Reti ottiche - Guida rapida

L'attuale pensiero sull'IP su WDM delineando un percorso per la rete di dati ottici, che include più protocolli di rete di dati accoppiati con un'infrastruttura di rete ottica neutra rispetto al protocollo, è sfidata. Questa esercitazione discute la diversità dei protocolli di rete dati e delle architetture di rete per la rete dati ottica.

L'esplosione della larghezza di banda inaugurata dalla popolarità di Internet ha portato a un cambio di paradigma nel settore delle telecomunicazioni dai servizi a commutazione di circuito ottimizzati per la voce ai servizi a commutazione di pacchetto ottimizzati per i dati. La notazione di supportare "i dati direttamente sull'ottica" è stata alimentata dalla promessa che l'eliminazione di strati di rete non necessari porterà a una notevole riduzione del costo e della complessità della rete.

In questa visione di livelli di rete ridotti o collassati, i sistemi TDM esistenti come Synchronous Digital Hierarchy (SDH) giocano un ruolo decrescente e il networking di trasporto ottico emerge come l'infrastruttura di trasporto sottostante per la risultante "rete di reti".

Internet ottico

Il funzionamento di Internet ottico, ad esempio, come definito dall'OIF (Optical Interworking Forum), è un'infrastruttura di rete ottimizzata per i dati in cui switch e router hanno interfacce ottiche integrate e sono collegati direttamente da elementi di rete in fibra o ottica, come Dense Wavelength- Multiplexer di divisione (DWDM).

Al momento, tuttavia, la nozione di PI direttamente su WDM è poco più che marketing abilmente mascherato. Quasi sempre, IP su WDM è costituito da pacchetti IP mappati in SDH, accoppiati a sistemi DWDM punto-punto basati su SDH. Gli elementi SDH standalone, spesso indicati come Time-Division Multiplexer (TDM), non sono necessari, ma SDH rimane un elemento integrante dell'interfaccia dell'apparecchiatura di rete dati.

La sempre maggiore dipendenza dalla presenza di SDH nei sistemi DWDM limita l'innovazione tecnologica. Ad esempio, può inibire le applicazioni di pacchetto su fibra come ATM (Asynchronous Transfer Mode), Gigabit Ethernet (GbE) e 10 GbE su DWDM. Né ci avvicina alla realizzazione della visione definitiva del networking di trasporto ottico.

Rispetto all'attuale visione dell'IP su WDM, esiste una visione più equilibrata dell'evoluzione della rete di dati / trasporto. Questa visione equilibrata si basa su due principi fondamentali:

• Ogni rete dati è unica, in un mercato governato dalla differenziazione.

• La rete di trasporto ottica (OTN), in quanto "rete di reti" dell'infrastruttura sottostante, dovrebbe essere in grado di trasportare un'ampia varietà di segnali client, indipendentemente dal loro formato.

Insieme, questi principi fondamentali costituiscono la base per la nozione di rete dati ottica.

Le odierne reti di trasporto basate su TDM sono state progettate per fornire un livello garantito di prestazioni e affidabilità per i servizi voce e di linea basati predominanti. Tecnologie comprovate, come SDH, sono state ampiamente utilizzate, fornendo trasporto ad alta capacità, scalabile a velocità gigabit al secondo, per applicazioni voce e su linea dedicata. Gli anelli di riparazione automatica SDH consentono il ripristino a livello di servizio entro decine di millisecondi a seguito di errori di rete. Tutte queste caratteristiche sono supportate da standard globali ben consolidati che consentono un alto grado di interoperabilità multivendor.

Rete di oggi

Contrariamente alle odierne reti di trasporto basate su TDM (e, in una certa misura, con le reti ATM), le reti IP "best-effort" generalmente mancano dei mezzi per garantire alta affidabilità e prestazioni prevedibili. Il miglior servizio fornito dalla maggior parte delle reti IP legacy, con ritardi imprevedibili, jitter e perdita di pacchetti, è il prezzo pagato per ottenere il massimo utilizzo del collegamento attraverso il multiplexing statistico. L'utilizzo dei collegamenti (ad esempio il numero di utenti per unità di larghezza di banda) è stato un'importante figura di merito per le reti di dati, poiché i collegamenti sono solitamente effettuati su circuiti affittati attraverso la rete di trasporto TDM.

Data la natura intrinsecamente instabile del traffico di dati, i tubi a larghezza di banda fissa del trasporto TDM potrebbero non essere una soluzione idealmente efficiente. Tuttavia, questa inefficienza è stata tradizionalmente considerata di minore importanza rispetto all'affidabilità della rete e alle caratteristiche di isolamento dalla congestione di un provider di rete di trasporto basato su TDM.

La crescente domanda di elevata larghezza di banda e servizi dati differenziati sta ora sfidando questo modello a doppia architettura di trasporto basato su TDM e reti di pacchetti best-effort. Non è conveniente estendere l'utilità di una rete best-effort eseguendo un over provisioning della larghezza di banda della rete e mantenendo la rete leggermente caricata.

Inoltre, questo approccio non può essere sempre raggiunto o garantito a causa della crescita irregolare della domanda, ed è un problema particolare per il dominio dell'accesso alla rete, che è più sensibile ai vincoli economici delle strutture sottoutilizzate. Di conseguenza, in generale, i fornitori di servizi dati oggi non dispongono del supporto dell'infrastruttura di rete per fornire garanzie di servizio differenziate specifiche per il cliente e corrispondenti accordi sul livello di servizio.

Rete di nuova generazione

Le architetture di rete di prossima generazione per un'evoluzione economica, affidabile e scalabile utilizzeranno sia la rete di trasporto che i livelli di servizio avanzati, lavorando insieme in modo complementare e interoperabile. Queste reti di nuova generazione aumenteranno notevolmente e condivideranno al massimo la capacità dell'infrastruttura di rete dorsale e forniranno una differenziazione dei servizi sofisticata per le applicazioni dati emergenti.

La rete di trasporto consente ai livelli di servizio di operare in modo più efficiente, liberandoli dai vincoli della topologia fisica per concentrarsi sulla sfida sufficientemente ampia di soddisfare i requisiti del servizio. Quindi, a complemento dei numerosi miglioramenti a livello di servizio, la rete di trasporto ottico fornirà un livello unificato e ottimizzato di gestione della larghezza di banda ad alta capacità e affidabilità e creerà le cosiddette soluzioni di rete di dati ottici per servizi dati di capacità superiore con qualità garantita.

Rete di trasporto ottica: una visione pratica

Le visioni del networking ottico hanno catturato l'immaginazione sia dei ricercatori che dei pianificatori di reti, sin dalla rapida e riuscita commercializzazione di WDM. Nella visione originale della rete di trasporto ottico, emerge una rete di trasporto flessibile, scalabile e robusta, che soddisfa una varietà in espansione di segnali client con requisiti di servizio altrettanto vari (flessibilità, scalabilità e capacità di sopravvivenza abbinate a velocità di trasmissione e indipendenza dal protocollo).

La promessa di un'infrastruttura di trasporto in grado di soddisfare le crescenti richieste di larghezza di banda fino a questo nuovo secolo, in cui le lunghezze d'onda sostituiscono le fasce orarie come mezzo per fornire un trasferimento affidabile di servizi ad alta larghezza di banda attraverso la rete, è davvero allettante. Ma cos'è il networking ottico? La risposta varia notevolmente e in effetti si è evoluta negli ultimi anni. I primi tentativi di collegamento in rete ottico si sono concentrati su una trasparenza ottica e sulla progettazione di reti otticamente trasparenti su scala globale.

Soluzione pratica

In assenza di soluzioni "completamente ottiche" praticabili, soluzioni più pratiche per il networking ottico soddisfano la necessità di optoelettronica per supportare la rigenerazione del segnale ottico e il monitoraggio delle prestazioni del segnale ottico. In quella che viene definita rete completamente ottica, i segnali attraversano la rete interamente nel dominio ottico, senza alcuna forma di elaborazione optoelettronica. Ciò implica che l'intera elaborazione del segnale, inclusi la rigenerazione del segnale, l'instradamento e lo scambio di lunghezze d'onda, avvenga interamente nel dominio ottico.

A causa delle limitazioni dell'ingegneria analogica (ad esempio, il fattore limitante in un sistema digitale progettato correttamente è un'accuratezza della conversione della forma d'onda del messaggio analogico originale in forma digitale) e considerando l'attuale stato dell'arte nella tecnologia di elaborazione completamente ottica , la nozione di reti ottiche globali o addirittura nazionali non è praticamente raggiungibile.

In particolare, può essere necessaria la conversione optoelettronica negli elementi di rete opto per prevenire l'accumulo di disturbi di trasmissione - disturbi che derivano da tali fattori: aree di dispersione cromatica e non linearità della fibra, cascata di amplificatori flat-gain non ideali, diafonia del segnale ottico, e restringimento dello spettro di trasmissione da filtri non piatti in cascata. La conversione optoelettronica può anche supportare lo scambio di lunghezze d'onda, che attualmente è una caratteristica impegnativa da realizzare in tutto il dominio ottico.

In breve, in assenza di dispositivi disponibili in commercio che eseguono la rigenerazione del segnale per mitigare l'accumulo di danni e supportare la conversione della lunghezza d'onda nel dominio completamente ottico, ci si dovrebbe aspettare una certa misura della conversione optoelettronica nelle architetture di rete ottica pratiche a breve termine. Le architetture di rete ottiche risultanti possono essere caratterizzate da sottoreti otticamente trasparenti (o completamente ottiche), delimitate da optoelettronica con funzionalità avanzate, come mostrato nella figura sopra.

Trasparenza del segnale del cliente

Al di là dell'ingegneria della rete analogica, le considerazioni pratiche continueranno a governare la realizzazione finale dell'OTN. Fondamentale tra queste considerazioni è il desiderio dell'operatore di rete di un alto grado di trasparenza del segnale del cliente all'interno della futura infrastruttura di trasporto.

Cosa si intende per "trasparenza del segnale del cliente"? In particolare, per la serie desiderata di segnali client destinati al trasporto sull'OTN, sono definite mappature individuali per trasportare questi segnali come carichi utili dei segnali del server del canale ottico (OCh). I segnali previsti nell'OTN includono segnali SDH e PDH legacy e traffico basato su pacchetti come protocollo Internet (IP), ATM, GbE e Ssimple Ddata Llink (SDL). Una volta che un segnale del client è stato mappato nel suo segnale del server OCh all'ingresso dell'OTN, un operatore che distribuisce tale rete non deve avere una conoscenza dettagliata del (o l'accesso al) segnale del client, finché non viene demappato all'uscita dalla rete.

I punti di ingresso e uscita della rete ottica dovrebbero delimitare il dominio della trasparenza del segnale del client OTN. Pertanto, il fattore più importante per realizzare la trasparenza del segnale del cliente è eliminare tutte le apparecchiature e l'elaborazione specifiche del cliente tra i punti di ingresso e di uscita OTN. Fortunatamente, è più facile accettare apparecchiature dipendenti dal client in ingresso / uscita, poiché sono generalmente dedicate in base al servizio.

Rete di trasporto ottica tramite wrapper digitali

L'uso diffuso della tecnologia DWDM ha presentato ai fornitori di servizi una nuova sfida: come gestire in modo conveniente il numero crescente di lunghezze d'onda per fornire servizi veloci e affidabili ai loro clienti finali. Per gestire efficacemente la lunghezza d'onda o gli OCh, è necessario che le reti ottiche supportino per lunghezza d'onda o le funzioni di operazioni, amministrazione e manutenzione (OAM) a livello di OCh.

ITU (T) Rec. G872 definisce alcune funzionalità per OAM a livello di OCh implementate sotto forma di costi generali senza specificare come devono essere sostenuti questi costi generali. Fino ad ora, l'unico modo possibile per supportare la rigenerazione del segnale e per monitorare, analizzare e gestire le OCh (lunghezze d'onda) era affidarsi a segnali e apparecchiature SDH in tutta la rete. Ciò richiede che i segnali su ciascuna delle lunghezze d'onda nel sistema WDM siano formattati SDH.

Un canale ottico (lunghezza d'onda)

Sfruttando i punti di rigenerazione optoelettronica esistenti nei sistemi DWDM, l'idea di utilizzare la tecnologia wrapper digitale fornirà funzionalità e affidabilità simili a SDH, ma per qualsiasi segnale client, portandoci un passo avanti verso la realizzazione della visione originale del networking di trasporto ottico .

La tecnologia Digital wrapper fornisce le funzioni di gestione della rete descritte in ITU (T) Rec. G.872 per abilitare OTN. Questi includono il monitoraggio delle prestazioni dello strato ottico, Fforward Eerror Ccorrection (FEC) e la protezione dell'anello e il ripristino della rete in base alla lunghezza d'onda, il tutto indipendentemente dal formato del segnale di ingresso come mostrato nella figura seguente.

L'idea di utilizzare un wrapper digitale (o TDM) per "attorno" al client OCh per supportare l'overhead OCh associato al canale è stata recentemente proposta, ed è stata infatti adottata come base per la definizione di OCh. Questo schema sfrutterà la necessità di rigenerazione OCh per aggiungere ulteriore capacità al client OCh. Ovviamente, una volta che abbiamo un mezzo per aggiungere digitalmente un overhead al segnale del client OCh, ha senso utilizzarlo per supportare tutti i requisiti OAM a livello OCh.

In particolare, l'overhead aggiunto digitalmente rende quasi banale risolvere il principale problema di monitoraggio delle prestazioni dell'OTN, ovvero fornire l'accesso a Bbit Eerror Rrate (BER) in modo indipendente dal client. Inoltre, utilizzando facoltativamente FEC, il metodo wrapper digitale può migliorare in modo significativo le prestazioni BER del segnale client, riducendo ulteriormente al minimo la necessità di conversione optoelettronica.

Un metodo per migliorare le prestazioni della rete di trasporto è attraverso l'uso di FEC, che è attualmente fornito in alcune apparecchiature. Quindi, un ulteriore vantaggio della tecnica del wrapper digitale è la capacità di supportare facoltativamente FEC per il miglioramento dei margini del sistema.

Struttura del telaio OCh

In termini funzionali, il carico utile OCh e OAM dovrebbero essere separabili dal meccanismo FEC. Ciò consente di trasportare il carico utile e OAM end-to-end attraverso la rete, utilizzando diversi schemi FEC su collegamenti diversi. Un ovvio esempio di dove ciò potrebbe accadere è tra i collegamenti sottomarini e terrestri. Nel primo caso, nuovi codici FEC sono allo studio per la prossima generazione di sistemi.

Figura seguente La figura seguente illustra la struttura del frame di base proposta di OCh e i tipi di funzioni che possono essere svolte nella struttura del frame OCh. Anche se si potrebbe sostenere che questa proposta è incoerente con gli obiettivi a lungo termine di tutte le reti ottiche, non dovremmo aspettarci che la necessità di rigenerazione scompaia.

La distanza tra i punti di rigenerazione continuerà ad aumentare; tuttavia, la necessità di rigenerazione nei punti di trasferimento del segnale rimarrà. Insieme all'uso di Ooptical Ssupervisory Cchannel (OSC) per gestire gli OCh all'interno di sottoreti otticamente trasparenti, i wrapper digitali supporteranno la gestione end-to-end degli OCh (lunghezza d'onda) attraverso OTN nazionali o globali.

La rigenerazione 3R (Reshaping, Retiming e Regeneration) viene fornita mediante conversione ottico-elettrica e viceversa, e la proposta di wrapper digitale ne approfitta. L'immagine cambierebbe se fosse disponibile la rigenerazione 3R completamente ottica? Se la rigenerazione completamente ottica è in grado di aggiungere overhead, l'argomento rimane invariato; cambierebbe solo l'implementazione del rigeneratore.

Se i rigeneratori ottici non sono in grado di aggiungere overhead, la necessità di overhead OChs non scomparirà. ; I rigeneratori ottici aumenterebbero quindi semplicemente la distanza potenziale tra i punti di rigenerazione optoelettronica e il wrapper digitale li attraverserebbe in modo trasparente. Le implicazioni dell'uso di wrapper digitali sull'evoluzione della rete di trasporto ottico possono essere profonde, soprattutto se prese nel contesto delle tendenze della rete di dati.

Scelte dello stack di protocollo

Il protocollo IP è chiaramente il livello di convergenza nelle reti di comunicazione dati odierne ed è prevedibile che negli anni a venire espanderà questo ruolo alle reti multiservizio. L'IP può essere trasportato su un'ampia varietà di protocolli a livello di collegamento dati e infrastrutture di rete sottostanti. Figura seguente La figura seguente mostra alcuni dei possibili stack di protocollo, o mappature, di IP in un'infrastruttura di rete WDM.

Cos'è l'IP su WDM?

Gli stack di protocollo etichettati a, b e d nella figura sopra riportata sono i più comunemente utilizzati oggi. Usano il classico IP su ATM su mappatura SDH come mostrato in Fig (a) ;. pacchetto su SDH (POS) come mostrato in Fig. (b); o il classico e ben esteso IP su Ethernet come mostrato in Fig. (d). I casi (e) e (f) utilizzano Simple Data Link (SDL), un nuovo livello di collegamento dati recentemente proposto come alternativa al POS. Lo stack di protocollo etichettato (c) è un'alternativa al caso (a), in cui lo strato SDH intermedio viene eliminato e viene eseguita una mappatura diretta delle celle ATM in WDM.

Questi diversi stack di protocolli forniscono funzionalità diverse, in termini di overhead della larghezza di banda, scalabilità della velocità, gestione del traffico e QOS. Affermare che una qualsiasi mappatura in particolare rappresenta l'IP su WDM è estremamente falso.

Questa diversità di protocolli a livello di collegamento dati e mappature di IP in diverse infrastrutture di rete sottostanti è uno dei principali punti di forza dell'IP ed è una caratteristica che non scomparirà. Al contrario, è molto probabile che venga proposta una mappatura di protocollo nuova, innovativa e più efficiente per il trasporto di pacchetti IP. Questo è già il caso delle reti a bassa larghezza di banda e bassa affidabilità, e lo sarà anche per le reti ottiche ad alta larghezza di banda e altamente affidabili. Questa visione rientra anche nella visione di "tutto su IP e IP su tutto".

IP su WDM, come definito oggi, impone una visione restrittiva delle capacità che le reti di dati e le reti ottiche possono fornire. I vincoli, introdotti da un singolo stack di protocolli e non utilizzando appieno le capacità di rete a livello ottico, sono molto restrittivi per alcune applicazioni di rete.

Le tendenze di rete sopra menzionate richiedono una piattaforma di rete ottica in grado di supportare una varietà di stack di protocolli, architetture di rete e opzioni di protezione e ripristino in modo indipendente dal segnale del client. La scelta POS su WDM punto-punto è la migliore per alcune delle applicazioni di rete nelle reti di dati ad alta velocità, ma certamente non per tutte. Inoltre, la piattaforma ottica selezionata per implementare e distribuire queste future reti di dati deve garantire che nuove mappature impreviste dello stack di protocollo possano essere facilmente adattate e possono ricevere le stesse funzionalità di rete dalla rete a livello ottico senza la necessità di una conversione intermedia del protocollo.

Il networking ottico dei dati è un approccio alternativo che non cerca di ridurre l'eterogeneità degli stack di protocolli e delle architetture di rete, ma piuttosto sfrutta l'eterogeneità per fornire soluzioni di rete su misura per ogni particolare applicazione e segmento del provider di rete. La rete dati ottica combina funzionalità di rete sia a livello di servizio che a livello di trasporto.

Componente principale della rete dati ottica

La diversità degli stack di protocollo, riflessa nella molteplicità dei tipi di segnale client da supportare nell'OTN, è soddisfatta dall'uso di wrapper digitali. L'utilizzo di funzionalità di rete ottica reale offre ulteriore flessibilità e robustezza tramite routing OCh, monitoraggio di guasti e prestazioni, protezione e ripristino, tutti eseguiti su base selettiva per OCh. Tutti questi elementi combinati insieme rendono una soluzione di rete potente e flessibile che è a prova di futuro e aperta a qualsiasi visione particolare dei fornitori di servizi dati.

Questa tecnologia è conveniente e più flessibile per l'aggiornamento della capacità del canale, l'aggiunta / eliminazione di canali, il reindirizzamento e la distribuzione del traffico, supportando tutti i tipi di topologia di rete e sistemi di protezione e sincronizzazione. Di seguito sono riportati i componenti principali:

• TP (Transponder)
• VOA (attenuatore ottico variabile)
• MUX (multiplexer)
• DEMUX (De-multiplexer)
• BA (amplificatore booster)
• Linea (OFC media)
• LA (amplificatore di linea)
• PA (preamplificatore)
• OSC (Optical Supervisory Channel)

Transponder

Questa unità è un'interfaccia tra il segnale ottico a impulso largo STM-n e le apparecchiature MUX / DEMUX. Questo segnale ottico può essere localizzato o proveniente da diversi mezzi fisici, diversi protocolli e tipi di traffico. Converte il segnale di impulso ampio in una lunghezza d'onda stretta (spot o frequenza colorata) dell'ordine del nano-metro (nm) con spaziatura di 1,6 nm; invio a MUX.

Nella direzione inversa, l'uscita colorata dal DEMUX viene convertita in un segnale ottico ad ampio impulso. Il livello di potenza in uscita è compreso tra +1 e –3 dBm in entrambe le direzioni. La conversione è ottica in elettrica ed elettrica in ottica (da O a E e da E a O) nel metodo 2R o 3R.

In 2R vengono eseguiti rigenerazione e rimodellamento, mentre in 3R vengono eseguiti rigenerazione, rimodellamento e rimodellamento. TP può dipendere dal colore della lunghezza d'onda e dal bit rate o può essere regolato per entrambi (costoso e non utilizzato). Tuttavia, in 2R, qualsiasi bit rate, PDH, STM-4 o STM-16 può essere la velocità del canale. L'unità ha una limitazione con la sensibilità del ricevitore e il punto di sovraccarico.

Sebbene lo stadio elettrico intermedio sia inaccessibile, i byte overhead di STN-n vengono utilizzati a scopo di supervisione. Questa unità supporta anche il funzionamento in sicurezza ottica (ALS) sulla raccomandazione ITU-T G.957.

Attenuatore ottico variabile (VOA)

Questa è una rete passiva come la pre-enfasi richiesta per regolare la distribuzione uniforme del livello del segnale sulla banda EDFA in modo che la potenza di uscita ottica del singolo canale dell'unità Mux rimanga la stessa indipendentemente dal numero di canali caricati nel sistema.

L'attenuatore ottico è simile a un semplice potenziometro o circuito utilizzato per ridurre un livello di segnale. L'attenuatore viene utilizzato ogni volta che è necessario eseguire il test delle prestazioni, ad esempio, per vedere come l'errore di bit viene influenzato dalla variazione del livello del segnale nel collegamento. Un modo è avere una precisa configurazione meccanica in cui il segnale ottico passa attraverso una lastra di vetro con diversa quantità di oscurità e poi torna alla fibra ottica, come mostrato in figura.

La lastra di vetro ha una densità di grigio che va dallo 0% a un'estremità al 100% all'altra estremità. Quando la piastra viene spostata attraverso lo spazio, viene lasciata passare più o meno energia luminosa. Questo tipo di attenuatore è molto preciso e può gestire qualsiasi lunghezza d'onda della luce (poiché la piastra attenua qualsiasi energia luminosa della stessa quantità, indipendentemente dalla lunghezza d'onda), ma è meccanicamente costoso.

Multiplexer (MUX) e Demultiplexer (De-MUX)

Poiché i sistemi DWDM inviano segnali da diverse stazioni su una singola fibra, devono includere alcuni mezzi per combinare i segnali in ingresso. Questo viene fatto con l'aiuto di un multiplexer, che prende le lunghezze d'onda ottiche da più fibre e le converte in un raggio. All'estremità ricevente, il sistema deve essere in grado di separare le lunghezze d'onda trasmesse del fascio di luce in modo che possano essere rilevate con discrezione.

I demultiplatori svolgono questa funzione separando il raggio ricevuto nelle sue componenti di lunghezza d'onda e accoppiandole in singole fibre.

Multiplexer e demultiplexer possono essere passivi o attivi nella progettazione. Il design passivo utilizza prismi, reticoli di diffrazione o filtri mentre il design attivo combina dispositivi passivi con filtri sintonizzabili.

Le sfide principali in questi dispositivi sono ridurre al minimo la diafonia e massimizzare la separazione dei canali (la differenza di lunghezza d'onda tra due canali adiacenti). Il crosstalk è una misura di quanto bene i canali sono separati, mentre la separazione dei canali si riferisce alla capacità di distinguere ciascuna lunghezza d'onda.

Tipi di multiplexer / demultiplexer

Tipo di prisma

Una semplice forma di multiplexing o demultiplexing di lunghezze d'onda può essere eseguita utilizzando un prisma.

Un raggio parallelo di luce policromatica colpisce la superficie di un prisma e la lunghezza d'onda di ogni componente viene rifratta in modo diverso. Questo è ilrainbow effect. Nella luce emessa, ciascuna lunghezza d'onda è separata dalla successiva da un angolo. Una lente focalizza quindi ciascuna lunghezza d'onda nel punto in cui deve entrare in una fibra. I componenti possono essere utilizzati al contrario per multiplexare diverse lunghezze d'onda su una fibra.

Tipo di reticolo di diffrazione

Un'altra tecnologia si basa sul principio della diffrazione e dell'interferenza ottica. Quando una sorgente di luce policromatica colpisce il reticolo di diffrazione, ciascuna lunghezza d'onda viene diffratta con un angolo diverso e quindi in un punto diverso nello spazio. Utilizzando una lente, queste lunghezze d'onda possono essere focalizzate su singole fibre, come mostrato nella figura seguente.Bragg grating, è un semplice componente passivo, che può essere utilizzato come specchi selettivi della lunghezza d'onda e sono ampiamente utilizzati per aggiungere e eliminare canali nei sistemi DWDM.

I reticoli di Braggs sono realizzati utilizzando un raggio laser ultravioletto per illuminare il nucleo di una fibra monomodale attraverso una maschera di fase. La fibra è drogata con fosforo, germanio o boro per renderla fotosensibile. Dopo che la luce è passata attraverso la maschera, viene prodotto un motivo a frange, che viene "stampato" nella fibra. Questo crea una modulazione periodica permanente dell'indice di rifrazione del nucleo in fibra di vetro. Il reticolo finito riflette la luce alla lunghezza d'onda di Bragg (pari al doppio della spaziatura ottica tra le regioni di indice alto e basso) e trasmette tutte le altre lunghezze d'onda.

Griglia di Bragg sintonizzabile

Un reticolo in fibra di Bragg può essere incollato a un elemento piezoelettrico. Applicando una tensione all'elemento, l'elemento si allunga in modo che il reticolo venga allungato e la lunghezza d'onda di Bragg si sposti su una lunghezza d'onda maggiore. I dispositivi attuali possono fornire un intervallo di sintonizzazione di 2 nm per un ingresso di 150v.

Griglia di guida d'onda disposta

Anche i reticoli in guida d'onda disposti (AWG) si basano su principi di diffrazione. Un dispositivo AWG, a volte chiamato router a guida d'onda ottica o router a reticolo di guida d'onda, è costituito da una matrice di guida d'onda a canale curvo con una differenza fissa nella lunghezza del percorso tra canali adiacenti. Le guide d'onda sono collegate alle cavità in ingresso e in uscita.

Multiplexer ottico

Quando la luce entra nella cavità di ingresso, viene diffratto ed entra nella matrice della guida d'onda. Pertanto la differenza di lunghezza ottica di ciascuna guida d'onda introduce ritardi di fase nella cavità di uscita, dove viene accoppiato un array di fibre. Il processo si traduce in diverse lunghezze d'onda con la massima interferenza in una posizione diversa, che corrisponde alle porte di uscita.

Filtri di interferenza multistrato

Una tecnologia diversa utilizza filtri di interferenza in dispositivi chiamati filtri a film sottile o filtri di interferenza multistrato. Posizionando i filtri, costituiti da film sottili nel percorso ottico, è possibile demultiplare la lunghezza d'onda. La proprietà di ogni filtro è tale che trasmette una lunghezza d'onda, riflettendone le altre. Mettendo in cascata questi dispositivi, molte lunghezze d'onda possono essere demultiplate.

I filtri offrono una buona stabilità e isolamento tra i canali a un costo moderato, ma con un'elevata perdita di inserzione (gli AWG mostrano una risposta spettrale piatta e una bassa perdita di inserzione). Lo svantaggio principale del filtro è che sono sensibili alla temperatura e potrebbero non essere praticamente utilizzati in tutti gli ambienti. Tuttavia, il loro grande vantaggio è che possono essere progettati per eseguire simultaneamente operazioni di multiplexing e demultiplexing.

Tipo di accoppiamento dell'OM

L'accoppiamento OM è una superficie interattiva con due o più fibre saldate insieme. Generalmente, viene utilizzato per l'OM ei suoi principi di funzionamento sono illustrati nella figura seguente.

Il giunto OM può svolgere solo la funzione di multiplexing con bassi costi di produzione. Il suo difetto è l'elevata perdita di inserzione. Attualmente, l'OM utilizzato nelle apparecchiature DWDM di ZTWE utilizza l'accoppiamento OM. L'OD adotta i componenti AWG.

Amplificatori booster (amplificatori ottici)

A causa dell'attenuazione, ci sono dei limiti per quanto tempo un segmento di fibra può propagare un segnale con integrità, prima che debba essere rigenerato. Prima dell'arrivo degli amplificatori ottici (OA), doveva esserci un ripetitore per ogni segnale trasmesso. L'OA aveva reso possibile amplificare tutte le lunghezze d'onda contemporaneamente e senza conversione Ottico-Elettrica-Ottica (OEO). Oltre ad essere utilizzati nei collegamenti ottici (come ripetitore), gli amplificatori ottici possono essere utilizzati anche per aumentare la potenza del segnale dopo il multiplexing o prima del demultiplexing.

Tipi di amplificatori ottici

In ogni percorso ottico, gli amplificatori ottici sono stati utilizzati come ripetitori in modalità simplex. Una fibra è stata utilizzata nel percorso di invio e la seconda fibra è stata utilizzata nel percorso di ritorno. Gli ultimi amplificatori ottici funzioneranno in due direzioni contemporaneamente. Possiamo anche usare la stessa lunghezza d'onda in due direzioni, a condizione che vengano impiegati due differenti bit rate. Pertanto, una singola fibra può essere utilizzata per il funzionamento duplex.

Gli amplificatori ottici devono inoltre avere una larghezza di banda sufficiente per far passare una gamma di segnali operanti a diverse lunghezze d'onda. Ad esempio, uno SLA con una larghezza di banda spettrale diciamo di 40 nm, può gestire una decina di segnali ottici.

Nel sistema a 565 mb / s, per un collegamento ottico di 500 km, sono necessari cinque amplificatori ottici SLA, distanziati ad un intervallo di 83 km. Ogni amplificatore fornisce un guadagno di circa 12 dB, ma introduce anche rumore nel sistema (BER di 10-9.)

Gli amplificatori SLA presentano i seguenti svantaggi:

• Sensibile alle variazioni di temperatura
• Sensibile alle variazioni di tensione di alimentazione
• Sensibile alle vibrazioni meccaniche
• Unreliable
• È incline al crosstalk

Amplificatore in fibra drogata all'erbio (EDFA)

Nei sistemi DWDM vengono utilizzati gli EDFA. L'erbio è un elemento delle terre rare che, quando eccitato, emette luce intorno a 1,54 micrometri, che è la lunghezza d'onda a bassa perdita per le fibre ottiche utilizzate nel DWDM. Un segnale debole entra nella fibra drogata con erbio, nella quale viene iniettata luce a 980 nm o 1480 nm utilizzando un laser a pompa.

Questa luce iniettata stimola gli atomi di erbio a rilasciare la loro energia immagazzinata sotto forma di luce aggiuntiva a 1550 nm. Il segnale diventa forte. Le emissioni spontanee negli EDFA aggiungono anche la cifra di rumore di un EDFA. Gli EDFA hanno una larghezza di banda tipica di 100 nm e sono necessari a un intervallo di 80-120 km lungo il percorso ottico.

Anche l'EDFA soffre di un effetto chiamato four-wave-mixinga causa dell'interazione non lineare tra i canali adiacenti. Quindi, aumentare la potenza dell'amplificatore per aumentare la distanza tra i ripetitori porta a una maggiore diafonia.

Amplificatore Raman

L'utilizzo di amplificatori SLA ed EDFA in WDM è limitato come già descritto e, i moderni sistemi WDM si stanno rivolgendo all'amplificazione Raman, che ha una larghezza di banda di circa 300 nm. Qui, il laser della pompa si trova all'estremità ricevente della fibra. La diafonia e il rumore sono notevolmente ridotti. Tuttavia, l'amplificazione Raman richiede l'utilizzo di un laser ad alta pompa.

La dispersione nella fibra aiuta effettivamente a ridurre al minimo l'effetto di "miscelazione a quattro onde". Sfortunatamente, i primi collegamenti ottici spesso utilizzavano fibre a dispersione zero nel tentativo di ridurre al minimo la dispersione su lunghe distanze, quando queste stesse fibre vengono aggiornate per trasportare segnali WDM; non sono il mezzo ideale per segnali ottici a banda larga.

Si stanno sviluppando speciali fibre monomodali per l'uso con WDM. Questi hanno segmenti alternati di fibre di dispersione positiva e negativa, quindi la dispersione totale è pari a zero. I singoli segmenti, tuttavia, forniscono la dispersione per impedire la miscelazione a quattro onde.

Amplificatori di linea

È un amplificatore EDFA a due stadi composto da preamplificatore (PA) e amplificatore booster (BA). Senza i due stadi non è possibile amplificare il segnale fino a 33 dB secondo il principio EDFA (per evitare il rumore generato dall'emissione spontanea). L'amplificatore di linea (LA) compensa la perdita di linea di 22 dB o 33 dB rispettivamente per i sistemi a lungo e molto lungo raggio. È interamente un dispositivo di fase ottica.

Linea (OFC) Media

Questo è il supporto in fibra ottica su cui viaggiano i segnali DWDM. L'attenuazione e la dispersione sono i principali fattori di limitazione che determinano la distanza di trasmissione, la capacità di bit rate, ecc. Normalmente, 22dB e 33dB sono considerati come perdita di linea rispettivamente per la lunghezza del salto di sistemi a lungo raggio e molto lungo.

La lunghezza d'onda della linea a lunghissimo raggio può essere di 120 km senza ripetitore (LA). Tuttavia, con un numero di ripetitori collegati in cascata, la lunghezza può arrivare a 600 km, che può essere ulteriormente aumentata fino a 1200 km utilizzando il modulo di compensazione della dispersione. Dopo una tale distanza, necessita di rigenerazione nello stadio elettrico invece del ripetitore nel solo stadio ottico.

Preamplificatore (PA)

Questo amplificatore da solo viene utilizzato al terminale per interfacciare il DEMUX e la linea per la ricezione del segnale proveniente dalla stazione distante. Quindi, il segnale di linea attenuato viene amplificato a un livello compreso tra +3 dBm e 10 dBm prima di entrare nell'unità DEMUX.

Canale di supervisione ottico

La funzione di trasmissione di dati aggiuntivi (2 mbps: EOW, dati specifici dell'utente ecc. Tramite interfaccia) a una lunghezza d'onda separata (1480 nm secondo la Raccomandazione ITU-T G-692) di livello ottico inferiore senza alcuna disposizione di sicurezza ottica, accompagnata da e indipendente dal segnale stradale ottico STM-n principale, viene eseguito dall'OSC. EOW (da 0,3 a 3,4 KHz) per il canale selettivo e omnibus è di 64 kbps nel codice PCM a 8 bit.

L'Optical Supervisory Channel (OSC) aiuta a controllare e monitorare i dispositivi di linea ottica, nonché la gestione della posizione dei guasti, della configurazione, delle prestazioni e della sicurezza ottenuta utilizzando LCT.

In questo capitolo discuteremo i vari componenti dei dispositivi ottici.

Isolatore

L'isolatore è un dispositivo non reciproco che consente alla luce di passare lungo una fibra in una direzione e offre un'attenuazione molto elevata nella direzione opposta. Gli isolatori sono necessari nel sistema ottico per evitare riflessi indesiderati, che ritornano lungo una fibra e interrompono il funzionamento di un laser (producendo rumore). Nella produzione di isolatori "Faradays Effect"Viene utilizzato, che dipende dalla polarizzazione.

Gli isolatori sono costruiti utilizzando polarizzatori ottici, analizzatori e rotatori di Faradays. Il segnale ottico passa attraverso il polarizzatore, orientato parallelamente allo stato di polarizzazione entrante. Il rotatore di Faradays ruoterà la polarizzazione del segnale ottico di 45 gradi.

Il segnale passa quindi attraverso l'analizzatore, che è orientato a 45 gradi rispetto al polarizzatore di ingresso. L'isolatore trasmette un segnale ottico da sinistra a destra e cambia la sua polarizzazione di 45 gradi e produce una perdita di circa 2 dB.

Circolatore

I circolatori sono dispositivi micro-ottici e possono essere utilizzati con qualsiasi numero di porte, tuttavia, comunemente vengono utilizzati circolatori a 3 porte / 4 porte. Ha una perdita relativamente bassa da 0,5 dB a 1,5 dB da porta a porta.

La funzione di base di un circolatore è mostrata nella figura sopra. La luce che entra in una porta particolare (ad esempio la porta 1) viaggia intorno al circolatore ed esce alla porta successiva (ad esempio la porta 2). La luce che entra dalla porta 2 esce dalla porta 3 e così via. Il dispositivo è simmetrico in funzione attorno a un cerchio. I circolatori sono dispositivi micro-ottici e possono essere realizzati con qualsiasi numero di porte. Tuttavia, i circolatori a 3 e 4 porte sono molto comuni. I circolatori hanno perdite molto basse. La perdita tipica da porta a porta è di circa 0,5-1,5 db.

Splitter e accoppiatori

Gli accoppiatori e gli splitter vengono utilizzati per combinare segnali ottici e / o dividere i segnali ottici. La stragrande maggioranza degli accoppiatori ottici monomodali utilizza il principio dell'accoppiamento risonante. Due nuclei in fibra SM sono posizionati paralleli e vicini l'uno all'altro. La potenza ottica trasferisce da un nucleo all'altro e viceversa mediante induzione di onde elettromagnetiche. L'accoppiamento di potenza dipende dalla lunghezza della sezione di accoppiamento.

Tre caratteristiche importanti sono:

• Return Loss - La quantità di potenza riflessa e persa.

• Insertion Loss - La quantità di segnale perso durante il transito totale attraverso un dispositivo.

• Excess Loss - Perdita aggiuntiva di un dispositivo rispetto alla perdita teorica.

Tipi di accoppiatori

• Accoppiatori a Y
• Accoppiatori a stella
  • Fibra fusa
  • Piastra di miscelazione
  • Planare (spazio libero)
  • Accoppiatore da 3 dB
• Divisore di fascio

Filtri

I filtri vengono utilizzati per selezionare il segnale nel percorso di trasmissione e nel ricevitore da molti segnali. Le grate sono filtri. Interruttori, modulatori, AWG, multiplexer, ecc. Sono considerati tipi di filtri.

Di seguito sono riportati i tipi di filtri:

• Fabry-Perot
• Filtro sintonizzabile
• Filtro a griglia di Bragg in fibra

I filtri vengono utilizzati davanti a un LED per restringere la larghezza della linea prima della trasmissione. I filtri saranno molto utili nelle reti WDM per:

• Un filtro posto davanti a un ricevitore incoerente può essere utilizzato per selezionare un particolare segnale da molti segnali in arrivo.

• Vengono proposte reti WDM che utilizzano filtri per controllare quale percorso prenderà un segnale attraverso una rete.

I reticoli in fibra di Bragg sono il filtro ottico più importante nel mondo delle comunicazioni.

Modulatori

I modulatori sono costituiti da un materiale che cambia le sue proprietà ottiche sotto l'influenza di un campo elettrico o magnetico. In generale, vengono utilizzati tre approcci:

• Effetti elettro-ottici e magneto-ottici
• Effetti di elettroassorbimento
• Modulatori acustici

A causa delle vibrazioni meccaniche Rif. Indice delle modifiche sostanziali. I modulatori acustici utilizzano un suono ad altissima frequenza. Controllando l'intensità del suono, possiamo controllare la quantità di luce deviata e quindi costruire un modulatore.

Di seguito sono riportati alcuni dei suoi vantaggi:

• Possono gestire una potenza piuttosto elevata.

• La quantità di luce rifratta è linearmente proporzionale all'intensità delle onde sonore.

• Possono modulare diverse lunghezze d'onda allo stesso tempo.

ADM ottico

Un filtro ottico viene utilizzato per isolare o rilasciare la lunghezza d'onda desiderata da più lunghezze d'onda che arrivano su una fibra. Una volta che una lunghezza d'onda è caduta, un altro canale che impiega la stessa lunghezza d'onda può essere aggiunto o inserito sulla fibra, mentre lascia l'OADM.

Un semplice ADM ha solo 4 canali di ingresso e uscita, ciascuno con quattro lunghezze d'onda. In OADM, le lunghezze d'onda possono essere amplificate, equalizzate o ulteriormente elaborate. OADM organizza le lunghezze d'onda dalla fibra di ingresso alla fibra di uscita utilizzando la connessione incrociata ottica.

Cross-Connect ottico

Un x-connect ottico può accettare quattro fibre di ingresso, ciascuna che trasporta quattro lunghezze d'onda, e riorganizzare le 16 lunghezze d'onda sulle quattro fibre di uscita. Un semplice transponder all'interno di OXC rimescolerà una delle lunghezze d'onda su un canale disponibile.

Il traffico delle telecomunicazioni continua a crescere a un ritmo molto rapido. Ciò è accelerato dall'aumento del volume di dati e del traffico mobile, soprattutto in India, dalla recente liberalizzazione del mercato delle telecomunicazioni. È possibile adottare una soluzione per soddisfare i requisiti di traffico in costante aumento sulla base di una combinazione di tecnologie di trasporto WDM, SDH e IP.

Il multiplexing a divisione di lunghezza d'onda viene utilizzato per multiplexare diversi canali di lunghezza d'onda su un singolo filo di fibra, superando così la congestione della fibra. La tecnologia SDH offre la granularità di capacità richiesta oggi dai clienti e offre la possibilità di proteggere questi servizi da interruzioni di rete. Una rete di trasporto IP-over-WDM può offrire servizi di transito Internet ad alta capacità ai provider di servizi Internet (ISP).

Gerarchia digitale sincrona

Le reti SDH (Synchronous Digital Hierarchy) hanno sostituito PDH e presentano numerosi vantaggi chiave.

• Le raccomandazioni ITU G.707, G.708 e G.709 forniscono la base per il networking globale.

• Le reti beneficiano della resilienza del traffico per ridurre al minimo la perdita di traffico in caso di rottura della fibra o guasto delle apparecchiature.

• La tecnologia di monitoraggio integrata consente la configurazione remota e la risoluzione dei problemi della rete.

• La tecnologia flessibile consente l'accesso ai tributari a qualsiasi livello.

• La tecnologia a prova di futuro consente velocità in bit più elevate man mano che la tecnologia avanza.

Le reti PDH europee non possono interfacciarsi con le reti statunitensi, le reti SDH possono supportare entrambi i tipi. La figura sopra mostra il confronto tra le diverse reti PDH e quali segnali possono essere trasportati attraverso la rete SDH.

SDH - Topologie di rete

Un sistema di linea è il sistema per la topologia di rete PDH. Il traffico viene aggiunto e rilasciato solo agli endpoint della rete. I nodi terminali vengono utilizzati alla fine della rete per aggiungere e eliminare il traffico.

Sistema di linea

All'interno di qualsiasi rete SDH, è possibile utilizzare un nodo noto come regenerator. Questo nodo riceve il segnale SDH di ordine elevato e lo ritrasmette. Nessun accesso al traffico di ordine inferiore è possibile da un rigeneratore e vengono utilizzati solo per coprire lunghe distanze tra i siti, dove la distanza significa che la potenza ricevuta sarebbe troppo bassa per trasportare il traffico.

Sistema ad anello

Un sistema ad anello è costituito da diversi mux add / drop (ADM) collegati in una configurazione ad anello. È possibile accedere al traffico da qualsiasi ADM intorno all'anello ed è anche possibile che il traffico venga interrotto su diversi nodi per scopi di trasmissione. La rete ad anello ha il vantaggio di offrire resilienza del traffico, se c'è un'interruzione della fibra il traffico non viene perso. La resilienza della rete è discussa in dettaglio in un capitolo successivo.

Sincronizzazione di rete SDH

Sebbene le reti PDH non fossero sincronizzate centralmente, le reti SDH lo sono (da qui il nome gerarchia digitale sincrona). Da qualche parte sulla rete dell'operatore sarà una fonte di riferimento primaria. Questa sorgente è distribuita nella rete tramite la rete SDH o una rete di sincronizzazione separata.

Ogni nodo può passare alle origini di backup, se l'origine principale non è disponibile. Sono definiti vari livelli di qualità e il nodo passerà alla successiva migliore fonte di qualità che riesce a trovare. Nei casi in cui il nodo utilizza la temporizzazione della linea in entrata, il byte S1 nell'overhead MS viene utilizzato per denotare la qualità della sorgente.

La sorgente di qualità più bassa disponibile per un nodo è generalmente il suo oscillatore interno. Nel caso in cui un nodo passi alla propria sorgente di clock interna, questo dovrebbe essere risolto il prima possibile, poiché il nodo potrebbe iniziare a generare errori nel tempo.

È importante che la strategia di sincronizzazione per una rete sia pianificata attentamente. Se tutti i nodi di una rete tentano di sincronizzarsi dal suo vicino sullo stesso lato, si otterrà un effetto chiamato atiming loop, come mostrato nella figura sopra. Questa rete inizierà rapidamente a generare errori mentre ogni nodo tenta di sincronizzarsi a vicenda.

Gerarchia SDH

La figura seguente mostra come è costruito il carico utile e non è così spaventoso come sembra all'inizio.

WDM è una tecnologia che consente la trasmissione di diversi segnali ottici da una singola fibra. Il suo principio è essenzialmente lo stesso del multiplexing a divisione di frequenza (FDM). Cioè, diversi segnali vengono trasmessi utilizzando portanti differenti, occupando parti non sovrapposte di uno spettro di frequenze. Nel caso del WDM, la banda dello spettro utilizzata è nella regione di 1300 o 1550 nm, che sono due finestre di lunghezza d'onda in cui le fibre ottiche hanno una perdita di segnale molto bassa.

Inizialmente, ciascuna finestra veniva utilizzata per trasmettere un singolo segnale digitale. Con l'avanzare dei componenti ottici, come i laser a feedback distribuito (DFB), gli amplificatori in fibra drogata con Erbio (EDFA) e i fotorilevatori, ci si rese presto conto che ciascuna finestra di trasmissione poteva in effetti essere utilizzata da diversi segnali ottici, ciascuno occupante una piccola trazione della finestra di lunghezza d'onda totale disponibile.

Infatti, il numero di segnali ottici multiplexati all'interno di una finestra è limitato solo dalla precisione di questi componenti. Con la tecnologia attuale, oltre 100 canali ottici possono essere multiplexati in una singola fibra. La tecnologia è stata quindi denominata dense WDM (DWDM).

WDM nel lungo raggio

Nel 1995, i vettori a lungo raggio negli Stati Uniti hanno iniziato a implementare sistemi di trasmissione WDM punto-punto per aggiornare la capacità delle loro reti sfruttando le loro infrastrutture in fibra esistenti. Da allora, WDM ha preso d'assalto anche il mercato a lungo raggio. La tecnologia WDM consente di far fronte a requisiti di capacità sempre crescenti, rimandando l'esaurimento della fibra e aumentando la flessibilità per l'aggiornamento della capacità.

Il driver prevalente, tuttavia, è il vantaggio in termini di costi della soluzione WDM rispetto alle soluzioni concorrenti, come Space Division Multiplexing (SDM) o Time Division Multiplexing (TDM) migliorato per aggiornare la capacità di rete. La soluzione WDM "aperta", illustrata nella figura seguente, utilizza transponder nei multiplexer terminali WDM (TM) e amplificatori ottici in linea condivisi da più canali di lunghezza d'onda.

Il transponder è essenzialmente un convertitore 3R opto-elettro-ottico (O / E / O), che converte un segnale ottico conforme allo standard G.957 in un canale di lunghezza d'onda appropriato (e viceversa) mentre ripotenzia, rimodella e ritimizza elettricamente il segnale . La soluzione SDM utilizza più coppie di fibre in parallelo, ciascuna dotata di rigeneratori SDH invece di più lunghezze d'onda che condividono lo stesso amplificatore ottico in linea. L'aggiornamento a velocità TDM più elevate (ad esempio, da 2,5 Gb / s STM-16 a 10 Gb / s STM-64) è solo una soluzione di breve durata poiché i problemi di trasmissione come la dispersione non si adattano bene con l'aumento delle velocità TDM, specialmente su standard fibra monomodale.

Un caso di studio ha dimostrato che i sistemi WDM punto-punto a lungo raggio sono chiaramente una soluzione più conveniente rispetto all'SDM, anche per un minimo di tre canali di STM-16. La figura sopra mostra due confronti dei costi di collegamento per il nucleo iniziale di una rete di trasporto costituita da 5000 km in fibra con una distanza media di 300 km tra due città di accesso. Si noti che il punto di riferimento del costo del 100 percento nella figura sopra corrisponde al costo di implementazione di un canale STM-16, incluso il costo della fibra. Due conclusioni possono essere tratte dalla figura sopra.

Come mostrato nella figura seguente, se si considerano solo i costi delle apparecchiature di trasmissione e rigenerazione (cioè, rigeneratori SDH nel caso SDM e WDM TM con transponder con amplificatori ottici in linea nel caso WDM), il costo di collegamento iniziale per l'utilizzo della tecnologia WDM è maggiore del doppio di quello di SDH. Tuttavia, la soluzione WDM è più conveniente per l'implementazione di tre canali e più nella rete, grazie all'uso condiviso dell'amplificatore ottico in linea.

Come mostrato nella figura seguente, se oltre alla considerazione di cui sopra si considera anche il costo della fibra, il vantaggio di costo del case WDM diventa ancora più evidente ed è amplificato all'aumentare del numero di canali. La soluzione WDM è più conveniente per l'implementazione di tre canali e più nella rete.

WDM nel breve raggio

I rigeneratori non sono necessari e le menomazioni ottiche hanno un impatto minore a causa delle distanze limitate nelle reti a corto raggio, quindi i vantaggi del WDM sono meno chiari di quelli delle soluzioni SDM o TDM avanzate. Tuttavia, l'esaurimento delle fibre e i componenti ottici a basso costo stanno ora guidando il WDM nell'area metropolitana.

L'applicazione a corto raggio è relativa all'interconnessione di più Point of Presence (POP) all'interno della stessa città. Prendiamo in considerazione un esempio. La figura seguente mostra che la rete di trasporto ha almeno due POP per città, dove i clienti possono interconnettersi. Con le tecniche di interconnessione a doppio nodo, come drop and continue, le reti dei clienti possono essere interconnesse con la rete di trasporto tramite due diversi POP.

Ciò si traduce in un'architettura molto sicura che può persino sopravvivere a guasti POP senza alcun impatto sul traffico. Pertanto, il flusso di traffico tra due POP in una città è costituito non solo dal traffico che passa attraverso la città, ma anche dal traffico che termina in città e protetto utilizzando Drop and Continue. Questi maggiori requisiti di capacità intra-città hanno portato alla diffusione di WDM nella sezione a corto raggio di una rete di trasporto.

Il motivo principale per cui WDM è preferito rispetto a SDM è perché le fibre in una città devono essere affittate da una terza parte o deve essere costruita una rete in fibra ottica. Il noleggio o la costruzione di fibre urbane non è solo un processo costoso, ma anche un approccio meno flessibile all'aggiornamento della capacità. In un ambiente dinamico, in cui la distribuzione e i volumi del traffico evolvono rapidamente, è difficile prevedere in anticipo la quantità di fibra da affittare o costruire. Pertanto, l'utilizzo della tecnologia WDM presenta chiari vantaggi di flessibilità perché i canali di lunghezza d'onda possono essere attivati ​​in un tempo molto breve.

Sebbene nel mondo siano disponibili sistemi WDM specifici a corto raggio, è vantaggioso utilizzare lo stesso tipo di sistema WDM per la sua rete a lungo raggio. Sebbene i sistemi WDM a corto raggio siano meno costosi dei loro omologhi a lungo raggio e grazie ai loro componenti ottici a basso costo possono essere utilizzati, portano a una rete eterogenea, che non è preferita per diversi motivi. Innanzitutto, l'utilizzo di due sistemi diversi comporta un aumento dei costi operativi e di gestione. Ad esempio, una rete eterogenea richiede più parti di ricambio di apparecchiature rispetto a una rete omogenea. In secondo luogo, l'interazione tra due diversi sistemi potrebbe porre problemi. Ad esempio, può verificarsi un collo di bottiglia perché i sistemi WDM a corto raggio in genere supportano meno lunghezze d'onda rispetto ai sistemi WDM a lungo raggio.

Architetture di rete di trasporto ottico

Optical Transport Networking (OTN), come mostrato nella figura seguente, rappresenta un naturale passo successivo nell'evoluzione del trasporto in rete. Da una prospettiva architettonica di alto livello, non ci si aspetterebbe che le architetture OTN differiscano in modo significativo da quelle di SDH. Tuttavia, il fatto che SDH coinvolga l'ingegneria della rete digitale e OTN coinvolga l'ingegneria della rete analogica porta ad alcune distinzioni significative, anche se sottili. L'esplorazione di queste distinzioni ci porta a comprendere gli aspetti di OTN che probabilmente differiranno dalle loro controparti SDH.

Le architetture WDM OTN in evoluzione (comprese le topologie di rete e gli schemi di sopravvivenza) assomigliano molto, se non rispecchiano, a quelle per le reti SDH TDM. Ciò dovrebbe essere sorprendente, tuttavia, poiché sia ​​SDH che OTN sono reti multiplex orientate alla connessione. Le principali differenze derivano dalla forma della tecnologia multiplexing: TDM digitale per SDH vs WDM analogico per un OTN.

La distinzione tra digitale e analogico ha un profondo effetto sui fondamentali compromessi tra costi e prestazioni in molti aspetti della rete OTN e della progettazione del sistema. In particolare, le complessità associate all'ingegneria della rete analogica e alle implicazioni di manutenzione rappresentano la maggior parte delle sfide associate a OTN.

Per soddisfare la necessità a breve termine di guadagno di capacità, i sistemi di linea punto-punto WDM continueranno ad essere implementati su larga scala. Man mano che il numero di lunghezze d'onda e la distanza tra i terminali crescono, aumenta la necessità di aggiungere e / o diminuire le lunghezze d'onda nei siti intermedi. Pertanto, gli ADM ottici riconfigurabili flessibili (OADM) diventeranno elementi integranti delle reti WDM.

Poiché più lunghezze d'onda vengono distribuite nelle reti portanti, aumenterà la necessità di gestire la capacità e i segnali di trasferimento tra le reti a livello di canale ottico. Più o meno allo stesso modo, le DXC sono emerse per gestire la capacità allo strato elettrico, gli Optical Cross-Connects (OXC) emergeranno per gestire la capacità allo strato ottico.

Inizialmente, la necessità di una gestione della larghezza di banda del livello ottico sarà la più acuta nell'ambiente della rete di trasporto principale. Qui, la connettività logica basata su mesh sarà supportata tramite topologie fisiche tra cui anelli di protezione condivisi basati su OADM e architetture di ripristino della mesh basate su OXC. La scelta dipenderà dal grado di larghezza di banda desiderato dal fornitore di servizi "over build" e dai requisiti della scala temporale di sopravvivenza.

Man mano che emergono requisiti di gestione della larghezza di banda simili per gli ambienti metropolitani tra uffici e accesso, le soluzioni OADM basate su anello saranno ottimizzate anche per queste applicazioni: anelli di protezione condivisi ottici per richieste di mesh e anelli di protezione ottici dedicati per richieste di hubbing. Quindi, proprio come l'OA è stato l'abilitatore tecnologico per l'emergere di sistemi di linee punto-punto WDM, OADM e OXC saranno gli attivatori per l'emergere dell'OTN.

Poiché gli elementi della rete ottica assumono la funzionalità del livello di trasporto tradizionalmente fornita dalle apparecchiature SDH, il livello di trasporto ottico servirà da strato di trasporto unificante in grado di supportare formati di segnale di rete sia legacy che converged packet core. Naturalmente, sarà previsto il passaggio del fornitore di servizi a OTN sul trasferimento della funzionalità del livello di trasporto "simile a SDH" al livello ottico, in concomitanza con lo sviluppo di una filosofia di manutenzione e delle caratteristiche di manutenzione della rete associate per il livello di trasporto ottico emergente.

La sopravvivenza è fondamentale per il ruolo della rete ottica come infrastruttura di trasporto unificante. Come per molti altri aspetti dell'architettura, la sopravvivenza della rete ottica avrà una somiglianza di alto livello con la sopravvivenza SDH, poiché le topologie di rete ei tipi di elementi di rete sono molto simili. All'interno dello strato ottico, i meccanismi di sopravvivenza continueranno a offrire il ripristino più rapido possibile dai tagli delle fibre e da altri guasti dei supporti fisici, oltre a fornire una gestione efficiente e flessibile della capacità di protezione.

OTN è concettualmente analogo a SDH, in quanto vengono definiti sottolivelli che riflettono le relazioni client-server. Poiché OTN e SDH sono entrambe reti multiplex orientate alla connessione, non dovrebbe sorprendere che gli schemi di ripristino e protezione per entrambi siano notevolmente simili. Vale la pena ripetere la sottile ma importante differenza: mentre il networking TDM si basa sulla manipolazione degli slot temporali digitali, il networking OTN / WDM si basa sulla manipolazione degli slot di frequenza analogica o del canale ottico (lunghezza d'onda). Pertanto, mentre possiamo aspettarci che architetture di protezione e ripristino simili siano possibili con entrambe le tecnologie, i tipi di guasti di rete per i quali è necessario tenere conto in un particolare schema di sopravvivenza possono essere abbastanza diversi.

Sopravvivenza dello strato ottico

Le reti di telecomunicazione devono fornire un servizio affidabile e ininterrotto ai propri clienti. I requisiti di disponibilità complessivi sono dell'ordine del 99,999% o superiore, il che implica che la rete non può rimanere inattiva per più di 6 min / anno in media. Di conseguenza, la sopravvivenza della rete è un fattore importante che influenza il modo in cui queste reti sono progettate e gestite. Le reti devono essere progettate per gestire collegamenti o interruzioni di fibra, nonché guasti alle apparecchiature.

La rete può essere vista come composta da molti livelli che interagiscono tra loro, come mostrato nella figura sopra. Vettori diversi scelgono modi diversi per realizzare le proprie reti utilizzando diverse combinazioni di strategie di stratificazione. I vettori storici fanno uso della loro ampia base installata di apparecchiature SDH e delle ampie capacità di preparazione e monitoraggio dei collegamenti incrociati digitali.

Al contrario, un vettore che offre servizi basati su protocollo Internet (IP) cerca di disporre di un'infrastruttura di rete semplificata utilizzando IP come livello di trasporto di base senza utilizzare SDH. I vettori che si distinguono in base alla qualità (e diversità) dei servizi (QOS) possono utilizzare l'ATM come tecnologia di trasporto. Al di sotto di questi strati si trova lo strato WDM ottico emergente o lo strato ottico.

Lo strato ottico fornisce percorsi di luce agli strati superiori, che possono essere considerati come strati client che fanno uso del servizio fornito dallo strato ottico. I percorsi luminosi sono tubi a commutazione di circuito che trasportano traffico a velocità di trasmissione piuttosto elevate (ad esempio, 2,5 Gb / so 10 Gb / s). Questi percorsi luminosi vengono generalmente impostati per interconnettere apparecchiature a livello di client, come ADM SDH, router IP o switch ATM. Una volta impostati, rimangono abbastanza statici nel tempo.

Lo strato ottico è costituito da OLT (Optical Line Terminals), ADM ottici (OADM) e OXC (Optical Cross-Connects), come mostrato nella figura seguente. Gli OLT multiplexano più canali in una singola fibra o coppia di fibre. Gli OADM rilasciano e aggiungono un numero limitato di canali da / a un flusso WDM aggregato. Un OXC, commuta e gestisce un gran numero di canali in una posizione del nodo ad alto traffico.

Guardiamo la protezione dello strato ottico dal punto di vista dei servizi, in termini di tipi di servizi che devono essere forniti dallo strato ottico allo strato superiore. Confrontiamo quindi i diversi schemi di protezione dello strato ottico proposti in termini di efficienza in termini di costi e larghezza di banda in base al mix di servizi che deve essere supportato. Questo è un po 'diverso, che tende a vedere la protezione del livello ottico come analoga alla protezione del livello SDH.

Perché la protezione dello strato ottico?

I livelli IP, ATM e SDH mostrati nella figura sopra incorporano tutti tecniche di protezione e ripristino. Sebbene questi strati siano stati tutti progettati per funzionare con altri strati, possono anche operare direttamente sulla fibra e quindi non dipendono da altri strati per gestire le funzioni di protezione e ripristino. Di conseguenza, ciascuno di questi strati incorpora le proprie funzioni di protezione e ripristino. Quindi, sorge la domanda, perché abbiamo bisogno dello strato ottico per fornire il proprio set di meccanismi di protezione e ripristino. Di seguito sono riportati alcuni dei motivi:

• Alcuni degli strati che operano sopra lo strato ottico potrebbero non essere completamente in grado di fornire tutte le funzioni di protezione necessarie nella rete. Ad esempio, il livello SDH è stato progettato per fornire una protezione completa e, pertanto, non farebbe affidamento sulla protezione del livello ottico. Tuttavia, le tecniche di protezione in altri livelli (IP o ATM) da sole potrebbero non essere sufficienti per fornire un'adeguata disponibilità di rete in presenza di guasti.

  Attualmente ci sono molte proposte per far funzionare il livello IP direttamente sul livello ottico senza utilizzare il livello SDH. Sebbene l'IP incorpori la tolleranza agli errori a livello di routing, questo meccanismo è complicato e non abbastanza veloce da fornire un QOS adeguato. In questo caso, diventa importante per lo strato ottico fornire una protezione rapida per soddisfare i requisiti di disponibilità generale dallo strato di trasporto.

• La maggior parte dei vettori ha enormi investimenti in apparecchiature legacy che non forniscono alcun meccanismo di protezione, ma non possono essere ignorate. Un'introduzione senza soluzione di continuità dello strato ottico tra questa apparecchiatura e la fibra grezza offre un aggiornamento a basso costo dell'infrastruttura su lunghi collegamenti in fibra con una maggiore capacità di sopravvivenza.

• La protezione e il ripristino dello strato ottico possono essere utilizzati per fornire un ulteriore livello di resilienza nella rete. Ad esempio, molte reti di trasporto sono progettate per gestire un singolo errore alla volta, ma non più errori. Il restauro ottico può essere utilizzato per fornire resilienza contro più guasti.

• La protezione dello strato ottico può essere più efficiente nella gestione di alcuni tipi di guasti, come i tagli delle fibre. Una singola fibra trasporta più lunghezze d'onda del traffico (ad esempio, flussi 16-32 SDH). Un taglio della fibra, quindi, fa sì che tutti i 16-32 di questi flussi SDH vengano ripristinati indipendentemente dallo strato SDH. Il sistema di gestione della rete è invaso da un gran numero di allarmi generati da ciascuna di queste entità indipendenti. Se il taglio della fibra viene ripristinato sufficientemente rapidamente dallo strato ottico, questa inefficienza operativa può essere evitata.

• Significativi risparmi sui costi possono essere ottenuti utilizzando la protezione e il ripristino dello strato ottico.

Limitazioni - Protezione dello strato ottico

Di seguito sono riportati alcuni dei limiti della protezione dello strato ottico.

• Non può gestire tutti i tipi di guasti nella rete. Ad esempio, non è in grado di gestire il guasto di un laser in un router IP o di un ADM SDH collegato alla rete ottica. Questo tipo di errore deve essere gestito rispettivamente dal livello IP o SDH.

• Potrebbe non essere in grado di rilevare tutti i tipi di guasti nella rete. I percorsi della luce forniti dallo strato ottico possono essere trasparenti in modo tale da trasportare dati a una varietà di velocità di bit. Lo strato ottico in questo caso potrebbe infatti non essere a conoscenza di ciò che esattamente viene trasportato su questi percorsi luminosi. Di conseguenza, non è in grado di monitorare il traffico per rilevare i degradi, come l'aumento dei tassi di errore dei bit, che normalmente richiamerebbero un interruttore di protezione.

• Lo strato ottico protegge il traffico in unità di percorsi luminosi. Non può fornire diversi livelli di protezione a diverse parti del traffico trasportato sul percorso luminoso (parte del traffico può essere ad alta priorità, l'altra a priorità bassa). Questa funzione deve essere eseguita da un livello più alto che gestisce il traffico con questa granularità più fine.

• Potrebbero esserci vincoli di budget di collegamento che limitano la capacità di protezione dello strato ottico. Ad esempio, la lunghezza del percorso di protezione o il numero di nodi attraverso i quali passa il traffico di protezione può essere limitato.

• Se l'intera rete non è progettata con cura, potrebbero verificarsi condizioni di competizione quando il livello ottico e il livello client tentano entrambi di proteggere il traffico da un errore contemporaneamente.

• La tecnologia e le tecniche di protezione devono ancora essere testate sul campo e, pertanto, la diffusione su vasta scala di questi nuovi meccanismi di protezione richiederà alcuni anni.

Definizioni di entità protette

Prima di entrare nei dettagli delle tecniche di protezione e dei compromessi tra di esse, è utile definire le entità protette dallo strato ottico e dallo strato client. Queste entità sono mostrate nella figura seguente.

Porta attrezzatura client

Le porte sull'attrezzatura client potrebbero non funzionare. In questo caso, lo strato ottico non può proteggere da solo lo strato client.

Connessioni all'interno del sito tra il cliente e l'apparecchiatura ottica

I cavi all'interno di un sito possono essere scollegati, principalmente a causa di errori umani. Questo è considerato un evento relativamente probabile. Anche in questo caso, la protezione completa contro tali eventi può essere supportata solo dalla protezione combinata del livello client e del livello ottico.

Schede transponder

I transponder sono schede di interfaccia tra l'apparecchiatura client e lo strato ottico. Queste schede convertono il segnale dall'apparecchiatura client in una lunghezza d'onda adatta per l'uso all'interno della rete ottica, utilizzando la conversione da ottica a elettrica a ottica. Pertanto, il tasso di fallimento di questa carta non può essere considerato trascurabile. Dato il numero elevato di queste carte in un sistema (una per lunghezza d'onda), è necessario un supporto di protezione speciale per esse.

Strutture esterne

Questa struttura in fibra tra i siti è considerata i componenti meno affidabili del sistema. I tagli di fibra sono abbastanza comuni. Questa categoria comprende anche gli amplificatori ottici che vengono distribuiti lungo la fibra.

Nodi interi

Un intero nodo può guastarsi a causa di errori del personale di manutenzione (ad esempio, intervento di interruttori automatici) o guasti dell'intero sito. I guasti ai siti sono relativamente rari e di solito si verificano a causa di disastri naturali come incendi, inondazioni o terremoti. I guasti ai nodi hanno un impatto significativo sulla rete e, pertanto, devono ancora essere protetti, nonostante la loro probabilità di accadimento relativamente bassa.

Protezione Vs Restauro

Protectionè definito come il meccanismo principale utilizzato per affrontare un guasto. Deve essere molto veloce (in genere il traffico non deve essere interrotto per più di 60 ms in caso di guasto delle reti SDH). Di conseguenza, i percorsi di protezione di solito devono essere pianificati in anticipo in modo che il traffico possa essere trasferito rapidamente dalle rotte normali alle rotte di protezione.

A causa dei requisiti di velocità, questa funzione viene solitamente eseguita in modo distribuito dagli elementi di rete senza fare affidamento su un ente di gestione centralizzato per coordinare le azioni di protezione. Con l'eccezione dei recenti (e non ancora collaudati) schemi di protezione della mesh veloce, le tecniche di protezione tendono ad essere abbastanza semplici e sono implementate in topologie lineari o ad anello. Finiscono tutti per utilizzare la larghezza di banda di accesso al 100% nella rete.

In contrasto, restorationnon è un meccanismo primario utilizzato per affrontare il fallimento. Dopo che la funzione di protezione è stata completata, il ripristino viene utilizzato per fornire percorsi efficienti o ulteriore resilienza contro ulteriori guasti prima che il primo guasto venga risolto. Di conseguenza, può permettersi di essere piuttosto lento (a volte da secondi a minuti).

I percorsi di ripristino non devono essere pianificati in anticipo e possono essere calcolati al volo da un sistema di gestione centralizzato, senza richiedere una funzione di controllo distribuito. Algoritmi più sofisticati possono essere utilizzati per ridurre la larghezza di banda in eccesso richiesta e possono essere supportate topologie mesh più complesse.

Sottostrati all'interno dello strato ottico

Lo strato ottico è costituito da diversi sottolivelli. Protezione e ripristino possono essere eseguiti su questi diversi strati. Possiamo avere schemi che proteggono singoli percorsi luminosi o canali ottici. Questi schemi gestiscono i tagli delle fibre e il guasto delle apparecchiature terminali, come laser o ricevitori.

Possiamo avere schemi che funzionano a livello di segnale aggregato, che corrisponde allo strato OMS (Optical Multiplex Section). Questi schemi non distinguono tra diversi percorsi luminosi che sono multiplexati insieme e li ripristinano tutti simultaneamente commutandoli come un gruppo.

Il termine protezione a livello di percorso viene utilizzato per indicare schemi che operano su singoli canali o percorsi luminosi e protezione a livello di linea per indicare schemi che operano a livello di sezione multiplex ottico. Fare riferimento alla Tabella 1 per un confronto tra le proprietà degli schemi di percorso e di strati di linea, e la Tabella 2 e la Tabella 3 per i diversi schemi di percorso e di linea.

Tabella 1: Confronto tra protezione di linea e protezione del percorso

Criterio	Protezione di linea	Protezione del percorso
Protegge da	Strutture tra uffici Errori del sito / nodo	Strutture tra uffici Errori del sito / nodo Guasti alle apparecchiature
Numero di fibre	Quattro, se viene utilizzato il multiplexing a livello singolo	Due
Può gestire guasti / degrado di un singolo percorso	No	sì
Supporta il traffico che non deve essere protetto	No	sì
Costo dell'attrezzatura	Basso	Alto
Efficienza della larghezza di banda	Buono per il traffico protetto	Basso per canali non protetti

Tabella 2: Confronto tra schemi a strati di linea

schema	Protegge da	Topologia	Vincoli / carenze	Vantaggi per il cliente
1 + 1 riga	Tagli di linea	Punto a punto	Percorso diverso necessario per proteggere le fibre	Il più semplice da implementare e utilizzare
1 + 1 riga	Tagli di linea	Punto a punto	Percorso diverso necessario per proteggere le fibre	Supporto per traffico a bassa priorità Perdita inferiore (di circa 3 dB)
OULSR	Tagli di linea Difetti dei nodi	Anello metropolitano	Alterazioni dello strato ottico Esiste un'ulteriore perdita di potenza a causa del bridging a livello di linea dei segnali	Semplice da implementare e utilizzare Può essere fatto utilizzando elementi passivi (invece di interruttori ottici)
OBLSR	Tagli di linea Difetti dei nodi	Anello metropolitano	Alterazioni dello strato ottico	Riutilizzo della larghezza di banda di protezione Supporto per traffico a bassa priorità
Protezione della linea in rete	Tagli di linea Difetti dei nodi	Qualunque	Limitato da alterazioni dello strato ottico Basato su cross-connect tutto ottico Difficile da gestire	Efficiente A basso costo

Tabella 3: Confronto tra schemi Path-Layer

schema	Protegge da	Topologia	Vincoli / carenze	Vantaggi per il cliente
Protezione a livello di client	Difetti dell'apparecchiatura del cliente Strutture interne all'ufficio Guasti al transponder Strutture tra uffici Difetti dei nodi	Qualunque	Richiede diversi percorsi nella rete Il più costoso	Protezione più ampia
Protezione delle apparecchiature 1: N	Guasti al transponder	Lineare o anello		Costo molto contenuto Larghezza di banda efficiente
1 + 1 percorso o OUPSR	Strutture tra uffici Difetti dei nodi	Qualunque	Richiede diversi percorsi nella rete Consumo di larghezza di banda	Simile alla protezione del cliente Semplice da sviluppare e utilizzare
OBPSR	Strutture tra uffici Difetti dei nodi	Anello virtuale		Riutilizzo della larghezza di banda di protezione Supporta il traffico a bassa priorità
Protezione del percorso mesh	Strutture tra uffici Difetti dei nodi	Qualunque	Richiede un OXC Molto complesso da implementare e da utilizzare	Alta efficienza

La topologia di rete fisica può essere qualsiasi mesh, che attraversa percorsi luminosi tra i nodi dell'apparecchiatura client. La topologia virtuale dal punto di vista dell'apparecchiatura client è limitata in base al livello client (ad esempio, anelli per SDH). 2La topologia fisica è qualsiasi mesh, mentre la topologia virtuale dei percorsi luminosi è un anello.

Si consideri, ad esempio, i due schemi di protezione mostrati nelle figure seguenti. Entrambi questi schemi possono essere pensati come schemi di protezione 1 + 1, cioè entrambi dividono il segnale all'estremità di trasmissione e selezionano la copia migliore all'estremità ricevente. La Fig. (A) illustra la protezione dello strato di linea 1 + 1, in cui sia la divisione che la selezione vengono eseguite per l'intero segnale WDM insieme. La Fig. (B) illustra la protezione del livello del percorso 1 + 1, in cui la divisione e la selezione vengono eseguite separatamente per ciascun percorso della luce.

Livello di linea contro protezione del livello di percorso

Esistono importanti differenze di costo e complessità tra i due approcci. La protezione della linea richiede uno splitter aggiuntivo e il passaggio a un sistema non protetto. Tuttavia, la protezione del percorso richiede uno splitter e uno switch per canale. Ancora più importante, la protezione del percorso richiede in genere il doppio dei transponder e il doppio delle risorse mux / demux della protezione della linea. Pertanto, la protezione del percorso costa quasi il doppio della protezione della linea, se tutti i canali devono essere protetti. La storia cambia, tuttavia, se non è necessario proteggere tutti i canali.

Gli schemi di protezione di base

Un confronto degli schemi di protezione può essere trovato nelle Tabelle -1, 2 e 3. Gli schemi di protezione del livello ottico possono essere classificati più o meno allo stesso modo degli schemi di protezione SDH e possono essere implementati a livello client, a livello di percorso o a livello di linea .

Protezione del cliente

Una semplice opzione è lasciare che lo strato client si occupi della propria protezione e non che lo strato ottico effettui alcuna protezione. Questo potrebbe essere il caso dei livelli client SDH. Sebbene ciò sia semplice dal punto di vista dello strato ottico, è possibile ottenere significativi vantaggi in termini di costi e risparmi di larghezza di banda eseguendo la protezione dello strato ottico. Sebbene il metodo di protezione del client possa supportare reti client punto a punto, ad anello o mesh, è importante notare che dal punto di vista della rete ottica, tutte queste si traducono in supporto di mesh ottica, poiché anche un client point-to-point link può estendersi su un'intera rete mesh ottica.

Nella protezione a livello client, i percorsi client di lavoro e di protezione sono instradati completamente diversi attraverso il livello ottico in modo che non vi siano singoli punti di errore. Inoltre, i percorsi del client di lavoro e di protezione non devono essere mappati su lunghezze d'onda diverse sullo stesso collegamento WDM. Se il collegamento WDM fallisce, entrambi i percorsi andrebbero persi.

Schemi dei livelli del percorso

Protezione percorso 1 + 1

Questo schema richiede due lunghezze d'onda attraverso la rete, oltre a due serie di transponder a ciascuna estremità. Quando viene applicata a un anello, questa protezione è anche denominata OUPSR (Optical Unidirectional Path Switched Ring) o OCh Dedicated Protection Ring (OCh / DP Ring).

Implementation Notes- Il bridging viene tipicamente eseguito tramite un accoppiatore ottico, mentre la selezione avviene tramite un interruttore ottico 1 x 2. L'estremità ricevente può decidere di passare al percorso di backup senza coordinamento con l'origine.

Anello di commutazione del percorso bidirezionale

Questo schema è vagamente basato sull'anello di commutazione di linea bidirezionale a 4 fibre SDH (BLSR) e si basa sulla larghezza di banda di protezione condivisa attorno all'anello. Quando un percorso luminoso di lavoro fallisce, i nodi si coordinano e cercano di inviare il traffico attraverso la larghezza di banda di protezione designata nella stessa direzione attorno all'anello (per superare i guasti del transponder). Questo è un interruttore di span. Se ciò non riesce, i nodi eseguono il ciclo del traffico attorno al percorso alternativo attorno all'anello fino all'altra estremità dell'errore. Questa azione è un interruttore ad anello.

Lo schema consente a percorsi luminosi non sovrapposti di condividere la stessa larghezza di banda di protezione purché non si interrompano insieme. Questo schema è anche chiamato anello di protezione condiviso OCh (OCh / SPRing).

Implementation Notes- Questo schema può essere implementato in un OXC o tramite interruttori molto più piccoli in OADM. Gli interruttori sono necessari per ogni canale di protezione. È simile allo standard SDH BLSR.

Protezione del percorso mesh

Questo schema consente una protezione mesh globale con commutazione molto rapida (in meno di 100 ms) per ogni percorso ottico non riuscito separatamente su un percorso di backup, condiviso da più percorsi luminosi che potenzialmente prendono un percorso diverso per percorso ottico. In caso di errore, viene comunicato a tutti i nodi pertinenti che impostano i percorsi di backup.

Implementation Notes- Questi schemi vengono implementati negli OXC. A causa di vincoli di tempo, i percorsi di backup predefiniti vengono archiviati nei nodi della rete e vengono attivati ​​in base ai tipi di guasto.

Ripristino del percorso della mesh

A differenza della protezione del percorso mesh, questo schema non ha vincoli di tempo rigorosi. Questo dispositivo calcola percorsi alternativi utilizzando la sua topologia e diffonde una nuova informazione di configurazione ai nodi, che impostano questi percorsi. I nodi non hanno bisogno di mantenere alcuna informazione n / w.

Implementation Notes - La natura centralizzata di questo schema garantisce percorsi di protezione più ottimizzati e riduce la complessità di implementazione e manutenzione.

Protezione delle apparecchiature 1: N

Uno dei moduli più complessi (e quindi soggetti a guasti) in un tipico terminale WDM è un transponder. La protezione 1: N designa un transponder di riserva da sostituire in caso di guasto del normale transponder.

Implementation Notes- Questo schema più tipicamente si basa su una lunghezza d'onda protetta designata. In caso di guasto, entrambe le estremità devono commutare utilizzando protocolli di segnalazione veloci, non come APS in SDH.

Schemi di strati di linea

Protezione lineare 1 + 1

Questo schema si basa sul collegamento dell'intero segnale WDM alla rinfusa su una coppia di strutture diversamente instradate. L'estremità ricevente di queste strutture sceglie quindi quale dei due segnali ricevere.

Protezione lineare 1: 1

Questo schema richiede una configurazione simile alla precedente (cioè, 1 + 1 lineare), tuttavia, il segnale viene commutato sul percorso di lavoro o di protezione, ma non su entrambi. Sebbene ciò aumenti il ​​carico di coordinamento, consente di eseguire traffico a bassa priorità sul percorso di backup (fino a quando non è necessario per proteggere il percorso di lavoro). Comporta anche una minore perdita di potenza ottica dovuta al fatto che l'intera energia del segnale è diretta a un percorso anziché a due.

Implementation Notes- La commutazione viene solitamente eseguita utilizzando un interruttore ottico 1 × 2. Il coordinamento è ottenuto tramite un protocollo di segnalazione rapida.

Anello di commutazione di linea unidirezionale ottico (OULSR)

Lo schema è simile allo schema OUPSR tranne per il fatto che il bridging e la selezione del segnale vengono effettuati per il segnale WDM aggregato. Ciò consente un design più ottimizzato, costi inferiori e implementazioni molto diverse.

Implementation Notes- Un'implementazione di questo schema si basa su accoppiatori passivi che eseguono l'anello ottico in un mezzo di trasmissione. Invece di utilizzare gli OADM, questo schema si basa su OLT semplici, ciascuno accoppiato in anelli sia in senso orario che antiorario, quindi ciascuna delle lunghezze d'onda viene trasmessa e ricevuta su entrambe le fibre. In condizioni normali, il collegamento viene scollegato artificialmente, risultando in un bus lineare, quando il collegamento tagliato in fibra viene ricollegato.

Anello di commutazione di linea bidirezionale

Questo schema è simile allo schema OBPSR sia negli aspetti del protocollo che nelle azioni di protezione utilizzate (span e ring switching). Come tutti gli schemi a livello di linea, il segnale WDM aggregato viene commutato in blocco su una fibra di protezione dedicata (che richiede quattro fibre) o su una banda WDM diversa all'interno di una singola fibra (consentendo solo due fibre, ma richiede uno schema di mux ottico a due stadi ). Questo schema è anche definito come anello di protezione condiviso OMS (OMS / SPRing).

Implementation Notes- Poiché il percorso di backup si avvolge otticamente attorno all'intero anello, potrebbero essere necessari amplificatori di linea ottici lungo il percorso di backup per compensare le perdite. La circonferenza dell'anello è inoltre limitata da altri disturbi ottici. Pertanto, questa opzione si adatta meglio alle applicazioni metropolitane.

Protezione / ripristino della linea di maglia

Questo schema si basa su connessioni incrociate completamente ottiche che deviano il segnale WDM da una struttura guasta su un percorso alternativo e di nuovo all'altra estremità della struttura guasta.

Implementation Notes - Come OBLSR, questo schema è limitato da disturbi ottici che possono svilupparsi lungo percorsi alternativi e richiede un'attenta progettazione ottica.

Considerazioni per la scelta del programma di protezione

I criteri che potrebbero essere utilizzati da un vettore per selezionare gli schemi di protezione da utilizzare nella rete. Nella figura seguente è illustrato un diagramma decisionale semplificato, supponendo che siano necessarie sia l'apparecchiatura che la protezione della linea.

Il costo della protezione

Un altro criterio dal punto di vista del vettore è il costo del sistema in almeno due aspetti:

• Costo dell'attrezzatura
• Efficienza della larghezza di banda

Entrambi dipendono dal mix di servizi del traffico, cioè dalla frazione del traffico che deve essere protetto dallo strato ottico.

La figura seguente mostra il costo dell'attrezzatura degli schemi del layer di percorso e degli schemi dello strato di linea equivalenti in funzione del mix di traffico. Se tutto il traffico deve essere protetto, gli schemi del livello di percorso richiedono circa il doppio dell'attrezzatura degli schemi del livello di linea in quanto vi è una minore condivisione delle apparecchiature comuni.

Tuttavia, il costo della protezione dello strato di percorso è proporzionale al numero di canali che devono essere protetti, poiché ogni canale richiede un mux / demux associato e un'apparecchiatura di terminazione. Pertanto, il costo della protezione a livello di percorso diminuisce se è necessario proteggere meno canali. Nel caso in cui non sia necessario proteggere i canali, gli schemi a livello di percorso costeranno all'incirca lo stesso degli schemi a livello di linea, assumendo che non venga utilizzata alcuna apparecchiatura comune aggiuntiva.

La storia è diversa dal punto di vista dell'efficienza della larghezza di banda, come mostrato nella figura seguente. In un sistema con protezione di linea, la larghezza di banda di protezione viene consumata per i percorsi ottici che richiedono protezione e per quelli che non richiedono protezione. Nei sistemi di protezione dei percorsi, i percorsi luminosi che non richiedono protezione possono utilizzare la larghezza di banda, consentendo ad altri percorsi luminosi non protetti di utilizzare la larghezza di banda che sarebbe stata altrimenti sprecata in una protezione indesiderata.

Ne consegue che se una gran parte dei percorsi luminosi può essere lasciata non protetta, la protezione a livello di percorso recupera i costi supportando più traffico di lavoro sulla stessa rete rispetto alla protezione a livello di linea.

Le reti ottiche legacy utilizzano tecnologie SDH / SONET per il trasporto dei dati attraverso la rete ottica. Queste reti sono relativamente facili da pianificare e progettare. Nuovi elementi di rete possono essere facilmente aggiunti alla rete. Le reti WDM statiche possono richiedere meno investimenti in apparecchiature, specialmente nelle reti metropolitane. Tuttavia, la pianificazione e la manutenzione di tali reti possono essere un incubo poiché le regole di progettazione e la scalabilità sono spesso piuttosto complesse.

La larghezza di banda e le lunghezze d'onda devono essere pre-allocate. Poiché le lunghezze d'onda sono raggruppate in gruppi e non tutti i gruppi sono terminati in ogni nodo, l'accesso a lunghezze d'onda specifiche potrebbe essere impossibile in determinati siti. Le estensioni di rete potrebbero richiedere una nuova rigenerazione e amplificatori ottico-elettrici-ottici o almeno aggiustamenti di potenza nei siti esistenti. Il funzionamento della rete WDM statica richiede molta manodopera.

La pianificazione della rete e della larghezza di banda dovrebbe essere facile come in passato nelle reti SDH / SONET. All'interno della larghezza di banda dell'anello data, ad esempio STM-16 o OC-48, ogni nodo potrebbe fornire la larghezza di banda necessaria.

L'accesso all'intera larghezza di banda era possibile da ogni ADM. L'estensione della rete, ad esempio, l'introduzione di un nuovo nodo in un anello esistente, è stata relativamente facile e non ha richiesto alcuna visita in loco dei nodi esistenti. Il diagramma di rete a sinistra lo illustra: I sistemi di cross-connect digitale si collegano con più anelli ottici SDH / SONET.

Le reti ottiche riconfigurabili agiscono in modo diverso: la larghezza di banda può essere pianificata su richiesta e la portata è ottimizzata poiché la potenza ottica è ora gestita per canale WDM. La scalabilità aumenta notevolmente.

L'elemento chiave per abilitare una tale rete ottica riconfigurabile è Reconfigurable Optical Add-drop Multiplexer (ROADM). Consente di reindirizzare le lunghezze d'onda ottiche alle interfacce client con un semplice clic nel software. Il resto del traffico rimane inalterato. Tutto ciò si ottiene senza la necessità di rotoli di camion nei rispettivi siti per installare filtri o altre attrezzature.

Rete WDM riconfigurabile con ROADM

Le regole di progettazione statica WDM e la scalabilità possono essere piuttosto complesse (OADM in ogni nodo).

• Pre-allocazione della larghezza di banda e della lunghezza d'onda
• Allocazione del margine per la struttura del filtro fissa
• Gestione alimentazione insufficiente
• L'estensione della rete richiede la rigenerazione ottico-elettrica-ottica (OEO)

Le reti SDH / SONET sono facili da pianificare.

• Accesso all'intera larghezza di banda in ogni ADM
• Semplici regole di progettazione (solo salto singolo)
• Facile aggiunta di nuovi elementi di rete

Uno strato ottico riconfigurabile consente quanto segue.

• Pianificazione della larghezza di banda su richiesta
• Copertura trasparente estesa grazie alla gestione dell'alimentazione per canale WDM
• Scalabilità senza problemi

Gli strati fotonici statici sono costituiti da anelli ottici separati. Considera una serie di sistemi DWDM situati su ciascuno di questi anelli. Spesso le informazioni oi dati rimangono semplicemente sullo stesso anello, quindi non ci sono problemi. Tuttavia, cosa succede nei casi in cui i dati devono essere trasferiti a un anello ottico diverso?

Nei sistemi statici, è necessario un gran numero di transponder ovunque sia necessaria una transizione tra gli anelli. In realtà, ogni lunghezza d'onda che passa da un anello all'altro necessita di due transponder: uno per ogni lato della rete. Questo approccio comporta costi elevati e molta pianificazione iniziale, considerando l'allocazione della larghezza di banda e dei canali.

Immaginiamo ora uno strato fotonico dinamico riconfigurabile. Qui c'è un solo sistema DWDM che costituisce l'interfaccia tra due anelli ottici. Di conseguenza, la rigenerazione basata su transponder scompare e il numero di sistemi DWDM diminuisce. L'intera progettazione della rete è semplificata e le lunghezze d'onda possono ora viaggiare da un anello all'altro senza ulteriori ostacoli.

Qualsiasi lunghezza d'onda può propagarsi a qualsiasi anello e a qualsiasi porta. La chiave per un progetto di rete così completamente flessibile e scalabile, con un pass-through ottico dal centro destro all'area di accesso, è il ROADM e il piano di controllo GMPLS.

Semplificazioni tramite ROADM

I ROADM forniscono semplificazioni nella rete e nei processi del fornitore di servizi o del vettore. Questa interazione riassume alcune di queste semplificazioni. Dopotutto, dobbiamo tenere a mente che tutti questi vantaggi si traducono in tempi e costi ridotti. Ma ciò che è più importante è che portano anche a una maggiore soddisfazione del cliente e, a sua volta, alla fedeltà del cliente.

La pianificazione della rete è notevolmente semplificata utilizzando i ROADM. Basti pensare al numero notevolmente ridotto di transponder, che devono essere stoccati a magazzino.

L'installazione e la messa in servizio, ad esempio quando si imposta una nuova lunghezza d'onda per la rete, richiedono uno sforzo notevolmente inferiore e sono molto meno complesse. I tecnici dell'assistenza devono solo visitare i rispettivi siti finali per installare i transponder e ROADM. I multiplexer ottici add / drop fissi (FOADM) richiedevano una visita a ciascun sito intermedio in modo che il lavoro di installazione e le patch potessero essere eseguiti.

Le operazioni e la manutenzione risultano notevolmente semplificate quando viene distribuita una rete ottica dinamica. La diagnostica ottica può essere eseguita in pochi minuti anziché in ore, come in precedenza. I danni possono essere rilevati e risolti dinamicamente invece di innescare rotoli di camion verso siti esterni.

Con l'implementazione di laser sintonizzabili e ROADM incolori, la manutenzione dell'impianto di fibra è più semplice. Utilizzando queste funzionalità, il provisioning dei servizi è ora più semplice che mai. Come per i lavori di installazione e messa in servizio, è anche molto più facile eseguire la manutenzione della rete e qualsiasi potenziale aggiornamento.

Architettura ROADM

Molti vantaggi che i ROADM portano alla progettazione e al funzionamento della rete sono stati trattati nelle sezioni precedenti. Eccone alcuni altri:

• Monitoraggio e livellamento della potenza per canale per equalizzare l'intero segnale DWDM
• Controllo completo del traffico dal centro operativo di rete remoto

Una domanda, tuttavia, è stata finora lasciata senza risposta: come funziona un ROADM? Diamo un'occhiata ad alcuni fondamentali.

Un ROADM è generalmente costituito da due elementi funzionali principali: uno splitter della lunghezza d'onda e un interruttore selettivo della lunghezza d'onda (WSS). Dai un'occhiata allo schema a blocchi sopra: una coppia di fibre ottiche all'interfaccia di rete n. 1 è collegata al modulo ROADM.

La fibra che trasporta i dati in ingresso (dalla rete) viene alimentata allo splitter di lunghezza d'onda. Ora, tutte le lunghezze d'onda sono disponibili su tutte le porte di uscita dello splitter, in questo caso 8. Il traffico locale di aggiunta / eliminazione (lunghezze d'onda) può essere multiplexato / de-multiplexato con un Arrayed Waveguide Filter (AWG). L'uso di un AWG implica un'allocazione e una direzione di lunghezza d'onda fisse.

Il Wavelength Selective Switch (WSS) unisce selettivamente le varie lunghezze d'onda e le invia all'uscita dell'interfaccia di rete n. 1. Le restanti porte dello splitter sono collegate con altre direzioni di rete, ad esempio, altre tre direzioni in un nodo di giunzione a 4 gradi.

Note- Uno dei moduli illustrati (riquadro completamente grigio) è necessario per ogni direzione di rete in questo nodo. O per essere più precisi: in un nodo di giunzione che serve quattro direzioni (4 gradi) sono necessari quattro di questi moduli.

Il cuore ROADM - il modulo WSS

Cominciamo con il segnale WDM che arriva da sinistra. Passa attraverso la fibra ottica in alto ed è diretto verso un reticolo di diffrazione di massa. Questo reticolo di diffrazione di massa agisce come una sorta di prisma. Separa le varie lunghezze d'onda in diverse direzioni, sebbene la variazione dell'angolo sia piuttosto piccola. Le lunghezze d'onda separate colpiscono uno specchio sferico, che riflette i raggi su una serie di sistemi Micro-Electro Mechanical (MEMS) in breve. Ogni microinterruttore viene colpito da una diversa lunghezza d'onda, che viene poi rimandata allo specchio sferico.

Da lì i raggi vengono restituiti al reticolo di diffrazione bulk e inviati alla fibra ottica. Ma questa è ora una fibra diversa da quella con cui abbiamo iniziato. Il segnale di uscita a lunghezza d'onda singola indica che ciò si è verificato. Questo segnale può quindi essere combinato con altri segnali a lunghezza d'onda singola per riempire un'altra fibra di trasmissione.

Sono disponibili varie versioni: le parole chiave qui sono incolore, senza direzione, ecc.

ROADM: gradi, incolore, senza direzione e altro

Termine	Spiegazione
Degree	Il termine Grado descrive il numero di interfacce di linea DWDM supportate. Un nodo ROADM a 2 gradi supporta due interfacce di linea DWDM. Consente inoltre due rami di aggiunta / rilascio di tutte le interfacce di linea.
Multi Degree	I ROADM multi-grado supportano più di due interfacce di linea DWDM. Il numero di possibili rami di aggiunta / eliminazione è determinato dal conteggio delle porte WSS.
Colorless	Un ROADM incolore consente l'allocazione flessibile di qualsiasi lunghezza d'onda o colore a qualsiasi porta. I moduli filtro devono essere collegati per implementare questa funzione.
Directionless	Un ROADM senza direzione non richiede una riconnessione fisica delle fibre di trasmissione. Le restrizioni sulle direzioni vengono eliminate. I ROADM senza direzione vengono implementati a scopo di ripristino o per il reindirizzamento temporaneo dei servizi (ad esempio a causa della manutenzione della rete o dei requisiti di larghezza di banda su richiesta).
Contentionless	Gli innumerevoli ROADM eliminano il potenziale problema di due identiche lunghezze d'onda che entrano in collisione nel ROADM.
Gridless	I ROADM senza griglia supportano varie griglie di canali ITU-T con lo stesso segnale DWDM. La granularità della rete può essere adattata ai futuri requisiti di velocità di trasmissione.

Per comprendere questo approccio ROADM livellato, di seguito sono riportati alcuni termini chiave spesso utilizzati in relazione ai ROADM.

Incolore

I ROADM semplici comprendono un WSS per ciascuna direzione, denominato anche "un grado". Le lunghezze d'onda sono ancora assegnate e vengono utilizzati ricetrasmettitori di aggiunta / rilascio fissi. I ROADM incolori eliminano questa limitazione: con tali ROADM qualsiasi lunghezza d'onda o colore può essere assegnato a qualsiasi porta. Non sono richiesti rotoli di camion poiché la configurazione completa è controllata dal software. I moduli di filtro devono essere implementati per realizzare la funzione incolore.

Senza direzione

Questo appare spesso in combinazione con il termine "incolore". Un design senza direzione rimuove un'ulteriore limitazione ROADM. La necessità di ricollegare fisicamente le fibre di trasmissione viene eliminata utilizzando ROADM senza direzione in quanto non ci sono restrizioni per quanto riguarda la direzione, ad esempio, verso sud o verso nord.

Senza dubbio

Sebbene incolori e senza direzione, i ROADM offrono già una grande flessibilità, due lunghezze d'onda che utilizzano la stessa frequenza potrebbero comunque entrare in collisione in un ROADM. Contentionless ROADM forniscono una struttura interna dedicata per evitare tale blocco.

Gridless

I ROADM senza griglia supportano una griglia di canali a lunghezza d'onda molto densa e possono essere adattati ai requisiti di velocità di trasmissione futuri. La funzione è richiesta per velocità di segnale superiori a 100 Gbit / se diversi formati di modulazione all'interno di una rete.

Quando senza direzione

I ROADM senza direzione sono il progetto ROADM più diffuso in quanto consentono l'aggiunta / eliminazione di una lunghezza d'onda dalla griglia ITU supportata su qualsiasi interfaccia di linea. Nel caso di una variante solo senza direzione, le porte di aggiunta / rilascio sono specifiche per una lunghezza d'onda definita. Utilizzando l'opzione incolore, le porte possono anche essere non specifiche della lunghezza d'onda.

La tecnologia senza direzione viene utilizzata principalmente per il reindirizzamento della lunghezza d'onda ad altre porte come richiesto per scopi di ripristino. Sono possibili anche altre applicazioni, ad esempio, in situazioni di larghezza di banda su richiesta. I ROADM che non supportano la funzione senza direzione sono soggetti ad alcune limitazioni per quanto riguarda la flessibilità.

Quando incolore

I ROADM incolori consentono il cambiamento delle lunghezze d'onda di uno specifico canale ottico senza alcun ricablaggio fisico. Un ROADM incolore può essere riconfigurato per aggiungere / eliminare qualsiasi lunghezza d'onda dalla griglia ITU supportata su qualsiasi porta di aggiunta / rilascio. La lunghezza d'onda aggiunta / eliminata può cambiare (interfaccia DWDM sintonizzabile). Ciò consente:

• Maggiore flessibilità per il provisioning della lunghezza d'onda e il ripristino della lunghezza d'onda

• Commutazione ripristino, commutazione direzionale e commutazione colore

• Il vantaggio principale delle porte di aggiunta / rilascio incolori in combinazione con interfacce di linea DWDM sintonizzabili è la maggiore flessibilità per il provisioning della lunghezza d'onda e per il ripristino della lunghezza d'onda. Sintonizzazione automatica sulla successiva lunghezza d'onda libera su un percorso ottico richiesto.

Uno degli ultimi aspetti dell'automazione completa della rete ottica è l'implementazione di ROADM incolori. L'utilizzo di tali ROADM consente l'aggiunta / eliminazione di qualsiasi lunghezza d'onda della griglia ITU supportata su qualsiasi porta di aggiunta / rilascio. La lunghezza d'onda sulla porta può cambiare poiché i ricetrasmettitori sintonizzabili vengono utilizzati come frontend ottici.

Il provisioning e il ripristino della lunghezza d'onda sono ancora più semplici di prima. Quando una lunghezza d'onda è occupata, il sistema può sintonizzare automaticamente il ricetrasmettitore sulla successiva lunghezza d'onda libera disponibile. I ROADM offrono la possibilità di utilizzare funzioni di aggiunta / rilascio fisse e incolori all'interno dello stesso nodo ROADM.

Quando senza contesa

I ROADM illimitati possono aggiungere / eliminare qualsiasi lunghezza d'onda in qualsiasi porta di aggiunta / rilascio senza alcuna griglia di conflitto su qualsiasi porta di aggiunta / rilascio. È possibile aggiungere / eliminare più volte un colore di lunghezza d'onda dedicato (da interfacce di linea DWDM diverse) sullo stesso ramo di aggiunta / rilascio. Se sono presenti solo 8 porte di aggiunta / rilascio, deve essere possibile rilasciare la stessa lunghezza d'onda da 8 diverse direzioni di linea sulle 8 porte di aggiunta / rilascio. Finché sono disponibili porte di aggiunta / rilascio gratuite, il nodo ROADM deve essere in grado di aggiungere / eliminare qualsiasi lunghezza d'onda da / a qualsiasi interfaccia di linea.

La combinazione di funzionalità CDC (Colorless, Directionless e Contentionless) offre il massimo livello di flessibilità.

Quando Gridless

I nodi ROADM senza griglia supportano griglie di canali ITU-T differenti all'interno dello stesso segnale DWDM. La larghezza di banda della griglia può essere fornita per canale.

La funzione gridless è richiesta per reti che gestiscono velocità di trasmissione dati superiori a 100 Gbit / so per reti che operano con diversi schemi di modulazione. È destinato alle reti di nuova generazione con interfacce di linea coerenti. Velocità di trasmissione dati diverse richiedono requisiti di lunghezza d'onda differenti a seconda dello schema di modulazione e della velocità di trasmissione dati.

Le velocità di trasmissione stanno aumentando e gli schemi di modulazione stanno diventando sempre più complessi. Diverse tecnologie di modulazione potrebbero ora essere combinate su una singola fibra ottica. Tutto ciò si riflette nella tecnologia ROADM e genera i requisiti per i ROADM senza griglia. Tali ROADM operano su una fitta rete di frequenze e consentono un provisioning per canale della larghezza di banda. I canali dati richiedono ora requisiti di lunghezze d'onda differenti a seconda del loro schema di modulazione e della loro velocità di trasmissione dati.

Le applicazioni tipiche sono reti che operano con velocità di trasmissione dati superiori a 100 Gbit / so che eseguono diversi schemi di modulazione in parallelo. Quest'ultima situazione può, ad esempio, esistere facilmente quando si utilizzano tecnologie di trasmissione coerenti.