Универсальная оптическая платформа — отлаженная система оптимизации сетей
Телекоммуникационные технологии завораживают не только своими достижениями в настоящем, но и переносят в полное безграничных возможностей будущее. Как следствие, аудитория становится все более искушенной и требовательной, и удивить новинками с каждым днем все труднее. Однако следует заметить, что в действительности новые разработки частенько только теоретически сулят массу преимуществ и радужных перспектив, а на практике требуют дополнительной отладки.
Вот уже более 5 лет компания «Натекс» разрабатывает и поставляет оборудование оптических систем с использованием технологий спектрального разделения оптических каналов CWDM/DWDM , которое состоит из пассивных мультиплексоров/демультиплексоров модулей OADM, компенсаторов дисперсии и различных видов активного оборудования. В 2012 г. весь накопленный опыт она реализовала в универсальной оптической платформе FlexGain xWDM,
предназначенной для: высокоскоростной передачи данных по ВОЛС; преобразования оптических сигналов; построения оптических сетей доступа и mobile backhaul.
Платформа базируется на многоцелевом управляемом шасси FG-xWDM-R, которое объединяет модули различных транспондеров, медиаконвертеров, оптических мультиплексоров, поддерживает скорости от 100 Мбит/с до 40 Гбит/с, может передавать данные различных стандартов и протоколов, а также объединять и разделять каналы передачи.
Все ее модули исполняются в настольном или стоечном вариантах. В платформу входят: транспондеры 125М-4,25G (3R), 10G (3R), 40G с поддержкой QSFP+, мукспондеры 2х1.25G 2.5G, медиаконверторы со встроенными оптическими и SFP п/п, встроенные CWDM/DWDM Mux/Demux и OADM-модули.
Также она имеет широкий набор оптических предусилителей, усилителей и инлайнеров. На выставке «Связь-Экспокомм-2013» мы продемонстрировали подсистему передачи оптического сигнала 10G на расстояние свыше 100 км по одному волокну.
Управление мультисервисной платформой осуществляется посредством CLI, WEB и SNMP, а для удобства эксплуатации она укомплектована полноценной системой управления, которая может использоваться для мониторинга и диагностики неисправностей и параметров оптических линков и приемопередатчиков.
Для обеспечения бесперебойной работы имеются резервируемые блоки питания ~220 В и/или -48 В с поддержкой функции OLP. Расскажем подробнее обо всех ее составляющих.
Транспондеры и трансиверы. В качестве интерфейсного элемента в сетях xWDM используются транспондеры, преобразующие входящие оптические и электрические потоки данных в модулированные xWDM-несущие. Шасси функционирует с платами одноканальных транспондеров (одновременно могут подключаться до 16 таких модулей), работающих как в диапазоне 125 — 4250 Мбит/с, так и с 10G, STM-64 и 40G. Они управляемые, более того, система управления позволяет проводить диагностику, поддерживая PRSBS31 Pattern Generator, Checker и Loopback для точного обнаружения отказа оптической линии. Все транспондеры поддерживают функции цифровой диагностики DMI оптических трансиверов.
Выбирая нужные интерфейсные трансиверные модули в SFP-формате (для уровня 10G — XFP, SFP+, и 40G — QSFP+ соответственно), можно гибко конфигурировать транспондер для работы на различных длинах волн и дальностях трассы. Для организации двунаправленных каналов предусмотрены трансиверные WDM-модули для работы как по одному волокну на разных длинах волн (прием и передача), так и по двум. Последние могут поставляться в исполнении CWDM и DWDM. Добавляя интерфейсные Ethernet-модули 1000BASE-T, транспондер можно использовать как обычный одноканальный медиаконвертер.
В целом, транспондер позволяет: преобразовывать широкополосный оптический сигнал в CWDM/DWDM, а также сигнал с одной длины волны в другую, переходить от многомодового ОВ к одномодовому, преобразовывать электрический сигнал в оптический. Он поддерживает скорости передачи информации в канале от 125 до 4250 Мбит/с, отдельные модели на 10G и 40G, что позволяет работать с широким спектром оборудования: от Fast Ethernet и STM-1 до Gigabit Ethernet и STM-16, 10G и STM-64, а также 40G. Канал медиаконвертера состоит из двух SFP-сокетов — SFP1 и SFP2 (либо XFP, SFP+, QSFP+ соответственно), в которые устанавливаются соответствующие трансиверы, схемы восстановления сигнала типа 3R (восстановление амплитуды, формы и синхронизации), что позволят использовать FG-xWDM-1TP(3R)-XFP и FG-WDM-1TP(3R)-xx в качестве ретранслятора. Причем функция восстановления синхронизации опциональна, что отражается на стоимости устройства и позволяет пользователям оптимизировать бюджеты своих проектов. Из опыта инсталляций можно отметить следующие тенденции:
- транспондеры используются для «окрашивания сигнала» в проектах, когда необходимо модернизировать сеть из оборудования старого поколения (которое либо не воспринимает «цветные» модули, либо вообще работает со встроенными) или когда производители оборудования применяют специальную кодировку для SFP-модулей, отсеивая, таким образом, любую возможность применения стороннего оборудования;
- весьма много проектов применения транспондера для перехода из одноволоконной системы передачи в двухволоконную и обратно;
- коммутаторы частенько выдают в сеть электрический сигнал, который при помощи транспондера удается оптимально преобразовать в оптический и уплотнить.
Транспондеры уровня 10G и 40G имеют ряд особенностей, требующих отдельного упоминания. Так транспондер уровня 10G поддерживает передачу данных между оптическими модулями: SFP+-SFP, SFP+-XFP, XFP-XFP, а также осуществляет поддержку: 10Gbase-R/10Gbase-LRM, 10Gbase LAN (10.3125 Gbps) и WAN (9.95328 Gbps), передачу Jumbo-фреймов, работают на длинах волн, 850 нм, 1310 нм, 1550 нм и с DWDM/CWDM в соответствии с МСЭ-Т. Еще хотелось бы отметить, что данные транспондеры поддерживают функцию адаптивного изменения полосы пропускания.
Про транспондеры уровня 40G следует сказать, что они применяются на 40G LAN и 40G SAN, а также работают на длинах волн 850, 1310 и 1550 нм.
Мукспондеры. Одна из самых востребованных современными связистами моделей для оптимизации сетей — это мукспондеры FG-WDM-МP(ХХх1GE), так называемые оптические мультиплексоры, объединяющие от двух до десяти GE-сигналов в один 2,5G , либо 10G для передачи в линию связи более высокого уровня, снижая расходы на оборудование для преобразования и повышая эффективность использования волокна.
Данное оборудование работает с технологиями CWDM/DWDM.
Медиаконвертеры. Для преобразования «медь» — «оптика» или «оптика» — «медь» используются управляемые медиаконвертеры. В линейке присутствуют медиаконвертеры 10/100М с поддержкой полного/полудуплекса с автоматическим определением, IEEE 802.3, IEEE 802.3, функции Auto-MDI/MDIX, максимального размера пакета (2046 байт) в режиме передачи пакетов с промежуточным хранением (store-and-forward).
Следует отметить, что эти медиаконвертеры осуществляют поддержку максимального размера пакета (9 кбайт) в режиме сквозной передачи пакетов (cut-through), функции ограничения скорости, 32кбит/с, функции Loopback для точной локализации отказа, LFP для быстрого нахождения отказа, сигнализации удаленного выключения питания.
Существует модель медиаконвертеров 10/100М 1FX + 2 TP с двумя портами RJ45. Эти модули работают с поддержкой 10/100M, полного/полудуплекса с автоматическим определением функции Auto-MDI/MDIX, ограничения скорости 32 кбит/с, передачи больших пакетов — до 1600 байт и сигнализации удаленного выключения питания.
Кроме вышеупомянутых, есть медиаконвертер 10/100/1000М, который как и другие модели поддерживает все функции.
Пассивные мультиплексоры. Следующий за транспондером элемент xWDM-сети — пассивный мультиплексор. В линейку FlexGain-WDM входит широкий набор такого рода устройств с сетками частот CWDM и DWDM на различное число входных каналов — от 2 до 16 для CWDM и от 4 до 40 для DWDM.
Потери по затуханию (мультиплексор + демультиплексор) модели FG-CWDM-8 на 8 каналов в двухволоконной системе передачи не превышают 3,2 дБ. Для 40-канального пассивного мультиплексора/демультиплексора затухание не превышает 7,8 дБ.
Такая система позволяет передавать до 40 приложений по одной паре ОВ без каких-либо дополнительных устройств. Более того, если мультиплексор используется для спектрального уплотнения «окрашенных»STM-каналов (а именно такое SDH-оборудование производит компания «Натекс»), то для таких потоков потребность в транспондерных модулях на входе мультиплексора отпадает, что существенно упрощает систему.
Помимо описанных терминальных мультиплексоров в сетях xWDM используются так называемые оптические мультиплексоры ввода-вывода OADM. В частности, двухканальный CWDM-модуль FG-OADM предназначен для добавления-выделения необходимой длины волны из общего потока CWDM, передаваемого по двум ОВ. FG-OADM поддерживает скорость передачи от 2 Мбит/с до 10 Гбит/с. Он выполнен в виде пластикового бокса, пригодного для установки в оптические муфты, с оптическими портами типа LC и другими разъемами. Имеется и исполнение в 19-дюймовом корпусе для монтажа в стойку.
Оптические усилители и компенсаторы дисперсии. Как и любой другой, оптический сигнал подвержен затуханию. При передаче на расстояния свыше 80 км (в зависимости от мщности выходного сигнала, типа оборудования и ОВ) его нужно усиливать. Для этого предназначена гамма оптических усилителей на основе легированных эрбием оптических волокон (EDFA) (см. таблицу). Кроме информационных несущих, усилители работают с внеполосовым контрольным каналом OSC (1510 нм) c низкой скоростью передачи данных (до 2 Мбит/с).
Отметим, что помимо относительно недорогих оптических EDFA-усилителей, в линейку входят и оптические усилители на основе эффекта Рамана. Они обладают большими шириной полосы пропускания и мощностью, позволяют работать на расстояниях до 200 км, но и стоят дороже.
Для увеличения дальности передачи служат и модули компенсации хроматической дисперсии, предназначенные для линий длиной от 20 до 200 км. Устройство работает с шагом сетки частот 100 ГГц на скоростях 10 и 40 Гбит/с. Вносимые потери, в зависимости от типа, составляют от 3 до 5 дБ.
Отметим, что оптическое усиление и компенсация хроматической дисперсии эффективны лишь в определенных пределах. Усилитель не способен сохранить исходное отношение сигнал-шум, оно неизбежно падает. Из-за хроматической дисперсии, дисперсии поляризованных мод импульсы сигнала расширяются, теряя исходную форму. При превышении определенного порога суммарной мощности сигнала в ОВ начинают проявляться различные нелинейные эффекты, также приводящие к снижению отношения сигнал-шум и к потере формы сигнала. Поэтому при передаче на дальние расстояния через определенные промежутки сигнал необходимо регенерировать — преобразовывать его в электрическую форму, а затем заново формировать оптический сигнал. При этом можно восстанавливать не только форму исходного потока битов, но и синхронизацию всего потока. Очевидный способ построения такого рода регенераторов — последовательное включение «спиной к спине» двух транспондеров и двух пассивных мультиплексоров, что легко реализуется посредством рассмотренного оборудования.
Также хотелось бы акцентировать внимание на FG-WDM-LFO-100, а именно на системе усиления на одном ОВ на расстояние более 100 км, без компенсаторов дисперсии, с возможностью передавать сигнал уровня 10G. Технические характеристики приведены ниже по тексту.
В заключение хочется отметить, что линейка оборудования FlexGain-WDM предлагает набор гибких и бюджетных решений для построения и модернизации сетей различного уровня. Она позволяет не только наиболее оптимально построить сеть под заданный сценарий ее эксплуатации, минимизируя начальные затраты. По мере развития можно гибко наращивать инфраструктуру, изменять конфигурацию узлов и всей сети в целом.
Журнал «Вестник связи», №08 2013 г.
