Модель телемедицинской сети в Республике Кот-д'Ивуар и связь между городами на основе технологии DWDM Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Системы телекоммуникации, устройства передачи, приема и обработки сигналов

УДК 614.2:004.75

К. М. Танобиан

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций

им. проф. М. А. Бонч-Бруевича

Модель телемедицинской сети в Республике Кот-д'Ивуар и связь между городами на основе технологии DWDM

Рассмотрены основные технологии, механизмы и оборудование, используемые на современном этапе развития телемедицины. Представлена модель телемедицинской сети в Республике Кот-д'Ивуар. Показаны основные и второстепенные оси междугородней коммуникации, построенные с применением ряда современных телекоммуникационных технологий. приведена информация о расстоянии между городами, включенными в сеть.

Технология DWDM, мультиплексор, демультиплексор, оптические усилители

В последние годы локальные и глобальные информационные системы здравоохранения претерпели значительные изменения, следуя за изменениями характеристик медицинских учреждений и развитием технологий. Существенную роль получили системы и сети телемедицины, обеспечивающие высокое качество медицинского обслуживания вне зависимости от взаимного расположения медицинского центра и пациента [1]. В основе указанных систем лежат системы связи нового поколения.

Трансмиссионные системы предыдущего поколения основывались на использовании го мультиплексирования (Time division multiplexing - TDM) для передачи данных со скоростью 155, 622, 2500, 10 000, 40 000 Мб/с на волне одной определенной длины. В начале 1990-х гг. появилось новое поколение систем, базирующееся на принципе мультиплексирования длин волны (Wavelength division multiplexing - WDM).

Технология WDM родилась из идеи одновременного размещения в пределах одного оптического кабеля различных цифровых потоков с единой скоростью модуляции, но с разной длиной волны*. При передаче данных происходит мультиплексирование количества каналов n с номинальным исходным значением скорости модуляции D. При приеме данных происходит обратный процесс - демультиплексирование глобального сигнала со значением nD в n номинальных каналов.

В международных рекомендациях ITU-T G.692** ("Оптические интерфейсы для многоканальных систем с оптическими усилителями") определен спектр длин волны, допустимых в едином окне трансмиссии: 1530...1565 нм. Рекомендации устанавливают разницу между двумя длинами волн, допустимыми в окне трансмиссии: 200 ГГц (1.6 нм) и 100 ГГц (0.8 нм).

* www.telcite.fr/nwdm.htm

" www.itu.int/rec^-REC-G.692-200606-I!Cor2 20

© Танобиан К. М., 2012

Технология WDM характеризуется как насыщенная (DWDM), если интервал задается в пределах не более 100 ГГц. Системы следующего поколения с интервалом в 50 ГГц (0.4 нм) и 25 ГГц (0.2 нм) позволяют получить 80 и 100 оптических каналов трансмиссии соответственно. Для еще более коротких интервалов речь идет уже о системе U-DWDM (Ultra-dense wavelength division multiplexing). Системы с принятым интервалом в 10 ГГц (0.08 нм) позволяют установить одновременно 400 оптических каналов.

Сегодня наиболее широко распространены системы WDM/DWDM с количеством оптических каналов, равным 8, 16, 32 или 80, что позволяет достичь скорости передачи данных в 80, 160, 320 и 800 Гб/с соответственно при начальной номинальной скорости в 10 Гб/с. Для систем с применением технологии U-DWDM скорость достигает 4 Тбит/с при наличии 400 оптических каналов с исходной скоростью 10 кбит/с.

Основой построения сетей WDM/DWDM является набор оптических управляемых элементов, осуществляющих коммутацию отдельных каналов в общий оптический сигнал или из него, усиление и ретрансляцию сигналов в составе оптического излучения без преобразования сигналов в электронную форму [2]. Основными из них являются оптические мультиплексоры/демулитплексоры и оптические усилители. Так, использование мультиплексирования оптических потоков близких длин волн в общий оптический поток WDM/DWDM позволяет построить сеть по схеме на рис. I, где Тг. ХИ, Res. Хп - передатчик и приемник оптического сигнала с длиной волны света Хп соответственно (п - номер

канала); MUX, DEMUX - мультиплексор и демультиплексор соответственно; Opt. amp. -усилитель оптического излучения; Fiber - оптоволокно.

Мультиплексоры и демультплексоры представляют собой пассивные устройства, имеющие возможность объединять оптические потоки различных длин волн в общий оптический поток или выделять из общего потока потоки отдельных длин волн. В последнем случае выбор длины волны выделяемого потока происходит под управлением электрического сигнала.

Подобные устройства предоставляют возможность построения разветвленных сетей различных оптимальных конфигураций. Однако они вносят достаточно большое затухание, что требует усиления мощности оптического излучения.

Наряду с этим в сетях WDM/DWDM проявляются нелинейные эффекты, в частности:

• фазовая кроссмодуляция (CPM - cross phase modulation);

• смешение четырех волн (FWM - four wave mixing), создающее перекрестную оптическую модуляцию между различными каналами;

• эффект Рамана (SRS - stimulated Raman scattering), повышающий потери мощности между каналами и приводящий (как следствие) к значительной дисперсии отношения "сигнал/шум".

Несмотря на имеющиеся возможности компенсации нежелательных эффектов (например, за счет введения в сеть участков с оптоволокном, имеющим отрицательную

Tr.

Tr.^

Tr.X n

Opt. Opt.

amp. Fiber amp.

NxL

X

Res.

Res. %2

Res. 1„

Рис. 1

Входной сигнал Л-!... Хп

Г

1АЯ

3

Выходной сигнал

Накачка

Рис. 2

дисперсию (DCF - dispersion compensating fiber), для компенсации дисперсионных искажений) оптическое излучение в волокне не может распространяться далее чем на 50...100 км. В связи с этим необходимо усиление мощности оптического излучения, причем желательно без промежуточного преобразования сигнала в электронную форму. Такую возможность предоставляют оптические усилители (см. рис. 1), среди которых наибольшее применение получили EDFA (Erbium doped fiber amplifier) - оптические усилителя на оптоволокне с добавлением эрбия.

EDFA представляет собой отрезок одномодового оптоволокна с добавлением эрбия (рис. 2, 2), на вход которого через ответвитель 1 подаются входной сигнал и относительно мощный сигнал накачки с длиной волны, меньшей, чем длины волн оптического сигнала. Оптическая накачка вызывает переход атомов эрбия в возбужденное состояние, а входной сигнал - стимулированное излучение, совпадающее по длине волны и по фазе с входным сигналом, однако существенно большей мощности, определяемой энергией накачки [2]. На выходе волокна стимулирующее излучение выводится через выходной ответвитель 3, а усиленный сигнал распространяется далее по сети.

Использование описанных устройств позволяет построить сети WDM/DWDM (а в будущем - и сети U-DWDM) необходимой конфигурации и многокилометровой протяженности, способные передавать большое количество информации. Именно на этих принципах спроектирована сеть телемедицины Республики Кот д'Ивуар, представленная в следующем разделе.

Модель телемедицинской сети в Кот д'Ивуаре. На рис. 3 представлена схема разработан-

1 1

43'.......\

63

64

|68

69

70

Ocean Atlantique

Рис. 3

ных сетей передачи данных для целей телемедицины. Основную сеть (показана черными линиями) планируется реализовать по технологии DWDM. Ряд дополнительных (второстепенных) сетей (показаны серыми линиями) с меньшим объемом передаваемой информации из соображений экономической целесообразности планируется реализовать по технологии STM 16/64, обеспечивающей меньшую пропускную способность.

В таблице приведены основные параметры сетей: начальные и конечные точки участков сетей, протяженность участков. В правом ее столбце справочно указано оборудование, размещенное в соответствующих пунктах сетей.

Начальная точка Протяженность, км Конечная точка Оборудование

Наименование Номер на рис. 3

Основные сети (технология DWDM)

Линия 1

- - Aboisso 64 OLA CoreStream & MetroDirector

Aboisso 57 Bonouan 62 OLA CoreStream & MetroDirector

Bonouan 18 Grand Bassam 61 OLA CoreStream & MetroDirector

Grand Bassam 33 Abidj an 60 Terminal CS & CoreDirector

Abidj an 47 Dabou 59 OADM CoreStream & MetroDirector

Dabou 76 Grand Lahou 58 OLA CoreStream & MetroDirector

Grand Lahou 76 Fresco 65 OLA CoreStream & MetroDirector

Fresco 68 Sassandra 67 OLA CoreStream & MetroDirector

Sassandra 73 San Pedro 66 OLA CoreStream & MetroDirector

San Pedro 137 Soubre 52 OLA CoreStream & MetroDirector

Soubre 91.6 Issia 45 OLA CoreStream & MetroDirector

Issia 49 Daloa 36 OADM CoreStream & MetroDirector

Daloa 57 Vavoua 28 OLA CoreStream & MetroDirector

Vavoua 66 Seguela 17 Terminal CS & MetroDirector

Итого 835.6

Линия 2

- - Abidj an 60 Terminal CS & CoreDirector

Abidj an 34 Dabou 59 OADM CoreStream & MetroDirector

Dabou 76 Grand Lahou 58 OLA CoreStream & MetroDirector

Grand Lahou 57 Divo 56 OLA CoreStream & MetroDirector

Divo 40 Lakota 55 OLA CoreStream & MetroDirector

Lakota 45 Gagnoa 53 OADM CoreStream & MetroDirector

Gagnoa 94 Issia 45 OLA CoreStream & MetroDirector

Issia 49 Daloa 36 OADM CoreStream & MetroDirector

Daloa 107 Douekoue 35 OLA CoreStream & MetroDirector

Douekoue 42 Bangolo 34 OLA CoreStream & MetroDirector

Bangolo 51 Man 27 Terminal CS

Итого 595

Линия 3

- - Abidj an 60 Terminal CS & CoreDirector

Abidj an 242 Yamoussoukro 40 Terminal CS & MetroDirector & CoreDirector

Yamoussoukro 59 Bouafle 37 OLA CoreStream & MetroDirector

Bouafle 92 Daloa 36 OLA CoreStream & MetroDirector

Daloa 107 Douekoue 35 OLA CoreStream & MetroDirector

Douekoue 32 Guiglo 44 OADM CoreStream & MetroDirector

Guiglo 120 Toulepleu 43 Terminal CS & CoreStream & CoreDirector

Итого 632

Линия 4

- - Aboisso 64 OLA CoreStream & MetroDirector

Aboisso 18 Ayame 63 OLA CoreStream & MetroDirector

Ayame 153 Abengourou 42 OADM CoreStream & MetroDirector

Abengourou 123 Daoukro 32 OLA CoreStream & MetroDirector

Daoudro 60 M'Bahiakro 31 OLA CoreStream & MetroDirector

M'Bahiakro 93 Bouake 24 Terminal CS & CoreDirector

Bouake 42 Sakassou 23 OLA CoreStream & MetroDirector

Sakassou 39 Beoumi 19 OLA CoreStream & MetroDirector

Beoumi 85.6 Zuenoula 29 OLA CoreStream & MetroDirector

Zuenoula 55.2 Vavoua 28 OLA CoreStream & MetroDirector

Vavoua 66 Seguela 17 OADM CoreStream & MetroDirector

Seguela 137 Man 27 OADM CoreStream & MetroDirector

Man 75.5 Danane 26 OLA CoreStream & MetroDirector

Danane 46 Zouan Hounien 38 OADM CoreStream & MetroDirector

Zouan Hounien 37 Toulepleu 43 OADM CoreStream & MetroDirector

Итого 1030.3

Продолжение таблицы

Начальная точка Протяженность, км Конечная точка Оборудование

Наименование Номер на рис. 3

Линия 5

- - Man 27 Terninal CS & MetroDirector

Man 44 Biankouma 22 OLA CoreStream & MetroDirector

Biankouma 75 Touba 16 OLA CoreStream & MetroDirector

Touba 164 Odienne 3 OLA CoreStream & MetroDirector

Odienne 79 Madinani 4 OLA CoreStream & MetroDirector

Madinani 34 Boundiali 5 OADM CoreStream & MetroDirector

Boundiali 90 Korhogo 6 OLA CoreStream & MetroDirector

Korhogo 57 Ferkessedougou 7 OADM CoreStream & MetroDirector

Ferkessedougou 90 Nassian 9 OLA CoreStream & MetroDirector

Nassian 119 Tehini 10 OLA CoreStream

Tehini 109 Bouna 11 OLA CoreStream & MetroDirector

Bouna 180 Bondoukou 21 OLA CoreStream & MetroDirector

Итого 1041

Линия 6

- - Yamoussoukro 40 Terminal CS & MetroDirector & CoreDirector

Yamoussoukro 41.3 Tiebissou 30 OLA CoreStream & MetroDirector

Tiebissou 35.4 Sakassou 23 OLA CoreStream & MetroDirector

Sakassou 42 Bouake 24 OADM CoreStream & MetroDirector

Bouake 54 Katiola 20 OLA CoreStream & MetroDirector

Katiola 63 Niakaraman-dougou 13 OLA CoreStream & MetroDirector

Niakaraman-dougou 52 Tafire 8 OLA CoreStream & MetroDirector

Tafire 62 Ferkessedougou 7 OADM CoreStream & MetroDirector

Ferkessedougou 57 Korhogo 6 Terminal CS & CoreDirector

Итого 406.7

Линия 8

- - Abidj an 60 Terminal CS & CoreDirector

Abidj an 96 Adzope 50 OLA CoreStream & MetroDirector

Adzope 37 Akoupe 49 OADM CoreStream & MetroDirector

Akoupe 68 Abengourou 42 OADM CoreStream & MetroDirector

Abengourou 69 Agnibilekro 33 OLA CoreStream & MetroDirector

Agnibilekro 88 Tanda 25 OLA CoreStream & MetroDirector

Tanda 57 Bondoukou 11 OLA CoreStream & MetroDirector

Итого 406

Вспомогательные сети (технология STM 16/64)

Линия 1

- - Grand Bassam 61 OADM CoreStream

Grand Bassam 33 Abidj an 60 OADM CoreStream/Multiwave

Abidj an 34 Dabou 59 MetroDirector

Dabou 76 Grand Lahou 58 OADM CoreStream

Grand Lahou 144 Sassandra 67 MetroDirector

Sassandra 73 San Pedro 66 OADM CoreStream

San Pedro 42 Grand Bereby 69 MetroDirector

Grand Bereby 58 Tabou 68 MetroDirector

Tabou 202 Tai 57 MetroDirector

Tai 86 Guiglo 44 MetroDirector

Guiglo 32 Douekoue 35 MetroDirector

Douekoue 42 Bangolo 34 MetroDirector

Bangolo 51 Man 27 MetroDirector

Man 44 Biankouma 22 MetroDirector

Biankouma 75 Touba 16 OADM CoreStream

Итого 992

Продолжение таблицы

Начальная точка Протяженность, км Конечная точка Оборудование

Наименование Номер на рис. 3

Линия 2

- - Jacqueville 70 OADM CoreStream

Jacqueville 29 Dabou 59 MetroDrirector

Dabou 89.4 Tiassale 54 MetroDirector

Tiassale 64 Divo 56 MetroDirector

Divo 71 Oume 47 MetroDirector

Oume 66 Gagnoa 53 OLA CoreStream

Gagnoa 94 Issia 45 MetroDirector

Issia 49 Daloa 36 OLA CoreStream

Daloa 107 Douekoue 35 MetroDirector

Douekoue 42 Bangolo 34 MetroDirector

Bangolo 51 Man 27 OLA CoreStream

Man 44 Biankouma 22 OADM CoreStream

Итого 706.4

Линия 3

- - Grand Lahou 58 OADM CoreStream

Grand Lahou 86.55 Divo 56 MetroDrirector

Divo 40 Lakota 55 MetroDirector

Lakota 45 Gagnoa 53 OLA CoreStream

Gagnoa 66 Oume 47 MetroDirector

Oume 59 Toumodi 46 MetroDirector

Toumodi 42 Dimbokro 48 MetroDirector

Dimbokro 55.31 Bondoukou 41 MetroDirector

Bondoukou 60 Akoupe 49 MetroDirector

Akoupe 37 Adzope 50 MetroDirector

Adzope 98.7 Abidj an 60 OADM CoreStream & Multiwave

Abidj an 33 Grand Bassam 61 OADM CoreStream

Итого 622.57

Линия 4

- - San Pedro 66 OADM CoreStream

San Pedro 137 Soubre 52 MetroDrirector

Soubre 77.63 Issia 45 OADM CoreStream

Issia 49 Daloa 36 OLA CoreStream

Daloa 57 Vavoua 28 MetroDirector

Vavoua 55.2 Zouenoula 29 MetroDiector

Zouenoula 85.6 Beoumi 19 MetroDirector

Beoumi 39 Sakassou 23 MetroDirector

Tiebissou 41.3 Yamoussoukro 40 OLA CoreStream

Yamoussoukro 46 Toumodi 46 -

Итого 622.13

Линия 5

- - Issa 45 OADM CoreStream

Issa 85.5 Sinfra 39 MetroDirector

Sinfra 82 Yamoussoukro 40 OLA CoreStream

Yamoussoukro 41.3 Tiebissou 30 MetroDirector

Tiebissou 34.4 Sakassou 23 MetroDirector

Sakassou 42 Bouake 24 OLA CoreStream

Bouake 54 Katiola 20 MetroDirector

Katiola 64 Dabakala 15 MetroDirector

Dabakala 195 Tanda 25

Итого 598.2

Окончание таблицы

Начальная точка Протяженность, км Конечная точка Оборудование

Наименование Номер на рис. 3

Линия 6

- - Бо^оиапои 41 OADM CoгeStгeam

Бопдоиапои 65 Баоикго 32 Ме^оБтейог

Баоикто 60 М'БаЫакго 31 Ме1хоБтес1ог

М'БаЫакго 93 Боиаке 24 OLA CoгeStгeam

Боиаке 54 КаИо1а 20 MetтoDiгectoг

КаИо1а 63 Макагашап-dougou 48 MetтoDiгectoг

Макагашап-ёоидои 52 Тайге 8 Ме1хоБтес1ог

Тайге 62 Koгhogo 6 -

Итого 449

Линия 7

- - 2оиепои1а 29 MetтoDiectoг

2оиепои1а 82 Мапкопо 18 MetтoDiгectoг

Мапкопо 71 Segue1a 17 MetтoDiгectoг

Бедие1а 61 Каш 14 MetтoDiгectoг

Каш 61 Moгondo 12 MetтoDiгectoг

Могопёо 76 Boundia1i 5 MetтoDiгectoг

Боип&аИ 45 Кои1о 2 MetтoDiгectoг

Ко^о 73 Tingгe1a 1 -

Итого 469

Линия 8

- - ТаЬои 16 OADM CoгeStгeaш

ТаЬои 164 Odienne 3 OLA CoгeStгeaш

О&еппе 79 Madinani 4 MetтoDiгectoг

Маё1пап1 34 Бoundia1i 5 MetтoDiгectoг

Боипё1а11 90 Koгhogo 6 OLA CoгeStгeaш

КогИодо 57 Feгkessedougou 7 MetтoDiгectoг

Feгkessedougou 90 Nassian 9 MetтoDiгectoг

Nassian 119 Tehini 10 MetтoDiгectoг

ТеЫш 109 Боипа 11 MetтoDiгectoг

Боипа 180 Бondoukou 21 MetтoDiгectoг

Бondoukou 57 Tanda 25 MetтoDiгectoг

ТаЫа 88 Agnibi1ekгo 33 MetтoDiгectoг

AgniЬi1ekгo 60 AЬengouгou 42 MetтoDiгectoг

АЬепдоигои 68 Акоире 49 MetтoDiгectoг

Акоире 89.4 AgЬovi11e 57 MetтoDiгectoг

AgЬovi11e 66 Tiassa1a 54 OADM CoгeStгeaш

Итого 1350.4

Развертывание описанной системы коммуникаций в телемедицине позволит предоставить гражданам Кот Д'Ивуара медицинское обслуживание на уровне, характерном для развивающихся стран.

Список литературы

1. Танобиан К. М. Проектирование информационных технологий государственного центра телемедицины в Кот Д'Ивуаре // Изв. вузов России. Радиоэлектроника. 2012. Вып. 2. С. 56-62.

2. Убайдуллаев Р. Р. Волоконно-оптические сети. М.: Эко-Трендз, 2001. 267 с.

======================================Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2012. Вып. 5

K. M. Tanobian

Saint-Petersburg state university of telecommunications n. a. prof. M. A. Bonch-Bruevich

Model of a telemedicine network of the Republic of Côte d'Ivoire and the relationship between cities based on DWDM technology

The basic technology, techniques and mechanisms used in the present stage of development of telemedicine. The model of the telemedicine network in the Republic of Côte d'Ivoire. Shows the major and minor axis of the long-distance communication, built using a number of modern telecommunications technology. Gives information about the distance between the cities included in the network/

Technology DWDM, multiplexer, demultiplexer, optical amplifiers

Статья поступила в редакцию 29 августа 2012 г.

УДК 621.376.56

Н. Е. Быстров, С. Д. Чеботарёв

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого

Методы повышения эффективности частотной режекции сигналов с квазинепрерывным энергетическим спектром

Рассмотрены методы повышения эффективности частотной режекции сигналов с квазинепрерывным энергетическим спектром. Предложены два метода расширения зоны частотной режекции - многократная режекция и расширение кванта энергетического спектра синтезированного сигнала.

Радиолокационные системы, сложные сигналы, квазинепрерывный энергетический спектр, зона режекции, подавление помех

В основе повышения устойчивости РЛС к воздействию мешающих отражений лежат синтез сложных зондирующих сигналов и использование специальных методов их обработки. Многие методы борьбы с мешающими отражениями основаны на подавлении частотных составляющих спектра помехи, имеющих доплеровские смещения от спектральных компонентов полезного сигнала [1]. Как показано в работе [2], многофазные дискретные сигналы с квазинепрерывной структурой энергетического спектра позволяют проводить частотную режекцию мощных мешающих отражений, распределенных по задержке и локализованных в достаточно узком доплеровском диапазоне частот.

В настоящей статье представлены разработка и анализ методов повышения эффективности частотной режекции помех с использованием многофазных сигналов, обладающих квазинепрерывным энергетическим спектром.

Основные характеристики эффективности частотной режекции. Опишем общий подход к синтезу многофазных сигналов с постоянной амплитудой, обладающих квазинепрерывным энергетическим спектром [2]. Пусть и1, е ±1, 0 , / = 0, N -1 - троичная последовательность (ТП) с произвольной периодической автокорреляционной функцией (ПАКФ). Выполнив дискретное преобразование Фурье ТП, получим ее спектр:

© Быстров Н. Е., Чеботарёв С. Д., 2012

27