно перейти не только из-за физических ограничений (температурной нестабильности частот несущих), но и из-за существенного удорожания таких сверхплотных систем WDM (HDWDM). Выходом из этого экономического тупика явилось использование нового класса систем WDM – разреженных систем WDM, или CWDM, которые используют очень большой и фиксированный шаг между несущими – 20 нм – и очень дешевые средства выделения этих несущих: многослойные тонкопленочные оптические фильтры. Реализация такого решения стала возможной благодаря резкому расширению оптической полосы использования систем WDM: от 1270 до 1610 нм, что было обусловлено успехами в области создания ОВ, не имеющего пика поглощения на частоте 1383 нм.

Ниже будут рассмотрены в основном особенности технологии современной WDM, зафиксированные в трех недавно скорректированных или вышедших вновь версиях стандартов МСЭ , подытоживших первый этап развития систем WDM и позволивших провести классификацию ее систем и их основных параметров.



2.1 Mодель взаимодействия WDM

с транспортными технологиями

Первоначально несущие WDM использовались только для передачи трафика систем SDH. Системам WDM была уготована роль магистральных транспортных систем, работающих по схеме точка-точка. Однако каждая несущая в системах WDM принципиально могла передавать поток цифровых сигналов, сформированный по законам любой синхронной (для глобальных сетей) или асинхронной (для локальных сетей) технологии. Последнее объясняется тем, что она дает технологиям ЛВС физический уровень модели взаимодействия открытых систем OSI. В результате одна несущая может передавать АТМ или IP, или Ethernet трафик ЛВС, другая – трафик SDH или PDH глобальных сетей и т.д. Для этого нужно лишь промодулировать конкретную несущую WDM соответствующим сигналом, т.е. иметь соответствующий интерфейс на входе систем WDM, которые считаются прозрачными для внешнего модулирующего сигнала, обеспечивающими ему передачу через физический уровень в канал связи (среду передачи).

Взаимодействие всех перечисленных технологий с транспортной технологией WDM можно описать с помощью некоторой наглядной многоуровневой модели. Ранее модель взаимодействия технологий SDH/SONET, ATM и IP с WDM была рассмотрена в работе , но нуждается в коррекции, так как сейчас к указанным технологиям нужно добавить Ethernet. В этом случае, с учетом возможности переноса IP трафика с помощью ATM, модель принимает вид, представленный на рис.2. 



Рис. 2.1 – Модель взаимодействия

Она имеет четыре уровня, не считая оптической среды передачи. Из модели видно, что технология WDM обеспечивает технологиям ATM, Ethernet и IP физический интерфейс для выхода на физический уровень и далее в оптическую среду передачи.

Производители оборудования "старых глобальных технологий" SDH/SONET, желая продлить его моральный срок службы, также разработали все необходимые интерфейсы, используя свою альтернативу выхода на физический уровень и в среду передачи. Эта альтернатива основана на технике инкапсуляции ячеек АТМ или кадров/пакетов Ethernet и IP в виртуальные контейнеры SDH или виртуальные трибы SONET . Данная техника в настоящее время объединена под общим названием MSPP (Multiservice Provisioning Platform) – платформа мультисервисного обеспечения. Она позволяет использовать одну сеть SDH/SONET для передачи разнородного трафика путем использования различных интерфейсных карт с мультисервисными протоколами и процедурами инкапсуляции такого трафика. Это продлевает жизнь технологиям SDH/SONET и увеличивает их конкурентоспособность по отношению к WDM, что важно, учитывая малую распространенность сетей WDM в России. Модель позволяет просмотреть и вариант двойного преобразования: (ATM, Ethernet и IP)®(SDH/SONET)®WDM, который повышает гибкость SDH в смешанных SDH-WDM сетях.

Ясно, что при прочих равных условиях использование WDM имеет очевидные преимущества в передаче трафика ATM, Ethernet и IP, так как не требует инкапсуляции ячеек/кадров/пакетов в промежуточный модуль (STM/STS), что упрощает процедуру обработки трафика, уменьшает общую длину заголовков, повышая процент информационной составляющей трафика и эффективность передачи в целом.

С точки зрения архитектурных решений системы WDM используют пока топологии "точка-точка" или "линейная цепь" для магистральной передачи. Такие системы имеют определенные стандартизованные конфигурации и оптические интерфейсы. Классификация этих интерфейсов была впервые приведена в рекомендации МСЭ G.692 . Она сделана аналогично рекомендации МСЭ G.957 для SDH и знаменовала собой этап становления WDM как самостоятельной технологии, а не магистрального транспортного придатка технологий SDH/SONET.



2.2 Классификация эталонных точек оптических интерфейсов

На рис. 2.2 приведена конфигурация системы WDM в соответствии со стандартом. 



Рис. 2.2 - Конфигурация системы WDM

На рисунке отмечены следующие эталонные точки такой системы:

· S1 ... Sn – эталонные точки на ОВ у выходных оптических разъемов (ОР) передатчиков для каналов 1 ... n, соответственно;

· RM1 ... RMn – эталонные точки на ОВ непосредственно перед входными ОР блока оптического мультиплексирования/бустерного (мощного) усиления (ОМ/ОМУ) для каналов 1 ... n, соответственно;

· MPI-S (интерфейс основного маршрута/тракта в точке передатчика) – эталонная точка на ОВ сразу за выходным ОР блока ОМ/ОМУ;

· S' – эталонная точка сразу за выходным ОР линейного оптического усилителя (ЛОУ);

· R' – эталонная точка непосредственно перед входным ОР ЛОУ;

· MPI-R (интерфейс основного маршрута/тракта в точке приемника) – эталонная точка на ОВ непосредственно перед входным ОР блока предварительного оптического усиления/оптического демультиплексирования (ПОУ/ОД);

· SD1 ... SDn – эталонные точки у выходных ОР блока ПОУ/ОД для каналов 1 ... n, соответственно;

· R1 ... Rn – эталонные точки у входных ОР приемников для каналов 1 ... n, соответственно.

Замечания к рис. 2.2:

1. Когда для реализации оптического передатчика TX, соответствующего G.692, используется комбинация передатчика TX, соответствующего G.957, и следующего за ним оптического транспондера O/E/O, то эталонные точки Sn (определяемые в G.692) располагаются сразу за выходными разъемами транспондера O/E/O. В этом случае интерфейс S между передатчиком TX (G.957) и транспондером O/E/O выбирается из набора спецификаций, определенных для точки S (G.957). Другими словами, последовательность блоков и интерфейсов в этом случае примет вид: TX (G.957)®S (G.957)®O/E/O®Sn (G.692).

2. Приведенная спецификация эталонных точек предусматривает возможность потерь как между точками Sn – RMn, так и между точками SDn – Rn (минимальные потери равны нулю).

3. В случае, если передатчики и блок ОМ/МОУ или же блок ПОУ/ОД и приемники технологически интегрируются в одном блоке, то исключается возможность доступа к интерфейсам в эталонных точках Sn, RMn или/и в точках SDn, Rn.

2.3 Классификация однопролетных и многопролетных оптических секций

Линейные системы WDM делятся на секции вида:

· однопролетные секции, ограниченные расстоянием между двумя ТМ, не имеющими внутри ОУ или регенераторов (топология точка-точка);



· многопролетные секции, в которых длина пролета ограничена расстоянием между ТМ и ЛОУ, или между двумя ЛОУ, или между ЛОУ и регенератором, а длина секции в целом ограничена расстоянием между двумя ТМ или между ТМ и регенератором (топология линейная цепь).

Классификация конфигураций систем WDM в стандарте проведена аналогично тому, как это сделано для систем SDH. Так, для систем, не использующих ЛОУ, предлагается классификация, приведенная в табл. 1, а для систем, использующих ЛОУ, – в табл. 2.1 

                                                                                                            Таблица 2.1

Классификация систем WDM, не использующих ЛОУ



                                                                                                            Таблица 2.2

Классификация систем WDM, использующих ЛОУ



В обоих случаях в качестве классификационных параметров используют число мультиплексируемых каналов, длину (класс) пролета и уровень модуля STM-N в иерархии SDH. Приведенные в таблицах расстояния условны и используются только для классификации, а не для расчетов.
В обеих таблицах применяются следующие шаблоны кодов применения: для однонаправленных (симплексных) систем nWx-y.z; для двунаправленных (дуплексных) систем B-nWx-y.z.

Приведенные символы означают: n – число используемых длин волн; W – показатель длины однопролетной секции/пролета (принимающий значение: L (long-haul) – длинная секция/пролет; V (very long-haul) – очень длинная секция/пролет; U (ultra long-haul) – сверхдлинная секция/пролет); x – число перекрытий, допустимых в рамках данного кода применения (для систем, не использующих ЛОУ, x=1, и этот элемент кода опускается); y – скорость передачи сигнала на одной длине волны, выраженная в уровнях STM:
4 – STM-4, 16 – STM-16, 64 – STM-64; z – тип волокна, представленный кодом: 2/3/5 – соответствуют волокнам типа G.652/G.653/G.655; B – обозначение двунаправленной (дуплексной) системы.

Включение в классификацию на данном этапе (стандарт одобрен 10.98, выпущен в 1999 году, две вышедшие впоследствии коррекции относятся к частотному плану, а не к интерфейсам) систем с 16 длинами волн отражает только состояние работ над стандартом, а не возможности систем WDM. Предполагается, что таблицы могут быть продолжены, видимо, по схеме (32, 64, 96, 128, 160, 192, 256). Вместе с тем, даже 16 каналов, при использовании сигнала STM-64 в каждом канале, позволяют реализовать гарантированную емкость канала на одном ОВ в 160 Гбит/с, что уже больше того, что могут дать промышленные системы SDH уровня STM-256, которые только начинают внедряться (предъявляя при этом более высокие требования к ОВ).
В табл.2.2 показано, что максимальная длина регенераторной секции может теперь гарантированно выбираться равной 600 км (5 очень длинных пролетов ОДП) или 640 км (8 длинных пролетов ДП). В этом плане важно указать, для каких условий затухания выбранного ОВ и при какой накопленной дисперсии данные типы пролетов и однопролетных секций могут быть реализованы.
В стандарте G.692 указано, что при расчете длин пролетов предполагалось, что среднее затухание ОВ в кабеле (с учетом кабельных сростков и гарантированного удельного запаса в бюджете мощности) составит не более 0,28 дБ/км в диапазоне длин волн 1528–1565 нм. Такое затухание приводит к возможным потерям на уровне 11 дБ на 40 км, а значит, и к необходимости компенсировать их в бюджете мощности,  что и отражено в таблице максимально допустимых потерь для секций/пролетов с различными кодами применени.......................