PREHOD Z OMREŽIJ SDH NA OMREŽJA DWDM · 2017. 11. 27. · Hermina Hasi ć, Prehod z omrežij SDH na omrežja DWDM iv PREHOD Z OMREŽIJ SDH NA OMREŽJA DWDM Klju čne besede: podatkovno

Hermina Hasić, Prehod z omrežij SDH na omrežja DWDM

i

UNIVERZA V MARIBORU

FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO,

RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO

2000 Maribor, Smetanova ul. 17

Diplomska naloga univerzitetnega študijskega programa

PREHOD Z OMREŽIJ SDH NA OMREŽJA DWDM

Študentka: Hermina HASIĆ

Študijski program: univerzitetni, Telekomunikacije

Mentorica: izred. prof. dr. Tatjana KAPUS

Maribor, oktober 2008


ii


iii

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorici dr. Tatjani Kapus za

pomoč pri opravljanju diplomske naloge in mag.

Alešu Mazeju iz Službe za razvoj omrežja

Telekoma Slovenije za strokovne razlage.

Hvala staršem, ker so mi omogočili študij.


iv

PREHOD Z OMREŽIJ SDH NA OMREŽJA DWDM

Ključne besede: podatkovno omrežje, optično vlakno, prenosni sistem, sinhrona digitalna

hierarhija, gosto valovnodolžinsko multipleksiranje, zaščita prometa

UDK: 621.391 (043.2)

Povzetek

V diplomski nalogi so najprej na kratko predstavljena podatkovna omrežja, prenosna sredstva

s poudarkom na optičnih vlaknih in prenosni sistemi s poudarkom na SDH in DWDM. V jedru

dela je opisan razvoj prenosnih sistemov SDH, njihove prednosti glede na PDH in njihove

splošne slabosti ter slabosti v omrežju Telekoma Slovenije, zaradi katerih jih zamenjujejo

prenosni sistemi DWDM. Predstavljeno je delovanje WDM, gradniki omrežja WDM ter način,

na katerega se zaščiti promet v omrežju WDM v primerjavi z omrežjem SDH. Opisano je

trenutno stanje podatkovnega omrežja Telekoma Slovenije in stanje, ki je trenutno še v fazi

načrtovanja. Potek načrtovanja je predstavljen s primerom, kjer smo načrtovali del omrežja

DWDM Telekoma Slovenije.


v

TRANSITION FROM SDH TO DWDM

NETWORKS

Key Words: data network, optical fiber, transmission system, synchronous digital hierarchy,

dense wavelength-division multiplexing, traffic protection

UDK: 621.391 (043.2)

Abstract

In this diploma thesis, we first briefly present data networks, transmission media with an

emphasis on optical fibers, and transmission systems with an accent on SDH and DWDM. In

the core of this work, we describe the development of SDH transmission systems, their

advantages over PDH, as well as their disadvantages in general and in the network of

Telekom Slovenije, because of which they are being replaced by DWDM transmission systems.

Operation of WDM, elements of a WDM network, and the way in which traffic is being

protected in the WDM network comparing to an SDH network is presented. We describe the

current state of the data network of Telekom Slovenije and the state which is still in the

planning phase. The course of planning is presented by an example in which we planned a

part of the DWDM network of Telekom Slovenije.


vi

KAZALO VSEBINE

1. UVOD...................................................................................................................... 1

2. PODATKOVNA OMREŽJA ..................................................................................... 3

2.1 Delitve omrežij.................................................................................................... 3

2.2 Povezovanje v omrežja prek hrbteničnega omrežja........................................... 3

2.3 Optična vlakna ................................................................................................... 7

2.4 Prenosni sistemi............................................................................................... 12

3. SDH − SINHRONA DIGITALNA HIERARHIJA...................................................... 13

3.1 Razvoj SDH...................................................................................................... 13

3.2 Prednosti SDH glede na PDH ......................................................................... 13

3.3 Prenosni sistemi SDH ..................................................................................... 14

3.4 Povezovanje omrežnih elementov v omrežjih SDH.......................................... 20

4. VALOVNODOLŽINSKO MULTIPLEKSIRANJE − WDM ....................................... 25

4.1 Delovanje WDM ............................................................................................... 25

4.2 CWDM ............................................................................................................. 26

4.3 DWDM ............................................................................................................. 26

4.4 Gradniki omrežja WDM.................................................................................... 27

4.5 Zaščita poti v omrežjih WDM ........................................................................... 31

4.6 Vmesniki WDM................................................................................................. 32

4.7 DWDM − rešitev za prenos ethernetnih signalov ............................................ 33

5. HRBTENIČNO OMREŽJE TELEKOMA SLOVENIJE ........................................... 34

5.1 Podatkovno omrežje ....................................................................................... 34

6. NAČRTOVANJE DELA OMREŽJA DWDM TELEKOMA SLOVENIJE................. 39


vii

6.1 Povezovanje med kraji ..................................................................................... 39

6.2 Ustreznost opreme na povezavah med kraji .................................................... 43

7. SKLEP................................................................................................................... 52

VIRI, LITERATURA ................................................................................................... 53


viii

KAZALO SLIK

Slika 2.1: Prikaz tehnologij po slojih referenčnega modela OSI [20] .........................................5

Slika 2.2: Prerez enorodovnega vlakna .......................................................................................8

Slika 2.4: Ponazoritev numerične odprtosti...............................................................................10

Slika 2.5: 6 pasov med 1260 nm in 1675 nm [13].....................................................................12

Slika 3.1: Časovno multipleksiranje..........................................................................................14

Slika 3.2: Sistem SDH...............................................................................................................15

Slika 3.3: Zgradba STM-1.........................................................................................................16

Slika 3.4: STM-1, VC-4 ............................................................................................................17

Slika 3.5: Primer VC-ja .............................................................................................................18

Slika 3.6: Omrežni element ADM.............................................................................................21

Slika 3.7: Omrežje SDH Telekoma Slovenije [22] ...................................................................22

Slika 3.8: Zaščita poti z ADM-ji ...............................................................................................23

Slika 4.1: Postopek valovnodolžinskega multipleksiranja ........................................................25

Slika 4.2: Povezava dveh OLT-jev............................................................................................27

Slika 4.3: Prenosno vlakno s kompenzacijskim vlaknom in ojačevalnikom.............................29

Slika 4.4: Delovanje OADM-ja .................................................................................................29

Slika 4.5: Multipleksiranje osmih valovnih dolžin brez združevalne kartice............................30

Slika 4.6: Multipleksiranje osmih valovnih dolžin z združevalno kartico ................................31

Slika 4.7: Zaščita v sistemih WDM...........................................................................................32

Slika 5.1: Trenutna splošna zgradba omrežja IP za en regijski usmerjevalnik .........................35

Slika 5.2: Splošna zgradba IP-omrežja, ki je še v fazi načrtovanja...........................................37

Slika 6.1: Kanali OADM-ja kot sredstvo za fizično zaščito pri DWDM..................................41


ix

Slika 6.2: Povezava LAS-ov z RAS-i........................................................................................42

Slika 6.3: Oprema na povezavi R1-L1 ......................................................................................49

Slika 6.4: Oprema na povezavi L1-L2.......................................................................................49



Slika 6.7: Oprema na povezavi L4-R2 ......................................................................................51


x

KAZALO TABEL

Tabela 2.1: Primerjava prenosnih sredstev..................................................................................7

Tabela 3.1: Prenosni sistemi SDH.............................................................................................14

Tabela 3.2: Hitrosti prenosa VC-jev..........................................................................................19

Tabela 3.3: Izkoriščenost pasovne širine brez uporabe spetja zvez [20]...................................19

Tabela 3.4: Izkoriščenost pasovne širine z uporabo spetja zvez [20]........................................19

Tabela 6.1: Izmerjene razdalje med kraji ..................................................................................39

Tabela 6.2: Slabljenje na povezavah glede na razdaljo od R1 ..................................................44

Tabela 6.3: Slabljenje na povezavah glede na razdaljo od R2 ..................................................44


xi

UPORABLJENE KRATICE

ADM − Add/Drop Multiplexer (dodajno-odvzemni multipleksor)

ADSL − Asymmetric Digital Subscriber Line (asimetrični digitalni naročniški vod)

ATM − Asynchronous Transfer Mode (asinhroni prenosni način)

AU − Administrative Unit (administrativna enota)

AUG − Administrative Unit Group (skupina administrativnih enot)

C − Container (vsebnik)

CATV − Community Antenna Television (kabelska televizija)

CWDM − Coarse Wavelenght-Division Multiplexing (grobo valovnodolžinsko

multipleksiranje)

DCF − Dispersion Compensating Fibre (vlakno za kompenzacijo disperzije)

DRC − Disaster Recovery Center (center za obnovo ob nesrečah)

DSL − Digital Subscriber Line (digitalni naročniški vod)

DSLAM − Digital Subscriber Line Access Multiplexer (dostopovni multipleksor digitalnih

naročniških vodov)

DWDM − Dense Wavelength-Division Multiplexing (gosto valovnodolžinsko multipleksiranje)

DXC − Digital Cross-Connect (digitalni prevezovalnik)

FAN − Fibre Access Node (vlakensko dostopovno vozlišče)

FEC − Forward Error Correction (naprejšnje popravljanje napak)

FR − Frame Relay (blokovno posredovanje)


xii

GbE − Gigabit Ethernet (gigabitni ethernet)

GFP − Generic Framing Procedure (generični postopek uokvirjanja)

HFC − Hybrid Fibre-Coaxial (hibridno vlakensko-koaks omrežje)

IP − Internet Protocol (medmrežni protokol)

ISDN − Integrated Services Digital Network (digitalno omrežje z integriranimi storitvami)

ISO − Open System Interconnection (povezovanje odprtih sistemov)

LAN − Local Area Network (lokalno omrežje)

LAS − Local Aggregational Switch (lokalno agregacijsko stikalo)

LCAS − Link Capacity Adjustment Sheme (shema naravnanja kapacitete povezav)

MAN − Metropolitan Area Network (mestno omrežje)

MPLS − Multi-Protocol Label Switching (večprotokolno preklapljanje z oznakami)

OADM − Optical Add/Drop Multiplexer (optični dodajno-odvzemni multipleksor)

OLT − Optical Line Terminal (optični linijski terminal)

PAN − Personal Area Network (osebno omrežje)

PDH − Plesiochronous Digital Hierarchy (pleziohrona digitalna hierarhija)

POH − Path OverHead (balast poti)

POP − Point Of Presence (točka prisotnosti)

POTS − Plain Old Telephone Service (osnovna telefonska storitev )

RAS − Regional Aggregational Switch (regijsko agregacijsko stikalo)

ROADM − Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer (nastavljivi optični dodajno-

odvzemni multipleksor


xiii

R-POP − Regional Point Of Presence (regijska točka prisotnosti)

SAN − Storage Area Network (pomnilniško omrežje)

SDH − Synchronous Digital Hierarchy (sinhrona digitalna hierarhija)

STM – Synhronous Transport Module (sinhroni transportni modul)

TDM − Time-Division Multiplexing (časovno multipeksiranje)

TU − Tributary Unit (tributarna enota)

TUG − Tributary Unit Group (skupina tributarnih enot)

VC − Virtual Container (navidezni vsebnik)

VoIP − Voice Over Internet Protocol (govor preko medmrežnega protokola)

WAN − Wide Area Network (prostrano omrežje)

WDM − Wavelength-Division Multiplexing (valovnodolžinsko multipleksiranje)

ZWPF − Zero Water Peak Fibre (vlakno brez vodne cone dušenja)


1

1. UVOD Telekom Slovenije je lastnik digitalnega prenosnega omrežja s sinhrono digitalno hierarhijo

(SDH − Synchronous Digital Hierarchy), kar pomeni, da se podatki po omrežju prenašajo

sinhrono po optičnem vlaknu. Omrežje SDH omogoča visoke hitrosti prenosa informacij, a je

kljub temu analiza obstoječega in bodočega stanja zvez, izračun obstoječih in bodočih

prometnih pretokov in upoštevanje bodočih razširitev privedla do odločitve za zamenjavo

sistema SDH z gostim valovnodolžinskim multipleksiranjem (DWDM − Dense Wavelength-

Division Multiplexing). Naš namen je prikazati lastnosti omrežij SDH in DWDM ter prednosti

slednjih pred prvimi.

Čeprav ima Telekom Slovenije telefonsko in podatkovno omrežje, bomo govorili le o

slednjem, ki je v bistvu omrežje prometa medmrežnega protokola IP (Internet Protocol).

Podatkovno omrežje je sestavljeno iz jedra, regijskih usmerjevalnikov, regijskih agregacijskih

stikal in lokalnih agregacijskih stikal. Promet IP se trenutno prenaša po omrežju SDH, kjer

signal kot nosilec informacije potuje v dveh smereh. Na ta način je informacija zaščitena pred

možnostjo izgube. Zaščita je izvedena le na regijskih stikalih, treba pa je omogočiti zaščito

tudi na lokalnih stikalih, saj bi izpad povezave pomenil izpad vseh vrst prometa, ki se

prenašajo po omrežju IP. Omrežje DWDM bo imelo omogočeno zaščito tudi na lokalnih

stikalih. Naša naloga je bila načrtovanje dela omrežja DWDM, kjer smo se osredotočili na

zaščito lokalnih stikal.

Za lažjo izvedbo praktičnega dela smo najprej, v drugem poglavju, naredili kratek pregled

podatkovnih omrežij, delitve omrežij in povezovanja končnih uporabnikov na hrbtenično

omrežje. Glede na to, da so dandanes osnovne prenosne poti v telekomunikacijskem omrežju

optična vlakna, smo jih podrobno opisali, medtem ko smo druga prenosna sredstva samo

omenili in jih primerjali z vlakni. V zadnjem delu drugega poglavja smo na kratko komentirali


2

prenosne sisteme, kar je uvod za tretje poglavje, ki govori o prenosnih sistemih SDH. Najprej

smo predstavili razvoj prenosnih sistemov SDH in prednosti le-teh glede na prenosne sisteme

s pleziohrono digitalno hierarhijo PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), ki so predniki

prenosnih sistemov SDH, nato smo prenosne sisteme SDH podrobneje predstavili. Ko smo

ugotovili, kaj so omejitve omrežja SDH, smo poglavje zaključili in pričeli z novim, četrtim, ki

govori o valovnodolžinskem multipleksiranju (WDM − Wavelength-Division Multiplexing).

Predstavili smo delovanje WDM-ja in izpeljanki CWDM ter DWDM, nato pa smo predstavili

gradnike omrežja WDM. Sledijo še tri podpoglavja, ki govorijo o zaščiti poti v omrežju

WDM, o vmesnikih omrežja WDM in o samem sistemu DWDM, ki predstavlja rešitev za

prenos signalov ethernet. V petem poglavju je opisano hrbtenično omrežje Telekoma

Slovenije. Kot smo že omenili, gre za opis podatkovnega, IP-omrežja, kjer poudarimo, zakaj

mora omrežje SDH zamenjati omrežje DWDM, načrtovanje katerega smo predstavili v šestem

poglavju. V sklepnem poglavju povemo zakaj bo prišlo do zamenjave omrežja SDH z

omrežjem DWDM in se dotaknili slabosti načrtovanega DWDM omrežja.


3

2. PODATKOVNA OMREŽJA

Podatkovno omrežje je sestavljeno iz povezovalnih in terminalskih naprav. Omogoča

izmenjavo sporočil, datotek in podobno. Terminalske naprave so v omrežja povezane s

pomočjo strojne in programske opreme. Strojna oprema terminalsko napravo fizično

priključuje na prenosno sredstvo in informacijo pretvori v obliko, ki je primerna za prenos po

prenosnem sredstvu. Programska oprema krmili delovanje strojne opreme [21].

2.1 Delitve omrežij

Poznamo več kriterijev razdelitve omrežij. Glede na funkcionalost se delijo na hrbtenična in

dostopovna, glede na prenosno tehnologijo na omrežja z razpršeno oddajo in omrežja od točke

do točke, glede na velikost na osebna omrežja (PAN − Personal Area Network), lokalna

omrežja (LAN − Local Area Network), mestna omrežja (MAN − Metropolitan Area Network)

in prostrana omrežja (WAN − Wide Area Network). Poznamo tudi delitve glede na tip

podatkov in delitve glede na prenosna sredstva, o katerih bomo malo več povedali v enem

izmed naslednjih poglavij [14].

2.2 Povezovanje v omrežja prek hrbteničnega omrežja

V prvih omrežjih so bile terminalske naprave povezane križno (vsaka z vsako), danes se

povezujejo preko hrbtenice. Na hrbtenice se priključujejo manjša omrežja (LAN-i) in ne

neposredno terminalske naprave, hrbtenična omrežja se s pomočjo vmesnikov povezujejo v

medmrežja, naprimer v internet.


4

Pri graditvi hrbteničnih omrežij uporabljamo različne tehnologije, ki jih lahko razvrstimo po

slojih referenčnega modela OSI (Open System Interconnection − povezovanje odprtih

sistemov). Model OSI določa, kako se informacije iz enega omrežnega elementa prenesejo do

drugega. Sestavljen je iz sedmih slojev. Vsak sloj ima določene funkcije. Za načrtovanje

omrežja nas zanimajo predvsem prvi trije sloji: fizični sloj, sloj podatkovne povezave in

omrežni sloj. Fizični sloj določa mehanske, električne in funkcijske lastnosti za vzpostavitev

fizične zveze med dvema sistemoma v omrežju. Sloj podatkovne povezave omogoča zanesljiv

prenos preko fizične zveze, omrežni sloj pa skrbi za usmerjanje podatkov od izvora do cilja po

najboljši možni poti.

Hrbtenično omrežje, večkrat poimenovano transportno ali prenosno omrežje ali sistem, je

omrežje, ki se mu morajo prilagoditi terminali. Zanj je značilno, da ne tvori prometa, ampak

ga samo prenaša med različnimi omrežji. V sodobnih telekomunikacijskih sistemih hrbtenična

omrežja predstavljajo nosilni sloj za vse druge sisteme, zato je pomembno, da zagotavljajo

razpoložljivost, prilagodljivost, velike prenosne kapacitete, obvladovanje prenosa preko

velikih razdalj, prenos storitev različnih tehnologij in obvladovanje omejitev, ki jih v omrežje

vnašajo fizikalne lastnosti optičnih vlaken, ki jih v sodobnem hrbteničnem omrežju

uporabljamo za prenos govora in podatkov. Po hrbteničnem omrežju se prenaša več vrst

prometa, časovno multipeksiran (TDM − Time-Division Multiplexing) za prenos govora in za

faksimilnih sporočil, promet IP, ki je paketno preklapljan promet, celice asinhronega

prenosnega načina (ATM − Asynchronous Transfer Mode) ter promet blokovnega

posredovanja (FR − Frame Relay). Telefonski oziroma govorni promet narašča za samo 16 %

letno [24], medtem ko pri podatkovnih komunikacijah potrebe po pasovni širini hitro

naraščajo. Promet IP se lahko prenaša preko omrežij FR, ATM ali ethernet. Vmesniki FR

ponujajo samo 2 Mbit/s pasovne širine, ATM 622 Mbit/s, kar je bistveno več, a vseeno lahko

trdimo, da tehnologija ATM ne sledi več potrebam uporabnikov, saj je vedno več internetnih

uporabnikov, zato je vedno večje povpraševanje po ethernetnih vmesnikih.


5

Omrežje lahko gradimo tudi z elementi, ki ne vsebujejo opreme vseh treh slojev. Primer je

prikazan na sliki 2.1 in sicer IP preko SDH, kjer ni elementov sloja podatkovne povezave.

Mogoča je tudi integracija več slojev. Primer je večprotokolno preklapljanje z oznakami

(MPLS – Multi-Protocol Label Switching), ki predstavlja integracijo tehnologij omrežnega

sloja in sloja podatkovne povezave (sl. 2.1).

Vedno več ethernetnih vmesnikov pomeni potrebe po vedno večji bitni hitrosti. Trenutno

sestavlja hrbtenično omrežje Telekoma Slovenije omrežje SDH, ki ima bitno hitrost omejeno

na 10 Gbit/s. Ta bo glede na pričakovano rast prometa IP premajhna. Tehnologijo SDH že

počasi zamenjuje tehnologija DWDM.

3. omrežni sloj

2. sloj pod. povezave

1. fizični sloj

optični podsloj

Slika 2.1: Prikaz tehnologij po slojih referenčnega modela OSI [20]

sistemi optičnih omrežij, CWDM, DWDM

SDH

ATM GbE

ATM GbE

MPLS/IP

IP


6

Na sliki 2.1 so prikazane komunikacijske tehnologije po slojih. Poleg treh prej omenjenih

slojev OSI je označen tudi optični podsloj, ki pa ni uveljavljen v standardu OSI. Optični

podsloj je samo dogovor za poimenovanje dela fizičnega sloja, kjer se za prenosno sredstvo

uporablja izključno optično vlakno.

Dostopovna omrežja so lahko namenjena rezidenčnim ali poslovnim uporabnikom in

omogočajo povezavo uporabnika v hrbtenično omrežje. Tako poslovni kot rezidenčni

uporabniki lahko izbirajo med različnimi priključki, odvisno od storitve, ki jo želijo imeti.

Lahko imajo priključek za:

• klasične analogne telefonske zveze (POTS − Plain Old Telephone Service (osnovna

telefonska storitev)),

• digitalne telefonske zveze (ISDN − Integrated Services Digital Network (digitalno

omrežje z integriranimi storitvami)),

• širokopasoven prenos po naročniškem vodu (DSL − Digital Subscriber Line (digitalni

naročniški vod)),

• kabelsko televizijo (CATV − Community Antenna Television).

Za dostopovna omrežja je značilno, da uporabljajo različna prenosna sredstva. Lahko

uporabljajo bakrene pare, ki pa jih vedno bolj zamenjujejo optična vlakna, možna pa je tudi

kombinacija optičnih vlaken in koaksialnih kablov, tako da imamo tako imenovano hibridno

vlakensko-koaks omrežje (HFC − Hybrid Fibre-Coaxial). Najpogosteje so takšna omrežja

kabelske televizije.

Promet z več digitalnih naročniških vodov (npr. asimetričnih digitalnih vodov (ADSL −

Asymmetric Digital Subscriber Line)) se združuje na dostopovnem multipleksorju digitalnih

naročniških vodov (DSLAM − Digital Subscriber Line Access Multiplexer). Vedno več je

uporabnikov interneta in vedno bolj zahtevne so aplikacije, zato je potrebna vedno večja

pasovna širina. Povezava DSLAM-a na hrbtenično omrežje se izvede z uporabo robnih

usmerjevalnikov. Ker je v hrbteničnem omrežju vedno bolj prisotna ethernetna tehnologija,


7

DSLAM-i potrebujejo tudi ethernetne vmesnike, natančneje vmesnike za gigabitni ethernet

(GbE − Gigabit Ethernet) [9].

2.3 Optična vlakna

Fizična sredstva, po katerih se prenašajo podatki, imenujemo prenosna sredstva. Poznamo več

vrst prenosnih sredstev, a če primerjamo njihove dobre in slabe strani (tab. 2.1), so najboljša

izbira optična vlakna [24][6].

Tabela 2.1: Primerjava prenosnih sredstev

prenosno sredstvo: prednosti: slabosti:

sukana parica Poceni, enostavna za uporabo, dobra zaščita pred motnjami.

Omejena dolžina prenosa, je občutljiva in počasna.

koaksialni kabel Manj občutljiv, ima večjo pasovno širino.

Krajša dolžina prenosa, nizka do srednja zaščita pred motnjami.

optično vlakno

Zelo velika pasovna širina, zelo velika dolžina prenosa, zelo dobra zaščita pred motnjami, zelo hiter prenos, primeren za vse vrste omrežij.

Relativno drago, težko vzdrževanje.

infrardeča povezava Zmerna dolžina prenosa. Počasen prenos, slaba zaščita pred

motnjami.

mikrovalovna povezava Omejena dolžina prenosa, zmerna cena.

Slaba zaščita pred motnjami, zmerna hitrost prenosa.

sateliti Velika dolžina prenosa, zmerna cena.

Slaba zaščita pred motnjami, zmerna hitrost prenosa.

Optična vlakna so dielektrične strukture, ki omogočajo vodenje svetlobe na velike razdalje z

majhnimi izgubami [8]. Vlakna se med seboj razlikujejo po premeru jedra. Tista z manjšim

premerom imenujemo enorodovna vlakna (sl. 2.2), malo večji premer jedra pa imajo

mnogorodovna vlakna (sl. 2.3). V enorodovnem vlaknu se svetloba širi le na en način, v obliki

enega tako imenovanega rodu, medtem ko se pri mnogorodovnem vlaknu širi na več

neodvisnih načinov v več rodovih, kar je zelo velik problem zaradi medsebojno neodvisnega

potovanja rodov. Pojav imenujemo disperzija, ki pa se pojavlja tudi v enorodovnem vlaknu, a

v drugačni obliki.


8

Slika 2.2: Prerez enorodovnega vlakna Slika 2.3: Prerez mnogorodovnega vlakna

Vsako vlakno ima poleg jedra tudi oblogo in primarno zaščito. Jedro in obloga imata različne

lomne količnike, jedro ima višjega kot obloga, ravno zaradi tega skupaj tvorita valovodno

strukturo.

Ko žarek vstopi v jedro vlakna, mora izpolnjevati pogoj za popolni odboj, kar pomeni, da se

vsa svetloba na meji med jedrom in oblogo odbije in lomljene svetlobe – svetlobe, ki bi

prestopila v oblogo (z nižjim lomnim količnikom), ni. Kot, pod katerim se odbije vse

valovanje, imenujemo mejni kot αk in je prikazan na sliki (sl.2.4), kjer je označen z β.

Določimo ga na naslednji način:

(2.1)

Tu je:

n2 − lomni količnik obloge,

n1 − lomni količnik jedra.


9

Kot, pod katerim pada svetloba na mejo med jedrom vlakna in oblogo, imenujemo vpadni kot.

Mejni kot je torej najmanjši vpadni kot, potreben, da se vsa vpadna svetloba odbije. Popolni

odboj se torej pojavlja za vse vpadne kote, ki so večji ali enaki mejnemu kotu.

Mejni kot je le pogoj za vodenje svetlobe po vlaknu, zelo pomemben pa je tudi kot, pod

katerim žarek vstopi v jedro. Če pada pod prevelikim kotom, med jedrom in oblogo ni

izpolnjen pogoj za popolni odboj in se žarek izgubi v oblogi. Sprejemni kot α0 je največji kot,

pod katerim lahko vstopi žarek v vlakno, da ga je le-to še zmožno voditi (sl. 2.4).

Pojma popolni odboj in sprejemni kot povezuje pojem numerična odprtost NO. V primeru, ko

je medij v okolici vlakna zrak, veljajo naslednje enačbe:

(2.2)

za (2.3)

(2.4)

Tu je:

α0 − sprejemni kot,

n2 − lomni količnik obloge,

n1 − lomni količnik jedra.

Numerična odprtost določa največji kot, pod katerim vlakno še sprejme in prenaša svetlobo, in

je enaka sinusu sprejemnega kota α0. Kot α0 je torej največji kot, pod katerim lahko vstopi

žarek, da ga je vlakno zmožno voditi. Ni pa dovolj, da žarek vstopi pod kotom, ki je enak

oziroma manjši sprejemnemu. Žarek mora biti središčni. To pomeni, da mora prečkati os jedra

vlakna. Vlakno torej vodi vse središčne žarke, ki padajo nanj pod kotom med 0 in α0 (sl. 2.4).


10

Slika 2.4: Ponazoritev numerične odprtosti

V optičnem vlaknu se pojavljajo tudi izgube. Vzroki za to so absorpcija, sipanje in izgube

zaradi mikro in makro ukrivljenosti [8].

Slabljenje je izraženo v dB in je razmerje med vhodno in izhodno močjo. Slabljenje v vlaknih

je odvisno od absorpcije, sipanja in izgub zaradi mikro in makro ukrivljenosti.

Snovna absorpcija povzroči, da se del optične moči pretvori v toploto. Poznamo zunanjo

absorpcijo, do katere pride zaradi nečistoč v steklu in vode, ki se molekularno veže na steklu

in notranjo absorpcijo, do katere pride zaradi absorpcije materiala, ki je sestavni del vlakna.

Zunanja absorpcija je glavni vir izgub na območju valovnih dolžin 800 −1700 nm, najvišje

frekvence doseže pri 1,38, 0,95 in 0,72 µm. Zato mora biti vlakno zaščiteno pred vlago.

Notranja absorpcija je najnižja med 0,8 in 1,7 µm [8], če je vlakno iz čistega stekla.

Sipanje je pojav, do katerega pride, če val, ki pade na površino, vzbudi nihanje nabitih delcev,

ki nato sevajo ta del sprejete energije kot valovanje na vse strani, kar pomeni, da gre del

optične moči v okolico. Poseben primer sipanja, ki ga je potrebno omeniti, je Rayleighovo

sipanje, ki določa minimum slabljenja vlakna in je prevladujoč izgubni mehanizem.

Če primerjamo vse pojme, ki vplivajo na izgube, ugotovimo, da so za uporabo najprimernejše

valovne dolžine 850 nm − prvo spektralno okno, 1310 nm − drugo spektralno okno in 1550 nm


11

− tretje spektralno okno. Pri valovni dolžini 1550 nm je minimalno slabljenje, zato se za dolge

razdalje najpogosteje uporabljajo laserji, ki delujejo na tej valovni dolžini.

Pri potovanju svetlobe po optičnem vlaknu pride do disperzije. To pomeni, da se impulzi

razpršijo in medsebojno prekrivajo. Poznamo kromatske in nekromatske disperzije, ki se še

naprej delijo na snovno in valovodno (kromatska disperzija) ter medrodovno in polarizacijsko

(nekromatska disperzija). V hrbteničnem omrežju so običajno uporabljena enorodovna vlakna,

zato bomo podrobneje opisali samo dve disperziji, ki sta pomembni pri enorodovnem vlaknu

[8][20].

Polarizacijska disperzija je neodvisna od valovne dolžine in je posledica nesimetričnosti

svetlobnega signala in razcepitve osnovnega roda. Pojavu se lahko izognemo z uporabo vlakna

z ohranjanjem polarizacije [8].

Snovna disperzija je posledica odvisnosti lomnega količnika snovi od valovne dolžine. Signali

različnih valovnih dolžin potujejo z različnimi hitrostmi. Oznaka disperzije je D, enota pa

ps/nmkm. Pomen enote najlažje razložimo s primerom: D = 1 ps/nmkm nam pove, da dva

sočasna impulza z valovnima dolžinama, ki se razlikujeta za 1nm, prepotujeta razdaljo 1 km s

časovnim razmakom 1 ps. Snovna disperzija doseže vrednost nič pri valovni dolžini 1,3 µm,

zato se je razvilo drugo spektralno okno (1,31 µm).

Slabljenje in disperzija sta najpomembnejša dejavnika za določanje razpoložljivosti valovnih

dolžin za valovnodolžinsko multipleksiranje. Kot smo že omenili, je disperzija najnižja pri

valovni dolžini 1300 nm, slabljenje pri 1550 nm, zato je najprimernejša uporaba valovnih

dolžin na območju med 1260 nm in 1675 nm, ki je razdeljeno na 6 pasov (sl. 2.5).

• pas O – prvotno (Original) – 1260 nm do 1360 nm,

• pas E – razširjeno (Extended) – 1360 nm do 1460 nm,

• pas S – kratko (Short) – 1460 nm do 1530 nm,

• pas C – navadno (Conventional) – 1530 nm do 1565 nm,

• pas L – dolgo (Long) – 1565 nm do 1625 nm,

• pas U – ekstremno dolgo (Ultra long) – 1625 nm do 1675 nm.


12

Slika 2.5: 6 pasov med 1260 nm in 1675 nm [13]

2.4 Prenosni sistemi

V hrbteničnem omrežju se uporabljajo digitalni prenosni sistemi, katerih kapaciteta strmo

narašča. Najprej je bila v uporabi pleziohrona digitalna hierarhija (PDH), zamenjala jo je

sinhrona digitalna hierarhija (SDH), ki je trenutno uporabljena tudi v hrbteničnem omrežju

Telekoma Slovenije, to pa počasi zamenjujejo prenosni sistemi DWDM, saj so potrebe po

pasovnih širinah zaradi razvoja omrežja IP vedno večje [24][18][5].


13

3. SDH − SINHRONA DIGITALNA HIERARHIJA

3.1 Razvoj SDH

Sinhrona digitalna hierarhija (SDH) je bila razvita za prenos signalov PDH. Osnovni signal

PDH ima hitrost 2,048 Mbit/s (E1), z multipleksiranjem dobimo E2, nato E3 in signal s

hitrostjo 139,264 Mbit/s (E4), zato je bila hierarhija SDH sprva namenjena hitrostim 2,048

Mbit/s, 34,368 Mb/s in 155,52 Mb/s. Preko omrežja SDH so se sprva prenašali govorni

signali, sledila je izboljšava, uporaba navideznih vsebnikov (VC − Virtual Container), ki je

omogočila tudi prenos podatkovnega prometa [20][12].

3.2 Prednosti SDH glede na PDH

Kot vse druge, je bila tudi tehnologija SDH razvita in uvedena zaradi prednosti glede na

prejšnjo tehnologijo. SDH omogoča višje prenosne hitrosti in lažjo dostopnost do želenih

podatkov, kar je zelo pomembno pri doseganju večjih hitrostih. To izvršimo z dodajno-

odvzemnim multipleksorjem (ADM − Add/Drop Multiplexer), saj le-ta omogoča, da iz

celotnega informacijskega prenosa vzamemo ali mu dodamo samo del informacije. Pri

sistemih PDH je to nemogoče, demultipleksirati moramo celotno informacijo. Naslednja

prednost je prehod z nivoja nižjih bitnih hitrosti na nivo višje hitosti in obratno. O sami delitvi

na nivoje glede na bitno hitrost pišemo v naslednjem podpoglavju. V sistemih SDH se prehodi

izvajajo neposredno, na primer z najnižjega v najvišjega, v sistemih PDH pa po korakih. Ko

govorimo o multipleksiranju signalov PDH oziroma SDH, moramo vedeti, da gre za časovno

multipleksiranje − TDM, katerega namen je povečanje izkoriščenosti pasovne širine na način,

da se po enem prenosnem sredstvu prenaša več časovno razvrščenih kanalov (sl. 3.1).


14

Slika prikazuje štiri oddajnike, ki so označeni s številkami od 1 do 4. Vsak oddajnik ima svoj

kanal, ki vodi do multipleksorja. Ta časovno razvrsti (multipleksira) podatke in jih prenese po

prenosnem sredstvu do sprejemnika oziroma demultipleksorja [18][7].

Slika 3.1: Časovno multipleksiranje

SDH omogoča prenos med 2,5 in 10 Gbit/s po optičnem vlaknu, kar je pa še vedno manj kot s

svojo pasovno širino omogoča dobro optično vlakno. Večje bitne hitrosti dosežemo z uporabo

WDM.

3.3 Prenosni sistemi SDH

Sistemi SDH so si med seboj različni glede na hitrost prenosa (tab. 3.1).

Tabela 3.1: Prenosni sistemi SDH

SDH hitrosti prenosa

STM-1 155,520 Mbit/s STM-4 622,080 Mbit/s STM-16 2.488,320 Gbit/s STM-64 9.953,280 Gbit/s

1

2

3

4

multipleksor

časovno razvrščeni podatki


15

Osnovni okvir SDH je sinhroni transportni modul nivo 1 (STM-1 − Synhronous Transport

Module level 1), vse druge, okvirje za višje hitrosti dobimo z multipleksiranjem STM-1.

Sistem SDH sestavljajo stikala, multipleksorji in ponavljalniki, ki jih povezujejo optična

vlakna (sl. 3.2).

Slika 3.2: Sistem SDH

Slika 3.2 prikazuje povezave med napravami. Z rdečo označeno povezavo imenujemo odsek.

Odsek povezuje dve napravi, brez vmesnih ponavljalnikov. Z modro označena povezava,

linija, povezuje enega ali več odsekov med dvema multipleksorjema. Z zeleno barvo je

označena pot, ki je najdaljša povezava. Povezuje končna uporabnika, predstavlja povezavo od

konca do konca.

ponavljalnik ponavljalnik

terminali terminali dodajno-odvzemni

multipleksor

multipleksor SDH

multipleksor SDH


16

STM-ji so okvirji, ki so sestavljeni iz dveh delov, dela za čelno in dela za uporabniško

informacijo. Kot primer (sl. 3.3) je podan osnovni okvir STM-1. Sestavljen je iz 2430 zlogov,

organiziranih v polje 9 X 270 zlogov.

9 zlogov − čelni del 261 zlogov − del za uporabniško informacijo

POH

Slika 3.3: Zgradba STM-1

V uporabniškem delu je en stolpec namenjen balastu poti (POH − Path OverHead), kjer so

nakazane informacije poti oziroma povezave, po kateri potuje podatek, zato je dejanski

uporabniški del v vsaki vrstici za en zlog skrajšan. To pomeni, da le 260 zlogov predstavlja

koristne podatke, in zato je dejanska hitrost nekoliko nižja, pri STM-1 149,76 Mbit/s. Balast

poti ni vedno na prvi stolpčni poziciji. Kje se prične, nam pove kazalec, ki se nahaja v čelu

okvirja (sl. 3.4).


17

Slika 3.4: STM-1, VC-4

V čelu okvirja se v prvih treh vrsticah nahaja odsekovni balast. Zasede 27 oktetov čelnega

dela. Od četrte do devete vrstice se razprostira linijski balast. Zasede 54 oktetov in ima v prvi

vrstici kazalec, ki pove, kje se prične prvi zlog balasta poti.

Okvirji se pošiljajo ena vrstica za drugo. Tok podatkov, ki se prenašajo po okvirjih,

imenujemo pritok. O pritokih bomo malo več povedali v podpoglavju, ki govori o

povezovanju omrežnih elementov v SDH omrežju [19].

9

6

3

9

9

stolpcev

261 vrstic

kazalec na POH

270


18

Multipleksiranje signalov se izvršuje po korakih. Najprej se podatki za prenos preslikajo v

vsebnik (C − Container), ki skupaj s POH-om tvori VC (sl. 3.5), v katerem se prenaša

uporabniška informacija. Delitev glede na prenosne hitrosti prikazuje tabela 3.2. Upravljanje

VC-jev se izvede z uporabo tributarnih enot (TU − Tributary Unit), ki dodajo polnilne bite, ki

po potrebi zvišajo bitno hitrost ali pa ohranijo isto. Na tem nivoju se dodajo kazalci, ki so

namenjeni identifikaciji koristne vsebine. Naslednji korak je preslikava vsebine v skupino

tributarnih enot (TUG − Tributary Unit Group), preko katerih se vsebina multipleksira v VC

višjega reda, ki se uravnava s polnilnimi biti administrativne enote (AU − Administrative

Unit), ki se naprej multipleksira v skupino administrativnih enot (AUG − Administrative Unit

Group ) in naprej do signala višje stopnje oziroma večje bitne hitrosti.

Slika 3.5: Primer VC-ja

navidezni vsebnik

balast poti 9

1

260

260

9

vsebnik


19

Tabela 3.2: Hitrosti prenosa VC-jev

VC hitrost prenosa

VC-12 2,304 Mbit/s VC-3 48,960 Mbit/s VC-4 150,336 Mbit/s

Prvotna omrežja SDH niso bila namenjena podatkovnim komunikacijam, zato je bilo treba

omrežje SDH prilagoditi zahtevam podatkovnega prenosa, med katere uvrščamo zahteve po

nespecifičnih bitnih hitrostih prenosa, dovolj velikih bitnih hitrostih in povečanju le-te. Za

dosego zahtev se uporabljajo spetja zvez, to so povezave, ki omogočajo združevanje

navideznih vsebnikov. Informacije se prenašajo v VC-jih, ki pa so včasih večji od informacije,

zato je izkoriščenost pasovne širine sistema SDH slaba (tab. 3.3). Da bi to preprečili, se

uporablja spetje zvez, ki je lahko stično ali navidezno (tab. 3.4). V obeh spetjih je uporabniška

informacija razdeljena na okvirje, s tem da pri stičnem spetju vsi okvirji potujejo po isti poti,

pri navideznem pa potujejo neodvisno drug od drugega. Cilj navideznega spetja je boljša

izkoriščenost pasovne širine [20][17][1].

Tabela 3.3: Izkoriščenost pasovne širine brez uporabe spetja zvez [20]

podatki hitrost prenosa povezava SDH izkoriščenost

Ethernet 10 Mbit/s VC-3 20 % Fast Ethernet 100 Mbit/s VC-4 67 % Gigabit Ethernet 1 Gbit/s STM-16 42 % 10 Gb Ethernet 10 Gbit/s STM-64 100 %

Tabela 3.4: Izkoriščenost pasovne širine z uporabo spetja zvez [20]

podatki hitrost prenosa navidezno spetje izkoriščenost

Ethernet 10 Mbit/s VC-12-5V 92 % VC-12-64V

Fast Ethernet 100 Mbit/s VC-3-2V

100 %

Gigabit Ethernet 1 Gbit/s VC- 4-7V 95 % 10 Gb Ethernet 10 Gbit/s VC-4-64V 100 %


20

Uporaba spetih zvez je sicer prvi korak za uporabo omrežja SDH kot omrežja za prenos

podatkovnih informacij z majhno izgubo pasovne širine, ni pa edini način, s katerim to

omogočimo [20][12].

Generični postopek uokvirjanja (GFP − Generic Framing Procedure) za razliko od stičnega

spetja, ki nam izboljša izkoriščenost pasovne širine SDH, omogoča prenos signalov višjih

nivojev skozi SDH. To izvede s preslikavo ethernetnih signalov ali signalov pomnilniškega

omrežja (SAN − Storage Area Network) v spete navidezne vsebnike signalov SDH.

Shema naravnanja kapacitete povezav (LCAS − Link Capacity Adjustment Sheme) poskrbi za

fleksibilnost navideznih kanalov. Protokol LCAS je tisti, ki dinamično spreminja pasovno

širino sistema SDH [16][25].

3.4 Povezovanje omrežnih elementov v omrežjih SDH

Omrežje tvorijo omrežni elementi in povezave med njimi. Omrežna elementa omrežja SDH

sta ADM in digitalnega prevezovalnika (DXC − Digital Cross-Connect), ki se razlikujeta

glede na način obdelave podatkov. Omrežni elementi SDH omrežja se lahko povezujejo na

več načinov:

Povezave od točke do točke se uporabljajo za neposredno povezavo dveh omrežnih

elementov. Te povezave se najbolj uporabljajo za priključitev uporabnikov na večja omrežja.

Obročna povezava se uporablja za povezovanje več omrežnih elementov. Uporabljene so

lahko enosmerne ali dvosmerne povezave. Hitrosti prenosa signalov v obročni topologiji so od

STM-1 do STM-64.

Povezavi več obročnih povezav rečemo mešana povezava. Pri tej povezavi imamo zelo veliko

omrežnih elementov, zato so lahko med seboj povezani samo s hitrostmi STM-16 in STM-64.

Za današnja omrežja SDH je značilno obročno povezovanje, povezave od točke do točke pa se

najbolj uporabljajo za priključitev uporabnikov na večja omrežja. Ponavadi se v omrežju SDH


21

uporablja dvojna obročna topologija. Ta omogoča preklop na drugo pot v primeru izpada prve.

Preklop mora biti izveden v nekaj 10 ms [4].

V obročni topologiji omrežja SDH se uporablja ADM. ADM je sestavljen iz okvirja in

skupnih enot. V okvirju so tudi proste reže, ki so namenjene pritočnemu delu in linijskim

povezavam do naslednjega elementa (sl. 3.6). V pritočni del lahko vstopajo signali PDH, SDH

ali ethernet. Povezave do sosednjega elementa so dvojne zaradi večje zanesljivosti prenosa in

so lahko STM-1, STM-4, STM-16 ali STM-64, odvisno od zmogljivosti matrik v skupni enoti.

Slika 3.6: Omrežni element ADM

ADM omogoča, da se iz signala višje hitrosti odvzame signal nižje hitrosti. Že sama struktura

signala SDH, ki vsebuje kazalce, omogoča dodajanje in odvzemanje signalov nižjih hitrosti iz

njih, saj kazalec v vsakem trenutku kaže, kje v okvirju SDH se nahaja VC.

Kadar govorimo o prehajanju prometa med različnimi obroči, ADM ne zadostuje, saj bi zaradi

preliva prometa med dvema elementoma dveh različnih obročev uporabili dodatne karte, kar

bi posledično povečalo zasedenost prostora. Rešitev je uporaba digitalnega DXC-ja, ki je

sestavljen iz okvirja in skupnih enot, med katerimi je tudi matrika, ki pa je pri DXC-ju zelo

povezava do naslednjega omrežnega elementa

ADM

povezava do naslednjega omrežnega elementa

pritočni del (signali PDH, SDH, ethernet)


22

pomembna, saj nam pove, na kakšnem nivoju se bo lahko povezoval promet. Pritočni del

digitalnega prevezovalnika ima enake lastnosti kot pritočni del dodajno-odvzemnega

multipleksorja. Povezav do sosednjih omrežnih elementov je več, zato je uporaba elementa

DXC značilna za povezavo med obroči omrežja SDH [20][17].

Sestavni del hrbteničnega omrežja Telekoma Slovenije je omrežje SDH z dvojno obročno

topologijo (sl. 3.7), katerega zanesljivost omogočajo ADM-ji. Obročna topologija je zelo

pomembna za izgradnjo zanesljivega omrežja, kakršno je tudi omrežje Telekoma Slovenije.

Velika zanesljivost pomeni zmožnost sistema, da kljub prekinitvi optičnega vlakna promet

potuje nemoteno. To je izvedljivo z uporabo obročne topologije oziroma ADM-jev, ki

ponujajo poleg glavne prometne poti tudi zaščitno pot, na katero se preusmeri promet v

primeru izpada (sl. 3.8).

Slika 3.7: Omrežje SDH Telekoma Slovenije [22]


23

Slika 3.7 prikazuje šest obročev SDH omrežja Telekoma Slovenije. Vsi obroči so dvojni.

ADM-ji se nahajajo v točkah, kjer se stikata dve povezavi, DXC-ji pa v točkah, kjer se stikata

dva obroča.

Slika 3.8: Zaščita poti z ADM-ji

Slika 3.8 prikazuje pošiljanje signala od ADM1 do ADM2, ki enkrat poteka po glavni

prometni poti, ki je označena z zeleno barvo, drugič pa zaradi prekinitve na vlaknu, ki

ADM 1

ADM 2

ADM 3

ADM 4

Linijska povezava do naslednjega omrežnega elementa (smer zahod)

Linijska povezava do naslednjega omrežnega elementa (smer vzhod)

Glavna prometna pot

Zaščitna prometna pot


24

povezuje ADM1 z ADM2, po zaščitni poti, označeni z rdečo barvo. Zaščitna pot je daljša od

glavne poti.

Slabost omrežja SDH je ta, da ne izkoristi celotne pasovne širine, ki jo omogoča prenos

podatkov po optičnem vlaknu, poleg tega pa je pasovna širina, ki jo ponuja omrežje SDH,

premajhna, ker se veča uporaba različnih ethernetnih povezav in s tem potrebe po pasovni

širini. Rešitev je nadgradnja omrežja SDH s tehnologijo WDM, ki omogoča doseganje veliko

večjih bitnih hitrosti [24][2].


25

4. VALOVNODOLŽINSKO MULTIPLEKSIRANJE − WDM

Za hrbtenično omrežje je zelo pomembno omogočanje dovolj velike prenosne kapacitete, ki je

SDH ne omogoča več, saj so potrebe po pasovni širini iz dneva v dan večje. Bitno hitrost

povečamo s povečanjem pasovne širine na obstoječem vlaknu. Poleg večje pasovne širine

imajo sistemi WDM še več prednosti pred TDM, in sicer način ojačevanja signala, ki je

optično in ne optično-električno-optično, pri čemer se izgubi čas. Vsaka valovna dolžina

predstavlja en kanal. Pri WDM se kanali lahko prenašajo vsi skupaj po enem vlaknu v istem

času, brez medsebojnih motenj, medtem ko se pri TDM prenašajo ob različnih časih [13][2].

4.1 Delovanje WDM

Pri WDM gre za prenos različnih valovnih dolžin po enem vlaknu. Vsak kanal ima svojo

pasovno širino in je predstavnik druge barve. Kljub temu, da je na enem vlaknu več kanalov,

se prenašajo neodvisno drug od drugega. Na sprejemni strani se demultipleksirajo (sl. 4.1)

[24][7].

Slika 4.1: Postopek valovnodolžinskega multipleksiranja

multipleksor demultipleksor


26

Poznamo različne vrste valovnodolžinskega multipleksiranja. Sprva se je uporabljalo

multipleksiranje dveh kanalov, danes sta v uporabi grobo valovno dolžinsko multipleksiranje

(CWDM − Coarse Wavelenght-Division Multiplexing) in DWDM [24].

4.2 CWDM

Po priporočilu ITU-T G.694.2 mednarodne zveze za telekomunikacije (International

Telecommunication Union – ITU) omogočajo sistemi prenosa CWDM prenos 18 ločenih

kanalov na valovni dolžini od 1271nm do 1611nm v pasovih O, E, S, C, L. Uporablja se jih

sicer 16, a tudi to je mogoče samo z uporabo vlaken brez vodne cone dušenja (ZWPF – Zero

Water Peak Fibre), ki omogočajo izkoriščanje E-pasu, zato lahko rečemo, da CWDM

omogoča prenos osmih valovnih dolžin: 1470 nm, 1490 nm, 1510 nm, 1530 nm, 1550 nm,

1570 nm, 1590 nm in 1600 nm z razmakom 20 nm in zmogljivostjo prenosa 2,5 Gbit/s po

kanalu. Uporaba ravno teh valovnih dolžin je razumljiva, saj so v okolici tretjega spektralnega

okna (1550 nm) izgube najmanjše. Pri CWDM so kanali razporejeni širše kot pri DWDM, zato

lahko uporabimo laserje s širšim oddajnim snopom in je zato uporaba CWDM cenejša. Ker pa

je domet krajši, lahko CWDM uporabimo samo za povezavo na krajših razdaljah, in sicer na

razdaljah do 80 km [7][2].

4.3 DWDM

DWDM je gosto valovnodolžinsko multipleksiranje in prenaša dosti več kanalov kot CWDM.

Deluje v pasovih C in L, kjer je slabljenje vlakna najmanjše in ojačuje z erbijem dopiranim

optični ojačevalnik, zato so sistemi DWDM zelo zmogljivi, s hitrostjo 10 Gbit/s po kanalu. Če

primerjamo število prenašanih kanalov pri DWDM s številom prenašanih kanalov pri CWDM,

ugotovimo, da se pri DWDM prenaša več kanalov, saj so kanali/valovne dolžine DWDM

veliko bolj skupaj kot kanali CWDM. DWDM zahteva laserje z ožjim snopom in daljšim

dometom, da lahko premaguje razdalje nekaj 1000 km.

V hrbteničnem omrežju se uporablja DWDM, ker so razdalje med velikimi središči velike in

je potrebno uporabiti laser z velikim dometom. Prednost DWDM-ja je torej v tem, da se po


27

OLT OLT

enem vlaknu neodvisno prenaša več valovnih dolžin kot pri CWDM. Po priporočilu ITU-T

G.694.1 se prenaša 16, 32 ali 64 valovnih dolžin [7][10].

4.4 Gradniki omrežja WDM

Kot smo povedali že pri omrežju SDH, omrežje tvorijo omrežni elementi in povezave med

njimi. Pri omrežju WDM poznamo tri vrste omrežnih elementov, in sicer optični linijski

terminal (OLT − Optical Line Terminal), optični dodajno-odvzemni multipleksor (OADM −

Optical Add/Drop Multiplexer) in nastavljivi optični oddajno-odvzemni multipleksor

(ROADM − Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer), ki se lahko povezujejo v omrežje

na več načinov.

Povezava od točke do točke se uporablja samo za priključitev končnih uporabnikov na

omrežje. Za povezovanje več omrežnih elementov na večjih razdaljah se uporablja obročna

topologija, ki ima enake lastnosti kot obročna topologija omrežja SDH. Za povezovanje več

obročev pa se prav tako uporabi mešana povezava.

OLT se uporablja kot končni element v omrežjih WDM od točke do točke in je sestavljen iz

transponderjev, optičnih multipleksorjev/demultipleksorjev in optičnih ojačevalnikov (sl. 4.2).

Slika 4.2: Povezava dveh OLT-jev

Kratica trans. označuje transponder, ki je namenjen pretvorbi optičnega signala, da je le-ta

primeren za prenos znotraj zmogljivega omrežja ali na zunanjo napravo, kot kaže slika.

trans.

trans.

trans.

trans. trans.

trans.

trans.

trans.

DE/

MUX

DE/

MUX λ1 λ2 λ3 λ4

GbE

GbE

SDH

GbE

GbE

GbE

GbE

SDH


28

Kratica DE/MUX označuje demultipleksor, ki razdružuje, oziroma multipleksor, ki združuje

signale.

Naloga transponderja je pretvorba optičnih signalov. V primeru pretvorbe za prenos znotraj

omrežja mora pretvoriti bitno hitrost signala na tisto, ki se nahaja v tretjem spektralnem oknu

(1550 nm), nato mora signalu dodati glavo, ki je namenjena upravljanju omrežja. Dodati je

potrebno tudi tako imenovani del za naprejšnje popravljanje napak (FEC − Forward Error

Correction). Na transponderju se opravi optična-elektično-optična pretvorba, s katero se

omogoči spremljanje bitnih napak v obeh smereh, proti pritočnim signalom in zmogljivemu

optičnemu omrežju.

Če so razdalje med OLT-ji velike, moramo na vlakno dodati ojačevalnik. V hrbteničnem

omrežju uporabljamo enorodovna vlakna G.652, G.653, G.654, G.655 in tehnologijo DWDM,

kjer je na prenosnem vlaknu med dvema OLT-jema poleg ojačevalnika včasih tudi vlakno za

kompenzacijo disperzije (DCF − Dispersion Compensating Fibre) (sl. 4.3). DCF je vlakno z

negativno disperzijo. Njegova naloga je generiranje negativne disperzije, zato je pomembno,

da je generira dovolj, še posebej v primeru ko želimo doseči popolno kompenzacijo. Popolno

kompenzacijo dosežemo, če sta disperziji vlakna in kompenzacijskega vlakna po absolutni

vrednosti izenačeni. Če želimo dobiti popolno kompenzacijo na celotnem pasu valovnih

dolžin, morata imeti prenosno vlakno in kompenzacijsko vlakno po absolutni vrednosti enak κ.

κ predstavlja razmerje med disperzijo in naklonom (4.1). Naklon nam pove, kako se spreminja

disperzija glede na valovno dolžino (4.2).

(4.1)

(4.2)

Tu je:

S − naklon,


29

D − disperzija,

λ − valovna dolžina.

MU

Slika 4.3: Prenosno vlakno s kompenzacijskim vlaknom in ojačevalnikom

V zmogljivih optičnih omrežjih je uporaba OLT-jev nesmiselna iz ekonomskega razloga, saj

bi za vsako zvezo potrebovali transponder, ki bi vse valovne dolžine obarval in nato spustil

naprej. Rešitev je uporaba OADM-jev, ki dodajajo in odvzemajo valovne dolžine na

terminalnih točkah. Linija, ki prenaša več valovnih dolžin, pride do demultipleksorske enote.

Želene valovne dolžine se izločijo in dodelijo lokalni terminalski opremi. Po potrebi pa se

lahko v OADM-ju dodajo nove valovne dolžine, ki prenašajo druge informacije naprej.

Uporaba OADM-jev je cenovno ugodnejša, obenem pa primernejša za povezovanje več

omrežnih elementov, saj valovne dolžine, ki jih omrežni element v danem trenutku ne

potrebuje, stečejo naprej do naslednjega elementa [2][13] (sl. 4.4).

λ 1-16

λ 1-12

13 14 15 16

Slika 4.4: Delovanje OADM-ja

DCF ojač.

OADM

MUX DE-MUX

MUX DE-MUX


30

Težava, ki nastopi z uporabo OADM, je ta, da smo s številom kanalov omejeni in jih ne

moremo izbirati sproti. To pomanjkljivost odpravlja ROADM, kjer lahko programsko

določimo, katero valovno dolžino želimo in to po želji spreminjamo [15][23].

Cilj Telekoma Slovenije je prav gotovo nuditi zanesljivo omrežje WDM, kar pomeni omrežje,

ki ponuja zaščito in zadostne bitne hitrosti. Če je omrežje zadosti zmogljivo, je izvedljivo tudi

združevanje prometa, da bi se bolje izkoristila valovna dolžina, ki jo ponuja optično vlakno. V

ta namen se uporabljajo združevalne kartice. Delujejo tako, da združujejo promet več

vmesnikov na eno valovno dolžino, saj so sistemi prenosa CWDM zmožni sprejeti 2,5 Gbit/s,

DWDM pa kar 10 Gbit/s na eni valovni dolžini. Na sliki 4.5 je kot primer prikazano

multipleksiranje osmih valovnih dolžin brez združevalne kartice, na sliki. 4.6 pa

multipleksiranje osmih valovnih dolžin z uporabo združevalne kartice [10][23].

λ 1-8

Slika 4.5: Multipleksiranje osmih valovnih dolžin brez združevalne kartice

MUX

8 strank z GbE, vsaka na svojo valovno dolžino.

Zasedenih je vseh 8 valovnih dolžin.


31

λ 1-8

Slika 4.6: Multipleksiranje osmih valovnih dolžin z združevalno kartico

4.5 Zaščita poti v omrežjih WDM

To, da je zanesljivost omrežja Telekoma Slovenije zelo pomembna, smo že povedali, prav

tako smo že napisali, kako zelo dobro zaščito ponuja omrežje SDH, saj ima dvojne povezave

in omogoča v 50 ms preklop z delovne na rezervno pot. V omrežjih WDM se lahko zaščita

izvede na optičnem ali fizičnem nivoju.

Zaščita na optičnem nivoju se izvede s pomočjo optičnih prevezovalnikov in je zelo zahtevna

za izvedbo, zato se tovrstna zaščita malo kje uporablja.

Zaščita na fizičnem nivoju se prične izvajati za vsak kanal posebej ob vstopu v sistem WDM,

in sicer z barvanjem signala. Signal se preko razcepnika razdeli na dva signala, ki preko

transponderja vstopita v sistem WDM, ki poskrbi za to, da potujeta po ločenih poteh, na

izhodni strani pa preko transponderjev prispeta do združevalnika. Na sprejemni strani se na

transponderju ugotovi, kateri signal je boljši in le-ta se tudi sprejme. V primeru prekinitve ene

poti se signali sprejmejo po drugi poti (sl. 4.7) [10][15].

8 strank z GbE se s pomočjo združevalne kartice združi na eno valovno dolžino (s časovnim multipleksiranjem).

MUX

Zasedena je samo ena valovna dolžina, 7 je še prostih.


32

Slika 4.7: Zaščita v sistemih WDM

Dostopnost do podatkov in razpoložljivost zveze sta zelo pomembni za vsakega uporabnika

omrežja, zato ju ponudnik mora zagotoviti.

4.6 Vmesniki WDM

Transponderji WDM specificirajo tri različne tipe prometa, ki se lahko prenašajo preko

omrežja WDW [20][15][26].

Najprej naj omenimo vmesnike SDH. Uporabljajo za vse vrste prometa SDH (STM-1, STM-

4, STM-16, STM-64).

Naslednji so vmesniki SAN, ki so namenjeni povezovanju računalniških centrov z lokacijami

centrov za obnovo ob nesrečah (DRC − Disaster Recovery Center), katere pa so zaradi

varnosti oddaljene od računalniških centrov.

Za prenos prometa Fast Ethernet in Gigabit Ethernet ter za prenos podatkov IP pa se

uporabljajo ethernetni vmesniki.

razc

epni

k transp.

WDM

zdru

ževa

lnik

transp. transp.

transp.

WDM


33

4.7 DWDM − rešitev za prenos ethernetnih signalov

Ethernet je tehnologija, ki podpira prenos po več različnih prenosnih sredstev ( koaksialni

kabel, sukana parica ali optično vlakno) in z več različnimi hitrostmi (Ethernet, Fast Ethernet,

Gigabit Ethernet).

Ethernet se ne uporablja samo v lokalnih omrežjih, vedno bolj se uporablja tudi v hrbteničnem

omrežju. Sprva je pri prenosu ethernetnih signalov skozi omrežje SDH prišlo do velikih izgub

pasovne širine, kar se je izboljšalo z uporabo navideznega spetja, postopkoma GFC in LCAS,

a vseeno je maksimalna bitna hitrost, ki jo zagotovi omrežje SDH, 10 Gbit/s. Potrebe po

pasovni širini naraščajo, saj se vedno več podjetij odloča za lastna omrežja in si želi gigabitno

pasovno širino na hrbteničnem omrežju, prav tako pa se vedno bolj razvija omrežje IP, zato je

pasovna širina 10 Gbit/s premajhna, kar bi se sicer dalo rešiti z uvedbo novega sistema

prenosa SDH, a je uvedba tehnologije DWDM dolgoročno gledano boljša rešitev [20][3][11].


34

5. HRBTENIČNO OMREŽJE TELEKOMA SLOVENIJE

Sprva smo poznali le telefonsko omrežje, preko katerega se je prenašal govor, kasneje je bil

razvit internet, ki je bil namenjen samo prenosu podatkov, v današnjih časih pa je prišlo do

zlitja govornih in podatkovnih komunikacij. Pogoj za zlitje je digitalizacija preklopnih in

prenosnih naprav in uvedba optičnih prenosnih sistemov.

5.1 Podatkovno omrežje

Ko govorimo o podatkovnem omrežju Telekoma Slovenije, govorimo o omrežju IP, ki je

sestavljeno iz jedra, ki se nahaja v Ljubljani, in robnega omrežja, ki vsebuje regijske točke

prisotnosti (R-POP − Regional Point Of Presence) in lokalne točke prisotnosti (POP − Point

Of Presence). Na R-POP-ih se nahajajo regijski usmerjevalniki in regijska agregacijska stikala

(RAS-i − Regional Aggregational Switch), na POP-ih pa lokalna agregacijska stikala (LAS-i −

Local Aggregational Switch) in usmerjevalniki (sl. 5.1). Sodobne komunikacijske tehnologije

omogočajo učinkovito konvergenco telefonskega in podatkovnega omrežja, ki omogoča

preusmeritev telefonskega prometa na podatkovno omrežje IP z uporabo tehnologije govor

preko medmrežnega protokola (VoIP − Voice Over Internet Protocol).


35

Slika 5.1: Trenutna splošna zgradba omrežja IP za en regijski usmerjevalnik

Trenutno je omrežje IP sestavljeno iz obročev SDH med regijskimi usmerjevalniki in

regijskimi stikali. Vsak regijski usmerjevalnik je z jedrom povezan po dveh fizično ločenih

10GbE 802.3 ae povezavah (trasah) (sl. 5.1). Tudi povezave med regijskim usmerjevalnikom

in regijskimi stikali so dvojne, in sicer 10GbE. To pomeni, da imamo obročno topologijo SDH

z dvojnimi povezavami. Dvojne povezave omogočajo ADM-ji, zato so le-ti na vseh stikalih, ki

tvorijo obročno topologijo (sl.3.7). Še enkrat bomo poudarili, da so dvojne povezave zelo

pomembne za zanesljivo omrežje, saj se v primeru prekinitve enega vlakna promet preusmeri

na drugo.

R-POP

JEDRO

REGIJSKI USMERJEVALNIK

RAS RAS

LAS LAS LAS LAS

DSLAM DSLAM DSLAM

EMX

FAN CATV

distribucija

POP

NAROČNIKI NAROČNIKI NAROČNIKI NAROČNIKI


36

Povezave med RAS-i in LAS-i pa so enojne. To pomeni, da povezave niso zaščitene in

posledično tudi ne zanesljive. LAS-i so z RAS-i povezani po eni trasi, a vendar preko para

optičnih vlaken z 1GbE vmesnikom, kjer je eno vlakno namenjeno prenosu IP TV in drugo

prenosu govora in podatkov. Naročniki se preko DSLAM-a združijo in se nato priklopijo na

LAS. Za povezave med DSLAM-i in LAS-i, LAS-i in RAS-i, RAS-i in regijskim

usmerjevalnikom ter regijskim usmerjevalnikom in jedrom omrežja se kot prenosno sredstvo

uporablja optično vlakno. Naročniki se na DSLAM priklopijo preko bakrene parice, kjer ima

vsak naročnik na voljo bitno hitrost do 500 kbit/s. Če je naročnikov več, kot je število

razpoložljivih paric, se za povezavo do DSLAM-a uporabi širokopasovni večdostopovni

sistem EMX, kjer se združijo štirje naročniki in do DSLAM-a uporabljajo eno parico s

pasovno širino okoli 2 Mbit/s. S tem ko se uporabniki priklopijo na Telekomovo IP-omrežje,

lahko izbirajo med tremi storitvami: internet, IP-televizija in VoIP za prenos govora.

Naročniki se lahko naročijo na poljubno kombinacijo storitev, največ se jih odloči za

kombinacijo interneta in VoIP, saj je kakovost IP-televizije še vedno slabša od kabelske

televizije. Zato Telekom Slovenije ponuja tudi možnost priključitve na kabelsko omrežje. V

tem primeru se na storitvi internet in VoIP naročnik priklopi preko optičnega vlakna na

vlakensko dostopovno vozlišče (FAN − Fibre Access Node) in preko FAN-a na LAS, drugo

optično vlakno pa je namenjeno priključitvi na kabelsko omrežje (CATV), ki je preko

distributerja, kjer se signal razdeli na več koncev, povezano z jedrnim omrežjem (sl. 5.1). Do

kombinacije teh dvojih storitev lahko dostopajo samo končni uporabniki, ki imajo napeljano

optiko do doma.

Pomanjkljivost obstoječega IP-omrežja je enojna vpetost lokalnih stikal na regijska stikala, kar

pomeni, da promet ni zaščiten, saj v tem primeru prekinitev povezave pomeni prekinitev

prometa. Prekinitev povezave se lahko zgodi zaradi odpovedi aktivne opreme ali zaradi

prekinitve optičnega kabla. Prekinitev celotnega kabla, znotraj katerega je več vlaken, bi

pomenila zelo velike izgube. V današnjih telekomunikacijskih omrežjih, ko se polagajo kabli

vedno večjih zmogljivosti (144-, 288- ali večvlakenski kabli), lahko prekinitev optičnega

kabla pomeni tudi večurno ali lahko tudi dnevno prekinitev prometa. S postopno selitvijo

celotnega prometa na IP-omrežje bo takšna prekinitev pomenila tudi prekinitev celotnega


37

telekomunikacijskega prometa. Prav zaradi tega je potrebno zagotoviti redundančne povezave

tudi v IP-omrežjih, kar pomeni povezave preko fizično ločenih poti s podvojitvijo aktivne

opreme predvsem vitalnih delov (sl. 5.2).

Slika 5.2: Splošna zgradba IP-omrežja, ki je še v fazi načrtovanja

Z dvojnimi povezavami zaščitimo promet med LAS-i in RAS-i, kar je zelo pomembno, glede

na to, da se po hrbteničnem omrežju prenašajo vedno višje bitne hitrosti in bi izguba podatkov

pomenila zelo velike izgube. Nezaščitene povezave pa niso edina pomanjkljivost trenutnega

IP-omrežja. Glede na porast uporabnikov medmrežja in povpraševanja po večjih bitnih

hitrostih je treba povečati pasovno širino hrbteničnega omrežja. Omrežje SDH omogoča

maksimalno 10 Gbit/s bitne hitrosti, zato bi bilo treba čez čas napeljati nova vlakna, kar pa je

R-POP

POP

JEDRO

REGIJSKI USMERJEVALNIK

RAS RAS

LAS LAS LAS LAS

DSLAM DSLAM DSLAM

NAROČNIKI NAROČNIKI NAROČNIKI EMX NAROČNIK

FAN CATV

distribucija


38

glede na izračune in predvidevanja rasti prometa potrata denarja. Rešitev, ki nam omogoča

večje bitne hitrosti, je zamenjava omrežja SDH z omrežjem DWDM. Omrežje DWDM je

trenutno še v fazi načrtovanja, pri katerem smo sodelovali s Telekomom Slovenije. V

naslednjem poglavju bomo prikazali načrtovanje dela omrežja DWDM.


39

6. NAČRTOVANJE DELA OMREŽJA DWDM TELEKOMA SLOVENIJE

Pri načrtovanju dela omrežja DWDM smo najprej RAS-e in LAS-e smiselno povezali. Imena

krajev RAS-ov in LAS-ov smo zaradi zaupnosti podatkov poimenovali s kraticami. Kratici R1

in R2, označujeta RAS-a, kratice L1, L2, L3 in L3 pa LAS-e oziroma njihove lokacije. Za

smiselno povezovanje med kraji oziroma RAS-i in LAS-i je bilo najprej potrebno izmeriti

razdalje. Nato smo ugotovili ustreznost vstavljanja ojačevalnikov in DCF-jev.

6.1 Povezovanje med kraji

Razdalje med kraji so prikazane v tabeli 6.1.

Tabela 6.1: Izmerjene razdalje med kraji

lokacija

LAS-a razdalja do RAS-a R1 razdalja do RAS-a R2

L1 22 km 130 km L2 32 km 120 km L3 57 km 95 km L4 92 km 60 km R2/R1 152 km 152 km

Naslednji korak je proučitev obstoječega stanja in predvidevanje, kaj se bo dogajalo v bližnji

prihodnosti, na podlagi trendov razvoja na področju telekomunikacij. Ugotovili smo, da je na

obravnavanem delu najbolj smiselno uporabiti 16-kanalne multipleksorje in 4-kanalne

OADM-je, saj bi v primeru morebitne priključitve novega LAS-a na RAS izvedba tako

potekala nemoteno (sl. 6.2). Pri prenosnih sistemih DWDM se OADM-ji ne vstavljajo na vsa

stikala, kot se pri sistemih SDH vstavljajo ADM-ji (sl. 3.6). OADM-ji se uporabljajo za


40

priključitev lokalnih stikal na sistem DWDM, na regijskih stikalih se nahajajo multipleksorji

in demultipleksorji WDM (sl. 6.2).

Predvidevamo pa, da se bo število LAS-ov povečalo na število, ko bo 16-kanalni multipleksor

premalo, zato uporabljamo 16-kanalne multipleksorje z združevalno kartico, s pomočjo katerih

lahko priklopimo nove naročnike brez prekinitve prometa.

V načrtovanem delu omrežja v omrežju DWDM se uporablja zaščita na fizičnem nivoju.

Razlika med zaščito v omrežju SDH in omrežju DWDM je v tem, da zaščito v SDH omogoča

ADM, pri sistemih DWDM pa se zaščita prične izvajati že pred vstopom signala v sistem

DWDM (sl. 6.1). Na sliki je narisan dvokanalni OADM, sicer se bolj pogosto uporabljajo

štirikanalni. Če hočemo poslati signal po povezavi vzhod, moramo signal poslati po kanalu 1

ali 2, za povezavo na zahod pa po kanalu 1’ ali 2’.

V omrežju, prikazanem na sliki 6.2, se signali od vseh LAS-ov (L1, L2 L3 in L4) oziroma

OADM-jev pošiljajo na »vzhod« in »zahod«, tj. po dveh poteh, do R1 in R2. Zaščita v

omrežju DWDM torej prepreči prekinitev prometa, s tem ko se signal hkrati pošlje do druge

lokacije. Lahko rečemo, da je zaščita omrežja SDH boljša.

V sistemu SDH imamo dvojno obročno topologijo, v omrežju DWDM pa topologijo od točke

do točke. Razlika med zaščitama je ta, da če se prekine povezava v omrežju SDH, ko

pošiljamo signal do nekega kraja, se do istega kraja pošljejo signali po drugi (zaščitni poti) (sl.

3.7), pri omrežju DWDM pa na primer (sl. 6.2), ko pošiljamo signal od lokalnega stikala do

regijskega stikala R1 in se ta povezava prekine, signal vseeno pride do regijskega stikala R2

po drugi poti in potem naprej preko regijskega usmerjevalnika v jedro.

Če gledamo celotno hrbtenično omrežje, povezave med LAS-i RAS-i in potem še naprej do

regijskega usmerjevalnika in jedra, lahko rečemo, da smo načrtovali del bodočega obroča

DWDM.


41

Slika 6.1: Kanali OADM-ja kot sredstvo za fizično zaščito pri DWDM

Po enem kablu poteka več optičnih vlaken. Ko govorimo o vlaknu, imamo vedno v mislih par

vlaken, kjer je eno vlakno namenjeno sprejemu in drugo oddajanju signalov. V našem primeru

po kablu poteka 96 vlaken, a to za naš projekt sploh ni pomembno, saj želimo na sliki 6.2

prikazati, kako se LAS-i priklopijo na sistem DWDM glede na oddaljenost od RAS-ov. Zato

je na sliki 6.2 narisanih samo pet vlaken, ki so v našem primeru pomembna za priključitev na

sistem DWDM in neposredno na vlakno.

Na lokaciji LAS-a se eno vlakno prekine za neposredni priklop LAS-a, eno vlakno pa je

namenjeno priklopu na sistem OADM. Neposredna priključitev LAS-a na vlakno je boljša iz

ekonomskega vidika; je cenejša, zato se neposredno na vlakno priklopijo LAS-i, katerih

razdalja od RAS-a ne presega 40 km, kolikor znaša domet RAS-ov in LAS-ov.

Iz slike 6.2 je razvidno, da je vedno prvo optično vlakno, na sliki rdeče barve, namenjeno

priključitvi na sistem DWDM (OADM), eno vlakno pa mora biti vedno prekinjeno za

neposredno priključitev LAS-a na le-to. Kako LAS-e priključujemo oziroma priključitev LAS-

a na vlakno ali na sistem DWDM je odvisna od razdalje LAS-a do obeh RAS-ov R1 in R2. Za

boljše razumevanje slike je smiselno razložiti priklop LAS-ov po korakih.

OADM

povezava vzhod povezava zahod

1 2 1’ 2’


42

Slika 6.2: Povezava LAS-ov z RAS-i

LAS L1 je od R1 oddaljen za manj kot 40 km, kar pomeni, da bi signal, poslan od L1 do R1 in

obratno, lahko zaradi zadostnega dometa stikala potoval neposredno po vlaknu in ga ni treba

prenašati po sistemu DWDM. L1 torej priključimo na drugo vlakno, ki je na sliki 6.2 modre

5678 5’6’7’8’

R1 R2

OADM

L1

L3

L2

1234 1’2’3’4’

OADM

OADM

9 10 11 12 9’10’11’12’

OADM

13 14 15 16

13’14’15’16’

L4

16-kanalni multipleksor/

demultipleksor

kanal 1-kanal 16


43

barve. Razdalja do stikala R2 je dosti večja, zato L1 priključimo na OADM na kanal 1’, kar

pomeni 1. kanal za smer vzhod proti stikalu R2. Signal potuje po sistemu DWDM po vlaknu,

ki je na sliki 6.2 rdeče barve in se preko multipleksorja na prvem kanalu priklopi na RAS.

Razdalja L2-R1 je tudi manjša od 40 km, zato je L2 priklopljen na optično vlakno, v tem

primeru na vlakno, ki je na sliki 6.2 zelene barve. Signal potuje neposredno po vlaknu in se

priklopi na RAS. Pot do stikala R2 je daljša, zato ga priklopimo na OADM, na kanal 5’. Po

vlaknu rdeče barve signal potuje do petega kanala v multipleksorju in se nato priklopi na RAS.

Razdalja med L3 in R1 presega mejo 40 km, kar pomeni, da je stikalo priklopljeno na OADM,

in sicer na kanal 9, ki preko vlakna rdeče barve vodi do RAS-a R1. Razdalja do stikala R2 tudi

presega mejo, zato se vlakno priklopi na kanal 9’ OADM-ja, ki preko vlakna, označenega z

rdečo, vodi do R2 na vzhod. V obeh primerih izstopi signal na multipleksorju na kanalu 9.

Tudi L4 je od obeh RAS-ov oddaljen za več kot 40 km. Zato je tudi L4 povezan na OADM, na

kanal 13 za povezavo po vlaknu, označenem z rdečo barvo, do R1. Za povezavo do R2 je

priklopljen na OADM-jev kanal 13’ za povezavo preko vlakna rdeče barve do R2. Poslani

signal izstopi na trinajstem kanalu multipleksorja, ki ga poveže do R1 oziroma R2.

Na sliki 6.2 vidimo, da se na vlakno vijolične in na vlakno oranžne barve ne priklopi LAS, a je

vseeno pomembno, da se na sliki vidi, da morata biti ti dve vlakni prekinjeni. V prihodnosti se

bo prav gotovo priklopil kakšen LAS ali končni uporabnik.

Potem ko smo smiselno medsebojno povezali kraje (RAS-e, LAS-e), je treba določiti ustrezno

opremo oziroma laserje, ojačevalnike in DCF-je na povezavah.

6.2 Ustreznost opreme na povezavah med kraji

Ustreznost laserjev in ojačevalnikov se ugotovi glede na slabljenje, ustreznost DCF-jev pa

glede na disperzijo.

Načeloma je najprimernejša uporaba laserjev, ki delujejo v pasu C (okoli 1550 nm), saj je tu

najmanjše slabljenje, laserji imajo dolg domet in je zato možen prenos na dolge razdalje. V


44

opremi, ki povezuje dva kraja, katera nista zelo oddaljena, je bolj smiselno uporabiti laser, ki

deluje na pasovni širini v pasu O (1310 nm), saj so tovrstni laserji cenejši, ker ponujajo krajši

domet. Za ustrezno vstavljanje ojačevalnikov je treba poznati slabljenje na razdaljah med

kraji, za ustrezno vstavljanje DCF-jev pa znesek disperzije na razdaljah med kraji. Uporaba

DCF-jev poveča slabljenje na povezavi, zato vpliva na načrtovanje ojačevalnikov. Slabljenje

na razdaljah med obravnavanimi lokacijami prikazujeta tabeli 6.2 in 6.3.

Tabela 6.2: Slabljenje na povezavah glede na razdaljo od R1

relacija slabljenje pri 1550 nm [dB] slabljenje pri 1310 nm [dB]

R1-L1 5,5 8,8 R1-L2 8 12,8 R1-L3 14,25 22,8 R1-L4 23 36,8 R1-R2 38 60,08

Tabela 6.3: Slabljenje na povezavah glede na razdaljo od R2

relacija slabljenje pri 1550 nm [dB] slabljenje na 1310 nm [dB]

R2-L1 32,5 52 R2-L2 30 48 R2-L3 23,750 38 R2-L4 15 24 R2-R1 38 60,08

Oddajni nivo transponderja je od +2 dBm do 4 dBm, sprejemni nivo pa -13 dBm, kar pomeni,

da je maksimalno dovoljeno slabljenje med oddajo in sprejemom 15 dB. V primeru, da je na

liniji slabljenje višje, je potrebno vgraditi ojačevalnike. Slabljenje v linijo vnaša samo

slabljenje vlaken, multipleksor/demultipleksor, OADM, DCF. Na vseh lokacijah smo

uporabili kartice, za katere velja, da je maksimalna dovoljena kromatska disperzija pri prenosu

1600 ps/nm, kar pomeni, da DCF-ja ni potrebno vstaviti, če je razdalja med transponderji

manjša kot 85 km. Uporabili smo vlakno G.652 in valovno dolžino 1550 nm, kjer znaša


45

disperzija na kilometer 18 ps/nm, zato disperzijo za vsako razdaljo izračunamo tako, da

pomnožimo kilometre razdalje od regionalnega stikala z 18. V tem primeru vidimo, da če

delimo 1600 z 18, ne dobimo ravno 85 km, ampak skoraj 89, zato bi glede na izračun morali

vstavljati DCF-je na razdaljah, ki so večje od 89. Vseeno smo se odločili za vstavljanje DCF-

jev že na razdalji, ki je večja kot 85 km. DCF-je uporabljamo, ker želimo disperzijo

kompenzirati. Uporabljamo DCF20, DCF40 in DCF80. Kot že samo ime DCF-ja pove, jih

uporabimo glede na različne razdalje od regionalnega stikala. DCF20 zmanjša disperzijo za

325 ps/nm, DCF40 za 650 ps/nm in DCF80 za 1300 ps/nm. Izgube, ki jih prispeva DCF, so

različne glede na tip DCF-ja, in sicer za DCF20 -3dB, za DCF40 -5dB in za DCF80 -9dB.

Uporabili smo slabljenje med posameznimi relacijami na 1550 nm. Načrtovanja opreme smo

se lotili po korakih. Najprej smo glede na izračune za določitev ustreznosti opreme

predpostavili opremo glede na pošiljanje signalov od R1 do vsakega LAS-a, in obratno, saj

imamo na vseh povezavah par vlaken, kjer je eno vlakno namenjeno pošiljanju signalov v eno

in drugo v drugo smer. Nato smo preverili, ali je glede na predvideno opremo in razdaljo LAS-

ov od RAS-a R2 možno pošiljanje signalov tudi v smeri od R2 do vseh LAS-ov.

R1-L1:

Slabljenje na vlaknu, ki povezuje R1 z L1: -5,5 dB.

L1 in R1 si lahko pošiljata signale neposredno po vlaknu in ne preko sistema DWDM. To

pomeni, da za to povezavo ne upoštevamo slabljenja OADM-ja.

Razdalja med R1 in L1 ja dosti manjša kot 85 km, zato ni potrebno vstaviti DCF-ja.

Skupne izgube znašajo 5,5 dB, maksimalno dovoljeno slabljenje je 15 dB, zato na tej relaciji

ni potrebna uporaba ojačevalnika.


46

R1-L2:

Slabljenje na vlaknu, ki povezuje R1 z L2: -8 dB.

Tudi L2 in R1 si lahko pošiljata signale neposredno po vlaknu in ne preko sistema DWDM.

To pomeni, da tudi za to povezavo ne upoštevamo slabljenja OADM-ja.

Razdalja L2 od R1 je 32 km, uporaba DCF-ja ni potrebna.

Skupne izgube znašajo 8 dB, kar je še vedno manj, kot je maksimalno dopustno slabljenje

15dB, zato tudi na tej liniji ne uporabimo ojačevalnika.

R1-L3:

L3 se priklopi na sistem DWDM, zato upoštevamo slabljenje na multipleksorju na R1.

Slabljenje na multipleksorju: -2 dB.

Slabljenje na vlaknu, ki povezuje R1 z L3: -14,25 dB.

Na lokacijah L1 in L2 se nahajata OADM-ja, ki se uporabljata samo za pošiljanje signalov od

L1 in L2 proti R2, saj je razdalja med L1 oziroma L2 in R2 velika in moramo signal poslati

preko sistema DWDM, kar pomeni, da se priklopita na OADM. Zato za potovanje signalov

preko OADM-jev upoštevamo samo polovično slabljenje OADM-ja.

Slabljenje na OADM-ju na L1: -2,55 dB.



L3 se preko OADM-ja priklopi na R1 in na R2, zato upoštevamo celotno slabljenje na

OADM-ju.

L3 je od R1 oddaljen za več kot 57 km, kar je še vedno manj kot 85 km, zato DCF-ja ne

vstavimo.


47

Skupne izgube znašajo 26,45 dB. Če od te vrednosti odštejemo15 dB, dobimo 11,45 dB. Na

liniji med L2 in L3 vstavimo ojačevalnik, ki ojači signal za 18,2 dB.

R1-L4:

Slabljenje na multipleksorju: -2 dB.

Slabljenje na vlaknu, ki povezuje R1 z L4: -23 dB.





Razdalja je večja kot 85 km, disperzija znaša 1656 ps/nm, kar je več kot 1600 ps/nm, zato je

potrebno vstaviti DCF. Na liniji med L3 in L4 vstavimo DCF20.

Slabljenje DCF-ja: -3dB.

Skupne izgube znašajo 43,3 dB, od česar odštejemo 15 dB in dobimo 28,3 dB, ki jih je treba

ojačiti. Na vlaknu, ki povezuje OADM-ja na relaciji L2-L3 je že uporabljen ojačevalnik, ki

ojači za 18,2 dB, zato na relaciji L3-L4 dodamo samo še en 18,2-dB ojačevalnik.

R1-R2:

Slabljenje na multipleksorju pri R1: -2 dB.

Slabljenje na vlaknu, ki povezuje R1 z R2: -38 dB.



48




Tudi na R2 se nahaja multipleksor. V tem primeru predvidimo, da se pošilja signal od R1 do

R2, zato se na strani R2 demultipleksira, kar pomeni, da je treba upoštevati izgube na

demultipleksorju.

Izgube na demultipleksorju: -6,7 dB.

Razdalja znaša 152 km, disperzija 2736 ps/nm. Upoštevamo do sedaj predvideni DCF20, ki

zmanjša disperzijo za 325 ps/nm, kar pomeni, da imamo še 2411 ps/nm disperzije, zato na

povezavi L4-R2 vstavimo dva DCF-ja, DCF40 in DCF20, ki zmanjšata disperzijo za 975

ps/nm.

Slabljenje DCF20 (L3-L4): -3 dB.

Slabljenje DCF20 (L4-R2): -3 dB.

Slabljenje DCF40(L4-R2): -5 dB.

Skupne izgube znašajo 73 dB. Od njih odštejemo 15 dB in dobimo 58 dB, ki jih je potrebno

ojačiti, zato upoštevamo dva že vstavljena ojačevalnika, ki sta na vlaknu sistema DWDM, in

vstavimo še ojačevalnik, ki ojači signal za 23 dB.

Ko smo določili ustrezno opremo glede na razdaljo lokalnih stikal in regijskega stikala R2 od

R1, smo preverili, ali takšna razporeditev opreme ustreza tudi za povezovanje lokalnih stikal

in regijskega stikala R1 z R2. Ugotovili smo, da načrtovana oprema omogoča pošiljanje

signalov v obe smeri, zato smo s slikami prikazali opremo na posameznih odsekih sistema

DWDM.


49

R1 L1

Slika 6.3: Oprema na povezavi R1-L1

Na povezavi R1-L1 imamo 16-kanalni multipleksor oziroma demultipleksor in OADM, ki ga

uporabimo za povezavo do stikala R2.

L1 L2

Slika 6.4: Oprema na povezavi L1-L2

Tudi na tej povezavi je OADM potreben samo za pošiljanje signalov do R2, zato so izgube i

na OADM-ju le polovične, in sicer -2,55dB.

OADM

-2,55 dB

DE/MUX

1-16λ

OADM

-2,55 dB -6,7dB/

-2 dB


50

L2 L3


Na povezavi L2-L3 se nahajata OADM, na katerega priključimo L3 ne glede na to, ali gre za

povezavo do R1 ali R2, in ojačevalnik, ki ojači signal za 18,2 dB.

L3 L4


Na povezavi L3-L4 se nahaja OADM, ojačevalnik, ki ojači za 18,2 dB, in DCF20, ki zniža

disperzijo za 325 ps/nm, a prispeva -3 dB izgub.

ojačevalnik

OADM

18,2 dB -5,1 dB

OADM

-5,1dB

ojačevalnik DCF20

-3 dB 18,2 dB


51

L4 R2

Slika 6.7: Oprema na povezavi L4-R2

Na povezavi L4-R2 smo poleg OADM-ja vst

Documents

PREHOD Z OMREŽIJ SDH NA OMREŽJA DWDM · 2017. 11. 27. · Hermina Hasi ć, Prehod z omrežij SDH na omrežja DWDM iv PREHOD Z OMREŽIJ SDH NA OMREŽJA DWDM Klju čne besede: podatkovno