4.5 Перспективы оптиковизации сетей доступа

В настоящее время во всем мире наблюдается последовательная фотонизация волоконно-оптических средств связи, охватывающая как транспортную сеть, так и сети доступа.

Сущность фотонизации заключается в том, что на физическом уровне во всех звеньях цепи передачи исключается преобразование типа фотон-электрон и электрон-фотон. Это дает возможность на несколько порядков увеличить скорость передачи сигнала, значительно увеличить протяженность участка линии передачи между соседними промежуточными пунктами благодаря уменьшению шумов за счет тепловой компоненты, а также существенно повысить технико-экономические показатели оборудования и его надежность в результате исключения электронно-оптических преобразователей.

Реализация преимуществ фотонизации приводит к изменению сетевых структур, в частности, принципов коммутации и маршрутизации сигналов.

Для реализации транспортной системы, которая выполняет функции кросс - коннекции (кроссовых соединений, оперативного переключения) и мультиплексирования ввода-вывода, предлагается много технологий. Особый интерес представляет собой сеть, в которой применяется маршрутизация по длине волны, многократное использование длин волн, пакетное переключение с многократными пересылками сигнала. В этом случае оптический транспортный узел может состоять из оптического кросс-коннектора и оптического мультиплексора ввода/вывода. Каждая станция доступа преобразует сигналы, полученные от пользователей, в соответствующий оптический формат и передает эти сигналы на транспортный узел.

На рис. 4.5 показан возможный вариант построения фотонной сети. Сеть состоит из оптических транспортных узлов и узлов доступа, имеющих порты для связи пользователей с сетью. Оптический транспортный узел выполняет функции образования и распределения оптических трактов между произвольными узлами доступа. Транспортные узлы соединены оптическими линиями передачи с оптическими усилителями. Например, оптический тракт "точка-к-точке", такой как 1-6 или 4-7, и распределительный тракт, такой как 2-3-5-8, может быть реализован без оптоэлектронного преобразования. Конфигурация сети должна динамично изменяться, чтобы удовлетворять требованиям трафика.

Повышенный интерес к фотонным сетям обусловлен следующими причинами.

1  Для предоставления постоянно расширяющегося спектра широкополосных услуг постоянно увеличивающемуся количеству пользователей и функционирования интерактивных служб мультимедиа необходимы сверхскоростные линии и системы передачи и сверхскоростное оборудование коммутации. Однако, это невозможно осуществить при электронных методах обработки сигнала даже при использовании таких прогрессивных методов передачи сигнала как СЦИ и ATM, т.к. быстродействие электронных коммутаторов, схем и компонентов подошло к своему пределу, составляющему десятки пикосекунд, что не позволяет обеспечить передачу требуемых информационных потоков с заданным качеством.

2 Появление оптических технологий, на базе которых могут развиваться системы оптической коммутации, оптические усилители, селективные оптические фильтры, пассивные оптические разветвители, оптическое временное мультиплексирование/демультиплексирование (OTDM), мультиплексирование по длине волны или спектральное разделение, пакетное переключение с многократными пересылками и т.д., позволяет постепенно перейти к полностью оптической обработке сигнала и создать оптические среды с колоссальной пропускной способностью.

Таким образом, фотонные сети позволяют создать гибкие сети с ультравысокой пропускной способностью, имеющие возможность модульно расширяться до очень больших конфигураций, как в плане технических средств, так и программного обеспечения. Кроме того, они очень высоконадежны и просты в отношении контроля, управления и технического обслуживания, т.к. часть пропускной способности этих сетей без всякого ущерба для передаваемого трафика может быть использована для системы контроля и управления.

Рис. 4.5

На рисунке 4.6 приведена в качестве примера схема элементарного соединения, не содержащего во всей цепи передачи ни одного оптоэлектронного преобразователя.

АОМ - акусто оптический модулятор
ОАД - оптикоакустический детектор
ОП - оптический переключатель с управлением оптическим сигналом
ОВ - оптическое волокно
ОУ- оптический усилитель

Рис. 4.6

Следовательно, при разработке стратегии развития государственных и частных сетей доступа необходимо иметь ввиду стремительную фотонизацию всех элементов связи и исходить из соображений преемственности этапов внедрения.

В настоящее время на ОРС рекомендуется использовать рабочий диапазон длин волн в области 1310 нм в пределах 1260 - 1380 нм (второе окно прозрачности) и в области 1550 нм в пределах 1480 - 1580 нм (третье окно прозрачности).

Однако, постоянное совершенствование оптических волокон (ОВ) вносит в перспективу оптиковизации сетей доступа коррективы. Во-первых, постоянное уменьшение цены стандартных одномодовых ОВ (за последние 5-7 лет с 50 до 15$ за км) заметно приближает эту перспективу. Например, в Японии планируется до 2005 года обеспечить за счет ввода ОВ в дома (ВвД) предоставление услуг населению в объеме 10 Мбит/с для 30 млн. домов и объеме 100 Мбит/с для 10 млн. домов.

Во-вторых, появление новых ОВ типа «all wave» (например, SMF-28e фирмы Corning) существенно расширит рабочий диапазон длин волн в пределах от 1260 до 1625 нм, позволяя применять технологию неплотного спектрального разделения по длинам волн (CWDM) с реализацией на дешевых компонентах ВОСП. При этом резко увеличиваются возможности по пропускной способности ОСД и по другим, сетевым возможностям ВОСП-СР.

Многоканальные плотные ВОСП-СР (DWDM) в перспективе могут реализовываться и на современных многомодовых ОВ, если потребуется уплотнять большое число каналов с относительно невысокой скоростью передачи в каждом канале. В этом случае используется преимущество многомодовых ОВ по сравнению с одномодовыми, связанные с более высоким порогом возникновения влияния нелинейных оптических эффектов.

Кроме того, в перспективе ожидается внедрение на ОСД пластиковых ОВ, имеющих еще пока достаточно большое затухание, но значительно меньшую стоимость, чем у ОВ на основе кварцевого стекла.