Проект транспортной сети с применением оборудования OPtix 1600G

Система OptiX BWS 1600G передает однонаправленные сервисные сигналы  по одному оптическому кабелю, то есть двунаправленная передача осуществляется двум оптическим волокнам, одно оптоволокно используется для передачи, а другое для приема. Использование мультиплексоров/демультиплексоров AWG-типа, эрбиевых волоконно-оптических усилителей, усилителей Рамана, источников сигналов со стабильными длинами волн, функции балансировки мощности каналов, устранение "чирпирования" (pre-chirp), компенсации дисперсии, универсальной и централизованной системы управления сетью делает OptiX BWS 1600G высоконадежной с точки зрения рабочих характеристик и гибкой с точки зрения организации сети.

Система управления сетью  передачи, разработанная компанией Huawei (сокращенно NMS - network management system), не только поддерживает управление оборудованием DWDM, но также поддерживает и управление всей серией оборудования OptiX, включая оборудование SDH и METRO. Согласно Рекомендациям ITU-T NMS поддерживает большой набор функций технического обслуживания сети. Она позволяет осуществлять обработку отказов, управление рабочими характеристиками, конфигурацией, резервированием, техническим обслуживанием и тестированием всей сети OptiX. NMS также поддерживает функцию сквозного управления согласно требованиям пользователей. Она повышает качество сетевых услуг, снижает эксплуатационные расходы и гарантирует рациональное использование сетевых ресурсов.

Используемая в системе OptiX BWS 1600G NMS обладает мощными и современными функциональными возможностями и предоставляет дружественные пользователю интерфейсы “человек-машина”. Используемый в её конструкции объектно-ориентированный подход позволяет пользователю активизировать или деактивизировать любую услугу в соответствии с возможностями физической сети. В сети OptiX BWS 1600G NMS поддерживает сквозное управление каналами (длинами волн), статистический анализ ресурсов длин волн, управление аварийной сигнализацией, управление рабочими характеристиками, управление системой, управление и техническое обслуживание оборудования и т.д.

Технические характеристики системы представлены в таблице 2.1 [3].

 

Таблица 2.1 – Технические характеристики системы DWDM производства Huawei Technologies,КНР OptiX BWS 1600G.[3]

Модель	OptiX BWS 1600G
Диапазон длин волн	C,L
Количество длин волн в базовой системе	40
Тип используемого волокна	Одномодовое в соответствии с G.652, G.655, G. 653
Расширение количества длин волн	До 192
Наличие служебной связи	Да, аналоговые телефоны
Система управления	T2000

 

Продолжение таблицы 2.1

Интерфйсы	Fibre Channel 1 Gbps,Gigabit Ethernet, SDH (STM-16/64), SONET: OC-48c/192c,   10 Gigabit Ethernet
Разнос несущих, ГГц	50/100
Транспондеры	На фиксированную длину  волны перестраиваемые
Построение OADM	С выделением 2хN оптических каналов или 40 каналов
Режим работы	3R восст.вх.сигнала 3R+инкапсуляция клиентского графика G.709 FEC функция коррекция ошибок,AFEC(усовершенствованный
Базовый мультиплексор/демультиплексор	На 40 длин волн
Сервисные интерфейсы	RS-232/422, сухие контакты 16 входов, вывод сигнализации 8 портов
Предельный OSNR  на участке усиления	17дБ
Компенсаторы дисперсии	L,C на 10,40,60,80 км
Оптические усилители	Автоматическая регулировка
Канал управления	OSC управляющий оптический канал
Резервирование	Без;1+1 два транспондера и два клиентских интерфейса (маршрут); Y-кабель 2 транспондера один интерфейс

 

Так как обмен трафиком производится на не небольшом расстоянии, на участке ст.Свердловск - ст.Тюмень,  поэтому для передачи трафика преобразование O-E-O (оптический-электрический-оптический) осуществляется только на конечных узлах, а в промежуточных узлах - лишь усиление сигнала. Для связи на большие расстояния требуется восстанавливать групповой сигнал через каждые 600 км. И тогда вместо OADM в некоторых точках необходимо установить регенераторы. Данный участок не превышает 600 км, поэтому не требуется регенератор.

Оптическая система  передачи DWDM OptiX BWS 1600G включает статив, подстатив, блок питания, блок вентиляторов (включая воздушный фильтр), полку модуля компенсации дисперсии (Dispersion Compensation Module, DCM) и полку концентраторов. В стативе крепятся подстативы с различными комбинациями плат Основной полкой является статив с закрепленной задней панелью и съемными боковыми панелями с обеих сторон. Блок питания установлен сверху. Полка модуля компенсации дисперсии DCM и полка концентраторов установлены в основании статива.

В одном стативе может  быть смонтировано до трех подстативов  в верхней, средней и нижней частях статива. Для каждого подстатива имеется блок вентиляторов и воздушный фильтр.

Подстатив OptiX BWS 1600G разделен на четыре части: верхняя часть –  это область выхода интерфейсных кабелей или, проще говоря, область  интерфейсов. Здесь подключаются все внешние электрические интерфейсы, принадлежащие подстативу.

Средняя часть предназначена  для установки плат и называется областью установки плат.

В нижней части помещаются область для прокладки оптоволоконных кабелей и блок вентиляторов.

Рассмотрим по подробнее  область установки плат:

Всего в стативе находится 13 разъемов (IU1-IU13), которые пронумерованы  слева направо как IU1, IU2, IU3 … IU13. Разъем IU7 имеет ширину 24 мм. и зарезервирован для SCC/SCE (Платы: управления системой и связи). Остальные разъемы IU (блоков интерфейсов) имеют ширину 38 мм. Все оптические интерфейсы выводятся на передние панели плат.

На рисунке 2.1 представлен фасад DWDM-оборудования, на котором изображено расположение используемых плат.

 

V40 – блок мультиплексирования на 40 каналов, 
FIU – блок интерфейса оптоволоконного кабеля, 
SCC и SCE – блок связи и управления системой, 
MCA – многоканальный блок анализатора спектра, 
D40 – блок демультиплексирования на 40 каналов, 
OPU – блок оптического предварительного усилителя,

LWFS – блок преобразования длины волны линии приема-передачи STM64 с функцией FEC,

OAE – блок оптического усилителя

Рисунок 2.1 - Фасад DWDM оборудования

По мере роста трафика  пропускная способность может быть увеличена, причем наращивание каналов будет проходить без прерывания работы сети. С введением в эксплуатацию DWDM-сети оператор сможет предлагать каналы большой емкости, что позволит воспользоваться услугами новым клиентам, которым требуется оперативно передавать очень большие объемы информации.

Преимущества DWDM очевидны. Эта технология позволяет получить наиболее масштабный и рентабельный способ расширения полосы пропускания волоконно-оптических каналов в сотни раз. Пропускную способность оптических линий на основе систем DWDM можно наращивать, постепенно добавляя по мере развития сети в уже существующее оборудование новые оптические каналы. 

2. Структура системы

 

 

Механическая структура системы DWDM OptiX BWS 1600G включает в себя шкаф, подстатив, платы, блок вентиляторов, блок питания и т.д.. В шкаф могут устанавливаться подстативы с различными конфигурациями плат для формирования различных типов оборудования.

Компактное и изящное конструктивное исполнение позволяет более эффективно использовать пространство для установки оборудования. Конфигурация OTM с пропускной способностью 400 Гбит/с может быть реализована с использованием двух шкафов, а одиночный шкаф обеспечивает реализацию конфигурации OLA.

Один шкаф позволяет установить три подстатива, блок питания, полку DCM и полку HUB. В одной полке HUB можно установить максимум два концентратора (HUB), и в полке DCM также устанавливаются максимум две DCM.

В системе имеется пять типов  оборудования:

- Оптический оконечный мультиплексор  (OTM, Optical terminal multiplexer);

- Оптический линейный  усилитель (OLA, Optical line amplifier);

- Оптический мультиплексор  вставки/выделения (OADM, Optical Add/Drop Multiplexer);

- Регенератор (REG);

- Оптический корректор  (OEQ, Optical equalizer).

В каждом типе оборудования могут быть сконфигурированы до 40 каналов.

 

3. Оптический оконечный мультиплексор (OTM)

 

 

OTM является оконечной  станцией сети DWDM, то есть в  этой станции для услуг внешнего оборудования реализуется доступ к сети DWDM.

На стороне передачи он осуществляет преобразование и мультиплексирование оптических сигналов, поступающих из различного оборудования на стороне клиента, например из оборудования SDH, в одну волоконно-оптическую линию для их усиления и последующей передачи. На стороне приема происходит демультиплексирование всех каналов и их транспортировка к соответствующему клиентскому оборудованию.

OTM системы состоит  из следующих основных компонентов:

- Блок оптического ретранслятора (OTU, Optical transponder unit);

- Оптический блок мультиплексирования  (M40);

- 40-канальный оптический  блок мультиплексирования с VOA (V40);

- Блок оптического  усилителя (OAU/OBU/OPU);

- Оптический блок демультиплексирования  (D40);

- Блок интерфейса оптического  волокна (FIU, Fiber interface unit);

- Блок однонаправленного  оптического контрольного канала (SC1)/блок однонаправленного оптического контрольного канала и передачи синхронизации (TC1);

- Модуль компенсации дисперсии (DCM, Dispersion compensation module);

- Блок многоканального анализатора спектра (MCA, Multi-channel spectrum analyzer unit);

- Блок связи и управления системой (SCC, System control & Communication unit).

 

Рисунок 2.2 - Блок-схема принимающей стороны OTM 

 

4. Оптический линейный усилитель (OLA)

 

 

Блок OLA обеспечивает усиление двунаправленных оптических сигналов и компенсацию дисперсии. Блок OLA увеличивает дальность передачи без регенерации, то есть обеспечивает передачу без использования 3R-функции.

Как показано на рисунке 2.3, модуль OLA состоит из блока оптического усилителя, усилителя Рамана (комбинированное использование усилителей Рамана и EDFA обеспечивает усиление оптических сигналов с низким уровнем собственных шумов усилителей, что позволяет увеличить протяженность участка передачи), блоков DCM, FIU, SC2, SCC и т.д.

 

Рисунок 2.3 - Блок-схема OLA

 

Как и OTM, усилители Рамана используются на приемной стороне OLA, как показано на рисунке 2.3. Они выполняют усиление (с низким уровнем собственных шумов) оптических линейных сигналов, а затем посылают эти сигналы в блок FIU.

FIU выделяет оптический  контрольный сигнал из основного тракта, для того чтобы система могла извлечь из него контрольную информацию. В то же время, сигналы C-диапазона, содержащиеся в основном тракте, передаются в блок OAU (блок эрбиевого оптического усилителя), где они усиливаются.

DCM обеспечивает компенсацию  дисперсии сигналов основного  тракта.

 

5. Оптический мультиплексор с функцией вставки/выделения (OADM)

 

 

В системе предусмотрено  два типа мультиплексоров OADM: последовательный OADM и параллельный OADM.

Последовательный OADM используется для локальных операций вставки/выделения до 16 каналов в/из основного тракта путем каскадирования плат MR2. Это основной тип OADM. Он гарантирует баланс оптической мощности для локально вставляемых и транзитных каналов, выравнивая, таким образом, суммарную оптическую мощность.

Последовательный OADM состоит  из блока оптического усилителя (OAU/OBU), модуля оптического мультиплексора с функцией вставки/выделения (MR2), блоков DCM, OTU, FIU, SC2/TC2, SCC и т.д. Блок-схема  последовательного OADM показана на рисунке 2.4.

 

Рисунок 2.4 - Блок-схема последовательного OADM

 

Главным функциональным блоком OADM является MR2. Каждая плата MR2 поддерживает вставку/выделение двух каналов услуг. Возможно каскадное  включение восьми плат MR2, в результате чего обеспечивается вставка/выделение 16 каналов, как показано на рисунке 2.4.

На стороне приема блок FIU разделяет  основной тракт на сигналы C-диапазона  и оптический контрольный сигнал. Затем сигнал контрольного канала передается в SC2/TC2 для дальнейшей обработки. Сигналы C-диапазона передаются на платы MR2, на которой осуществляется вставка или выделение каналов услуг. Доступ к этим локальным вставляемым/выделяемым каналам осуществляется через OTU.

На стороне передачи регулируемый оптический аттенюатор выполняет регулировку поступающих сигналов в соответствии с установленными в системе требованиями по мощности и передает их на плату MR2. Затем все сигналы усиливаются в OBU. На последнем этапе блок FIU снова объединяет сигналы каналов C-диапазона и контрольного канала для их передачи по волоконно-оптической линии.

 

6. Регенератор

 

 

Достаточность OLA для передачи сигналов на большие расстояния уже обсуждалась. Но из-за стохастического характера  распространения света в некоторых  случаях при передаче на большие расстояния необходимо регенерировать исходные сигналы для устранения дисперсии, потери мощности, оптического шума, нелинейности или PMD-эффектов. Регенератор (REG) выполняет 3R-обработку, то есть