Инновации в области волоконно-оптических сетей. Опыт Бразилии Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ПРАКТИКА

п ч нн

ЕШ ИЗ ЗАРУБЕЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Инновации в области волоконно-оптических сетей

03 V

П1

Одной из главных проблем эволюции волоконно-оптических сетей является эффективное использование сетевых ресурсов (полосы пропускания, мощности передающих устройств и т.д). Поэтому исследования и разработки профессионального сообщества нацелены на инновации, связанные с перспективными видами модуляции, распределением каналов в выделенной спектральной полосе по принципу гибкой сетки, эластичными и когнитивными оптическими сетями, программно определяемыми сетями, оптическими маршрутизаторами и усилителями. В статье дается оценка технологического прогресса, достигнутого Отделом оптических сетей Центра исследований и разработок в области связи Бразилии.

Городские и опорные волоконно-оптические сети, кроме телефонного трафика и трафика ПД, должны поддерживать непрерывно растущий трафик запросов доступа в Интернет. Росту Интернет-трафика способствует появление сервисов, требующих все более широкой полосы передачи. К таким сервисам относятся, в частности, видео по запросу и облачная компьютерная обработка информации. Все более широкое применение находят новые технологии широкополосного доступа как к беспроводным сетям, так и к сетям, базирующимся на технологии FTTx. Кроме роста информационного трафика у оптических сетей все чаще возникают такие проблемы, как технологическая разнородность самих систем передачи и необходимость соблюдения строгих требований к эффективности использования оптического спектра.

Так удачно сложились обстоятельства, что технологии оптической передачи в последнее десятилетие оказались широко вовлеченными в процесс удовлетворения повсеместно растущего спроса на телекоммуникационные услуги. В настоящее время на магистральных волоконно-оптических сетях, использующих технологию WDM, достигнута скорость передачи 100 Гбит/с. Когерентные ретрансляторы, применяемые на магистральных сетях, обеспечивают пропускную способность до 30 Тбит/с. Несмотря на эти достижения, через несколько лет скорости передачи на оптических сетях должны

□ GH

ИЗ ЗАРУБЕЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЕШ

ч

ПРАКТИКА

будут еще более возрасти, чтобы справиться с быстро усложняющейся сетевой функциональностью.

Высокоскоростная оптическая передача

В настоящее время в Бразилии закончено коммерческое освоение волоконно-оптических систем передачи со скоростью до 100 Гбит/с. Интерес научного и профессионального сообщества направлен уже на волоконно-оптические технологии, обеспечивающие скорости передачи до 400 Гбит/с и 1 Тбит/с. Каждая такая система должна поддерживать форматы модуляции высокого порядка, спектральное формирование информационных потоков, а также иметь передатчики с плотным пакетированием несущих (суперканалы), чтобы увеличить общесистемную емкость и пропускную способность по сравнению с существующими технологиями передачи по оптическому волокну.

Центром исследований и разработок в области связи Бразилии (CPqD) были предложены новые парадигмы, такие как многопотоковые (multi-flow) ретрансляторы, кабели повышенной гибкости и изменяемой структуры. На суперканале, базирующемся на мультиплексировании с ортогональным частотном разделением каналов (OFDM), а также на технологии WDM Найквиста, организованном CPqD на экспериментальной сети, был установлен рекорд пропускной способности, спектральной эффективности и предельной дальности передачи. Каждое из этих достижений демонстрирует потенциал для стандартизации и практического использования в суперканалах уже в ближайшем будущем. Тем не менее, в области волоконно-оптической связи технологические проблемы еще существуют и имеют вполне конкретный характер. В частности, необходимо обеспечить возможность реконфигурации пропускной способности ретрансляторов в гибких системах передачи, разработать широкополосные схемы оптического усиления, удовлетворяющие требованиям по соотношению сигнал-шум в оптическом кабеле, а также разработать гибкие сетчатые структуры коммутаторов с селекцией по длине волны (flexible-grid wavelength selective switches), чтобы обеспечить выделение каналов с различной шириной полосы частот передачи.

Более того, специалисты CPqD ожидают появления технологии адаптации скорости передачи к длине линии связи, основанной на автоматическом регулировании ее полосы пропускания. В принципе такая технология позволяет обеспечить передачу городского трафика и трафика дальней связи по одноволоконной кабельной инфраструктуре. Модуляция OFDM была предложена Центром CPqD, как потенциальное решение для поддержки

гибкого изменения структуры тракта передачи при организации сервиса агрегирования ресурсов. При этом адаптируется тот формат модуляции и такое число оптических поднесущих, которые в наибольшей степени соответствуют состоянию канала, например, соотношению сигнал-шум в оптическом канале. Однако мультиплексирование с OFDM требует ортогональности между оптическими поднесущими и широкого динамического диапазона передатчика и приемника. Решение проблем передающей стороны требует разработки технологии приема со многими несущими, процессора для детектирования многоканального цифрового сигнала в суперканале и технологии нелинейной компенсации.

Используя испытательную сеть CPqD, отдел оптических систем Центра провел исследования и эксперименты на опытном участке суперканала, в котором использовалась гибридная обработка цифрового сигнала с помощью квадратурной фазовой модуляции и 16-по-зиционной квадратурной амплитудной модуляции. Объект эксперимента представлял собой полностью оптическую адаптивную систему с частотно-временной поляризацией передающей волоконно-оптической среды. Он рассматривался разработчиками в качестве опытного образца оптической системы передачи информации следующего поколения.

Кроме данного эксперимента отдел оптических систем Центра провел исследования реконфигурируемого оптического передатчика, основанного на предварительной оптической фильтрации (optical pre-filtering) и квази-Найквистовой генерации (quasi Nyquist generation). Это технологии передачи, позволяющие применять форматы модуляции высокого порядка, которые, в свою очередь, демонстрируют экономичное использование спектрального ресурса (spectral occupancy) и могут устойчиво работать при самых разных сетевых сценариях. На приемной стороне для выделения сигнала использовалось когерентное детектирование, выборка в реальном времени, оцифровка и запоминание. Дальнейшая обработка принятых данных осуществлялась за пределами линии передачи с использованием набора алгоритмов, восстанавливающих переданную информацию. Проводился также учет ошибок в цифровом сигнале при каждой тестовой передаче.

Оптическая сетевая инфраструктура

Для обеспечения высокоскоростной передачи необходима соответствующая инфраструктура. В этом контексте отдел оптических систем CPqD разрабатывает лабораторные образцы сетевого оборудования, включая селективные оптические коммутаторы, групповые переключатели и реконфигурируемые оптические мульти-

№ 3 • 2014 ВеЮКАЧЕСТВА

ПРАКТИКА

2D3

ИЗ ЗАРУБЕЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ

плексоры ввода-вывода. Каждая разработка Центра позволяет снизить потребность во вмешательстве технического персонала, в частности, при регистрации сбоев и ошибок передачи или при внесении изменений и дополнений в управляющие программы. Требования к высокому значению отношения сигнал-шум в разрабатываемом оборудовании должны быть соблюдены, чтобы обеспечить работу ретрансляторов в условиях непрерывной эволюции форматов модуляции. По этой же причине оптические усилители должны быть широкополосными, чтобы обеспечивать функционирование динамически реконфигурируемой волоконно-оптической сети. Прежде чем взяться за решение этой проблемы, отдел оптических систем в настоящее время проводит исследование некоторых типов гибридных оптических усилителей.

Использование новых видов модуляции снижает точность внеполосного измерения оптического соотношения сигнал-шум, поскольку уровень шума становится трудно определимым. Тем не менее, специалисты отдела разработали механизм, который измеряет соотношение сигнал-шум с помощью монитора, работающего в полосе, но не чувствительного к эффектам дисперсии первого порядка. В своей деятельности отдел оптических систем учитывает также растущую тенденцию применения на бразильских сетях (особенно в северных территориях страны) стандартных решений сетевых интерфейсов и стандартного оборудования, моделирующего языки программирования. Путем внедрения на уровне сетевых компонентов алгоритмов, использующих методы графов, специалистами отдела могут быть созданы полностью абстрактные системы отображения для упрощения процессов сетевого обслуживания операторами. Сложностью подсистем, как считают разработчики, пока можно пренебречь, зато в будущем сетевые инновации, такие как программно-определяемые сети, проще будет интегрировать в действующие сети. Подход к обслуживанию сети, базирующийся на технологии графов, является основой для оптимизации системы отображения аварийных ситуаций и будущей компьютерной обработки данных о состоянии сети. Система отображения на базе графов обеспечивает информацию для проблемно-ориентированных, многофакторных решений, которые невозможно реализовать с помощью уже установленного на сети оборудования.

Перспективы дальнейших исследований

Несмотря на сокращение ручного обслуживания волоконно-оптических сетей и достижение высокой емкости и пропускной способности оптических кабелей, в сетевых технологиях все еще остаются области, где про-

гресс также необходим. Конструкция реконфигурируе-мых мультиплексоров, обеспечивающих вставки и выделения каналов из оптических трактов, может быть усовершенствована или оптимизирована в отношении габаритов, потребляемой мощности и стоимости. Также необходимо сократить время маршрутизации и перехода с одного маршрута на другой до нескольких сотен миллисекунд. Такая операция происходит, например, при переходе на резервный канал в обход аварийного узла или тракта связи. Чтобы повысить пропускную способность существующих волоконно-оптических систем, оптические усилители должны претерпеть в ближайшем будущем коренную эволюцию. Одноволоконная структура усилителей должна уступить место многожильной структуре, обеспечивающей сопряжение с волокном, легированным эрбием. Выделение в отдельные узлы уровня управления и уровня данных обеспечит виртуализацию сети, однако еще невозможно гарантировать функциональную изоляцию этих узлов на традиционных сетях с сегодняшней технологией передачи.

В традиционных сетях регенераторы и реконфигури-руемые оптические мультиплексоры с функцией вставки и выделения каналов зафиксированы в пределах спектральной сетки частот, постоянными являются также формат модуляции и скорость передачи. В отличие от существующего оборудования в гибких сетях ретрансляторы и реконфигурируемые оптические мультиплексоры вставки и выделения каналов являются гибкими, а некоторые алгоритмы контроля ошибок могут вызвать перекрестные искажения между длинами волн, принадлежащих различным виртуальным оптическим сетям. Это важнейшая задача будущих исследований в области волоконно-оптических сетей.

В области передачи информации были предложены новые парадигмы, такие как ретранслятор одновременно многих потоков (multiflow), который повышает гибкость сети и позволяет изменять ее структуру. К новым проблемным задачам можно отнести разработку технологии приема с несколькими несущими частотами (multicarrier reception), создание процессора объединенного цифрового сигнала (joint digital signal) для детектирования сигналов в суперканале и разработку нелинейной коррекции.

Оптическая интеграция является ключевой областью для разработки интегральных оптических микросхем, которые могли бы использоваться в оптических передатчиках, работающих с несколькими несущими частотами, и в многократных когерентных оптических приемниках, интегрированных с перестраиваемыми лазерами. Будущие усовершенствования оптических коммутаторов с селекцией по длине волны на базе гибкой сетки длин волн (flexible-

□ GH

ИЗ ЗАРУБЕЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРАКТИКА

GG G

н!ц

ОАО «НТЦ ВСП «СУПЕРТЕЛДАЛС»

ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

197101, Санкт-Петербург, Петроградская наб., 38А

Тел.: (812) 232-73-21, 230-22-16. Факс: (812) 497-36-82, 230-22-16

E-mail: vat@ supertel.spb.su, www.supertel-dals.ru

ОАО «НТЦ ВСП «Супертел ДАЛС» - Системный интегратор и одно из ведущих отечественных предприятий по разработке и внедрению аппаратно-программных комплексов телекоммуникационного оборудования для мультисервисных транспортных сетей и сетей широкополосного доступа с единой отечественной системой управления, обеспечивающей информационную безопасность. Высокий научно-технический потенциал и большой опыт разработок позволили коллективу предприятия

создать широкий спектр продукции на основе инновационных технологий PDH/SDH/WDM/IP. Совместно с другими отечественными профильными предприятиями и организациями ОАО «НТЦ ВСП «Супертел ДАЛС», проводит НИОКР, направленные на обеспечение требуемой защиты оборудования от несанкционированного доступа и компьютерных атак, а также на создание единой системы управления оборудованием связи отечественных производителей. Предлагаемое оборудование и программное обеспечение имеют статус «телекоммуникационного оборудования российского происхождения». На предприятии функционирует система менеджмента качества, которая сертифицирована в системах добровольной сертификации «Связь-качество» на соответствие требованиям ГОСТ ISO 9001-2011

Синхронный мультиплексор с абонентским доступом - СМД

СМД предназначен для эксплуатации на сети связи в качестве аппаратуры цифровой системы передачи синхронной цифровой иерархии, обеспечивающей передачу сигналов Е1, Е3, Ethernet и сигналов абонентского доступа в структуре синхронных транспортных модулей уровней STM-1 и STM-4

по одномодовому волоконно-оптическому кабелю

«

Сертификат соответствия ОС-2-СП-098

Патент № 107604

■&

а. g

I

S

Оборудование PDH/SDH

Оборудований 5DH

Сеть Ethernet

10/1ОТ MCKTJC

СМД

(NG SDH)

Уровень абонентского доступа

STM-1/4

СМД

(NG SDH)

I—

STM-Ш

_ .... STM-1/4 I-----

-- Сеть ЗОН

I

STM-1/4/

STNI-1Î4

СМД СМД

(NG SDH) STM1M INGSDHI

СМД

(NG SDH)

1 П \Щ

STM-1/4

I19SKE1 р12яЕЗ

Оборудование PDHJSOH

Оборудований SDH

Сеть Ethernet

twin мет

J и

>5

О)

■в-

а

S

х S

Уровень абонентского доступа

Транспортный уровень:

^ Оптические интерфейсы до: 8 STM-1, 4

STM-4 и STM-1/4 c CWDM ^ Интерфейсы до: 84 Е1, 12 Е3, 16 Ethernet

10/100 Base-T ^ Коммутационная матрица: 1638х1638 VC-12 ^ Уровень коммутации: VC-12/VC-3/VC-4; ^ Резервирование: линии и полезной нагрузки - MSP, SNCP; агрегатных блоков; системы синхронизации; матрицы коммутации и блоков питания

Уровень абонентского доступа:

^ Интерфейсы Е1 до 64 ^ Линейные блоки: ЛТО-2, SDSL 1, SDSL 2, LAN ^ Коммутационная матрица: 9480х9480 КИ ^ Абонентские интерфейсы аналогичны

интерфейсам первичных мультиплексоров МП и КЦС (производства ОАО «СУПЕРТЕЛ») ^ Количество слотов - 7 шт. ^ Служебная связь

^ Количество внешних контролируемых датчиков - до 4 шт.

Контроль и управление сетями связи и оборудованием осуществляется сетевой системой управления «Супертел-NMS» по протоколу SNMP

Оптимальное соотношение цена - качество!

№3 • 2014

teiC КАЧЕСТВА

ПРАКТИКА

grid wavelength selective switches) могут позволить снизить время переключения и оптические потери, что приведет к упрощению оперативной деятельности на сети.

Программно-определяемые сети и технологию виртуализации сетей также придется развивать по различным причинам, в частности, с точки зрения стандартизации интерфейсов для обеспечения многоуровневой интеграции и локализации сетевых ресурсов.

Бразильский Центр CPqD

Центр исследований и разработок в области связи Бразилии является независимым учреждением, целью создания которого является повышение конкурентоспособности страны и внедрение цифровых технологий в бразильское общество на базе передовых информационных и коммуникационных технологий. Экстенсивная

программа исследований и разработок Центра получила широкое признание в Латинской Америке и позволила ему разработать решения многих технических проблем в интересах частных и общественных корпораций. Деятельность Центра распространяется на все области ИКТ, мультимедиа, на коммунальный сектор, финансовую сферу, промышленность, оборону и безопасность. Отдел оптических систем является участником многочисленных проектов, связанных с исследованиями и разработками в области новых оптических систем (передатчиков и приемников), подсистем (усилителей, оптических маршрутизаторов и оборудования для сетевого мониторинга) и сетей (виртуальных сетей и интеллектуальных алгоритмов) для будущих гибких оптических сетей с высокой пропускной способностью. ■ По материалам журнала ITU News

EBB ИЗ ЗАРУБЕЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ

пп

Уровень лояльности россиян к брендам операторов низок

Компания Teleperformance, ведущий провайдер аут-сорсинговых услуг контакт-центров, провела исследование удовлетворенности клиентов мобильными операторами в 5 странах Европы, Северной и Южной Америки и сравнила эти показатели с данными по России. Почти половина россиян, так же, как и жителей Бразилии, хотят поменять оператора, наиболее качественный клиентский сервис в настоящее время - в США.

Customer Experience Lab (Лаборатория по исследованию клиентского опыта) компании Teleperformance проанализировала удовлетворенность клиентов качеством сервиса мобильных операторов и желание перейти в другую компанию. Исследование охватило пять стран: Бразилию, Великобританию, Германию, США и Францию. В среднем 34% клиентов хотели бы поменять своего провайдера мобильной связи, что повсеместно является показателем низкой лояльности бренду со стороны потребителей.

Больше всего хотят сменить сотового оператора в Бразилии - 45% опрошенных собираются сделать это в ближайшее время. Бразильцы недовольны качеством обслуживания. Там уровень удовлетворенности клиентов получил оценку в 7,7 баллов, что ниже среднего уровня в 8,0, рассчитанного компанией Teleperformance по шести странам.

Данные Бразилии сопоставимы с Россией, где «мобильное рабство» было отменено весной этого года. Наиболее низкий показатель желания сменить оператора на рынке мобильной связи США (24%), где степень удовлетворенности достигает 8,3 балла, что превышает средний показатель на 0,3.

По данным Teleperformance основным аргументом для смены провайдера является неудовлетворительное качество работы с претензиями. Чаще всего потребители информируют компанию о проблемах в социальных медиа. В связи с этим Teleperformance провела дополнительное исследование работы компаний с жалобами в этой сфере для того, чтобы выявить наиболее клиенто-ориентированных операторов на национальных рынках.

96% мобильных операторов в странах, где проводилось исследование, используют социальные медиа для взаимодействия с клиентами. В США на запрос пользователя в Facebook отвечают в течение 16 часов, а на твит в Бразилии - 17 часов. В Германии отвечают на Facebook быстрее всех - в течение 7 часов, но на ответ в Twitter там требуется 11 часов.

«Судя по данным исследований, качество сервиса российских операторов находится на уровне Бразилии. Однако компании в обеих странах могут обойти своих конкурентов в развитых странах. Помимо повышения общего уровня сервиса им нужно улучшать работу в социальных медиа. Повышать качество и сокращать время предоставления ответов клиентам. Даже в компаниях с низким уровнем миграции ответы предоставляются долго. Если наши операторы будут предоставлять качественный и профессиональный сервис в социальных сетях, они смогут обойти даже зарубежных лидеров рынка по впечатлению, которое они оставляют у клиента о своей работе», - прокомментировала итоги исследования Светлана Смирнова, операционный директор Teleperformance Russia&Ukraine. ■

www.teleperformance.ru