Оптические средства сопряжения. Практикум

2.3 Протокольные средства сопряжения оптических систем

Контрольные вопросы к разделу 3

1 Какие модели являются основой для протокольных решений по сопряжению оптических систем?

2 С какой целью используют линейное кодирование в оптических средствах сопряжения?

3 Что представляет собой скремблер линейного сигнала? 4 Что обозначает полином 1+Х+Х3+ Х12+ Х16?

5 Какое назначение имеет FEC?

6 В чём смысл кодирования Рида - Соломона?

7 Что входит в цикл PDH Е1?

8 Какой принцип положен в основу объединения Е1 в Е2, Е2 в Е3, Е3 в Е4? 9 Чем достигается согласование скоростей передачи потоков при плезио-

хронном мультиплексировании?

10 Какие скорости передачи достижимы в PDH?

11 Какие цифровые структуры формируются в SDH?

12 В чём отличие виртуальных контейнеров VC-X от блоков TU, AU? 13 Чем отличаются виртуальные контейнеры VC-X-Xc от VC-X-Xv? 14 Что показывает PTR в AU и TU?

15 Какое назначение имеют заголовки VC-X и STM-N?

16 Какие скорости передачи достижимы в оптических линиях с SDH?

17 Какие цифровые и оптические составляющие входят в структуру мультиплексирования OTH?

18 Какие скорости передачи достижимы в оптических каналах OTH?

19 Что представляет собой OTMn.m?

20 Что входит в структуру цикла OTUk?

21 Чем реализуются функции оптических каналов OCh в OTH?

22 Какому протокольному уровню соответствует АТМ?

23 Чем образуются виртуальные соединения в АТМ?

24 Что входит в структуру ячейки АТМ?

25 Какие разновидности кадров Ethernet используют в сетях связи?

26 Чем отличаются структуры кадров Ethernet 802.1, 802. 1Q, 802.1ad, 802.1ah?

27 Чем образуется виртуальная локальная сеть VLAN?

28 Что представляет собой структура сети RPR?

29 Какие классы обслуживания предусмотрены в RPR?

30 Что входит в структуру кадра RPR?

31 Что поддерживают протоколы TCP/IP?

32 В чём преимущества технологии MPLS?

33 Что представляют собой метки MPLS?

34 Какие возможности имеет протокол T-MPLS?

11

Задача 3

Определить возможность совместимости по скорости передачи и производительности технологий 1 и 2 уровней при размещении ячеек АТМ или кадров Ethernet в циклические структуры PDH, SDH, OTH.

Втабл. 2.5 по вариантам указано число информационных и служебных ячеек или кадров Ethernet определённой ёмкости, которые должны быть переданы из буферной памяти за 1 секунду циклическими структурами (Е1, Е3, Е4,

VC-X, OTUk).

Втабл. 2.6 по вариантам указаны соответствующие технологии 1-го уровня и циклические структуры, в которые должны быть размещены все пакеты (ячейки), накапливаемые в буфере за 1 сек. Если указанные пакеты (ячейки) невозможно указанной циклической структурой передать за 1 секунду, то следует считать несовместимыми технологии 1 и 2 уровней. Предложить циклическую структуру подходящей ёмкости и технологии.

Таблица 2.5 Ячейки АТМ и кадры Ethernet для передачи

Таблица 2.6 Технологии физического уровня и циклические структуры

12

Методические указания к задаче 3

1 Используя конспект лекций и учебную литературу необходимо определить величины полей полезной нагрузки циклов физического уровня, например, цикл Е1 имеет длительность 125мкс и полезную ёмкость 30 байт. Виртуальный контейнер VC-12 имеет длительность 500мкс и полезную ёмкость 136 байт. Виртуальный контейнер VC-4 имеет длительность 125мкс и полезную ёмкость 2340 байт. Поле полезной ёмкости OTU1 составляет 15228 байт при длительности цикла 48,971мкс.

Необходимо обратить внимание на структуры циклов Е3 и Е4. В них представление побитовое. Из расчета полезной нагрузки исключаются биты синхросигнала, согласования скоростей (КСС) и вставок. Кроме того могут использоваться структуры циклов Е3 и Е4 с побайтовой организацией и цикличностью

125мкс [1, 6].

2 Определить, сколько циклических структур будет передано в интерфейсе за 1 секунду, например, циклов Е3 будет передано 1/44,7мкс =22371 полный цикл.

3 Определить полезную ёмкость, переданную за 1 секунду соответствующими циклами, например, полезная ёмкость 2-х сцепленных VC-12-2v составит

136×2×2000=544000 байт.

4 Определить, сколько кадров или ячеек может быть размещено в полезной структуре за 1 секунду, например, в 2-х сцепленных VC-12-2v можно разместить ячеек АТМ

544000/53=10264 целых ячейки. Полученное число необходимо сравнить с заданным по варианту для ячеек АТМ и, соответственно, по другим вариантам для Ethernet.

Привести письменно выводы и оценки по результатам расчетов.

2.4 Стандартные интерфейсные решения по сопряжению оптических систем передачи и сетей

Контрольные вопросы к разделу 4

1 Какие группы стандартов на оптические интерфейсы известны?

2 Какие организации стандартизируют оптические интерфейсы?

3 Чем характеризуют оптические интерфейсы PDH?

4 Какие категории интерфейсов SDH предусмотрены стандартами?

5 Чем отличаются интерфейсы SDH для коротких, средних и протяженных линий?

6 Для какой технологии передачи данных предусмотрены оптические ин-

терфейсы IEEE 802.3?

7 Что обозначает аббревиатура MPI-Sm в обозначении интерфейса? 8 Какие сведения содержит обозначение интерфейса CWDM?

9 Что нормируется в точках MPI-Sm, MPI-Rm?

10 Что входит в обозначение прикладного кода интерфейса G.696.1?

13

11 Как в обозначении интерфейса отмечается наличие рамановского усилителя?

12 В чём особенности многоканального оптического интерфейса OTN G.959.1?

Задача 4

Представить подробное описание оптического интерфейса в соответствии с заданием варианта по табл. 2.7. Указать технологию, число спектральных каналов, дистанцию применения, типы волоконных световодов и т.д.

Таблица 2.7 Стандартные оптические интерфейсы

14

Методические указания к задаче 4

Для решения этой задачи необходимо внимательно познакомиться с соответствующим разделом конспекта лекций (раздел 4). Также можно воспользоваться учебными пособиями и их приложениями для оптических интерфейсов

[2, 3, 4].

2.5 Методики расчёта интерфейсов для различных оптических линий при одноканальной и многоканальной организации связи с одним и парой волокон

Контрольные вопросы к разделу 5

1 Какие характеристики интерфейсов входят в расчётную формулу длины регенерационного участка?

2Чем определяется полоса частот пропускания волоконно-оптической линии?

3Каким должно быть соотношение между длиной регенерационного участка по энергетическому потенциалу и по величине дисперсии?

4Какими факторами ограничена длина регенерационного участка?

5Если длина регенерационного участка по дисперсии меньше чем по энергетическому потенциалу, то что нужно предпринять?

6Что принимается в расчёт для линий с CWDM?

7Что такое OSNR?

8От каких факторов зависит OSNR?

9Чем ограничена максимальная мощность в оптическом канале?

10Что принимается в расчёт в линиях с OADM, ROADM, PXC и оптическими усилителями?

Задача 5

Для построенной в задаче 2 схемы организации связи оптических каналов рассчитать и построить для самого протяженного канала диаграмму уровней и оптическое отношение сигнал/шум (OSNR) на основе данных, приведённых в табл. 2.8 и 2.9.

15

Таблица 2.8 Исходные данные для расчётов

Каждому условному номеру соответствует интерфейс, данные которого используются в расчёте (таблицы 4.14-4.17 в [4] или приложение 3):

0 – DN100S-1D2(с); 1 – DN100S-1D3(L); 2 - DN100S-1D5(c); 3 - DN100S1D2(с)F; 4 - DN100S-1D3(L)F; 5 - DN100S-1D5(c)F; 6 - DW100S-1D2(c)F; 7 - DW100S-1D3(c)F; 8 - DW100S-1D5(c)F; 9 - DW100L-1D5(c)F.

Таблица 2.9 Расстояния между ROADM

Методические указания к задаче 5 и примеры расчётов с построениями приведены в приложении 5 и в [4].

Привести письменно выводы и оценки по результатам вычерчивания диаграмм и расчетов.

16

Заключение

Выполнение всех заданий практикума по дисциплине «Оптические средства сопряжения» предполагает в конечном результате формирование у обучающегося системы знаний, навыков формулирования кратких ответов на поставленные вопросы и решения ряда практических задач инженерного характера, умений найти необходимую дополнительную информацию и её использованию для ответов на вопросы и решений задач. Практикум охватывает большинство современных и перспективных решений по построению различных оптических интерфейсов, однако, быстрое развитие технологий волоконной оптики, аппаратурных компонентов ВОСП и программных продуктов (протоколов передачи, кодирования и обработки сигналов) предполагает дальнейшую самостоятельную работу, как студентов, так и специалистов (бакалавров, магистров) на основе полученных навыков и умений. В этом автор практикума желает всевозможных успехов.

17

Список литературы

1.Фокин В.Г. Оптические системы передачи и транспортные сети. Учебное пособие. – М.: Экотрендз, 2008. - 288с.

2.Фокин В.Г. Волоконно-оптические системы передачи. Учебное пособие. Новосибирск, СибГУТИ, 2009. - 314с.

3.Фокин В.Г. Проектирование оптической мультисервисной транспортной сети. Учебное пособие. Новосибирск, СибГУТИ, 2009. - 204с.

4.Фокин В.Г. Оптические мультиплексоры OADM/ROADM и коммутаторы PXC в мультисервисной транспортной сети. Учебное пособие. Новосибирск, СибГУТИ, 2011. - 204с.

5.Б.И.Крук, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов и др. под ред. Шувалова В.П. Телекоммуникационные системы и сети. В 3-х томах, том 1 Современные технологии, 4-е издание, исправленное и дополненное. – М.: Горячая линия телеком, 2012. - 620с.

6.Фокин В.Г. Проектирование оптической сети доступа. Учебное пособие. Новосибирск, СибГУТИ, 2012. - 320с.

7.Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Издание 4-ое. С - Пб, Питер, 2010. - 916с.

8.FTTx. Принципы построения, технологии и решения для монтажа. Nestor Cables Ltd. Санкт-Петербург, 2011. - 158с.

18

Приложение 1. Характеристики оптических интерфейсов SDH

Таблица П1.1. Характеристики STM-1

Сокращения: СКЗ, средняя квадратическая зависимость; Н/О, не определено; NRZ, non return to zero – без возвращения к нулю; FP, Fabry-Perot – Фабри-Перо (конструкция полупровод-

никового лазера); LED, light-emitting diode – светодиод; DFB, distributed feedback – распреде-

лённая обратная связь. Коэффициент гашения (EX) определяют как: EX 10 Log (A/B) 10, где A – средний уровень оптической мощности в центре логической "1", а B – средний уровень оптической мощности в центре логического "0". Общеприняты следующие условия для уровней оптической логики:

–излучение света – логическая единица "1";

–отсутствие излучения – логический нуль "0".

19

Таблица П1.2. Характеристики STM-1

Сокращения: СКЗ, средняя квадратическая зависимость; Н/О, не определено; NRZ, non return to zero – без возвращения к нулю; FP, Fabry-Perot – Фабри-Перо (конструкция полупровод-

никового лазера); LED, light-emitting diode – светодиод; DFB, distributed feedback – распреде-

лённая обратная связь.

20