СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ........................................................................................................... |
5 |
1. Основные сведения о ВОЛС .............................................................................. |
7 |
1.1. Общие положения .................................................................................................. |
7 |
1.2. Основные компоненты ВОЛС ................................................................................. |
9 |
Литература к предисловию и главе 1 ......................................................................... |
10 |
2. Оптическое волокно .......................................................................................... |
11 |
2.1. Типы оптических волокон..................................................................................... |
11 |
2.2. Распространение света по волокну ..................................................................... |
13 |
2.3. Характеристики поставляемых волокон ............................................................... |
28 |
Литература к главе 2................................................................................................... |
35 |
3. Пассивные оптические компоненты ................................................................ |
36 |
3.1. Разъемные соединители ...................................................................................... |
36 |
3.2. Сварное соединение волокон .............................................................................. |
46 |
3.3. Оптические разветвители .................................................................................... |
49 |
3.4. Устройства волнового уплотнения WDM .............................................................. |
53 |
3.5. Оптические изоляторы ......................................................................................... |
57 |
3.6. Другие специальные пассивные компоненты ВОЛС ............................................ |
59 |
3.7. Оптические распределительные и коммутационные устройства ......................... |
61 |
Литература к главе 3................................................................................................... |
72 |
4. Электронные компоненты систем оптической связи..................................... |
73 |
4.1. Передающие оптоэлектронные модули ............................................................... |
73 |
4.2. Приемные оптоэлектронные модули.................................................................... |
78 |
4.3. Повторители и оптические усилители.................................................................. |
86 |
4.4. Разновидности усилителей EDFA ......................................................................... |
92 |
Литература к главе 4................................................................................................... |
94 |
5. Сети передачи данных ...................................................................................... |
96 |
5.1. Мультиплексирование.......................................................................................... |
96 |
5.2. Сети с коммутацией каналов и пакетов ............................................................. |
104 |
5.3. Эталонная модель OSI........................................................................................ |
113 |
Литература к главе 5................................................................................................. |
115 |
6. Ñåòè FDDI.......................................................................................................... |
116 |
6.1. Принцип действия .............................................................................................. |
117 |
6.2. Составляющие стандарта FDDI .......................................................................... |
118 |
6.3. Типы устройств и портов.................................................................................... |
120 |
6.4. Оптический обходной переключатель................................................................ |
125 |
6.5. Кабельная система и уровень PMD.................................................................... |
129 |
6.6. Уровень PHY....................................................................................................... |
133 |
6.7. Уровень MAC ...................................................................................................... |
140 |
6.8. Обзор уровня SMT ............................................................................................. |
145 |
6.9. Построение сетей FDDI ...................................................................................... |
147 |
Литература к главе 6................................................................................................. |
151 |
7. Ñåòè Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet ................................................ |
153 |
7.1. Ñåòè Ethernet...................................................................................................... |
154 |
7.2. Основные типы устройств Ethernet .................................................................... |
163 |
7.3. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Ethernet.................... |
171 |
7.4. Ñåòè Fast Ethernet .............................................................................................. |
175 |
7.5. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Fast Ethernet ............ |
179 |
7.6. Дуплексный Ethernet .......................................................................................... |
182 |
7.7. Сети Gigabit Ethernet (стандарты IEEE 802.3z и 802.3ab) ................................... |
183 |
7.8. Миграция Ethernet к магистральным сетям........................................................ |
191 |
Литература к главе 7................................................................................................. |
197 |
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ |
3 |
8. Полностью оптические сети ........................................................................... |
199 |
8.1. Основные определения и элементы .................................................................. |
199 |
8.2. Плотное волновое мультиплексирование........................................................... |
200 |
8.3. Применение оптических усилителей EDFA......................................................... |
205 |
8.4. Оптимизация WDM/TDM..................................................................................... |
212 |
8.5. Оптические коммутаторы ................................................................................... |
214 |
8.6. Волновые конвертеры ........................................................................................ |
221 |
8.7. Классификация полностью оптических сетей .................................................... |
222 |
8.8. AON с коммутацией каналов .............................................................................. |
225 |
8.9. AON с коммутацией пакетов .............................................................................. |
231 |
8.10. Архитектура AON .............................................................................................. |
233 |
8.11. Прототипы и коммерческие реализации AON .................................................. |
235 |
Литература к главе 8................................................................................................. |
237 |
9. Сети абонентского доступа................................................................................. |
239 |
9.1. Концепции развития абонентских сетей ............................................................ |
239 |
9.2. Ñåòè HFC ............................................................................................................ |
244 |
9.3. Платформа доступа Homeworx........................................................................... |
247 |
9.4. Межстудийный телевизионный обмен и система DV6000 ................................... |
254 |
Литература к главе 9................................................................................................. |
256 |
Указатель терминов и определений .................................................................. |
258 |
Список сокращений ............................................................................................. |
262 |
4 |
Р.Р. УБАЙДУЛЛАЕВ |
Предисловие
Современная эпоха характеризуется стремительным процессом информатизации общества. Это сильней всего проявляется в росте пропускной способности и гибкости информационных сетей. Полоса пропускания в расчете на одного пользователя стремительно увели- чивается благодаря нескольким факторам. Во-первых, растет популярность приложений World Wide Web и количество электронных банков информации, которые становятся достоянием каждого человека. Падение цен на персональные компьютеры приводит к росту числа домашних ПК, каждый из которых потенциально превращается в устройство, способное подключиться к сети Internet. Во-вторых, новые сетевые приложения становятся все более "прожорливыми" в отношении полосы пропускания – входят в практику разнообразные приложения Internet, ориентированные на мультимедиа и видеоконференцсвязь, когда одновременно открывается очень большое количество сессий передачи данных. Как результат, наблюдается резкий рост в потреблении ресурсов Internet – по оценкам средний объем потока информации в расчете на одного пользователя в мире увеличивается в 8 раз каждый год [1]. Следует дополнительно отметить, что и сама коммуникационная индустрия является поставщиком гетерогенных коммуникационных служб, способствуя мировой информационной интеграции и возрастанию нагрузки на сеть.
Противодействовать растущим объемам передаваемой информации на уровне сетевых магистралей можно только привлекая оптическое волокно. И поставщики средств связи при построении современных информационных сетей используют волоконно-оптические кабельные системы наиболее часто. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей. Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Волоконная оптика, став главной рабочей лошадкой процесса информатизации общества, обеспечила себе гарантированное развитие в настоящем и будущем. Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации. Стало допустимым подключение рабочих станций к информационной сети с использованием волоконно-оптического миникабеля. Однако, если на уровне настольного ПК волоконно-оптический интерфейс только начинает единоборство с проводным, то при построении магистральных сетей давно стало фактом безусловное господство оптического волокна. Коммерческие аспекты оптического волокна также говорят в его пользу – волокно изготавливается из кварца, то есть на основе песка, запасы которого очень велики.
Широкомасштабное использование волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) началось примерно 20 лет назад, когда прогресс в технологии изготовления волокна позволил строить линии большой протяженности. Сейчас объемы инсталляций ВОЛС значительно возросли. В межрегиональном масштабе следует выделить строительство волоконно-оптических сетей синхронной цифровой иерархии (SDH). Стремительно входят в нашу жизнь волоконнооптические интерфейсы в локальных и региональных сетях Ethernet, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ATM. Следует также сказать, что волоконно-оптический тракт, идущий от центрального офиса к оптическому распределительному узлу, все чаще становится неотъемлемым элементом сетей абонентского доступа. Архитектура наиболее развиваемой из этих сетей получила название гибридной волоконно-коаксиальной – HFC (Hybrid Fiber Coax).
В настоящее время по всему миру поставщики услуг связи прокладывают за год десятки тысяч километров волоконно-оптических кабелей под землей, по дну океанов, рек, на ЛЭП, в тоннелях и коллекторах. Множество компаний, в том числе крупнейшие: IBM, Lucent Technologies, Nortel, Corning, Alcoa Fujikura, Siemens, Pirelli ведут интенсивные исследования в области волоконно-оптических технологий. К числу наиболее прогрессивных можно отнести технологию плотного волнового мультиплексирования DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), позволяющую значительно увеличить пропускную способность существующих волоконно-оптических магистралей, и крупномасштабные инсталляции волокна с ненулевой смещенной дисперсией TrueWave (Lucent Technologies), а также SMF-LS и LEAF (Corning), специально предназначенного для передачи DWDM сигнала. Терабитный барьер передачи данных по одному волокну был преодолен в 1996 году, когда компании AT&T, Fujitsu и NTT успешно продемонстрировали рекордную пропускную способность, мультиплексировав в одно волокно 55 DWDM каналов, при скорости передачи на канал 20 Гбит/с, что обеспечило суммарную скорость 1,1 Тбит/c [2].
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ |
5 |
Настоящее издание ставит своей целью показать спектр современного оборудования в области волоконно-оптических линий связи, технологические особенности планирования, построения и эксплуатации оптических сетей. Материал поможет потребителю разобраться в существующих стандартах оптических сетей, правильно сориентироваться в выборе техниче- ских средств для построения и эксплуатации сети.
Большое количество ссылок на сайты в сети Internet помогут читателю легко получить дополнительный материал по нужной теме.
При написании книги использовались материалы, любезно предоставленные компаниями: ADC Telecommunication, Corning, DiCon Fiberoptics, Ericsson, FOCAS, FOCI, Lucent Technologies, Molex, NBase Communication, Packet Engines, Scientific Atlanta, Seiko Instruments (Optical Fiber Componets Devision), SVEC. Автор благодарит сотрудников фирмы Вимком-Оптик А.А. Спирина и В.А. Спирина, а также Н.В. Гущу за помощь, оказанную в процессе написания книги. Полезными были консультации с представителем фирмы Corning С.Г. Акоповым, которому автор весьма признателен. Особая благодарность жене Марине за помощь при наборе рукописи и поддержку.
6 |
Р.Р. УБАЙДУЛЛАЕВ |