Системный подход в решении проблем резервирования оптических каналов dwdm Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КАНАЛОВ DWDM

Шестакова Дария Павловна, DOI 10.24411/2072-8735-2018-10287

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

ФГБОУ ВО "Сибирского государственного университета

телекоммуникаций и информатики" в г. Екатеринбурге

(УрТИСИ СибГУТИ), г. Екатеринбург, Россия, puzyreva-darya@mail.ru

Салифов Ильнур Ильдарович,

Уральский технический институт связи и информатики (филиал) ФГБОУ ВО "Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики" в г. Екатеринбурге (УрТИСИ СибГУТИ);

МРФ Юг ПАО "Ростелеком", г. Краснодар, Россия, Ilnur.Salifov@rt.ru Шестаков Иван Игоревич,

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

ФГБОУ ВО "Сибирского государственного университета Ключевые слова: волновое спектральное

телекоммуникаций и информатики" в г. Екатеринбурге мультиплексирование, резервирование

(УрТИСИ СибГУТИ), г. Екатеринбург, Россия, ivansche2007@rambler.ru оптических каналов WDM.

Современный мир инфокоммуникаций базируется на транспортных технологиях сетях связи, таких как сети волнового спектрального мультиплексирования WDM (Wavelength Division Multiplexing), предназначенные для передачи различных сервисов (Ethernet, IP, STM-N). Для достоверной передачи этих сервисов, к транспортным сетям WDM предъявляются достаточно высокие требования к надежности сети. Под надежность сети WDM понимают резервирование оптических каналов и маршрутов, резервирование оборудования и направляющей среды. Резервирование на сетях WDM с экономической и практической точки зрения относится к сложной задаче, что сказывается на конечной стоимости оборудования. В зависимости от поставленных задач в проектируемых сетях WDM, могут реализо-вываться различные варианты традиционных схем резервирования оптических каналов. Проводя анализ существующих схем, можно говорить о том, что представленные варианты резервирования, в частности, резервирование оптических каналов DWDM, имеют недостатки, такие как высокая стоимость оборудования и неэффективное использование частотного диапазона. Неэффективное использование частотного диапазона обусловлено тем, что часть оптических каналов используются в качестве резервных каналов, что ведет к уменьшению пропускной способности системы DWDM. Решение этих двух проблем в литературе, в научных статьях - не рассматривается. Применяя системный подходе для решения этих проблем, разработаны новые схемы резервирования оптических каналов DWDM как на оптическом, так и на электрическом уровне. В отличии от традиционных схем резервирования оптических каналов DWDM, в новом подходе применяются простые компоненты, такие как оптические раз-ветвители 1х2, поляризаторы и поляризационные фильтры. Применение этих компонентов позволит снизить стоимость транспондера мультиплексора DWDM, а также задействовать все оптические каналы системы DWDM. Однако, применение этих компонентов в организации резервирования оптических каналов в системах DWDM с модуляцией типа DP-QPSK, DP-I6QAM, DP-32QAM - не целесообразно.

Информация об авторах:

Шестакова Дария Павловна, студентка магистратуры Уральского технического института связи и информатики (филиал) ФГБОУ ВО "Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики" в г. Екатеринбурге (УрТИСИ СибГУТИ), г. Екатеринбург, Россия Салифов Ильнур Ильдарович, к.т.н., доцент кафедры Многоканальной электрической связи Уральского технического института связи и информатики (филиал) ФГБОУ ВО "Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики" в г. Екатеринбурге (УрТИСИ СибГУТИ), Начальник центра компетенций по техническому обучению МРФ Юг ПАО "Ростелеком", г. Краснодар, Россия Шестаков Иван Игоревич, старший преподаватель кафедры Многоканальной электрической связи Уральского технического института связи и информатики (филиал) ФГБОУ ВО "Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики" в г. Екатеринбурге (УрТИСИ СибГУТИ), г. Екатеринбург, Россия

Для цитирования:

Шестакова Д.П., Салифов И.И., Шестаков И.И. Системный подход в решении проблем резервирования оптических каналов DWDM // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Том 13. №7. С. 21-31.

For citation:

Shestakova D.P., Salifov I.I., Shestakov I.I. (2019). Inter-channel encoding in DWDM systems, as a new way to improve the spectral efficiency. T-Comm, vol. 13, no.7, pр. 21-31. (in Russian)

7TT

Традиционные схемы резервирования оптических

каналов WDM

Одним из основных методов повышения надежности сетей WDM является организация резервирования. В системах WDM применяются следующие виды резервирования:

1) сетевое резервирование: каналов данных на ■электрическом уровне, резервирование оптических каналов, резервирование оптического маршрута;

2) аппаратурное резервирование: резервирование отдельных плат аппаратуры WDM, резервирование кабеля связи (оптических волокон).

Как правило, сетевое и аппаратурное резервирование выполняется по двум схемам: 1 :N и l+N [ 1 -Ч].

Схема резервирования I :N означает, что один элемент (компонент) системы передачи WDM является активным (рабочим), остальные N таких же элементов (компонентов) системы находятся в режиме ожидания. Как только основной элемент (компонент) системы станет неработоспособным или будет повреждён, этот поверженный компонент будет заменен на один из N резервных компонентов, при этом, переключения с поврежденного компонента на резервный выполняется без остановки работы всей сети WDM.

Схема резервирования I+N означает, что один элемент (компонент) системы передачи WDM является активным (рабочим), остальные N таких же элементов (компонентов) также являются активными, но не основными, то есть принимают сигнал, но не обрабатывает его и не передают на последующие блоки оборудования.

Резервные N элементы (компоненты) системы WDM Принимает и обрабатывают сигнал с «худшим» качеством, чем основной компонент. Как только, один из N резервных компонентов будет принимать сигнал с лучшим качеством чем основной рабочий элемент (компонент) системы WDM, осуществляется атештичеекое переключение на резервный компонент. В схеме I+N. все компоненты, основные и резервные, работают параллельно.

С точки зрения экономичности, низкой стоимости аппаратуры связи WDM, на практике применяю два варианта резервирования: !:! и 1 + 1. Как правило, схема резервирования i:i в сравнении со схемой i + i, является экономически выгодным, с точки зрения энергопотребления и технической реализации, а это в конечном итоге сказывается на конечной стоимости оборудования WDM. Однако, надежность, качество передаваемого сигнала по схеме резервирования 1 + 1 -выше, но сравнению со схемой 1:1. Не смотря на достоинства и недостатки этих двух вариантов резервирования, схемы резервирования 1:1 и 1 + 1 нашли широкое применение на сетях WDM [1-9].

Аппаратное резервирование, в частности резервирование плат оборудования, реализуется по схеме 1:1. Как правило, в мультиплексорах резервируются такие платы, как плата питания, плата крое С-коммутации. А вот резервирование волоконно-оптического кабеля связи па участках сети WDM как такового нет. Дело в том, что прокладка второго оптического кабеля ведет к дополнительным финансовым затратам и к будущим трудозатратам по эксплуатации и обслуживанию резервного кабеля (участка сети). Решение этой проблемы является организация кольцевых или ячеистых топологий сети WDM. где один из сегментов кольца или ячейки является основным направлением передачи WDM сигнала, а ос-

тальные сегменты являются резервными участками для этого WDM сигнала или основными для других WDM сигналов. На рисунке 1 представлена типовая конфигурация сети WDM с защитным оптическим кольцом. На рисунке I показаны мультиплексоры ввода-вывода и направление передачи WDM сигнала: основное и резервное [1-9],

_:—_ _

+ ■ гм ми Гии

Ем /

X

-4' М-

1 1 Е«

IXipun < .1

лпы таи

i | Lj4

1 -;

ТП?

J

f 1 t«t \Vt!l L: J,

h 1

' nvi.'FIIL'C

» PntpiTDE Ninph.

IVHUHIM* МТрНЛЯН, - » JIl,ini.lulL

Рнс. I. Типовая конфигурация сети WDM с защитным оптическим

кольцом

В случае повреждения сегмента (участка) кольцевой (ячеистой) топологии сети, осуществляется переключение на резервный участок.

На сетях WDM линейной топологии или точка-точка, организуют резервирование не оптическою кабеля, а оптических волокон в кабеле, при этом, резервные волокна являются не активными (темными), то есть не используются для передачи оптического сигнала. В случае повреждения активного (светлого) оптоволокна или ухудшения качества принимаемого сигнала в активном оптоволокне, происходит переключение на резервное оптическое волокно в этом же кабеле. Такой способ не гарантирует стопроцентное резервирование сети. Поэтому на магистралях, где требуется организация стопроцентной защиты оптического кабеля от обрыва (повреждения), применяют кольцевую илн ячеистую топологию сети.

Данный вид резервирования оптического участка сети WDM подразумевает резервирование не только оптического кабеля и оптоволокна, по и резервирование оптического маршрут а. Резервирование оптического маршрута организуется на участке между мультиплексорами WDM. Типовая схема резервирования оптического маршрута по схеме 1:1 и 1 + 1 представлена на рисунке 2 ¡4-9].

По схеме 1+1, оптический коммутатор (OS) на передающей стороне производит дублирование трафика WDM и направляет его по двум независимым оптическим волокнам (линиям связи), а на приемной стороне коммутатор выбирает одно из двух волокон (линий связи), где качество WDM сигнала лучше. В схеме 1:1, коммутатор на передающей стороне не производит дублирование WDM сиг нала. В случае потери сигнала или ухудшения качества сигнала в рабочей линии, коммутатором автоматически Осуществляется переключение на резервную линии связи (оптоволокно).

В представленных схемах резервирования оптического маршрута. Как правило, коммутатор OS входит в состав мультиплексора WDM и выполняет функцию оптического кросс-коммутатора OCS.

7ТТ

ОМ IK WDM

ОМ UX WDM

OS

i OS

Тг-(Л2|

^ГТ S

I ■ ■ ;■!

Гр. (11)

Тр. tl3)

OMUXWDM

ОМ IX WDM

Тр. (ill

Ь M

Ip.OJI

OMUX Г1ПМ1IX

os

I OS

OMUX ODMIX

Ip ft! \

Tp. (121

ï|k|U)

Tf.piU)

Рис. 2, Типовая схема резервирования оптического маршрута по схеме 1:1 и I4-!

Схема, представленная на рис. 2. не позволяет организовать защиту отдельных оптических каналов в случае выхода из строя транспондера. Для защиты оптических каналов также применяют схемы 1 + 1 и 1:1 как на оптическом, так на электрическом уровне. Конструктивно, зашита организуется в трансПОндере, который дополнительно включает в себя электрический коммутатор (ЯШ), резервный оптический порт, контроллер качества сигнала и управляемые оптические переключатели 08.

При реализаций Схемы резервирования 1:1 в 1 + ) на электрическом уровне, в транспондере дополнительно применяются такие блоки, как электрический коммутатор (SW), резервный оптический порт и контроллер качества сигнала. Матрица коммутатора в блоке транспондера поддерживает функцию «split and select» (функция раздельного приема электрического сигнала по двум каналам и выбора одного из них), которая работает совместно с контроллером качества сигнала. Схема резервирования оптического канала на электрическом уровне по схеме 1:1 представлена на рис. 3, гю схеме 1+1 представлена на рисунке 4 [1-9]. Прн реализации схемы резервирования 1:1 и 1+1 на оптическом уровне, в 1ранспондере дополнительно применяются управляемые оптические переключатели (OS). Выбор оптического каната осуществляется с помощью оптического переключателя OS, переключение выполняется со сбойного канала на стабильный канал, канал с лучшим качеством. Резервирование оптическою канала на оптическом уровне по схеме 1:1 представлена на рис. 5, по схеме 1 + 1 представлена на рисунке 6 11-9J.

В качестве примера показана схема сети DWDM на 40 оптических каналов, из которых 20 каналов (нечетных) задействовано в качестве основных (рабочих) каналов, и 20 каналов (четных) - в качестве резервных оптических каналов. Схемы, представленные на рисунках 5 и 6 могут быть реализованы на уровне транспондеров, в этом случае, выделяется по два транспондера на каждый сервисный канал, тогда резервирование оптического капала организуется со стороны клиенте, на стороне которого оборудование должно поддерживать как минимум два оптических порта работающих по схеме 1 + 1 или 1:1,

DWDM MUX

/

а

к

Ч

Тх (10)

Rx (АО)

Тх(АО)

Rx qui

Is (À0)

R\ (АН)

ГрДИСПОПДф fl ]

Мофмиз комму гатора

ТхШ)

Rx (II )

| Контроль К—

Тх (А2)

fix (А2)

Транс п он дер 42

Матрица коммутатора

I Km гф 4:11.

Тх (A3)

Rx(A3)

Тх(A4)

Rx (A4)

"I рлигношцу

Мафшш

| Контроль

¿л

О MUX ODMtlX

4

— Rx

ч— Тх

Rx

Тх

Тх (А39)

Rx Q39)

Тх (А40)

- Rx (А40)

Chi

fch2

I x

, Ch3

,Ch4

Rx

Ch39

Tx

Tx

DWDM MUX

ВОДС

8(1 км

OMUX OL1MUX

Chi

oaf

Л x

CHT

Ch3S&X

I x

CI,4 of

! x

Rx

Тх —»

Rx

Тх

[ :'.'.!кiH'M fr I

Tx (XI )

Rx (A1 )

Tx (A2)

Rx &2)

МггфНс^ комму rai орд

SW

—3 Контроль

Грцисиондф rt2

Тх слзз

Rx (A3)

Тх (A4)

Rx (A4)

МЦфИЦН коммутатора

SW

Кон траль

Тринаюндер "2d

Тх (A31))

Rx (Ш)

Тх (>.40)

Rx (/.40)

Млтритщ

КОММУ П170ра

SW

bell

Кон трать

Тх (АО)

Rx (АО)

Тх(АО)

Rx (АО)

Тх(АО)

Rx (АО)

\

>1

/

Рис. 3. Резервирование оптического канала на электрическом уровне по схеме 1; 1 в сети WDM топология «точка-точка»

7ТЛ

з

л ¡<

а

ti U

_______D™_mux

Трансиондер #1

Трансполдер # I

os

14 Rx (AO) REG, Tx(X!)

Rx (Ml) Rx (XI)

i i Tx (XO) Tx <A2)

у RJiG.

Гх (X0) J V- Rx (12)

OS

Трэкснондер Ü2

OS

FU (АО)

Rx (AO)

ffiü.

HI

Tx Ofl)

Тч(ХО)

Тх(АЗ) Rx (Xj)

Tx (X4) Rx (14)

IJ-S

Граисноидер n20

OS

1+] Rx (XO) REQj Tx (X39)

S Rx (XO) Rx (A39)

1-1 Tx(XO) чА- Tx (MO)

\ Tx(AO) J\ REG Rx (X40)

OS

Трднсппн.чер "0

Rx,

Tx

Ch40

Ch40^H

OS

Tx (X39) RLCi. Rx (XO) iti

Rx(A-W) Rx (XO)

Tx (X40) Tx(AO)

Rx (X40) RTG. к Tx(AO) 1+)

OS

У

Рис. 6. Резервирование оптического канала на оптическом уровне по схеме 1 + 1 н сети WDM топологии «точка-точка»

Пример резервирования оптического канала ¡¡а оптическом уровне по схеме 1 + 1 на участке кольцевой топологии сети WDM, представлен на рис, 7. Так, в примере, мультиплексор ввода-вывода MUX WDM #1 выполняет ввод-вы вод оптического канала №3 и №4, остальные каналы №1, №2, №5 - № 40 передаются транзитом. Мультиплексор ввода-вывода MUX WDM #2 выполняет ввод-вывод оптического канала №7 и №8, остальные каналы №1 - №6 и №9 -№ 40 передаются транзитом. Клиентские каналы данных передаваемые на длинах воли ХЗ, Х4 и Х7, л8 организованы с защитой 1 + 1 на оптическом уровне, но без организации защиты оптических маршрутов между мульт иплексорами, как и в примере сети WDM топологии «точка-точка».

В системах WDM организация защиты оптических каналов находится в приоритете, чем организация оптических маршрутов, поскольку, сравнивая представленные схемы резервирования между собой, можно выделить слабые звенья в конфигурации мультиплексоров WDM, как терминальных, так и ввода-вывода. К таким звеньям относятся транспондеры и мультиплексоры ROADM, поскольку в этих устройствах применяются активные компоненты, такие как лазерные диода (Тх{Х1)), фотодиоды (Rx(A.l)), процессоры и микроконтроллеры, регенераторы, электрические коммутаторы (S W) система электропитания, оптические переключатели (OS), селективные переключатели оптических каналов (WSS), которые подвержены большему риску выхода из строя, чем пассивные компоненты.

В грапепондерах, при организации резервирования оптического канала, выполняется дублирования компонентов, таких как лазерные диоды, фотодиоды, регенераторы и оп-

тические переключатели в зависимости от оптического или электрического уровня резервирования. Резервирование оптических каналов на оптическом уровне по схеме 1+1 является самым надежным, однако это сказывается на высоко стоимости оборудования, и нецелесообразности схем резервирования 1+1 и 1:1 с точки зрения спектральной эффективности систем DWDM, поскольку из 96 возможных оптических каналов задействуются 43 канала, остальные каналы будут находиться в активном (пассивном) резервировании, что сказывается на уменьшении общей пропускной способности системы DWDM в два раза.

В отличии от траиспондера, в мультиплексорах ROADM дублирования активных элементов не предусмотрено, обусловлено это сложностью изготовления ROADM мультиплексора и его конечной стоимостью, В резервировании оптических маршрутов по схемам 1 + 1 и 1:1 к недостатку можно отнести то, что требуется задействовать четыре оптических волокна, вместо двух при традиционной передачи данных на волоконно-оптических линиях связи.

Общим недостатком резервирования оптических каналов и маршрутов по схемам 1 + 1 и 1:1, в частности в системах DWDM, является высокая стоимость оборудования. В отличии от систем DWDM, в системах CWDM резервирования оптического маршрута в большинстве случаев организуется на уровне защитного оптического кольца, а защита оптических каналов организуется на стороне клиента (рис. 8). Обусловлено это тем, что стоимость оборудования CWDM (компонентов CWDM) ниже стоимости организации резервирования как оптических маршрутов, так и оптических каналов на оптическом и элект рическом уровне.

DWDM MUX #1

к

i

&

Их и.»}

t+l REG,

Их ш»

~ 1

V

Тх (Щ л

1 + 1 $ ЯКС1.

Г* 0.01

Рис. 7. Резервирование оптическою канала на оптическом уровне по схеме 1+1 ив участке кольцевой топологии сети WDM

cwdm мих л

cwDM mux <2

с 1 см Cixn

tie СЮ СМ

Скл Гч Hi Т.ч. Яч Ii н* Is

и

U

И

а (5 §

d

э и % ß

п

н 5 1

2 И

3" & % /

п

Т--ТГ—-

й

Й х

s i | ■-• |

Я о

0£ ОЛ

SW &h

Рис. 8. Схема резервирования оптических каналов в системе CWDM

Разработка новых вариантой схем резервирования

оптических каналов в системах DWDM

Решением проблемы неэффективного использования выделенного частотного диапазона в системах DWDM и повышение пропускной способности при организации резервирования оптических каналов - является новый подход к организации резервирования оптических каналов, и данная проблема решается частично. Отталкиваясь от того, что применяемые Компоненты в транспондерах имеют высокую степень наработки на отказ, можно говорить о том, что резервирование каналов WDM достаточно организовывать на электрическом уровне с применением перестраиваемых лазерных диодов типа VCSLL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser - лазер с поверхностным излучением и вертикальным резонатором) и пассивных компонентов, таких как оптические разветвители, поляризационный фильтр и поляризаторы, схема представлена на рис. 9.

Применение оптических поляризаторов света, оптических разветвителей I *2 и поляризационных фильтров позволяют организовать простейшую модель резервирования оптического канала по схеме как 1 + 1, так и 1:1. при этом, количество организуемых основных и резервных каналов может составлять %. Резервные каналы в колич еетве %, организуются на тех же длинах волн, что и основные каналы, но с другим типом поляризации оптического сигнала. Поскольку будут передаваться два WDM сигнала с разной поляризацией, требуется задействовать на передающей и приемной стороне два мультиплексора WDM. Верхние мультиплексоры WDM позволяют мультиплексировать и демультиплексировать оптические каналы с вертикальной поляризацией, а нижние мультиплексоры WDM — оптические каналы с горизонтальной поляризацией. Для объединения группового WDM сигнала с разной поляризацией, на выходе мультиплексора WDM устанавливается оптический разветвитель (каплер) 2x1, для разьединения (демультиплексирования) разно поляризованных сигналов WDM, перед демультиплексором WDM устанавливается поляризационный фильтр, которое выполняет функцию поляризационного де мультиплексора.

При передачи клиентских данных, например, капал 1, по основному оптическому каналу на длине волны И. сигнал с разветвителя 1x2 будет поступать на первый и второй оптический порт мультиплексора (Chi и Ch2). Поскольку второй порт мультиплексора настроен на длину волны Х2, сигнал на длине волны /Л будет подвержен переходному затуханию этого порта, что приведет к блокировке сигнала на длине волны а] на оптическом порту мультиплексора Ch2. как показано па рисунке 9. На приемной стороне, ситуация аналогичная, сигнал на длине волны ?Л будет наблюдаться на выходе оптического порта ChI. а на выходе порта Ch2 сигнал на длине волны AI будет заблокирован.

Если требуется передача клиентских данных (канал 1) по резервному каналу па А2, па приемной стороне осуществляется перестройка лазер VCSEL, с Длины волны AI па длину А2. Физика передача оптического сигналов на резервной длине волны А2 для клиентского канала №1 аналогичная длине волны ?Л. При этом, сигнал на длине волны А2 с вертикальной поляризацией, в теории, не мешает сигналу на длине волны А2 с горизонтальной поляризацией для клиентского канала №3.

7ТТ

сети DWDM линейной теологии, с применением схемы резервирования оптических каналов на уровне транСпондеров, представлен на рис. 13.

Такой подход к резервированию ориентирован на оптические каналы е высоким приоритетом. В данном примере, длина волны /3.4 на участке мультиплексора WDM MUX 1 I! WDM MUX 2, па которой передавались данные клиента с низким приоритетом, будет задействована для передачи данных клиента с высоким приоритетом. Если совместить разработанные схемы, которые представлены на рис. II и 12, получим схему стопроцентною резервирования оптических каналов DWDM на оптическом уровне и уровне транс-пондера, что позволит реализовать сеть DWDM с задействованием всех 96 оптических каналов, но пропускной способностью на капал не более 40 Гбит/с (рис. 14).

Как было ранее сказано, скорость оптического канала в данной схеме ограничивается форматом модуляции оптической несущей, а качественные показатели возможностью мультиплексирования и демультиплексирования поляризованных DWDM сигналов, что наталкивает к проведению моделирования разработанных схем с целью оценки применимости этих схем на практике.

Выводы

Существующие варианты резервирования оптических каналов в системах DWDM, а это резервирование па оптическом и электрическом уровне по схемам 1:1 и 1 + 1. широко применяются на практике. Можно говорить о том, что традиционные схемы резервирования оптических каналов применяются на практики в соответствии с поставленными задачами и требованиями. Так, например, на крупных магистральных линиях связи DWDM, применяется ¡стопроцентная схема резервирования, а именно, резервирование на оптическом уровне по схеме 1 + 1, на внутризоновых сетях или городских транспортных сетях кольцевой топологии достаточно реализовать защиту оптического канала DWDM на электрическом уровне по схеме 1:1, в крайнем случае - резервирование оптического маршрут, что в конечном случае сказывается па меньшей стоимости сети DWDM в целом.

Рассмотренные традиционные схемы резервирования оптических каналов DWDM обладают двумя основными недоставками. К первому недостатку можно отнести стоимость оборудования. Так. оборудование DWDM с защитой оптических каналов на оптическом уровне по схеме 1 + 1 является самым дорогим, а организация оптических каналов (маршрутов) на физическом уровне кольцевой топологии сети, является самым дешевым вариантом. Вторым недостатком является нецелесообразное использование выделенного частотною диапазона, обменяется это тем, что из 96 возможных оптических каналов, 48 каналов используются как основные, а остальные 48 - как резервные.

Для решения лих проблем, рассмотрены новые варианты схем резервирования оптических каналов DWDM с применением доступных компонентов. Разработанные схеме резервирования, как и траднниоппы, также позволяют организовать защиту оптического канала WDM как на электрическом, так и на оптическом уровне в режимах 1:1 и 1 + 1. Для удешевления оборудования, в частности транс по ндеров, предложено применение таких компонентов как поляризаторы. разветви гели 1 *2 и поляризационные фильтры.

Для задействования всех 96 оптических каналов, предложено решения о передачи резервных каналов на тех же длинах волн что и основные каналы, но с другим видом поляризации.

Основным вытекающим недостатком предложенных схем резервирования является то, что в оптоволокне будут передаваться каналы DWDM с разной поляризацией, 96 канатов с горизонтальной поляризаций, 96 канатов с вертикальной поляризацией. И как поведу т себя два г рупповых DWDM сигнала с разной поляризацией на процесс передачи в оптоволокне п на процесс демультиплексирования (разделения) остается открытым вопросом, что требует проведения моделирования разработанных схем с последующей оценкой коэффициента ошибок. Кроме этого, предложенные схемы резервирования могут применяться па сетях DWDM с любым типом модуляции кроме модуляции формата «DP...», например, D&-QPSK, DP-32QAM. Причиной тому является применение поляризационных фильтром, применений которых нарушит процесс передачи сигналов в одном из форматов модуляции «DP-...».

Несмотря на выделенные недостатки, новые схемы резервирования оптических каналов DWDM можно интегрировать в существующие сети с пропускной способностью канала до 40 Гбит/с с минимальными затратами, с возможностью задействовать все 96 оптических каналов со стопроцентным резервированием.

Литература

1. Листинг* ВН.. Трещиков ВН. DWDM системы: научное издание. М.: Издательский Дом «Наука», 2013, 300 е.

2. Скляров ОК. Волоконно-оптические сети и системы связи: учебное пособие [для вузов]. Изд. 2-е, стереотип. С! 16.: Лань, 2010.

3. Фокин В.Г Когерентные оптические сети [Элес(ронный ресурс): учебное пособие. Электрон, текстовые данные. Новосибирск: Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2015. 37) с. 2227-8397. Режим доступа: hnp://wvvw.¡prbookshop.ru/40534.him! (Дата обращения 15.05.219).

4. Фокин В.Г. Оптические системы передачи и транспортные сети: учеб. пособие для вузов. М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 200К.

5. Гордиенки ВН. Крухмалеа В В . Мочении А.Д.. Ширафутйн-нов P.M. Оптические телекоммуникационные системы Учебник для вузов. М.: Горячая линия - Телеком, 2011. 368 с. Режим доступа: htlp://ibooks.ru/reading,php?productid=333389 (Дата обращения 20.05.214),

6. Рекомендация ITU-T G.698.1 (1 1/2009) «Multichannel DWDM applications with single-channel optical interlaces» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: liUps://www.itu int/rec/T-REC-G.698. I -200911 -1 (Дата обращения 23.05.219).

7. Рекомендация ITU-T G.873.1 (10/2017) «Optical transport network: Linear protection» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.itu.mt/ree/T-Rr;C-G.873.1-2017 КМ (Дата обращения 2S.05.2l 9).

8. Рекомендация G.873.3 (09/2017} «Optical transport network -Shared mesh protection» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.itu.int/rec/T-RtC-G.873.3-20l709-l (Дата обращения 28.05.219),

9. Руководящий документ отрасли. Применение транспортных технологий связи, негюльчуюшнх в качестве среды передачи оптическое аолокно. РД 45.192-2001. Издание официальное. МИНСВЯЗИ РОССИИ, Москва, 2001 г. [Электронный ресурс f. - Режим доступа: https://megaiiorm.i4i/Data2/I/4293S50/4293850989.pdf (Дача обращения 28,05.219).

10. Грещикпи ВН. Разработка DWDM-системы ёмкостью 25 Тбит/с. ФОТОН-ЭКСПРЕСС. 3 (107), 2013. С. 31-35.

INTER-CHANNEL ENCODING IN DWDM SYSTEMS, AS A NEW WAY TO IMPROVE THE SPECTRAL EFFICIENCY

Dariya P. Shestakova, Ural Technical Institute of Communications and Informatics (branch) FSBEI HE "Siberian State University of Telecommunications and Informatics" in Yekaterinburg, Ekaterinburg, Russia, puzyreva-darya@mail.ru

Il'nur I. Salifov, Ural Technical Institute of Communications and Informatics (branch) FSBEI HE "Siberian State University of Telecommunications and Informatics" in Yekaterinburg6 Ekaterinburg, Russia; MRF South PJSC "Rostelecom", Krasnodar, Russia, Ilnur.Salifov@rt.ru

Ivan I. Shestakov, Ural Technical Institute of Communications and Informatics (branch) FSBEI HE "Siberian State University of Telecommunications and Informatics" in Yekaterinburg,, Ekaterinburg, Russia, ivansche2007@rambler.ru

Abstract

The modern world of infocommunications is based on transport communication networks, such as WDM (Wavelength Division Division Multiplexing) wave spectral multiplexing networks, designed to transmit various services (Ethernet, IP, STM-N). For reliable transmission of these services, the WDM transport networks are subject to rather high requirements for network reliability. The reliability of a WDM network is understood as the reservation of optical channels and routes, the reservation of equipment and a guide environment. From the economic and practical point of view, redundancy on WDM networks is a complex task, which affects the final cost of equipment. Depending on the tasks assigned in the projected WDM networks, various variants of traditional optical channel redundancy schemes can be implemented. Analyzing the existing schemes, one can say that the presented redundancy options, in particular, the redundancy of optical channels DWDM, have disadvantages, such as the high cost of equipment and inefficient use of the frequency range. The inefficient use of the frequency range is due to the fact that part of the optical channels are used as backup channels, which leads to a decrease in the capacity of the DWDM system. The solution of these two problems in literature, in scientific articles is not considered. Using a systematic approach to solving these problems, new schemes for reserving optical channels of DWDM have been developed at both the optical and electrical levels. Unlike traditional DWDM optical channel redundancy schemes, the new approach uses simple components, such as 1 ? 2 optical splitters, polarizers and polarization filters. The use of these components will reduce the cost of the transponder of the DWDM multiplexer, as well as use all the optical channels of the DWDM system. However, the use of these components in the organization of redundancy of optical channels in DWDM systems with modulation type DP-QPSK, DP-I6QAM, DP-32QAM is not advisable.

Keywords: wave Spectral Multiplexing, WDM Optical Channel Reservation. References

1. Listvin V.N., Treshchikov V.N. (2013). DWDM systems: scientific publication. Moscow: Publishing House "Science". 300 p.

2. Sklyarov, O.K. (2010). Fiber-optical networks and communication systems: study guide [for universities]. Ed. 2nd, stereotype. SPb.: Lan.

3. Fokin V.G. (2015). Coherent optical networks [Electronic resource]: a tutorial. Electron. text data.Novosibirsk: Siberian State University of Telecommunications and Informatics. 371 p. 2227-8397. Access mode: http://www.iprbookshop.ru/40534.html (Contact date 15.05.219).

4. Fokin V.G. (2008). Optical transmission systems and transport networks: studies. manual for universities. Moscow: ECO-TREHDS.

5. Gordienko V.N., Krukhmalev V.V., Mochenov A.D., Sharafutdinov R.M. (2011). Optical telecommunication systems. Textbook for universities. Moscow: Hotline - Telecom. 368 p. Access mode: http://ibooks.ru/reading.php?productid=333389 (Appeal date 20.05.219).

6. ITU-T Recommendation G.698. I (11/2009) "Multichannel DWDM applications with single-channel optical interfaces interfaces" [Electronic resource]. - Access mode: https://www.itu.int/rec/T-REC-G.698.I-2009II-I (Contact date 23.05.219).

7. Recommendation ITU-T G.873.I (10/2017) "Optical transport network: Linear protection" [Electronic resource]. Access mode: https://www.itu.int/rec/T-REC-G.873.I-20I7I0-I (Circulation date 28.05.2I9).

8. Recommendation G.873.3 (09/20I7) "Optical transport network - Shared mesh protection" [Electronic resource]. Access mode: https://www.itu.int/rec/T-REC-G.873.3-20I709-I (Contact Date 28/05/,2I9).

9. Industry Guidance Document. The use of transport communication technologies that use optical fiber as a transmission medium. RD 45.192-2001. Official publication. MINSVYAZI RUSSIA, Moscow, 2001 [Electronic resource]. Access mode: https://meganorm.ru/Data2/I/4293850/4293850989.pdf (Contact date 28.05.2I9).

10. Treshchikov V.N. (20I3). Development of a DWDM system with a capacity of 25 Tbps. PHOTON-EXPRESS, 3 (I07), pp. 3I-35.

Information about authors:

Sariya. P. Shestakova, Ural Technical Institute of Communications and Informatics (branch) FSBEI HE "Siberian State University of Telecommunications and Informatics" in Yekaterinburg, graduate student, Ekaterinburg, Russia

Il'nur I. Salifov, Ural Technical Institute of Communications and Informatics (branch) FSBEI HE "Siberian State University of Telecommunications and Informatics" in Yekaterinburg, candidate of technical sciences, associate professor at the department of Multichannel Electrical Communications, head of the competence center for technical training of the MRF South PJSC "Rostelecom", Krasnodar, Russia

Ivan I. Shestakov, Ural Technical Institute of Communications and Informatics (branch) FSBEI HE "Siberian State University of Telecommunications and Informatics" in Yekaterinburg, senior lecturer, Ekaterinburg, Russia