glava 7 wdm
DESCRIPTION
Телекомуникациски склопови и уредиTRANSCRIPT
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
Glava 7
Multipleksirawe na branovi dol`i-ni (WDM)
7.1 Voved
Se dvi`ime 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 mre`i, ~ii konkretni imple-
mentacii se napraveni so odreden kapacitet (na primer: postavenite SDH
mre`i) 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 mo`e 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 mre`i e deka korisni-
cite s pove}e }e gi koristat podato~nite mre`i, a toa podrazbira i mre`ni ap-
Glava 7 - 1
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
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 mre`i so ogromen transmisionen
kapacitet, ~ii mo`nosti treba da bidat mnogu ponapredni vo odnos na tie {to
dene{nite prenosni (t.e. transportni) mre`i mo`at 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 poka`uva zabele`aniot rast na podato~niot i govorniot soobra}aj
od strana na golemite telekomunikaciski kompanii. Iako govorniot soobra}aj
prodol`uva 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
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
stanica ili porta so interfejs kon podmre`a so pomal protok) mo`e da
pristapi na mre`ata 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 mre`i se nametnuva
voveduvaweto na ramnopravnost me|u mnogute korisni~ki transmisii vo
mre`nata arhitektura i protokolite. Vo edna opti~ka mre`a, ovaa ramnoprav-
nost mo`e da se ovozmo`i vo odnos na sekoj(a):
- branova dol`ina ili frekvencija (pri WDM),
- vremenski otse~ok (pri TDM)
- branov oblik (pro{iren spektar, pri CDM).
Opti~kite TDM i CDM denes va`at 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 mo`e 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 mo`e da bidat mnogu povisoki otkolku {to e brzinata na procesirawe na
elektronikata, {to zna~i deka nekoj del od interfejsot na krajniot korisnik na
mre`ata 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
mre`i, bidej}i site terminalni opremi treba da rabotat so brzina na eden
WDM kanal, koja mo`e 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
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
7.2. Multipleksirawe po branovi dol`ini (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 mo`e da bidat
multipleksirani vo edno isto opti~ko vlakno. Pri WDM, opti~kiot
transmisionen spektar (Slika 7.2) e podelen na pove}e branovo-dol`inski
opsezi, koi ne se prepokrivaat eden so drug, taka {to sekoja branova dol`ina
poddr`uva 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 ovozmo`uva
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 dol`ina (nm)
Zag
ubi
(dB
/km
)
50 THz
Korisen opseg
200 nm 200 nm
1
2
Slika 7.2 Branovo-dol`inski opsezi na opti~ko vlakno, koi se karakteriziraat
so malo slabeewe na signalot
Glava 7 - 4
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
Istra`uvawata i razvojot na opti~kite WDM mre`i dobija na te`ina
poslednive nekolku godini, i se ~ini deka tie odedna{ poprimija edna eksplo-
zivna forma. Ovaa konstatacija e otslikuvawe na neodamne{nite publikacii,
konferencii, rabotilnici, `urnali 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 mre`i bazirani na WDM konceptot.
Sovremenite razvojni aktivnosti poka`uvaat deka vakov tip na WDM
mre`a bi na{la primena kako skeletna mre`a, 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 mre`ite. Krajnite ko-
risnici - za koi funkcioniraweto na skeletnata mre`a }e bide transparentno,
osven za zna~ajno podobreni vremiwa na odziv - }e bidat povrzani na mre`ata
preku soodvetni komutaciski/rutira~ki jazli, koi }e bidat ~uvstvitelni (}e re-
agiraat) na branovi dol`ini. 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 mo`ebi pripa|aat na drugi regionalni ili lokalni
podmre`i - taka {to sevkupnata aktivnost od krajnite korisnici, na bilo koj od
nejzinite transmiteri, e blisku do vrvnata brzina na elektronsko procesirawe.
Isto taka, bi zabele`ale deka va`en problem kaj WDM konceptot, no na
koj mo`ebi ne mu e posveteno dol`no vnimanie vo akademskite istra`uvawa, e
poimot za pristapna mre`a, za {to edno mo`no re{enie e pasivnata opti~ka
mre`a (Passive Optical Network - PON).
7.3. Evolucija na WDM mre`ite
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
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
te pobaruvawa za komunikaciski opseg. Koga pobaruvawata go nadminale kapaci-
tetot na postoe~kite opti~ki vlakna, se poka`alo 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) ^etiri-kanalno WDM re{enie (Slika 7.3), kade {to WDM multiple-
kserot kombinira 4 nezavisni podato~ni potoci, sekoj na razli~na branova dol-
`ina, 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 poka`uvaat deka za dol`ina 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 ^etiri-kanalen WDM transmisionen sistem to~ka-to~ka, so primena
na zasiluva~i
Glava 7 - 6
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
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-
`ini po opti~ko vlakno ne mo`eme to~no da go specificirame, no toj se dvi`i
vo redot na nekolku desetici branovi dol`ini (64 branovi dol`ini, spored ne-
koi izvori), i bele`i postojana tendencija na zgolemuvawe (mo`ebi do nekolku
stotici branovi dol`ini po opti~ko vlakno).
Mul
tipl
ekse
rD
emul
tipl
ekser
1
j
w
Slika 7.4 Branovo-dol`inski Add/Drop multiplekser (WADM)
7.3.2 Branovo-dol`inski add/drop multiplekser
Eden primer za branovo-dol`inski Add/Drop multiplekser (Wavelength
Add-Drop Multiplexer - WADM) e prika`an na Slika 7.4. Se sostoi od demulti-
plekser, po {to sledat 22 komutatori - po eden komutator za sekoja branova
dol`ina - po {to sleduva multiplekser. WADM mo`e da bide staven na fizi~ki
opti~ki link. Ako site 22 komutatori se vo sostojba bar, toga{ site branovi
dol`ini 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, prika`an na Slika 7.4), toga{ signalot na soodvetnata branova dol`ina }e se simne (drop) lokalno, a na ovaa WADM lo-
kacija, a na istata branova dol`ina }e bide dodadena (add) nova podato~na pri-
Glava 7 - 7
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
toka. Ova mo`e da bide slu~aj i za pove}e branovi dol`ini t.e. tie mo`at da
bidat simnati ili dodadeni, dokolku WADM interfejsot ima soodvetna
hardverska i procesorska poddr{ka.
Ovaa funkcionalnost na add/drop multipleksirawe mo`e da bide usovr{e-
na za prakti~na implementacija na opti~ki add/drop multiplekser (Optical ADM -
OADM). Na primer, eden OADM mo`e da simne del od soobra}ajot na odredena
branova dol`ina, ili mo`e da simne grupa od branovi dol`ini.
7.3.3 Opti~ki i branovo-dol`inski kroskonekti: pasivna yvezda, pasiven ruter i
aktiven komutator
So cel da imame mre`a so opti~ki linkovi so pove}e branovi dol`ini,
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 dol`ina 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 dol`ina na
Glava 7 - 8
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
koja i vlegol vo pasivnata yvezda. Na primer, na Slika 7.5 signal na branova dol-
`ina 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
mo`e nastane koga dva ili pove}e signali preku vleznite opti~ki vlakna, isto-
vremeno se prateni kon yvezdata, na ista branova dol`ina. Pretpostavuvaj}i de-
ka brojot na branovi dol`ini i brojot na opti~ki porti se ednakvi (kolku bra-
novi dol`ini ima, tolku ima i porti), pasivna yvezda NN mo`e 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 dol`ini)
Glava 7 - 9
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
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 dol`ini)
Pasivniot ruter (Slika 7.6) mo`e poedine~no da ja rutira sekoja od pove-
}eto branovi dol`ini koi doa|aat od edno opti~ko vlakno, na istata branova
dol`ina na razli~ni (posebni) izlezni opti~ki vlakna. Na primer, branovite
dol`ini 1, 2, 3 i 4, koi doa|aat preku vleznoto opti~ko vlakno 1, se rutirani na istite branovi dol`ini, soodvetni na izleznite opti~ki vlakna 1, 2, 3 i 4
(respektivno), kako na Slika 7.6. Da zabele`ime deka vakov ured ovozmo`uva re-
iskoristuvawe na branovite dol`ini, t.e. ista branova dol`ina mo`e da bide
povtorno iskoristena (reiskoristena), t.e. da ovozmo`i pove}e istovremeni ko-
nekcii niz ruterot. Branovata dol`ina 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 mo`e 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-dol`inski ruteri (WRs) itn.
I povtorno, pretpostavuvaj}i kolku branovi dol`ini, tolku i opti~ki porti,
eden NN pasiven ruter niz nego mo`e 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 dol`ini, i isto taka mo`e da poddr`i
Glava 7 - 10
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
N2 istovremeni konekcii. No, aktivnata yvezda ima dopolnitelno podobruvawe
vo odnos na pasivniot ruter vo toa {to, negovata matrica na rutirawe mo`e 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-dol`inski ruti-
ra~ki komutator (Wavelength Routing Switch - WRS), branovo-dol`inski selekti-
ven kroskonekt (Wavelength Selective Crossconnect - WSXC), ili nakratko samo
kroskonekt.
Aktivniot komutator mo`e da bide nadgraden so dopolnitelen kapacitet,
taka {to edna branova dol`ina mo`e da bide konvertirana vo druga, pred sami-
ot vlez vo multiplekserskiot stepen, pred izleznoto opti~ko vlakno. Komuta-
tor opremen so vakva branovo-dol`inska konvertorska karakteristika e pomo-
}en vo odnos na obi~niot WRS, i e poznat kako branovo-dol`inski konverti-
ra~ki komutator, branovo-dol`inski menuva~ki kroskonekt (Wavelength Interc-
hanging Crossconnect- WIXC) itn.
Iako za aktivniot komutator pretstaven na Slika 7.7 e pretpostaveno da
inkorporira branovo-dol`inski DEMUX/MUX uredi, treba da se zabele`i deka
vakvite uredi mo`e da bidat sostaven del i na opti~kiot transmisionen sistem,
koj funkcionira so pove}e branovi dol`ini. 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 mre`i, dodeka aktivniot
komutator se koristi vo WAN mre`ite. 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 mre`i, 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 prika`ana sposobnosta na
sekoj od ovie elementi simultano da gi poddr`i slednite grupi od konekcii:
a) branova dol`ina 1 od vlez 1 na izlez 1 branova dol`ina 1 od vlez 1 na izlez 2
Glava 7 - 11
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
branova dol`ina 2 od vlez 1 na izlez 1
b) branova dol`ina 2 od vlez 1 na izlez 2 branova dol`ina 2 od vlez 2 na izlez 1 branova dol`ina 3 od vlez 3 na izlez 1
v) branova dol`ina 1 od vlez 1 na izlez 1 branova dol`ina 2 od vlez 2 na izlez 1 branova dol`ina 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 poka`ani 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
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
7.4 Konstrukcii na WDM mre`a
7.4.1 Broadcast-and-select (lokalna) opti~ka WDM mre`a
Lokalnata WDM opti~ka mre`a mo`e da bide konstruirana so povrzuva-
we na mre`ni jazli preku dvonaso~ni opti~ki vlakna vo pasivna yvezda, kako
{to e poka`ano na Slika 7.8. Jazolot vr{i transmisija kon yvezdata preku edna
raspolo`liva branova dol`ina, 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 dol`ini i za-
toa toj mo`e da primi informaciska pritoka. Komunikacijata pome|u izvorite
i priemnicite mo`e 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 mre`a bazirana na upotreba na pasivna yvezda
Isto taka, va`no e da se zabele`i deka koga izvorot emitira na odredena
branova dol`ina 1 , pove}e priemnici mo`e da bidat nagodeni na taa branova dol`ina, i site tie mo`at da primat informaciska pritoka. Zna~i, pasivnata
yvezda go poddr`uva multicast servisot.
Glava 7 - 13
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
7.4.2 WAN opti~ki mre`i so rutirawe po branovi dol`ini
Opti~ka WDM mre`a za rutirawe po branovi dol`ini (za {iroki obla-
sti) e prika`ana na Slika 7.9. Mre`ata se sostoi od opti~ko komutacisko pole
koe sodr`i 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 mre`en jazol. Sekoj jazol e opremen so set od
predavateli i priemnici. Predavatelot vo jazolot ispra}a paketi vo mre`ata, a
priemnikot prima paketi od mre`ata.
4
6 71
5
92
3
10
1
8
1
2
1
1
2Mre`a od opti~ki komutatori
G
H
A
BC
D
E
F
Pristapna stanica (primer: PC so karti~ka soopti~ki predavateli i priemnici)
Komutator (sodr`i opti~ki komutator, fotonskizasiluva~i, konvertori na branovi dol`ini i sl.)
Slika 7.9 WAN opti~ka mre`a so rutirawe po branovi dol`ini
Osnovniot mehanizam na komunikacija vo mre`ite so rutirawe po brano-
vi dol`ini e svetlosnata pateka (lightpath). Taa e opti~ki komunikaciski kanal
Glava 7 - 14
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
pome|u dva jazli vo mre`ata i mo`e 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 dol`i-
na na koja raboti svetlosnata pateka. Na primer, na sl. 11 svetlosnite pateki
pome|u jazlite A i C se postaveni na branova dol`ina 1 , pome|u jazlite B i F na branova dol`ina 2 i pome|u jazlite H i G na kanalot na branovata dol`ina 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 dol`ina,
svetlosnata pateka treba da bide na istiot kanal na branovata dol`ina na celta
svoja pateka niz mre`ata; ova barawe e naso~eno kon svojstvoto na kontinuitet
vo branovata dol`ina na svetlosnata pateka. Ova barawe, isto taka, ne mora da
bide neophodno ako imame konvertori na branovi dol`ini vo mre`ata. 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 dol`ina 1 , vo nego se kon-vertira na branova dol`ina 2 , pominuva preku linkot pome|u komutatorot 10 i komutatorot 9 na branova dol`ina 2 , se konvertira povtorno vo branova dol-`ina 1 vo komutatorot 9 i pominuva preku opti~kiot link od komutatorot 9 do jazolot E na branova dol`ina 1 .
Osnovnoto barawe vo opti~kite mre`i so rutirawe po branovi dol`ini 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 dol`ini taka {to tie ne
mo`at da interferiraat me|u sebe.
Primer 7.4. Za ve`ba, da se odredi minimalniot broj na branovi dol`ini potrebni da se
poddr`at site konekcii od slikata 7.9, ako celata mre`a od optiki komutatori se zameni so
pasivna yvezda.
Primer 7.5. Na slikata P.7.5 e pretstavena mre`a 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
dol`ina 1 i C B na branova dol`ina 2. Ako treba da se dodade u{te konekcijata D B, toga{ mora da se iskoristi i treta branova dol`ina, 3, so ogled na toa {to site tri konekcii mora da
Glava 7 - 15
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
go koristat linkot 1-2 za da terminiraat vo B. Dodavawe na nova konekcija koja {to ne
terminira vo B, mo`e da se napravi so reiskoristuvawe na nekoja od trite upotrebeni branovi
dol`ini (na primer, mo`e da se vospostavi konekcija C D na branova dol`ina 1).
3 4
1 2
A
B
C
D
1
2
1
3
Slika P.7.5. Planirawe na branovi dol`ini niz mre`a so optiki komutatori
Treba da se zabale`i deka vo ovoj konkreten sluaj, ovozmo`uvaweto na promena na
branovite dol`ini vo aktivnite komutatori nema da bide od nikakva korist vo pogled na
minimizirawe na brojot na branovi dol`ini potrebni za realizacija na spomenatite konekcii.
7.4.3 Ednostaven problem vo WDM mre`a
Kako {to objasnivme vo to~kata 7.4.2, krajnite korisnici na opti~kite
WDM mre`i mo`e da komuniciraat eden so drug preku opti~ki WDM kanali po
celata dol`ina na patot, {to uka`uva na definiraweto na svetlosnite pateki.
Vakvata pateka mo`e da opfati pove}e opti~ki linkovi, t.e ovozmo`uva
sozdavawe na circuit switched interkonekcija pome|u dva jazli koi mo`at da
imaat golem soobra}aen protok pome|u niv i koi mo`at da bidat ednakvo
locirani eden od drug vo fizi~kata opti~ka mre`na topologija.
Vo mre`a so N jazli, ako sekoj jazol e povrzan so N-1 predavateli (laseri)
ili priemnici (filtri), i ako ima dovolno branovi dol`ini na site opti~ki
linkovi, toga{ sekoj par jazli mo`e da bide povrzan so celosna opti~ka svetlos-
na pateka i tuka nema mre`en problem {to bi trebalo da se re{i. Vo sekoj slu-
Glava 7 - 16
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
~aj, treba da se zabele`i deka goleminata na mre`ata (N) mo`e da bide promen-
liva, predavatelite se skapi, pa zatoa sekoj jazol mo`e da bide opremen samo so
nekolku takvi, a tehnolo{kite ograni~uvawa go diktiraat brojot na WDM kana-
lite koj mo`e da bide poddr`an vo opti~koto vlakno i toj mo`e 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 mo`at da bidat postaveni vo mre`ata.
Kako predizvikuva~ki mre`en problem mo`e da se zabele`i slednovo: da-
den e set od svetlosni pateki koi treba da se postavat vo mre`ata i dadeno e
ograni~uvawe na brojot na branovite dol`ini. Treba da se odredat ruterite
preku koi ovie svetlosni pateki treba da bidat postaveni i da se odredat brano-
vite dol`ini koi treba da bidat dodeleni na svetlosnite pateki taka da brojot
na postaveni svetlosni pateki bide maksimalen. Dodeka najkratkiot pat na ru-
tirawe mo`e da bide najpogoden od gledna to~ka na sekoja svetlosna pateka, tre-
ba da se zabele`i deka ovoj izbor ponekoga{ mo`e da bide `rtvuvan so cel da se
ovozmo`i postavuvawe na pogolem broj na svetlosni pateki. Zna~i, mo`e da se
dozvolat nekolku alternativni ruti za postavuvawe na svetlosni pateki. Za
svetlosnite pateki koi ne mo`at da bidat postaveni poradi ograni~uvawata na
rutite i branovite dol`ini se veli deka se blokirani, pa soodvetniot optimi-
zaciski problem na mre`ata e da se minimizira ovaa mo`nost za blokirawe.
Vo taa smisla, treba da se zabele`i deka svetlosnata pateka raboti na
ista branova dol`ina 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 dol`ina. Zna~i, dve svetlosni pateki koi delat zaedni~ki opti~ki
link ne mo`at da bidat dodeleni na ista branova dol`ina. Vo sekoj slu~aj, ako
komutira~kiot / rutira~kiot jazol e opremen so konvertor na branovi dol`ini,
toga{ ograni~uvaweto za kontinuitet na branovata dol`ina is~eznuva, a svet-
losnata pateka mo`e da komutira me|u razli~ni branovi dol`ini na nejziniot
pat od izvorot do odredi{teto.
Da zabele`ime deka dizajnerite na slednite generacii na mre`i 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 mo`at vo
celost da se vidat prednostite na WDM. ^esto, mre`nite dizajneri imaat pri-
Glava 7 - 17
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
stap do WDM arhitekturite i protokolite od gledna to~ka na poednostavno,
idealno ili tradicionalno mre`no rabotewe. Za `al, ova mo`e da dovede do toa
individualci da napravat nerealni pretpostavki za svojstvata na opti~kite
vlakna i opti~kite komponenti i toa mo`e da rezultira vo dizajn koj ne mo`e da
se realizira i koj e neprakti~en.
7.5 Novi trendovi vo ispituvaweto na WDM mre`ite
Ponovite ispituvawa vo WDM mre`ite 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 mre`i (Optical Packet-Switched Net-
works).
7.5.1 Kontrola i menaxment na mre`ata
Vo edna WDM mre`a neophodno e postoewe na kontrolen mehanizam koj }e
ovozmo`uva 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 dol`ina na konekcijata i vr{i
konfiguracija na popatnite komutatori vo mre`ata. Istovremeno, mehanizmot
mora da obezbedi i a`urirawe vo vrska so branovite dol`ini koi se koristat
vo sekoj od opti~kite linkovi, a so cel mre`nite jazli da mo`at da donesuvaat
pravilni rutira~ki odluki vrz osnova na ovie informacii. Samiot kontrolen
mehanizam mo`e 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 mre`ata 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
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
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 mo`e 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 dol`ini 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 dol`ina za novata konekcija. Potoa, jazolot nastojuva da ja
rezervira odbranata branova dol`ina 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 dol`ina na
soodvetniot link, ispra}a potvrda (acknowledgment) direktno na izvorniot
jazol. Uspe{noto rezervirawe na branovata dol`ina na site linkovi od rutata
zna~i deka vrskata mo`e 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 dol`ina 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 uka`uvaat na promenite vo sostojbata na upotrebeni branovi
dol`ini 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 odr`uva 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 dol`ina. Cenata na ~inewe se
Glava 7 - 19
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
odreduva spored brojot na delnici ili realnata fizi~ka oddale~enost.
Rutira~kata tabela se odr`uva koristej}i go distribuiraniot Belman-Ford-ov
algoritam. Vo ovoj slu~aj, po primaweto na connection request, jazolot }e odbere
branova dol`ina 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 dol`ina 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 dol`ina
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 dol`ini. Dokolku izvorot ne mo`e da
vospostavi konekcija na nitu edna branova dol`ina, 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 dol`ina, a ovie gi a`uriraat svoite rutira~ki
tabeli. Sli~ni a`urirawa se izvr{uvaat i pri raskinuvawe na konekcija .
Vo dvata mo`ni pristapi kontrolnite poraki mo`at da se ispra}aat po
poseben t.n. kontrolen kanal vo WDM mre`ata. 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 mre`a, a osobeno vo WDM mre`ite kade {to stanuva zbor za
ogromni bitski protoci, otka`uvaweto na rabota na nekoj mre`en element
(primer: link, kros-konekt itn.) doveduva do zaguba na ogromno koli~estvo in-
formacii.
Glava 7 - 20
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
Vo WDM mre`ite, kade {to naj~est slu~aj koj mo`e da dovede do zaguba na
informacii e otka`uvaweto na edine~en link (single fiber-link failure), postojat
pove}e pristapi vo obezbeduvawe na pre`ivlivosta na mre`ata. Imeno, toa
mo`e 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 mre`ata.
Generalno, dinami~kata restavracija ovozmo`uva podobra iskoristenost na
kapacitetite, no zatoa pak ne nudi garancija za restavracija i e pobavna od
slu~ajot na dodeleni resursi.
]e se zadr`ime 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 dol`ina koja pa-
tuvala niz prekinatiot link. So pronao|aweto na nova ruta za sekoj kanal (bra-
nova dol`ina) 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 dol`ina), konekcija-
ta {to ja koristi taa branova dol`ina 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
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
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 mre`ata 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 ovozmo`uva 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 mre`a gi podobruva
performansite na soobra}ajot preku namaluvawe na cenata na ~inewe. Sepak,
multikast mre`a 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 mre`i glavno poddr`u-
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 mre`a bi trebalo da poddr`uva unikast i multikast
soobra}aj.
Glava 7 - 22
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
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 prika`an 22 MWRS (Multicast-Capable Wavelenght Routing
Switch) koj poddr`uva do 4 branovi dol`ini na sekoj link. Informacijata od se-
koj dojdoven link najprvo se demultipleksira na sostavnite branovi dol`ini.
Potoa, sekoja branova dol`ina 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 mo`e da se tretiraat kako idealen prenosen medium
{to e rezultat na sekoga{ prisutnite nepo`elni pojavi vo niv, od tipot na dis-
perzija, sketering, ISI itn. Bidej}i opti~kite vlakna se transporten medium
vo WDM mre`ite, 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
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
nite karakteristiki t.e. bi se nadminale nepo`elni pojavi kako rezultat na
nivno zanemaruvawe. Vo taa smisla tuka }e navedeme dva algoritmi:
BER (Bit Error Ratio) bazirana kontrola na pristap: Vo WDM mre`ite spo-
red osnovnata analiza (bazirana na RWA problemot) se dozvoluva vospostavuva-
we na nova konekcija dokolku mo`e 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 mre`ata (komutatori, EDFA itn.) signalot na priem mo`e 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 mre`i: Se voveduva poim na transpa-
rentnost na opti~kite mre`i koj podrazbira deka fizi~kiot medium (vo slu~a-
jov opti~kiot WDM kanal) treba da poddr`uva 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 mre`i (nacionalni ili globalni WDM mre`i) bi bilo navistina te{ko
da se postigne. Ona {to mo`e prakti~no da se realizira, zadr`uvaj}i se isklu-
~ivo na digitalni signali i spored toa na t.n. digitalna transparentnost e pod-
dr`uvawe 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 mre`i da se predvidat i odredeni strate{ki lokacii kade bi se vr{ela
regeneracija na signalot. So toa bi se ovozmo`ilo 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
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
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 mre`i (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 mre`i 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 mre`a mo`e da se povrzat preku all-optical
WDM kanal u{te poznat kako lightpath, a mno`estvoto na lightpaths vospostaveni
vo mre`ata ja formira virtuelnata topologija na mre`ata. Jazlite koi ne se di-
rektno povrzani vo virtuelnata topologija mo`e 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 mre`a , odnosno
ATM komutatori so {to se doa|a do konceptot na ATM over WDM mre`a.
Od dosega poznati pri~ini, neophodno e voveduvawe na za{tita vo IP over
WDM mre`ata i obezbeduvawe na nejzina pre`ivlivost. Za ovoj tip na mre`i
za{titata mo`e 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 mre`ata se vr{i nejzino predi-
menzionirawe spored odredeni presmetki taka {to pri prekin na dadeno op-
Glava 7 - 25
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
ti~ko vlakno mre`ata da mo`e da go prerutira prekinatiot soobra}aj po
drugi, dinami~ki odredeni slobodni resursi.
Pri dizajnirawe na IP over WDM mre`i treba da se obrati vnimanie na
nekolku va`ni elementi:
1) IP/WDM interfejsot: ovoj interfejs treba da ovozmo`i primena na razli~-
nite verzii na IP (IPv4,IPv6) over WDM.
2) Interoperabilnost: treba da se obezbedi povrzuvawe na pove}e skeletni
WDM mre`i koi mo`e 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-
`a sekoja branova dol`ina mo`e da prenesuva pove}e potoci so koristewe na
TDM.
Sekoja virtuelna konekcija me|u bilo koi dva jazli vo mre`ata 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 dol`ina vo sekoj jazol, so pogodno grupirawe na virtuelnite
vrski vo branovi dol`ini mo`e da se postigne da nema potreba od ADM za
odredena branova dol`ina vo nekoi jazli {to vsu{nost zna~i namaluvawe na
vkupniot broj potrebni ADM-i vo mre`ata odnosno namaluvawe na tro{ocite
potrebni za instalacija na WDM mre`ata. 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 mre`ata.
Glava 7 - 26
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
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 mre`i
Kako {to telekomunikaciite i kompjuterskite komunikacii prodol`uva-
at da konvergiraat, podato~niot soobra}aj rapidno go nadminuva govorniot soo-
bra}aj. Ova zna~i deka mnogu od kanalno-komutiranite mre`i treba da bidat
nadgradeni, so cel da poddr`uvaat paketsko-komutiran podato~en soobra}aj. Do-
deka WDM ovozmo`uva da se multiplicira mre`niot kapacitet, sega{nite teh-
nologii za opti~ka komutacija ni ovozmo`uvaat brzo iskoristuvawe na ogrom-
niot opseg na WDM mre`ite. 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 istra`uvawe e da gi
otkrie i prou~i kriti~nite momenti pri dizajniraweto i implementacijata na
opti~kite paketsko-komutirani mre`i, 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 ovozmo`uvaat 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 mre`ata itn. Samiot fakt deka ne postoi opti~ka memo-
rija so slu~aen pristap (RAM), povlekuva ogromna razlika vo dizajnot na opti~-
kite mre`i od edna strana, i elektronskite mre`i 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 ka`ano, opti~ki baferi ({to
vsu{nost se opti~ki linii za docnewe, no ne i opti~ki memorii). Istra`uvawa-
Glava 7 - 27
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
ta na ovaa problematika treba da iznajdat na~ini kako da se izgradi edna opti~-
ka paketska mre`a, koja }e ima zna~itelna fleksibilnost, no ne na smetka na us-
lugite {to treba istata da gi ovozmo`uva.
Re{avaweto na konfliktite vo golema mera vlijae na performansite na
mre`ata, vo smisla na paketski zagubi, prose~no vreme na docnewe na paketite,
prose~na dol`ina na hopovite, kako i na propusnata mo} na mre`ata. Kaj WDM
opti~kite paketski mre`i razlikuvame 3 domeni vo koi mo`e da se razgleduva
re{avaweto na konfliktite, i toa:
- branovi dol`ini,
- prostor,
- vreme.
Pri toa, mo`eme da koristime bilo kakva kombinacija od branovo-dol-
`inska konverzija, (prostorno) skr{nuvawe na patekata i opti~ki linii za doc-
newe. Da ka`eme deka sekoj metod ima svoi prednosti i nedostatoci. Na primer,
konverzijata na branovi dol`ini 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 dol`ini. Skr{nuvaweto na
patekata e najevtina varijanta, bidej}i taa go prefrla tovarot na re{avawe na
konflikti na celata mre`a, pri toa namaluvaj}i ja vkupnata propusna mo}
(funkcionalnost) na mre`ata. Opti~kite linii za docnewe (vremensko baferi-
rawe) vo odnos na cenata se nekoe sredno re{enie. Mo`e da vovede i nezanemar-
livo docnewe na paketite, vo zavisnost od nivnata dol`ina. (Ako dol`inata na
linijata e pogolema, i docneweto e pogolemo.)
Prvata varijanta (konverzija na branovi dol`ini) 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 dol`ini e mnogu prifatlivo re{enie, sporedeno
so skr{nuvaweto na patekata, ili vremenskoto baferirawe.
Kaj baferiraweto so ograni~eno docnewe, paketot mo`e da bide rutiran
po lokalna opti~ka linija, i so recirkulacija povtorno vraten na vlezna porta
na istiot jazel. Vo taa smisla, sodr`inata 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
-
Prof. d-r Toni Janevski, Multipleksni sistemi, skripta
mo`e da bidat nepodredeni, izborot na dol`inata na linijata za docnewe mo`e
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 dol`ini.
Pri skr{nuvaweto na patekata, problem koj treba da se izbegne e predol-
goto skitawe na paketot niz mre`ata. Postoe~kiot IP efikasno go primenuva
metodot vreme na `ivot (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 mre`ata) i
za izbegnuvawe na prekumerno skr{nuvawe na patekata.
Se postavuva pra{aweto: dali opti~kite paketsko-komutirani mre`i
treba da bidat sinhroni ili asinhroni? Kaj sinhronite opti~ki paketski mre-
`i site paketi se so ista (fiksna) dol`ina, 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 dol`ina
na site paketi). Vakvite dopolnitelni nametnuvawa gi nema kaj asinhronite pa-
ketsko-komutirani mre`i, koi dozvoluvaat razli~na dol`ina na paketite. Kako
i da e, efikasnosta vo re{avaweto na konfliktite vo mre`ata mo`e da bide
prili~no mala. Razli~nosta me|u sinhroniot i asinhroniot mod kaj opti~kite
paketski mre`i bara ponatamo{ni dlaboki istra`uvawa.
Glava 7 - 29
Glava 7