Ðèñ. 8.24. Структура пакета в сетях: а) с техникой мультиплексирования поднесущих; б) с техникой многоволновой параллельной битовой коммутации

8.10. Архитектура AON

Полностью оптические сети могут строиться на любом масштабе: от локального, например объединяя парк суперкомпьютеров, до глобального, где в перспективе они, безусловно, займут место главных магистралей. Общая структура глобальной информационной сети может быть весьма разнообразной, столь же разнообразной, как и число различных приложений, которые в ней используются [2]. Положение оптического уровня или уровня полностью оптической сети в контексте архитектуры глобальной сети показано на рис. 8.25. В самом оптическом уровне, который, в общем случае, имеет иерархическую структуру, выделяют три подуровня Уровень-0, Уровень-1 и Уровень-2 (рис. 8.26).

Оптический уровень (полностью оптическая сеть)

Динамическая транспортная реконфигурация Волновое мультиплексирование Восстановление пути на высоком уровне

Уровень SDH (ATM, Gigabit Ethernet, . . . )

Высокоскоростная защита передачи Временное мультиплексирование Синхронизация

Уровень служб

Доставка данных до конечного пользователя

Ðèñ. 8.25. Оптический уровень как всеобъемлющая структура глобальной сети

Уровень-2

Сеть глобального масштаба

Сеть городского масштаба

Локальная сеть

Оптические

волокна

Ðèñ. 8.26. Структура оптического уровня

Оптический терминал OT – это узел сети, на котором завершаются владения AON. На этом узле поступающие сигналы стандартных приложений преобразуются в форму, предназначенную для обработки промежуточными узлами полностью оптической сети. На этом узле еще допускаются оптоэлектронные преобразования.

Пример 1 работы OT: приходящий электрический сигнал 100Base-TX дуплексного канала Fast Ethernet преобразуется в оптический сигнал на определенной длине волны из окна 1,55 мкм.

Пример 2: на оптический терминал поступает несколько оптических сигналов ATM (622 Мбит/c) по многомодовому волокну на длине волны 1,33 мкм, которые преобразуются в гребенку разных длин волн в соответствии с частотным планом.

Оптический терминал должен оснащаться узкополосными лазерами. В него могут быть интегрированы другие элементы полностью оптической сети, например, перестраиваемые оптические фильтры, системы волнового мультиплексирования и др.

Уровень-0. Этот уровень определяет пассивную широковещательную AON локального масштаба с небольшим (до нескольких десятков) числом оконечных узлов сети. Характерными элементами, организующими сеть этого уровня являются оптические комбайнеры/разветвители, фильтры. Элементы сети Уровня-0 напрямую взаимодействуют с оптическими терминалами, и с элементами сети Уровня-1, если таковые имеются. Примером служить сеть Rainbow-1. Вариант подключения элементов сети в пределах Уровня-0 показан на рис. 8.27.

Пользовательские интерфейсы: ATM, SDH,

Gigabit Ethernet, FDDI, Fibre Channel,

Ðèñ. 8.27. Пример структуры уровня 0

Уровень-1. Этот уровень определяет AON с пассивной волновой маршрутизацией. Характерными элементами этого уровня являются устройства волнового мультиплексирования и демультиплексирования. Вариант подключения элементов сети в пределах Уровня-1 показан на рис. 8.28.

λ g,4

Ðèñ. 8.28. Пример построения уровня 1

Уровень-2. Этот уровень определяет AON, допускающую активную волновую маршрутизацию. Характерными элементами этого уровня являются устройства волнового мультиплексирования и демультиплексирования, волновые конвертеры и оптические коммутаторы. Коммутация может происходить либо на основе чтения заголовков пакетов (AON с коммутацией пакетов), либо на основе внешнего управления (AON с активной коммутацией каналов). Только на основе узлов Уровня-2 можно строить масштабируемые полностью оптические сети глобального масштаба. Обобщенный вариант подключения элементов сети в пределах Уров- ня-2 показан на рис. 8.29. Разберем работу узла Уровня-2.

Оптический сигнал в каждом входном канале (одно волокно) представлен в виде множества различных длин волн λ 1 ,λ 2 ,... – один и тот же набор длин волн используется для всех

входных и выходных каналов. Волновой демультиплексор (WDM DEMUX) выделяет сигналы на разной длине волны, приходящие от одного канала, и направляет их в отдельные волокна. Оптические сигналы от разных демультиплексоров одной и той же длины волны попадают на входные порты-полюсы оптической коммутационной матрицы (или коммутатора), соответствующей этой длине волны – ранее было показано, что коммутацию легче проводить среди сигналов одной и той же длины волны. Коммутаторы выполняют функцию диспетчеров, перенаправляя потоки на разные выходные порты по задаваемой схеме и сохраняя несущую длину волны. Если информационный сигнал приходит на узел на одной длине волны, а должен покинуть этот узел на другой длине волны, следует использовать волновые конвертеры.

Дополнительный элемент, который может входить в состав каждого из рассмотренных трех уровней – это оптический усилитель EDFA.

8.11. Прототипы и коммерческие реализации AON

В настоящее время исследовательские работы, а также работы по реализации проектов оптических сетей ведутся многими производителями сетевого и телекоммуникационного оборудования, из которых следует выделить: IBM, консорциум AON (All-Optical Networking), объединяющий AT&T, DEC, MIT Campus, MIT Lincoln Lab (США); группу компаний ACTS Photonic Technologies Area, объединяющую Alcatel Alsthom Recherche, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, France Telecom-(CNET), Royal Institute of Technology, University College of London,

University of Athens, University of Ghent, University of Ulm, Ericsson, Siemens (Европа), группа компаний Oki R&D Group и др.

Ðèñ. 8.29. Общий пример построения уровня 2

Перечислим крупные международные проекты сетей AON, реализующиеся в настоящее время [18, 29]:

•Проект VERTICAL (VERtical cavity laser Technology for InterConnection and AccessLinks), целью которого является разработка длинноволновых 1,3 / 1,55 мкм лазеров с вертикальной полостью поверхностного излучения, работающих при комнатной температуре на основе оптимизации электрических и термических свойств структуры.

•Проект WOTAN (Wavelength-agile Optical Transport and Access Network), цель которого состоит в том, чтобы обеспечить соединения по принципу "точка-точка" на основе применения скоростных коммуникационных систем связи для нужд общественных телекоммуникационных сетей. За счет большого количества близко расположенных волновых каналов предполагается значительно увеличить пропускную способность сети и повысить гибкость управления ею.

•Проект BROADBAND (Broadband Loop), цель которого – проведение испытаний концепций недорогих широкополосных сетей абонентского доступа с доведением волокна в локальный узел по мере роста потребностей в полосе пропускания.

•Проект PLATO (Photonic Links in Atm and Optical systems).

•Проект KEOPS (KEys to Optical Packet Switching), главной целью которого является анализ и достижение высоких скоростей переключения при пакетной коммутации в пределах полностью оптической сети связи.

•Проект UPGRADE (High Bitrate 1300nm Upgrade of the European Standard Single-Mode Fibre Network).

•Проект PHOTOS (PHOtosensitive Technology for Optical Systems).

•Проект CAPITAL (Customer Access Photonics and Integrated Technology for Active Low cost Devices).

•Проект PLANET (Photonic Local Access NETwork).

•Проект MIDAS (Multigigabit Interconnection and Advanced techniques).