Pojemność sieciowa

Pojemność sieciową systemu optycznego DWDM określa się z uwzględnieniem maksymalnego zasięgu transmisji w łączu długodystansowym, w którym nie ma elektrycznych regeneratorów sygnału. Na jej wielkość w systemach optycznych wpływa (poza rodzajem zastosowanego włókna) wiele specyficznych technologii i elementów transmisji, takich jak: sposób kompensacji dyspersji sygnału, układy wyrównywania i korekcji mocy (equalization), wzmacniacze Ramana z pompowaniem mocy we włóknie oraz zaawansowana detekcja gigabitowych sygnałów optycznych po stronie odbiorczej.

Stosowane w systemach ULH DWDM różnorodne schematy kodowania i metody modulacji sygnału optycznego pozwalają zredukować wymagania w stosunku do medium transmisyjnego bądź wydłużyć zasięg poprawnej transmisji w istniejącym torze światłowodowym. W typowych rozwiązaniach ULH DWDM (nie mniej niż 40 kanałów) można zapewnić deklarowaną przepływność na dystansie 120-350 km w jednorodnym i ciągłym odcinku włókna optycznego oraz uzyskać zasięg 4000-6000 km w łączach transoceanicznych bez stosowania elektrycznych regeneratorów sygnału.

Zarządzanie i utrzymanie

Podobnie jak w innych rozwiązaniach optycznych do szybkiego i dynamicznego zestawiania połączeń DWDM oraz automatycznego ich komutowania i utrzymania (czyli obsługi) zwykle korzysta się z platformy sterującej ASON (Automatically Schwited Optical Network), która umożliwia tworzenie przepływności na żądanie. Zarządzanie siecią za pomocą ASON obejmuje kilka elementów: płaszczyznę transportową z przezroczystymi przełącznicami strumieni OXC (Optical Cross Connect), płaszczyznę sterowania i zarządzania oraz zestaw interfejsów standardowych (stałe, półstałe, komutowane). Wszystkie te elementy zaimplementowane w konkretnych węzłach sieci optycznej dają oczekiwaną inteligencję rdzeniowych przełączników optycznych OCS (Optical Core Switch).

Nowe potrzeby i rozwiązania

Operatorzy oferujący na rynku telekomunikacyjnym swoje usługi oczekują bardziej ekonomicznych i elastycznych rozwiązań, które zwiększą przychody, zmniejszając koszty operacyjne. Poszukują również nowych obszarów działania, gdzie wykorzystując posiadaną infrastrukturę lub ponosząc niskie koszty na jej rozbudowę można wdrożyć nowe usługi. Obszarem wciąż potencjalnie niewykorzystanym są klienci biznesowi, którzy rozwijając swoją działalność potrzebują szybkich i bezpiecznych dróg wymiany informacji pomiędzy swoimi oddziałami i siedzibą główną lub zapasowym centrum przechowywania danych.

Tradycyjnie są to banki, towarzystwa ubezpieczeniowe i naukowe, instytucje rządowe, policyjne i wojskowe, jak również fabryki, przedsiębiorstwa produkcyjne i handlowe. Tacy klienci wymagają nie tylko bezpiecznej usługi wyrażonej odpowiednim poziomem jakości SLA (Service Level Agreement), ale przede wszystkim transmisji o dużej przepływności informacji. Ważne jest dla nich, aby obok transmisji danych można było przysyłać dane głosowe, a system był na tyle elastyczny, by w przyszłości mógł pozwalać na wdrażanie nowych usług multimedialnych. Dzięki temu sieć jest wykorzystywana wydajniej i przygotowana również do obsługi przyszłych zastosowań wedle elastycznej dewizy: operator lub użytkownik sam wybiera, które usługi i kiedy chce świadczyć lub odbierać.

Najbardziej przyszłościową ideą jest bezpośrednie łączenie systemów przełączająco-komutujących (np. routerów IP, central telefonicznych) przez sieć światłowodową DWDM przy zastosowaniu przełącznic optycznych. Rozwiązanie takie zapewnia duży potencjał przepływności wykorzystywany do łączenia sieci IP, a także SDH i ATM, co jest rozwiązaniem preferowanym przez operatorów sieci.

Kompaktowe DWDM dla biznesu

Poważnym ograniczeniem do tej pory były duże koszty implementacji systemu DWDM w sieci, chociaż coraz więcej producentów już dostarcza metropolitalne rozwiązania - w tym również niedrogie rozwiązania dla przedsiębiorstw - charakteryzujące się niewielkimi wymiarami. Klientom biznesowym są bowiem potrzebne urządzenia, które w miarę potrzeb mogą być skalowane, a jednocześnie przezroczyste dla transmitowanych formatów informacji (Escon, Ficon, Fibre Channel, SDH, ATM, Fast Ethernet lub Gigabit Ethernet).

Atutem takich kompaktowych rozwiązań jest ponadto możliwość ich integrowania z systemem zarządzania TNMS (Telecommunication Network Management System). Cechą charakterystyczną produktów "mini DWDM" jest możliwość ich używania zarówno w sieci operatorów, jak i w sieciach klientów biznesowych.

Przykładowym rozwiązaniem spełniającym takie wymagania jest światłowodowy system transmisyjny DWDM Siemensa Surpass FSP (Fiber Service Platform), stosowany w zależności od potrzeb do budowy miejskiej transmisyjnej sieci szkieletowej, sieci dostępowej czy łączenia odseparowanych sieci biznesowych LAN. Jednym z nich są systemy kompaktowe mini DWDM klasy FSP (500, 2000, 3000), które umożliwiają ekonomiczną realizację szybkich sieci klientom biznesowym. Przy ich wykorzystaniu można przesyłać informacje poprzez kilkanaście niezależnych kanałów na jednej parze światłowodów. Jednym z zastosowań dla urządzeń mikro DWDM jest połączenie sieci LAN z wykorzystaniem tylko jednej długości fali systemu DWDM. Takie podejście umożliwia stworzenie przy niskich nakładach wirtualnej sieci LAN (zwykle wykorzystującej Gigabit Ethernet), która wzajemnie łączy siedziby oddziałów, instytucji lub firmy, a nawet zwykłego domowego użytkownika.

W sieciach SAN

Na podobnej infrastrukturze DWDM można tworzyć sieci dające dostęp do usług internetowych bądź przeznaczone do przechowywania danych w infrastrukturze sieciowej SAN (Storage Area Network), a także udostępniać nowe aplikacje biznesowe firmom rozproszonym geograficznie. Sieć optyczna zbudowana w systemie DWDM jest użyteczna w tworzeniu szybkich połączeń pomiędzy różnymi ośrodkami SAN, z uwzględnieniem możliwości tworzenia zapasowych kopii aplikacji i danych. Są one niezbędne do zachowania właściwego bezpieczeństwa przechowywania informacji firmowych oraz szybkiego ich odzyskiwania po awarii. Graniczne czasy wznawiania pracy systemu (bądź dostępu do kopii danych) w optycznych sieciach kratowych są definiowane za pomocą kilku procedur, które szacują czas oczekiwania na: 50 ms przy wznawianiu łącza, 100-750 ms dla protekcji (dedykowanej lub współdzielonej) oraz najwyżej 1-5 s z odtwarzaniem ścieżki.

Długodystansowe DWDM

Współczesne rozwiązania długodystansowe (transoceaniczne) charakteryzują się pełną przezroczystością sygnałów i protokołów, jak również możliwością transmisji sygnałów o wysokiej przepływności w technologii UDWDM. Takie wymagania są konieczne dla aplikacji, które wymagają wysokiej wydajności szczególnie w kablach z limitowaną liczbą włókien. W tych systemach liczba strumieni zwiększa się elastycznie w zależności od zapotrzebowania na pasmo danych (pay as you grow), które mogą być transmitowane na różnych długościach fal w istniejących włóknach. Nie tylko zwiększa się w ten sposób liczba dostępnych kanałów (typowo 128-160 strumieni optycznych), ale także przepustowość każdego z nich (minimum 10 Gb/s). Dzięki zaawansowanemu zarządzaniu dyspersją systemy te umożliwiają transmisje w zasięgu do 2 tys. km (naziemne), sięgając niekiedy odległości 6 tys. km (transoceaniczne). W produkcji takich urządzeń DWDM oraz instalacji łączy długodystansowych specjalizuje się Alcatel, który dostarcza m.in. najnowszy skalowany podmorski system optyczny Alcatel 1626LM (10-40 Gb/s, 96-196 kanałów lambda).

Lambda 100 Gb/s dla Ethernetu

Proces zwiększania szybkości kanałów optycznych nie maleje. Na wrześniowej konferencji ECOC (European Conference and Exhibition on Optical Communication) w Szkocji dział badawczy Lucent Technologies (Bell Labs) przedstawił realizację łącza optycznego, przez które przetransmitowano sygnały ethernetowe na pojedynczej długości fali lambda z szybkością 100 Gb/s. To przełomowe osiągnięcie w optyce, przekraczające nieosiągalną dotąd granicę szybkości transmisji w sieciach optycznych - powiedział Martin Zirngibl, dyrektor Bell Labs. Zespół uzyskał strumień optyczny o szybkości 107 Gb/s na jednej fali optycznej, co pozwala transmitować dane z użyteczną prędkością 100 Gb/s (plus 7-proc. narzut niezbędny do korekcji błędów).

W pokazie wykorzystano duobinarną prezentację (trzy poziomy sygnału: dodatni, ujemny i zero) do odwzorowania sygnału używanego w transmisji cyfrowej. Sygnały duobinarne wymagają mniejszej szerokości pasma niż tradycyjne sygnały NRZ (bez powrotu do zera), więc zawężenie pasma umożliwiło uzyskanie szybkości 107 Gb/s, przy wykorzystaniu komercyjnego modulatora optycznego (opracowanego pierwotnie dla szybkości 40 Gb/s). Nowym elementem eksperymentu był jednoukładowy korektor optyczny, który w połączeniu z tym modulatorem był w stanie kompensować prawie całą interferencję międzysymbolową - wynikającą z ograniczeń pasma modulatora w nadajniku optycznym (NRZ 107 Gb/s).

Fotodetektory 40 Gb/s

Tradycyjnie stosowana detekcja sygnałów optycznych 10 Gb/s wkrótce jednak będzie zastąpiona bardziej skuteczną detekcją wielofalowych sygnałów o wyższych szybkościach transportu. W październiku br. naukowcy Teksańskiego Uniwersytetu uzyskali dwuwarstwową strukturę półprzewodnikową, która pozwala na fotodetekcję kanałów optycznych z przepływnością do 40 Gb/s (w zakresie 30-35 GHz). Uczelniany zespół przebadał trzy struktury do warstwowej absorpcji sygnałów optycznych: fotodetektory PIN z samoistną detekcją (intrisic) dla wysokich częstotliwości, fotodiody ze strukturą PDA (Partially Depleted Absorber) oraz fotodiody z efektem lawinowym SACM APD (Separate Absorption, Charge and Multiplication Avalanche Photodiode). Te trzy struktury już umożliwiają uzyskanie optycznej przepływności 40 Gb/s w różnych zakresach częstotliwości: PIN (w pasmie 48 GHz), PDA (50 GHz), natomiast najnowszy fotodetektor warstwowy SACM APD zapewnia wymagane 40 Gb/s w pasmie 34,8 GHz, co umożliwia wytwarzanie urządzeń optycznych o przepływności 160 GHz. Badania nad ulepszaniem wszystkich typów detektorów optycznych są w toku.