Glava 7 WDM

Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta

Glava 7

Multipleksirawe na branovi dolì-ni (WDM)

7.1 Voved

Se dviìme kon op{testvo koe pobaruva potrebnite informaciite da gi

imame na dofat vo bilo koe vreme, mesto i format. Informaciite gi dobivame

preku mno{tvoto od raznovidni komunikaciski mreì, ~ii konkretni imple-

mentacii se napraveni so odreden kapacitet (na primer: postavenite SDH

mreì) i sledstveno vo daden moment vo idnina treba da se nadgradat za da se

opfati soobra}ajot koj eksponencijalno raste (posebno podato~niot soobra}aj

koj odi niz Internet).

Tehnologijata na opti~kite vlakna moè da ja smetame za izlez od ovaa si-

tuacija, poradi nejzinite potencijalno neograni~eni mo`nosti:

- ogromen opseg (blizu 50 Tbit/s),

- malo slabeewe (0,2 dB/km),

- mala distorzija (izobli~uvawe) na signalot,

- niski materijalni pobaruvawa,

- mal zafatninski prostor,

- niska cena.

Primarna cel se mo`nostite {to gi nudi ovaa tehnologija da se ostvarat

vo realnosta, so cel da se zadovolat pobaruvawata pri informacionoto mre`no

rabotewe, ne samo sega, tuku i vo godinite {to doa|aat.

Osnovnata pretpostavka vo oblasta na prenosnite mreì e deka korisni-

cite s pove}e }e gi koristat podato~nite mreì, a toa podrazbira i mre`ni ap-

Glava 7 - 1


likacii koi pobaruvaat golem opseg, kako na pr. prebaruvawe na WWW (World

Wide Web), JAVA aplikacii, video/audio striming, video konferencii i sl. No,

od druga strana, taka }e se pojavi potreba od mreì so ogromen transmisionen

kapacitet, ~ii mo`nosti treba da bidat mnogu ponapredni vo odnos na tie {to

dene{nite prenosni (t.e. transportni) mreì moàt da gi ponudat. Vo edna tak-

va situacija, normalno e da se baraat re{enija {to }e go zadovolat se pogolemi-

ot glad za bitski brzini.

Podatoci

Govor

1990

1995

2000

2003

Vol

umen

na

soo

bra

kaj

Slika 7.1 Rast na podato~niot i govorniot soobra}aj (skica)

Slika 7.1 go pokaùva zabeleàniot rast na podato~niot i govorniot soobra}aj

od strana na golemite telekomunikaciski kompanii. Iako govorniot soobra}aj

prodolùva linearno da raste, so pribli`no 7% godi{no ({to se smeta za

visoka stapka vo pove}eto biznis sektori), ona {to navistina go privlekuva

vnimanieto na lu|eto e podato~niot soobra}aj. Vo visoko razvienite zemji, kade

telekomunikaciskite uslugi intenzivno se koristat, podato~niot soobra}aj ve-

}e go ima nadminato govorniot soobra}aj.

Znaej}i deka opsegot na monomodnoto opti~ko vlakno e pribli`no 50

Tbit/s, {to e 4 reda na veli~ina pogolemo od elektronskite podato~ni protoci

koi iznesuvaat nekolku Gbit/s, sledi deka sekoj nareden napor {to }e se

prevzeme, treba da bide naso~en kon toa ovoj ogromen ras~ekor me|u opti~kiot i

elektronskiot opseg da se nadmine, odnosno istiot da se iskoristi. Zemaj}i go

predvid faktot deka maksimalniot protok so koj eden kraen korisnik (rabotna

Glava 7 - 2


stanica ili porta so interfejs kon podmreà so pomal protok) moè da

pristapi na mreàta e ograni~en (na nekolku Gbit/s) od brzinata na elektroni-

kata, a so cel do go iskoristime ogromniot kapacitet {to go nudat opti~kite

vlakna, kako biten moment pri dizajniraweto na opti~kite mreì se nametnuva

voveduvaweto na ramnopravnost me|u mnogute korisni~ki transmisii vo

mre`nata arhitektura i protokolite. Vo edna opti~ka mreà, ovaa ramnoprav-

nost moè da se ovozmoì vo odnos na sekoj(a):

- branova dolìna ili frekvencija (pri WDM),

- vremenski otse~ok (pri TDM)

- branov oblik (pro{iren spektar, pri CDM).

Opti~kite TDM i CDM denes vaàt za futuristi~ki tehnologii. Kaj op-

ti~koto TDM, sekoj kraen korisnik treba da bide sinhroniziran vo ramkite na

eden vremenski otse~ok. Vkupniot bitski protok pri opti~ko TDM e zbir na

protocite od site TDM kanali vo sistemot, dodeka ~ip (chip) protokot pri op-

ti~ko CDM moè da bide mnogu povisok otkolku protokot na bilo koj kraen ko-

risnik. Kako rezultat na ova, i vo dvata gorenavedeni slu~ai (TDM i CDM) pro-

tocite moè da bidat mnogu povisoki otkolku {to e brzinata na procesirawe na

elektronikata, {to zna~i deka nekoj del od interfejsot na krajniot korisnik na

mreàta mora da raboti so brzina pogolema od elektronskata. Zatoa, TDM i

CDM se relativno pomalku atraktivni vo odnos na WDM, bidej}i WDM - za raz-

lika od TDM i CDM - nema vakvi pobaruvawa.

Konkretno, WDM e momentalno najpreferiranata tehnologija za mul-

tipleksirawe, za transmisija na dolgi rastojanija po opti~kite komunikaciski

mreì, bidej}i site terminalni opremi treba da rabotat so brzina na eden

WDM kanal, koja moè da bide izbrana proizvolno, na primer najgolemata brzi-

na na elektronsko procesirawe. Poradi toa, golemite telekom kompanii denes

posvetuvaat zna~ajni napori vo razvivawe i primena na WDM tehnologiite vo

nivnoto rabotewe.

Glava 7 - 3


7.2. Multipleksirawe po branovi dolìni (Wavelength Division Mul-

tiplexing WDM)

WDM e pristap na multipleksirawe koj ja koristi ogromnata razlika vo

opsezite {to gi nudat ovie dve tehnologii (opti~kata i elektronskata), taka

{to sekoj kraen korisnik raboti so brzina/protok {to elektronskite uredi ja

dozvoluvaat, no pove}e WDM kanali od razli~ni korisnici moè da bidat

multipleksirani vo edno isto opti~ko vlakno. Pri WDM, opti~kiot

transmisionen spektar (Slika 7.2) e podelen na pove}e branovo-dolìnski

opsezi, koi ne se prepokrivaat eden so drug, taka {to sekoja branova dolìna

poddrùva eden komunikaciski kanal, koj funkcionira so brzina/protok

proizvolno izbrana, na pr. vrvna elektronska brzina. Taka, dozvoluvaj}i pove}e

WDM kanali istovremeno da postojat vo isto opti~ko vlakno, se ovozmoùva

iskoristuvawe na ogromniot opti~ki opseg, no prethodno treba da se odgovori

na predizvicite od tipot: dizajn i razvivawe na soodvetni mre`ni arhitekturi,

protokoli i algoritmi. Isto taka, WDM uredite se s poednostavni za

implementacija, bidej}i generalno, site komponenti vo eden takov ured treba da

rabotat so brzina na elektronikata; kako rezultat na ova, denes na pazarot se

prisutni pove}e WDM uredi, no s pove}e se pojavuvaat i novi.

800 1000 1200 1400 1600 1800

Branova dolìna (nm)

Zag

ubi

(dB

/km

)

50 THz

Korisen opseg

200 nm 200 nm

1

2

Slika 7.2 Branovo-dolìnski opsezi na opti~ko vlakno, koi se karakteriziraat

so malo slabeewe na signalot

Glava 7 - 4


Istraùvawata i razvojot na opti~kite WDM mreì dobija na teìna

poslednive nekolku godini, i se ~ini deka tie odedna{ poprimija edna eksplo-

zivna forma. Ovaa konstatacija e otslikuvawe na neodamne{nite publikacii,

konferencii, rabotilnici, ùrnali i magazini, koi ja razrabotuvaat ovaa prob-

lematika. Razvieni se golem broj na eksperimentalni prototipovi (i s u{te se

razvivaat novi), koi se primeneti i testirani glavno od telekom provajderite,

no i od pove}e novi kompanii. Se o~ekuva slednata generacija na Internet da

koristi skeletni mreì bazirani na WDM konceptot.

Sovremenite razvojni aktivnosti pokaùvaat deka vakov tip na WDM

mreà bi na{la primena kako skeletna mreà, koja bi pokrivala golema terito-

rija, na pr. na nacionalno ili na globalno nivo. Kako i da e, postojat modeli ka-

ko za lokalni, taka i za metropoliten aplikacii na WDM mreìte. Krajnite ko-

risnici - za koi funkcioniraweto na skeletnata mreà }e bide transparentno,

osven za zna~ajno podobreni vremiwa na odziv - }e bidat povrzani na mreàta

preku soodvetni komutaciski/rutira~ki jazli, koi }e bidat ~uvstvitelni (}e re-

agiraat) na branovi dolìni. Vo taa smisla, ne zna~i deka kraen korisnik mora

da bide terminalna oprema, tuku zbirna aktivnost na odreden broj na terminali

- vklu~uvaj}i i takvi koi moèbi pripa|aat na drugi regionalni ili lokalni

podmreì - taka {to sevkupnata aktivnost od krajnite korisnici, na bilo koj od

nejzinite transmiteri, e blisku do vrvnata brzina na elektronsko procesirawe.

Isto taka, bi zabeleàle deka vaèn problem kaj WDM konceptot, no na

koj moèbi ne mu e posveteno dol`no vnimanie vo akademskite istraùvawa, e

poimot za pristapna mreà, za {to edno mo`no re{enie e pasivnata opti~ka

mreà (Passive Optical Network - PON).

7.3. Evolucija na WDM mreìte

7.3.1 WDM sistemi to~ka-to~ka

WDM tehnologijata e implementirana od strana na nekolku telekom kom-

panii za komunikacija to~ka-to~ka. Ovaa primena e vovedena poradi zgolemeni-

Glava 7 - 5


te pobaruvawa za komunikaciski opseg. Koga pobaruvawata go nadminale kapaci-

tetot na postoe~kite opti~ki vlakna, se pokaàlo deka WDM e najefikasna al-

ternativa (podrazbiraj}i odnos cena/performansi) vo sporedba so postavuvawe-

to na pove}e opti~ki vlakna. Edna studija gi sporeduva relativnite tro{oci za

nadgradba na transmisioniot kapacitet na link to~ka-to~ka, po~nuvaj}i od

STM-16/OC-48 (so 2.5 Gbit/s), s do STM-64/OC-192 (so 10 Gbit/s) preku slednive tri

mo`ni solucii:

1) Instalacija na dopolnitelni opti~ki vlakna i terminalna oprema

(multifiber solucija).

2) êtiri-kanalno WDM re{enie (Slika 7.3), kade {to WDM multiple-

kserot kombinira 4 nezavisni podato~ni potoci, sekoj na razli~na branova dol-

ìna, i gi ispra}a po opti~ko vlakno; i demultiplekser na priemniot kraj od

opti~koto vlakno, koj gi razdvojuva ovie podato~ni potoci.

3) STM-64/OC-192 re{enie so povisoka elektronska brzina.

Analizite pokaùvaat deka za dolìna na transmisionen link pomala od

50 km, multifiber re{enieto e najevtino; no za rastojanija pogolemi od 50 km,

WDM re{enieto e najisplatlivo, so toa {to tretoto re{enie (so povisoka ele-

ktronska brzina) ne zaostanuva mnogu zad WDM re{enieto.

WDMpredavatel

WDMpredavatel

WDMpredavatel

WDMpredavatel

1

2

3

4

TE

TE

TE

TE

1

2

3

4

TE

TE

TE

TE4321,,,

TE - Terminal Equipment (terminalna oprema)WDM - Wavelength Division Multiplexing

Opti~ki zasiluva~i

Liniski opti~ki zasiluva~i

Slika 7.3 êtiri-kanalen WDM transmisionen sistem to~ka-to~ka, so primena

na zasiluva~i

Glava 7 - 6


WDM multiplekser/demultiplekser (MUX/DEMUX) vo linkovite to~ka-

to~ka e proizvod koj e dostapen na pazarot, a go proizveduvaat nekolku vendori

(golemi proizvoditeli) kako {to se IBM, Pirelli i AT&T. Brojot na branovi dol-

ìni po opti~ko vlakno ne moème to~no da go specificirame, no toj se dviì

vo redot na nekolku desetici branovi dolìni (64 branovi dolìni, spored ne-

koi izvori), i beleì postojana tendencija na zgolemuvawe (moèbi do nekolku

stotici branovi dolìni po opti~ko vlakno).

Mul

tipl

ekse

rD

emul

tipl

ekser

1

j

w

Slika 7.4 Branovo-dolìnski Add/Drop multiplekser (WADM)

7.3.2 Branovo-dolìnski add/drop multiplekser

Eden primer za branovo-dolìnski Add/Drop multiplekser (Wavelength

Add-Drop Multiplexer - WADM) e prikaàn na Slika 7.4. Se sostoi od demulti-

plekser, po {to sledat 22 komutatori - po eden komutator za sekoja branova

dolìna - po {to sleduva multiplekser. WADM moè da bide staven na fizi~ki

opti~ki link. Ako site 22 komutatori se vo sostojba bar, toga{ site branovi

dolìni samo minuvaat niz WADM. No, ako eden od 22 komutatorite, preku

elektronska kontrola, e konfiguriran vo sostojba kros (kakov {to e slu~ajot

so komutatorot koj soodvetstvuva na w, prikaàn na Slika 7.4), toga{ signalot na soodvetnata branova dolìna }e se simne (drop) lokalno, a na ovaa WADM lo-

kacija, a na istata branova dolìna }e bide dodadena (add) nova podato~na pri-

Glava 7 - 7


toka. Ova moè da bide slu~aj i za pove}e branovi dolìni t.e. tie moàt da

bidat simnati ili dodadeni, dokolku WADM interfejsot ima soodvetna

hardverska i procesorska poddr{ka.

Ovaa funkcionalnost na add/drop multipleksirawe moè da bide usovr{e-

na za prakti~na implementacija na opti~ki add/drop multiplekser (Optical ADM -

OADM). Na primer, eden OADM moè da simne del od soobra}ajot na odredena

branova dolìna, ili moè da simne grupa od branovi dolìni.

7.3.3 Opti~ki i branovo-dolìnski kroskonekti: pasivna yvezda, pasiven ruter i

aktiven komutator

So cel da imame mreà so opti~ki linkovi so pove}e branovi dolìni,

potrebni se soodvetni uredi za opti~ka interkonekcija. Ovie uredi pripa|aat

na edna od slednive kategorii:

- Pasivna yvezda (passive star), Slika 7.5;

- Pasiven ruter (passive router), Slika 7.6;

- Aktiven komutator (active switch), Slika 7.7.

1

2

3

4

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,,

1 11

1

Svetlovod (optical fiber)

4 4 44

Pasivna yvezda

Slika 7.5 Primer na 44 pasivna yvezda

Pasivnata yvezda (Slika 7.5) e ured za broadkast (difuzija), taka {to mo}-

nosta na signalot {to e primen na odredena branova dolìna na vlezna opti~ka

porta, vo idealen slu~aj }e bide podednakvo podelena na site izlezni porti. Pri

toa, signalot se pojavuva na site izlezni porti, na istata branova dolìna na

Glava 7 - 8


koja i vlegol vo pasivnata yvezda. Na primer, na Slika 7.5 signal na branova dol-

ìna 1 od vleznoto opti~ko vlakno 1, i drug signal na 4 od vleznoto opti~ko vlakno 4, se prateni (preku difuzija) do site izlezni porti. Slu~aj na kolizija

moè nastane koga dva ili pove}e signali preku vleznite opti~ki vlakna, isto-

vremeno se prateni kon yvezdata, na ista branova dolìna. Pretpostavuvaj}i de-

ka brojot na branovi dolìni i brojot na opti~ki porti se ednakvi (kolku bra-

novi dolìni ima, tolku ima i porti), pasivna yvezda NN moè da rutira niz

nea do N istovremeni konekcii (vrski me|u vlezovi i izlezi na pasivnata yvez-

da).

Vlezovi Izlezi

1

2

3

4

1

2

3

4

1234

12

34

12

34

1234

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,, Slika 7.6 Primer na 44 pasiven ruter (4 branovi dolìni)

Glava 7 - 9


Vlezovi

1

2

3

4

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,,

1234

1234

123

41 2

34

1

2

3

4

Izlezi

1

2

3

4

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,,

4321 ,,,

Komutator

Komutator

Komutator

Komutator

111

2

22

33

33

2

1

44

4 4

Slika 7.7 Primer na 44 aktiven komutator (4 branovi dolìni)

Pasivniot ruter (Slika 7.6) moè poedine~no da ja rutira sekoja od pove-

}eto branovi dolìni koi doa|aat od edno opti~ko vlakno, na istata branova

dolìna na razli~ni (posebni) izlezni opti~ki vlakna. Na primer, branovite

dolìni 1, 2, 3 i 4, koi doa|aat preku vleznoto opti~ko vlakno 1, se rutirani na istite branovi dolìni, soodvetni na izleznite opti~ki vlakna 1, 2, 3 i 4

(respektivno), kako na Slika 7.6. Da zabeleìme deka vakov ured ovozmoùva re-

iskoristuvawe na branovite dolìni, t.e. ista branova dolìna moè da bide

povtorno iskoristena (reiskoristena), t.e. da ovozmoì pove}e istovremeni ko-

nekcii niz ruterot. Branovata dolìna na koja edna vlezna porta se rutira na

edna izlezna porta zavisi od matricata na rutirawe (ili rutira~ka matri-

ca), koja go karakterizira ruterot; ovaa matrica e odredena od internite povr-

zuvawa me|u multiplekserskiot i demultiplekserskiot stepen vo samiot ruter.

Matricata na rutirawe na eden pasiven ruter e fiksna i taa ne moè da se menu-

va. Vakvi ruteri se komercijalno dostapni, a se poznati i kako Latin ruteri, bra-

novo-vode~ki re{etkasti ruteri (WGRs), branovo-dolìnski ruteri (WRs) itn.

I povtorno, pretpostavuvaj}i kolku branovi dolìni, tolku i opti~ki porti,

eden NN pasiven ruter niz nego moè da rutira N istovremeni konekcii (spo-

redeno so samo N-te kaj pasivnata yvezda); kako i da e, nedostatok na pasivniot

ruter e karakteristikata za broadkast, {to sepak, pasivnata yvezda ja poseduva.

2

Aktivniot komutator (Slika 7.7), kako i pasivniot ruter, ja poseduva oso-

binata za reiskoristuvawe na branovite dolìni, i isto taka moè da poddrì

Glava 7 - 10


N2 istovremeni konekcii. No, aktivnata yvezda ima dopolnitelno podobruvawe

vo odnos na pasivniot ruter vo toa {to, negovata matrica na rutirawe moè da

bide rekonfigurirana po potreba, preku elektronska kontrola. Kako i da e,

aktivniot komutator iziskuva energetsko napojuvawe i ne e tolku toleranten

kon gre{ki, kako {to se pasivnata yvezda i pasivniot ruter, za koi ne e potreb-

no napojuvawe. Aktivniot komutator e poznat i kako branovo-dolìnski ruti-

ra~ki komutator (Wavelength Routing Switch - WRS), branovo-dolìnski selekti-

ven kroskonekt (Wavelength Selective Crossconnect - WSXC), ili nakratko samo

kroskonekt.

Aktivniot komutator moè da bide nadgraden so dopolnitelen kapacitet,

taka {to edna branova dolìna moè da bide konvertirana vo druga, pred sami-

ot vlez vo multiplekserskiot stepen, pred izleznoto opti~ko vlakno. Komuta-

tor opremen so vakva branovo-dolìnska konvertorska karakteristika e pomo-

}en vo odnos na obi~niot WRS, i e poznat kako branovo-dolìnski konverti-

ra~ki komutator, branovo-dolìnski menuva~ki kroskonekt (Wavelength Interc-

hanging Crossconnect- WIXC) itn.

Iako za aktivniot komutator pretstaven na Slika 7.7 e pretpostaveno da

inkorporira branovo-dolìnski DEMUX/MUX uredi, treba da se zabeleì deka

vakvite uredi moè da bidat sostaven del i na opti~kiot transmisionen sistem,

koj funkcionira so pove}e branovi dolìni. Zatoa, ovie DEMUX/MUX uredi ne

se vklu~eni vo proizvodite za opti~ka kroskonekcija, koi se razvivani od pove-

}eto vendori vo dene{no vreme.

Pasivnata yvezda se koristi vo lokalnite WDM mreì, dodeka aktivniot

komutator se koristi vo WAN mreìte. Pasivniot ruter, pak, ima najdena svoja

primena glavno kako MUX/DEMUX ured. WADM uredot i negovite varijanti,

glavno se koristat za izvedba na opti~ki WDM prstenesti mreì, koi se o~eku-

va da bidat primeneti, pred s, na nivo na MAN (Metropoliten Area Network).

Primer 7.1. Na slikite 7.5, 7.6 i 7.7 se pretstaveni pasivnata yvezda (PS), pasivniot ruter

(PR) i aktivniot komutator (AS), respektivno. Vo tabelata P.7.1 e prikaàna sposobnosta na

sekoj od ovie elementi simultano da gi poddrì slednite grupi od konekcii:

a) branova dolìna 1 od vlez 1 na izlez 1 branova dolìna 1 od vlez 1 na izlez 2

Glava 7 - 11


branova dolìna 2 od vlez 1 na izlez 1

b) branova dolìna 2 od vlez 1 na izlez 2 branova dolìna 2 od vlez 2 na izlez 1 branova dolìna 3 od vlez 3 na izlez 1

v) branova dolìna 1 od vlez 1 na izlez 1 branova dolìna 2 od vlez 2 na izlez 1 branova dolìna 3 od vlez 1 na izlez 3

Tabela P.7.1. Poddr{ka na simultani konekcii

PS PR AS

a) 9 8 8 b) 8 9 9 v) 8 9 9

Primer 7.2. Matricata na rutirawe vo pasiven ruter NN , koja {to go opi{uva prespojuvaweto na signalite od vlezovite na izlezite, se narekuva latinski kvadrat. Vo nego,

site elementi vo sekoja redica i vo sekoja kolona treba da bidat razlini. Taka, od dvete 44 matrici pokaàni podolu, samo 2 go ispolnuva ova svojstvo i so toa, pretstavuva latinski kvadrat (vo 1, vo tretata i etvrtata kolona, nekoi elementi se povtoruvaat).

=

1243

2314

1432

4321

1

=

3214

2143

1432

4321

2

Brojot na razlini NN latinski kvadrati e koneen i za 3=N , toj iznesuva . (Za ve`ba, da se napi{at ovie latinski kvadrati).

12!32 =33

Primer 7.3. Za ve`ba, da se nacrta realizacija na aktiven komutatator so aktivni

komutatori .

4422

Glava 7 - 12


7.4 Konstrukcii na WDM mreà

7.4.1 Broadcast-and-select (lokalna) opti~ka WDM mreà

Lokalnata WDM opti~ka mreà moè da bide konstruirana so povrzuva-

we na mre`ni jazli preku dvonaso~ni opti~ki vlakna vo pasivna yvezda, kako

{to e pokaàno na Slika 7.8. Jazolot vr{i transmisija kon yvezdata preku edna

raspolo`liva branova dolìna, koristej}i laser koj sozdava opti~ka informa-

ciska pritoka. Informacionite pritoki od pove}e izvori opti~ki se kombini-

raat vo yvezdata i mo}nosta na signalot od sekoja pritoka e ednakvo razdelena i

propratena do site jazli preku nivnite vlezni vlakna. Priemnikot na jazolot,

koristej}i opti~ki filter, e nagoden na samo edna od branovite dolìni i za-

toa toj moè da primi informaciska pritoka. Komunikacijata pome|u izvorite

i priemnicite moè da bide po edna od slednive dve metodi:

- Single-hop (edna delnica);

- Multihop (pove}e delnici).

Unikast (unicast)Multikast (multicast)

Pasivna yvezda

Slika 7.8 Lokalna opti~ka WDM mreà bazirana na upotreba na pasivna yvezda

Isto taka, va`no e da se zabeleì deka koga izvorot emitira na odredena

branova dolìna 1 , pove}e priemnici moè da bidat nagodeni na taa branova dolìna, i site tie moàt da primat informaciska pritoka. Zna~i, pasivnata

yvezda go poddrùva multicast servisot.

Glava 7 - 13


7.4.2 WAN opti~ki mreì so rutirawe po branovi dolìni

Opti~ka WDM mreà za rutirawe po branovi dolìni (za {iroki obla-

sti) e prikaàna na Slika 7.9. Mreàta se sostoi od opti~ko komutacisko pole

koe sodrì aktivni komutatori povrzani so opti~ki linkovi, so {to se formi-

ra proizvolna fizi~ka topologija. Sekoj kraen korisnik preku opti~ki link e

povrzan so aktiven komutator. Kombinacijata na kraen korisnik i soodveten

komutator odgovara na eden mreèn jazol. Sekoj jazol e opremen so set od

predavateli i priemnici. Predavatelot vo jazolot ispra}a paketi vo mreàta, a

priemnikot prima paketi od mreàta.

4

6 71

5

92

3

10

1

8

1

2

1

1

2Mreà od opti~ki komutatori

G

H

A

BC

D

E

F

Pristapna stanica (primer: PC so karti~ka soopti~ki predavateli i priemnici)

Komutator (sodrì opti~ki komutator, fotonskizasiluva~i, konvertori na branovi dolìni i sl.)

Slika 7.9 WAN opti~ka mreà so rutirawe po branovi dolìni

Osnovniot mehanizam na komunikacija vo mreìte so rutirawe po brano-

vi dolìni e svetlosnata pateka (lightpath). Taa e opti~ki komunikaciski kanal

Glava 7 - 14


pome|u dva jazli vo mreàta i moè da opfa}a pove}e od eden opti~ki link.

Sredi{nite jazli ja rutiraat svetlosnata pateka vo opti~ki domen koristej}i

gi nejzinite aktivni komutatori. Krajnite jazli na svetlosnata pateka ja povr-

zuvaat nea so predavatelite i priemnicite koi se nagodeni na branovata dolì-

na na koja raboti svetlosnata pateka. Na primer, na sl. 11 svetlosnite pateki

pome|u jazlite A i C se postaveni na branova dolìna 1 , pome|u jazlite B i F na branova dolìna 2 i pome|u jazlite H i G na kanalot na branovata dolìna 1 . Svetlosnata pateka pome|u jazlite A i C e rutirana preku aktivnite komutatori

1, 6 i 7.

Vo nedostig na nekakva naprava za konverzija na branovata dolìna,

svetlosnata pateka treba da bide na istiot kanal na branovata dolìna na celta

svoja pateka niz mreàta; ova barawe e naso~eno kon svojstvoto na kontinuitet

vo branovata dolìna na svetlosnata pateka. Ova barawe, isto taka, ne mora da

bide neophodno ako imame konvertori na branovi dolìni vo mreàta. Na

primer, na sl. 11, svetlosnata pateka pome|u jazlite D i E pominuva preku opti~-

kiot link od jazolot D do komutatorot 10 na branova dolìna 1 , vo nego se kon-vertira na branova dolìna 2 , pominuva preku linkot pome|u komutatorot 10 i komutatorot 9 na branova dolìna 2 , se konvertira povtorno vo branova dol-ìna 1 vo komutatorot 9 i pominuva preku opti~kiot link od komutatorot 9 do jazolot E na branova dolìna 1 .

Osnovnoto barawe vo opti~kite mreì so rutirawe po branovi dolìni e

toa {to dve ili pove}e svetlosni pateki koi preminuvaat preku ist opti~ki

link, moraat da bidat na razli~ni kanali na branovi dolìni taka {to tie ne

moàt da interferiraat me|u sebe.

Primer 7.4. Za ve`ba, da se odredi minimalniot broj na branovi dolìni potrebni da se

poddràt site konekcii od slikata 7.9, ako celata mreà od optiki komutatori se zameni so

pasivna yvezda.

Primer 7.5. Na slikata P.7.5 e pretstavena mreà od 4 optiki komutatatori (1, 2 ,3 i 4),

so 4 pristapni stanici (A, B, C i D). Niz nea se vospostaveni dve konekcii: A B na branova

dolìna 1 i C B na branova dolìna 2. Ako treba da se dodade u{te konekcijata D B, toga{ mora da se iskoristi i treta branova dolìna, 3, so ogled na toa {to site tri konekcii mora da

Glava 7 - 15


go koristat linkot 1-2 za da terminiraat vo B. Dodavawe na nova konekcija koja {to ne

terminira vo B, moè da se napravi so reiskoristuvawe na nekoja od trite upotrebeni branovi

dolìni (na primer, moè da se vospostavi konekcija C D na branova dolìna 1).

3 4

1 2

A

B

C

D

1

2

1

3

Slika P.7.5. Planirawe na branovi dolìni niz mreà so optiki komutatori

Treba da se zabaleì deka vo ovoj konkreten sluaj, ovozmoùvaweto na promena na

branovite dolìni vo aktivnite komutatori nema da bide od nikakva korist vo pogled na

minimizirawe na brojot na branovi dolìni potrebni za realizacija na spomenatite konekcii.

7.4.3 Ednostaven problem vo WDM mreà

Kako {to objasnivme vo to~kata 7.4.2, krajnite korisnici na opti~kite

WDM mreì moè da komuniciraat eden so drug preku opti~ki WDM kanali po

celata dolìna na patot, {to ukaùva na definiraweto na svetlosnite pateki.

Vakvata pateka moè da opfati pove}e opti~ki linkovi, t.e ovozmoùva

sozdavawe na circuit switched interkonekcija pome|u dva jazli koi moàt da

imaat golem soobra}aen protok pome|u niv i koi moàt da bidat ednakvo

locirani eden od drug vo fizi~kata opti~ka mre`na topologija.

Vo mreà so N jazli, ako sekoj jazol e povrzan so N-1 predavateli (laseri)

ili priemnici (filtri), i ako ima dovolno branovi dolìni na site opti~ki

linkovi, toga{ sekoj par jazli moè da bide povrzan so celosna opti~ka svetlos-

na pateka i tuka nema mreèn problem {to bi trebalo da se re{i. Vo sekoj slu-

Glava 7 - 16


~aj, treba da se zabeleì deka goleminata na mreàta (N) moè da bide promen-

liva, predavatelite se skapi, pa zatoa sekoj jazol moè da bide opremen samo so

nekolku takvi, a tehnolo{kite ograni~uvawa go diktiraat brojot na WDM kana-

lite koj moè da bide poddràn vo opti~koto vlakno i toj moè da bide ograni-

~en do W (~ija vrednost denes iznesuva nekolku desetici, a se o~ekuva so tekot

na vremeto i so tehnolo{kite napreduvawa ovoj broj da se zgolemi). Zatoa, samo

ograni~en broj na svetlosni pateki moàt da bidat postaveni vo mreàta.

Kako predizvikuva~ki mreèn problem moè da se zabeleì slednovo: da-

den e set od svetlosni pateki koi treba da se postavat vo mreàta i dadeno e

ograni~uvawe na brojot na branovite dolìni. Treba da se odredat ruterite

preku koi ovie svetlosni pateki treba da bidat postaveni i da se odredat brano-

vite dolìni koi treba da bidat dodeleni na svetlosnite pateki taka da brojot

na postaveni svetlosni pateki bide maksimalen. Dodeka najkratkiot pat na ru-

tirawe moè da bide najpogoden od gledna to~ka na sekoja svetlosna pateka, tre-

ba da se zabeleì deka ovoj izbor ponekoga{ moè da bide `rtvuvan so cel da se

ovozmoì postavuvawe na pogolem broj na svetlosni pateki. Zna~i, moè da se

dozvolat nekolku alternativni ruti za postavuvawe na svetlosni pateki. Za

svetlosnite pateki koi ne moàt da bidat postaveni poradi ograni~uvawata na

rutite i branovite dolìni se veli deka se blokirani, pa soodvetniot optimi-

zaciski problem na mreàta e da se minimizira ovaa mo`nost za blokirawe.

Vo taa smisla, treba da se zabeleì deka svetlosnata pateka raboti na

ista branova dolìna niz celiot opti~ki link niz koj patuva i vo ovoj slu~aj za

svetlosnata pateka velime deka go zadovoluva ograni~uvaweto za kontinuitetot

na branovata dolìna. Zna~i, dve svetlosni pateki koi delat zaedni~ki opti~ki

link ne moàt da bidat dodeleni na ista branova dolìna. Vo sekoj slu~aj, ako

komutira~kiot / rutira~kiot jazol e opremen so konvertor na branovi dolìni,

toga{ ograni~uvaweto za kontinuitet na branovata dolìna is~eznuva, a svet-

losnata pateka moè da komutira me|u razli~ni branovi dolìni na nejziniot

pat od izvorot do odredi{teto.

Da zabeleìme deka dizajnerite na slednite generacii na mreì na svet-

losni branovi moraat da vodat smetka za svojstvata i ograni~uvawata na opti~-

kite vlakna i delovite za odgovara~kite protokoli i algoritmi za da moàt vo

celost da se vidat prednostite na WDM. êsto, mre`nite dizajneri imaat pri-

Glava 7 - 17


stap do WDM arhitekturite i protokolite od gledna to~ka na poednostavno,

idealno ili tradicionalno mre`no rabotewe. Za àl, ova moè da dovede do toa

individualci da napravat nerealni pretpostavki za svojstvata na opti~kite

vlakna i opti~kite komponenti i toa moè da rezultira vo dizajn koj ne moè da

se realizira i koj e neprakti~en.

7.5 Novi trendovi vo ispituvaweto na WDM mreìte

Ponovite ispituvawa vo WDM mreìte gi vklu~uvaat slednite aspekti

koi se od interes: mre`no upravuvawe i kontrola (Network Control and Manage-

ment), fault management, multicasting, fizi~koto nivo vo WDM, IP over WDM, traffic

grooming i opti~kite paketski komutirani mreì (Optical Packet-Switched Net-

works).

7.5.1 Kontrola i menaxment na mreàta

Vo edna WDM mreà neophodno e postoewe na kontrolen mehanizam koj }e

ovozmoùva vospostavuvawe i raskinuvawe na s-opti~ki konekcii ili

svetlosni pateki. Po primawe na barawe za vospostavuvawe na vrska, vakviot

mehanizam selektira pateka, dodeluva branova dolìna na konekcijata i vr{i

konfiguracija na popatnite komutatori vo mreàta. Istovremeno, mehanizmot

mora da obezbedi i aùrirawe vo vrska so branovite dolìni koi se koristat

vo sekoj od opti~kite linkovi, a so cel mre`nite jazli da moàt da donesuvaat

pravilni rutira~ki odluki vrz osnova na ovie informacii. Samiot kontrolen

mehanizam moè da bide centraliziran i distribuiran, pri {to vo praksata

pove}e se preferira upotrebata na distribuiran kontrolen mehanizam koj se

karakterizira so pogolema robusnost.

Izvr{eni se pogolem broj na ispituvawa od aspekt na kontrolata i

upravuvaweto so mreàta so cel da se postigne minimizirawe na:

1) Verojatnosta za blokirawe (blocking probability) na barawata za konekcija

2) Docneweto pri vospostavuvawe na vrskite (connection setup delay)

Glava 7 - 18


3) Opsegot {to se koristi za kontrolni poraki (bandwidth for control

messages)

Mo`ni se dva pristapi vo primenata na distribuirano upravuvawe:

1) pristap so sostojba na link (link-state approach)

2) pristap so distribuirano rutirawe (distributed-routing approach)

Kaj pristapot so sostojba na link (koj moè da se implementira so OSPF-

Open Shortest Path First algoritmot), sekoj jazol ima slika za celosnata mre`na

topologija vklu~uvaj}i ja tuka i informacijata za branovite dolìni koi se

koristat na sekoj od linkovite. Po pristignuvaweto na connection request, jazolot

na osnova na informacijata {to ja poseduva za mre`nata topologija odreduva

ruta i branova dolìna za novata konekcija. Potoa, jazolot nastojuva da ja

rezervira odbranata branova dolìna dol` sekoj link od rutata preku

ispra}awe na reservation request na popatnite jazli od rutata. Dokolku

posredni~kiot jazol e vo mo`nost da ja rezervira branovata dolìna na

soodvetniot link, ispra}a potvrda (acknowledgment) direktno na izvorniot

jazol. Uspe{noto rezervirawe na branovata dolìna na site linkovi od rutata

zna~i deka vrskata moè da se vospostavi, po {to izvorniot jazol ispra}a setup

poraki kon sekoj posredni~ki jazol, po {to komutatorite vo jazlite soodvetno

se konfiguriraat i vrskata se vospostavuva. Ako pak barem edna od

rezervaciite na branovata dolìna na linkovite zavr{i neuspe{no t.e. istata e

ve}e upotrebena za druga konekcija, toga{ soodvetnata vrska se blokira a

izvorniot jazol ispra}a take down poraki na sekoj jazol od rutata so {to go

informira za osloboduvawe na rezerviranite resursi. Po vospostavuvawe na

dadena konekcija sekoj jazol vklu~en vo nea ispra}a broadcasting topology - update

poraki koi ukaùvaat na promenite vo sostojbata na upotrebeni branovi

dolìni na izleznite linkovi od jazolot.

Kaj pristapot so distribuirano rutirawe, rutite se selektiraat na

distribuiran na~in, t.e. bez poznavawe na celosnata mre`na topologija. Imeno,

sekoj jazol odrùva rutira~ka tabela so koja se specificirani slednite

delnica (next hop) i cenata na ~inewe (cost) koi se odnesuvaat na najkratkata

pateka do sekoja destinacija so dadena branova dolìna. Cenata na ~inewe se

Glava 7 - 19


odreduva spored brojot na delnici ili realnata fizi~ka oddale~enost.

Rutira~kata tabela se odrùva koristej}i go distribuiraniot Belman-Ford-ov

algoritam. Vo ovoj slu~aj, po primaweto na connection request, jazolot }e odbere

branova dolìna koja odgovara na najkratkoto rastojanie od destinacijata i }e

go preprati conection request do sledniot jazol od patekata. Na toj na~in,

connection request se rutira delnica po delnica, a sekoj jazol dol` rutata

nezavisno ja izbira slednata delnica, so rezervirawe na branovata dolìna na

linkot. So pristignuvawe na connection request do destinaciskiot jazol istiot

pra}a potvrda (acknowledgement - ACK) na izvorniot jazol dol` rezerviranata

pateka. So primaweto na ACK, popatnite jazli se konfiguriraat. Izvorniot

jazol zapo~nuva so prenosot na informacijata posle priemot na ACK. Dokolku

jazel dol` patekata ne e vo mo`nost da ja rezervira baranata branova dolìna

na slednata delnica, toga{ vra}a NACK kon izvorot po ve}e rezerviranata

pateka do nego. Jazlite dol` rezerviranata pateka po priemot na NACK }e gi

oslobodat rezerviranite branovi dolìni. Dokolku izvorot ne moè da

vospostavi konekcija na nitu edna branova dolìna, toga{ vrskata e blokirana.

So samoto vospostavuvawe na konekcijata pak, sekoj od jazlite dol` rutata

ispra}a update poraki na svoite sosedni jazli so {to gi informira za

novozafateniot link i branova dolìna, a ovie gi aùriraat svoite rutira~ki

tabeli. Sli~ni aùrirawa se izvr{uvaat i pri raskinuvawe na konekcija .

Vo dvata mo`ni pristapi kontrolnite poraki moàt da se ispra}aat po

poseben t.n. kontrolen kanal vo WDM mreàta. Alternativna mo`nost postoi

za in-band ispra}awe na kontrolnite poraki, sli~no kako vo slu~ajot na Multipro-

tocol Lambda Switching (koj e pandan na MPLS).

7.5.2 Menaxment na gre{ki

Vo sekoja mreà, a osobeno vo WDM mreìte kade {to stanuva zbor za

ogromni bitski protoci, otkaùvaweto na rabota na nekoj mreèn element

(primer: link, kros-konekt itn.) doveduva do zaguba na ogromno koli~estvo in-

formacii.

Glava 7 - 20


Vo WDM mreìte, kade {to naj~est slu~aj koj moè da dovede do zaguba na

informacii e otkaùvaweto na edine~en link (single fiber-link failure), postojat

pove}e pristapi vo obezbeduvawe na preìvlivosta na mreàta. Imeno, toa

moè da se obezbedi bilo preku dodeleni rezervni resursi ili so metod na

dinami~ka restavracija. Vo slu~ajot na dodeleni resursi prekinatiot soobra}aj

se rutira po determiniranite dodeleni resursi, a vo slu~ajot na dinami~ka

restavracija, prekinatiot soobra}aj se rutira po slobodni resursi vo mreàta.

Generalno, dinami~kata restavracija ovozmoùva podobra iskoristenost na

kapacitetite, no zatoa pak ne nudi garancija za restavracija i e pobavna od

slu~ajot na dodeleni resursi.

]e se zadrìme na tri tipa za{titni mehanizmi: 1+1 za{tita kako pri-

mer za za{tita so dodeleni resursi i dva tipa na dinami~ka restavracija: re-

stavracija na link i restavracija na pateka.

1+1 za{tita: Kaj ovoj tip na za{tita na sekoj raboten link se dodeluva

back-up dopolnitelen link po koj {to krajnite jazli go upatuvaat soobra}ajot vo

slu~aj na prekin na rabotniot link.

Restavracija na link: Vo ovoj slu~aj site konekcii {to minuvaat niz da-

den link vo prekin se prerutiraat po drug, dinami~ki odreden sloboden link. Za

padot na linkot svesni se jazlite na koi samiot padnatiot link terminira,

taka {to tie dinami~ki pronao|aat nova ruta za sekoja branova dolìna koja pa-

tuvala niz prekinatiot link. So pronao|aweto na nova ruta za sekoj kanal (bra-

nova dolìna) koj se koristel vo padnatiot link, jazlite vr{at rekonfigura-

cija, taka {to nivnite kros-konekti }e go rutiraat kanalot po novoizbranata

ruta. Ako ne se otkrijat novi ruti za daden kanal (branova dolìna), konekcija-

ta {to ja koristi taa branova dolìna e blokirana.

Restavracija na pateka: Vo ovoj slu~aj, pri pad na link, izvorniot i de-

stinaciskiot jazol na sekoja konekcija koja pominuva niz padnatiot link se

informiraat za padot na linkot preku poraki od jazlite na koi padnatiot

link terminira. Toga{ izvorniot i destinaciskiot jazol na sekoja konekcija ne-

zavisno baraat back-up ruta na princip od kraj do kraj (end-to-end basis). So pro-

nao|aweto na nova ruta i nov kanal za konekcijata, mre`nite elementi t.e. op-

ti~kite kros-konekti se rekonfiguriraat soodvetno i konekcijata se upatuva po

Glava 7 - 21


novata pateka. Ako ne se otkrie nova ruta za dadena konekcija vo prekin, toga{

konekcijata e blokirana.

7.5.3 Multikasting - svetlosni drva

Multikasting pretstavuva sposobnost na mreàta po priemot na edin-

stvena poraka od aplikacijata da isprati kopii od taa poraka na pogolem broj

priemnici na razli~ni lokacii. Konekciite (svetlosnite pateki) dosega bea

razgleduvani kako konekcii to~ka-to~ka, no so voveduvawe na konekcii od tipot

to~ka-pove}e to~ki, doa|ame do poimot svetlosno drvo (light tree) kako

multikast koncept.

Svetlosnoto drvo ovozmoùva izvoren jazol da ima pove}e logi~ki

sosedi so {to se namaluva brojot na delnici me|u dva jazli (hop distance). Na toj

na~in, zbir od svetlosnite drva vo edna WDM skeletna mreà gi podobruva

performansite na soobra}ajot preku namaluvawe na cenata na ~inewe. Sepak,

multikast mreà treba da poseduva soodvetni opti~ki komutatori so mo`nost

za multikast, a potrebna e i pogolema snaga na opti~kiot signal {to se emitira

poradi upotrebata na spliter kako pasiven element koj vr{i multiplicirawe

na snagata na sekoj od n-te multiplicirani signali na izlez od spliterot od n-

pati pomala od snagata na vlezniot opti~ki signal.

Vo dene{no vreme, postoe~kite dizajnirani WDM mreì glavno poddrù-

vaat to~ka-to~ka komunikacija. Me|utoa vo idnina kako rezultat na brojni po-

stoe~ki multikast aplikacii (pr: video konferencija, distribucija na vesti

itn.) idnata WDM mreà bi trebalo da poddrùva unikast i multikast

soobra}aj.

Glava 7 - 22


Op

ti~k

ik

om

utat

or O

pti

~ki

ko

mut

ato

r

a

b

Slika 7.10 Opti~ki komutatori so multikast poddr{ka (Multicast-capable WRS -

MWRS)

Na slikata e prikaàn 22 MWRS (Multicast-Capable Wavelenght Routing

Switch) koj poddrùva do 4 branovi dolìni na sekoj link. Informacijata od se-

koj dojdoven link najprvo se demultipleksira na sostavnite branovi dolìni.

Potoa, sekoja branova dolìna se komutira so opti~kiot komutator, t.e. komuta-

tor (OSW). Unicast signalite se ispra}aat na soodvetnata izlezna OSW porta ,

dodeka multicast signalite se ispra}aat na OSW portata koja e povrzana so spli-

terot. Vo primerot od slikata, a e unikast signal dodeka b e multikast signal. Izlezot od spliterot e povrzan so pomal OSW koj gi rutira multicast signalite

na soodvetnite opti~ki linkovi.

7.5.4 Fizi~ko nivo vo WDM

I pokraj golemite tehnolo{ki dostignuvawa vo proizvodstvoto na opti~-

kite vlakna, sepak tie ne moè da se tretiraat kako idealen prenosen medium

{to e rezultat na sekoga{ prisutnite nepoèlni pojavi vo niv, od tipot na dis-

perzija, sketering, ISI itn. Bidej}i opti~kite vlakna se transporten medium

vo WDM mreìte, a imaj}i ja predvid nivnata neidealnost, zgodno e koristewe

na odredeni inteligentni mre`ni algoritmi so koi bi se zemale predvid real-

Glava 7 - 23


nite karakteristiki t.e. bi se nadminale nepoèlni pojavi kako rezultat na

nivno zanemaruvawe. Vo taa smisla tuka }e navedeme dva algoritmi:

BER (Bit Error Ratio) bazirana kontrola na pristap: Vo WDM mreìte spo-

red osnovnata analiza (bazirana na RWA problemot) se dozvoluva vospostavuva-

we na nova konekcija dokolku moè da se pretpostavi all-optical lightpath me|u

krajnite jazli {to komuniciraat. Me|utoa, treba da se ima predvid deka kako re-

zultat na neidealnosta na prenosniot medium (opti~koto vlakno) i ostanatite

elementi vo mreàta (komutatori, EDFA itn.) signalot na priem moè da ima

neprifatliv BER. Zna~i, edna podetalna kontrola na pristap bi gi zemala

predvid istovremeno RWA i BER. Eden vakov pristap e onoj kade od pove}e kan-

didati lightpaths za vospostavuvawe na konekcija se izbira lightpath so najmala

BER. Vtor pristap bi bil dozvola za vospostavuvawe na konekcija dokolku po-

stoi lightpath ~ij{to BER zadovoluva odreden prag (pr. 10-12).

Regeneracija vo nacionalni WDM mreì: Se voveduva poim na transpa-

rentnost na opti~kite mreì koj podrazbira deka fizi~kiot medium (vo slu~a-

jov opti~kiot WDM kanal) treba da poddrùva komunikacija od kraj do kraj na

proizvolni tipovi signali i nivni protoci. Imaj}i ja vakvata definicija za

transparentnosta, jasno deka nejzinoto obezbeduvawe vo praktikata osobeno vo

golemi mreì (nacionalni ili globalni WDM mreì) bi bilo navistina te{ko

da se postigne. Ona {to moè prakti~no da se realizira, zadrùvaj}i se isklu-

~ivo na digitalni signali i spored toa na t.n. digitalna transparentnost e pod-

drùvawe na komunikacija od kraj do kraj, no samo za digitalni signali ogra-

ni~eni do odredeni bitski protoci.

Kako rezultat na sekoga{ prisutnite efekti koi go degradiraat kvalite-

tot na digitalniot signal, neophodno e vo slu~ajot na nacionalni ili globalni

WDM mreì da se predvidat i odredeni strate{ki lokacii kade bi se vr{ela

regeneracija na signalot. So toa bi se ovozmoìlo sovladuvawe na golemi ras-

tojanija pred kvalitetot na signalot (pr. BER) da padne pod odreden prag. Vo

praksa postojat tri na~ini na regeneracija na signalot:

1R (Optical) Regeneration: Pretstavuva ednostavno zasiluvawe na signalot i se izvr{uva so EDFA ili drugi soodvetni zasiluva~i.

Glava 7 - 24


2R Regeneration and Reshaping: Vo ovoj slu~aj, najprvo se vr{i opti~ko-elektri~na konverzija na signalot, za potoa elektri~niot signal kako modu-

laciski da se dovede na laser.

3R Regeneration, Reshaping and Reclocking: Se koristi vo dene{nite sinhroni digitalni mreì (SDH, SONET) koi{to koristat edinstveno optika za trans-

porten medium i kade signalot e sinhroniziran. Vo ovoj slu~aj, pokraj opti~-

ko-elektri~na konverzija i obnovuvaweto na signalot vo elektri~en domen,

so postapkata na reclocking se vr{i sinhronizacija na signalot kako i vo ori-

ginalnata bitska sekvenca.

7.6 IP preku WDM

Potrebata za golem protok vo dene{niot IP-baziran internet od edna

strana, i mo`nosta na WDM da ja zadovoli ovaa potreba od druga strana e pri~i-

na za ispituvawata koi se u{te se vo tek , a koi se odnesuvaat na mreì od tipot

IP over WDM vo ~ii jazli bi se nao|ale WRS (Wavelength Routing Switches) i IP ru-

teri povrzani vo opti~ki linkovi vo fizi~ka mesh topologija.

Bilo koi dva IP ruteri vo ovaa mreà moè da se povrzat preku all-optical

WDM kanal u{te poznat kako lightpath, a mnoèstvoto na lightpaths vospostaveni

vo mreàta ja formira virtuelnata topologija na mreàta. Jazlite koi ne se di-

rektno povrzani vo virtuelnata topologija moè me|usebno da komuniciraat so

koristewe na multihop pristap, t.e. preku elektronska paketska komutacija izve-

dena so IP ruteri so {to se doa|a do konceptot na IP over WDM mreà , odnosno

ATM komutatori so {to se doa|a do konceptot na ATM over WDM mreà.

Od dosega poznati pri~ini, neophodno e voveduvawe na za{tita vo IP over

WDM mreàta i obezbeduvawe na nejzina preìvlivost. Za ovoj tip na mreì

za{titata moè da se izvede spored dva na~ina:

1) Za{tita vo WDM nivo: naj~esto stanuva zbor za za{tita so dodeleni resursi

t.e. 1+1 za{tita {to podrazbira dodeluvawe rezerven (bACK-up) lightpath za

sekoj raboten lightpath.

2) Restavracija vo IP nivo: pri proektirawe na mreàta se vr{i nejzino predi-

menzionirawe spored odredeni presmetki taka {to pri prekin na dadeno op-

Glava 7 - 25


ti~ko vlakno mreàta da moè da go prerutira prekinatiot soobra}aj po

drugi, dinami~ki odredeni slobodni resursi.

Pri dizajnirawe na IP over WDM mreì treba da se obrati vnimanie na

nekolku va`ni elementi:

1) IP/WDM interfejsot: ovoj interfejs treba da ovozmoì primena na razli~-

nite verzii na IP (IPv4,IPv6) over WDM.

2) Interoperabilnost: treba da se obezbedi povrzuvawe na pove}e skeletni

WDM mreì koi moè da se zasnovani na razli~ni protokoli (primer: Giga-

bit Ethernet-over-WDM, SDH-over-WDM, IP-over-WDM) preku border gateways koi

vr{at konverzija na protokolite.

7.7 Traffic grooming

Traffic Grooming e termin koj se koristi za da opi{e kako razli~ni soobra-

}ajni potoci so pomali brzini se pakuvaat vo pobrzi potoci. Vo WDM/SDH mre-

à sekoja branova dolìna moè da prenesuva pove}e potoci so koristewe na

TDM.

Sekoja virtuelna konekcija me|u bilo koi dva jazli vo mreàta ima svoj

soobra}ajno pobaruvawe izrazeno preku cel broj na vremeski otse~oci koi treba

da se dodadat na konekcijata. Bidej}i virtuelnata konekcija terminira

edinstveno vo krajnite jazli, eventualnite popatni elektronski ADM-i

transparentno gi propu{taat nejzinite vremeski otse~oci. Mo`nosta {to se

nudi so soobra}aen gruming (traffic grooming) e slednata: namesto da postoi ADM

za sekoja branova dolìna vo sekoj jazol, so pogodno grupirawe na virtuelnite

vrski vo branovi dolìni moè da se postigne da nema potreba od ADM za

odredena branova dolìna vo nekoi jazli {to vsu{nost zna~i namaluvawe na

vkupniot broj potrebni ADM-i vo mreàta odnosno namaluvawe na tro{ocite

potrebni za instalacija na WDM mreàta. Zaklu~okot bi bil deka so pogolem

gruming se postignuvaat pogolemi za{tedi vo oprema (ADM-i), no zatoa pak ima

potreba od pogolem opseg i obratno t.e. pomal gruming pobaruva pomal opseg no

i pove}e ADM-i vo mreàta.

Glava 7 - 26


Problemot na traffic-grooming e razraboten vo pove}e nau~ni trudovi: za

razli~ni mre`ni arhitekturi i so upotreba na razli~ni algoritmi. Imeno, pro-

najdeno e strogo matemati~ko re{enie na problemot koe ima potreba od prime-

na na linearno programirawe. Od druga strana, postojat i t.n. evristi~ki algo-

ritmi koi se poednostavni a davaat dobri rezultati za pogolem broj prakti~ni

slu~ai.

7.8 Opti~ki paketsko-komutirani mreì

Kako {to telekomunikaciite i kompjuterskite komunikacii prodolùva-

at da konvergiraat, podato~niot soobra}aj rapidno go nadminuva govorniot soo-

bra}aj. Ova zna~i deka mnogu od kanalno-komutiranite mreì treba da bidat

nadgradeni, so cel da poddrùvaat paketsko-komutiran podato~en soobra}aj. Do-

deka WDM ovozmoùva da se multiplicira mre`niot kapacitet, sega{nite teh-

nologii za opti~ka komutacija ni ovozmoùvaat brzo iskoristuvawe na ogrom-

niot opseg na WDM mreìte. Me|u site tie modeli za komutacija, se ~ini deka

opti~kata paketska komutacija se izdvojuva kako mo}en instrument, poradi gole-

mata brzina, transparentnosta na podato~niot format i na podato~niot protok,

i konfigurabilnosta {to ja nudi. Celta na ovaa oblast na istraùvawe e da gi

otkrie i prou~i kriti~nite momenti pri dizajniraweto i implementacijata na

opti~kite paketsko-komutirani mreì, i preku kompjuterski simulacii i hard-

verski eksperimenti, da najde soodvetni re{enija.

Poleto na opti~kata paketska komutacija neminovno implementira brzi

komutaciski poliwa i drugi uredi, koi ovozmoùvaat komutaciska funkcional-

nost paket-po-paket, vo realno vreme. Kako i da e, ovde }e se osvrneme na proble-

mite na mre`no nivo, kako {to se arhitekturite, mre`nite protokoli, kontro-

lata i menaxmentot na mreàta itn. Samiot fakt deka ne postoi opti~ka memo-

rija so slu~aen pristap (RAM), povlekuva ogromna razlika vo dizajnot na opti~-

kite mreì od edna strana, i elektronskite mreì od druga strana. Namesto me-

morii so slu~aen pristap, za re{avawe na konfliktite ili za vremensko pozi-

cionirawe na paketite, se koristat, uslovno kaàno, opti~ki baferi ({to

vsu{nost se opti~ki linii za docnewe, no ne i opti~ki memorii). Istraùvawa-

Glava 7 - 27


ta na ovaa problematika treba da iznajdat na~ini kako da se izgradi edna opti~-

ka paketska mreà, koja }e ima zna~itelna fleksibilnost, no ne na smetka na us-

lugite {to treba istata da gi ovozmoùva.

Re{avaweto na konfliktite vo golema mera vlijae na performansite na

mreàta, vo smisla na paketski zagubi, prose~no vreme na docnewe na paketite,

prose~na dolìna na hopovite, kako i na propusnata mo} na mreàta. Kaj WDM

opti~kite paketski mreì razlikuvame 3 domeni vo koi moè da se razgleduva

re{avaweto na konfliktite, i toa:

- branovi dolìni,

- prostor,

- vreme.

Pri toa, moème da koristime bilo kakva kombinacija od branovo-dol-

ìnska konverzija, (prostorno) skr{nuvawe na patekata i opti~ki linii za doc-

newe. Da kaème deka sekoj metod ima svoi prednosti i nedostatoci. Na primer,

konverzijata na branovi dolìni e dosta efikasna i mo}na vo re{avaweto na

konfliktite, koja ne vnesuva dopolnitelno docnewe na paketite, no taa e skapa

za implementacija. Osven toa, denes ne postojat komercijalno dostapni konver-

tori, koi bi rabotele vo celiot opseg na branovi dolìni. Skr{nuvaweto na

patekata e najevtina varijanta, bidej}i taa go prefrla tovarot na re{avawe na

konflikti na celata mreà, pri toa namaluvaj}i ja vkupnata propusna mo}

(funkcionalnost) na mreàta. Opti~kite linii za docnewe (vremensko baferi-

rawe) vo odnos na cenata se nekoe sredno re{enie. Moè da vovede i nezanemar-

livo docnewe na paketite, vo zavisnost od nivnata dolìna. (Ako dolìnata na

linijata e pogolema, i docneweto e pogolemo.)

Prvata varijanta (konverzija na branovi dolìni) go postignuva istoto

propagacisko docnewe i istiot broj na hopovi kako i optimalniot slu~aj, i gi

eliminira problemite pri sekvencijalno podreduvawe na paketite. Od ovoj as-

pekt, konverzijata na branovi dolìni e mnogu prifatlivo re{enie, sporedeno

so skr{nuvaweto na patekata, ili vremenskoto baferirawe.

Kaj baferiraweto so ograni~eno docnewe, paketot moè da bide rutiran

po lokalna opti~ka linija, i so recirkulacija povtorno vraten na vlezna porta

na istiot jazel. Vo taa smisla, sodrìnata na zaglavieto na paketot }e bide pro-

~itana, i povtorno }e se izvr{i obid za rutirawe na paketot. Bidej}i paketite

Glava 7 - 28


moè da bidat nepodredeni, izborot na dolìnata na linijata za docnewe moè

da bide proizvolno izbrana; no, mo`na e i neusoglasenost me|u efikasnoto raz-

re{uvawe na konfliktite i minimalnoto opti~ko docnewe. Mo`no re{enie e

vo jazelot da bidat implementirani ograni~en broj na vakvi linii za docnewe,

pri {to edna vakva linija }e nosi pove}e branovi dolìni.

Pri skr{nuvaweto na patekata, problem koj treba da se izbegne e predol-

goto skitawe na paketot niz mreàta. Postoe~kiot IP efikasno go primenuva

metodot vreme na ìvot (Time To Live - TTL), {to podrazbira maksimalen broj

na hopovi. Ovoj metod se implementira preku TTL pole vo zaglavieto na paketot,

koe go kontrolira maksimalniot broj na hopovi koi eden IP paket gi preminuva.

Sli~no na ova, primenata na TTL pole vo zaglavieto na opti~kiot paket e mnogu

bitna i za prevencija od slu~aj na jamka (paketot da cirkulira neodredeno dolgo

vreme po edna zatvorena pateka, pri toa nepotrebno optovaruvaj}i ja mreàta) i

za izbegnuvawe na prekumerno skr{nuvawe na patekata.

Se postavuva pra{aweto: dali opti~kite paketsko-komutirani mreì

treba da bidat sinhroni ili asinhroni? Kaj sinhronite opti~ki paketski mre-

ì site paketi se so ista (fiksna) dolìna, i site paketi {to vleguvaat ili iz-

leguvaat od nekoj komutator se podredeni. Ova pridonesuva kon poefikasno re-

{avawe na konfliktite, no iziskuva dopolnitelni pobaruvawa vo smisla na

hardver (paketski sinhronizatori) i nametnuva ograni~uvawa (ednakva dolìna

na site paketi). Vakvite dopolnitelni nametnuvawa gi nema kaj asinhronite pa-

ketsko-komutirani mreì, koi dozvoluvaat razli~na dolìna na paketite. Kako

i da e, efikasnosta vo re{avaweto na konfliktite vo mreàta moè da bide

prili~no mala. Razli~nosta me|u sinhroniot i asinhroniot mod kaj opti~kite

paketski mreì bara ponatamo{ni dlaboki istraùvawa.

Glava 7 - 29

Glava 7

Glava 7 WDM

Documents

Transcript of Glava 7 WDM