language flag language flag

شرکت فاطر مشاور، طراح و مجری پروژه های فیبر نوری

ارائه کننده تجهیزات فیبر نوری، شبکه FTTH و تکنولوژی GPON

قسمت اول - سیستم های DWDM

برای رفع محدودیت پهنای باند و فراهم کردن سرویس های چندگانه روی یک شبکه، باید با استفاده از فناوری مالتی پلکس تقسیم طول موج (DWDM)، بیش از یک طول موج در یک فیبر، مالتی پلکس گردد. سیستم DWDM قابلیت انتقال ترافیک مجتمعی تا چندین ترابایت در هر ثانیه را از طریق یک فیبر داراست. به عنوان مثال، در 40 طول موج، که هر کدام از آنها نرخ 40Gbps در یک واحد فیبر را دارند، پهنای باند را به 1.6Tbps میرساند. از آن جایی که گره ها محل پایان دهی به چندین فیبر با چنین مشخصاتی هستند، کل پهنای باند عبوری از آنها در محدوده چندین ترابیت است. با این حال برای رسیدن به چنین بازده ای در سیستم های DWDM، به کارکردهای نوری ویژه ای همچون: بافت های اتصال متقاطع بزرگ، لیزرها و فیلترهای قابل تنظیم، گیرنده های با حساسیت بالا و نویز کم، فشرده سازهای پالس نوری، همسان سازهای نوری، تقویت کننده های نوری باندپهن و کم نویز، حسگرهای نوری سریع با نویز کم، اتصال دهنده های هوشمند نوری و ... نیاز است. در سناریو DWDM از آن جایی که در هر فیبر تعدادی کانال وجود دارد (طول موج) وجود دارد، هر کانال می تواند نوع خاصی از ترافیک را حمل کند، مثلا ً SDH/SONET در یک کانال،ATM در کانالی دیگر و شاید TDM یا اینترنت در کانال های دیگر انتقال یابد و هر یک در نرخ بیت های بالقوه ای مثل OC-1 ) ‎OC-N تا OC-768)‏ یا اترنت گیگابیت باشند، در حال حاضر هیچ سیستم یا شبکه دیگری قادر به ارائه چنین خدماتی نیست.

توپولوژی شبکه DWDM
به منظور تشریح بعضی از جنبه های پیچیدگی سیستم DWDM، لازم است با توپولوژی اصلی شبکه آشنا باشیم. از جمله معروف ترین توپولوژی های شبکه، توپولوژی نقطه به نقطه، حلقه ای (تکی و جفتی)، توری با اتصالات کامل و ستاره ای است. علاوه بر این ها توپولوژی نردبانی و نقطه به نقطه با Add و Drop وجود دارد. عملکرد هر یک از توپولوژی های شبکه به عوامل متعددی بستگی دارد. از جمله این عوامل عبارتند از: تعداد گره ها، ماکزیمم ظرفیت ترافیک، قابلیت اطمینان، مدیریت پهنای باند و ...
در حال حاضر توپولوژی حلقه ای تنها به خاطر شباهت با شبکه حلقه ای SONET/SDH و توپولوژی توری (با اتصالات کامل) به دلیل قابلیت ادامه حیات بالا از اولویت بالایی برخوردار است.
توپولوژی نقطه به نقطه DWDM نوعی فناوری انتقال است که امکان انتقال ترافیک مجتمع را از طریق چندین طول موج روی یک فیبر فراهم می سازد در این حالت و برای فواصل کوتاه (چند کیلومتر) می توان از چند طول موج (16 تا 40) هر کدام با نرخ بیت پایین (1.25Gbps,2.5Gbps,>10Gbps) و فیبر Multi Mode استفاده کرد.
برای فواصل طولانی (چندصد کیلومتر) می توان چندین طول موج (80 تا 160) یا بیشتر را با نرخ بیت بالا در هریک (‎10-40Gbps‏ و بالاتر) به صورت مالتی پلکس در یک فیبر به کار برد. معمولا Add-Drop Multiplexing نوری اجباری نیست ولی به دلیل افت فیبر، از تقویت کننده، همسان ساز و شکل دهنده ی پالس استفاده می شود.
توپولوژی های حلقه ای از نظر اندازه حلقه (محیط دایره)، تعداد گره هایی که پشتیبانی می کند و نوع سرویسی که ارائه می دهند، بسیار متنوع هستند. اندازه حلقه آن ممکن است خیلی کوچک باشد (محیطی برابر با چند کیلومتر)، که تا 16 گره OADM غیر فعال را پشتیبانی کند (شکل زیر). در این مورد تعداد طول موج ها حداقل 16 بوده و نرخ بیت به ازای هر طول موج تا 10Gbps است.
DWDM
یک کانال نظارتی وجود دارد که به صورت تقسیم شده بین تمامی گره ها با نرخ بیتی بین 2 تا 10 و شاید تا 100 Mbps استفاده می شود. در چنین حلقه هایی، یکی از گره های حلقه به عنوان Hub در نظر گرفته می شود. در این مورد Hub وظایف مختلفی از جمله: کنترل و مدیریت ترافیک، برقراری اتصال با سایر شبکه ها و اتصال از یک گره به گره دیگر همان حلقه را فراهم کرده و مبدأ و مقصد کانال های نظارتی است. در برخی موارد، Hub طول موجی را که از یک گره دریافت میکند، به طول موج دیگری تبدیل می کند. همین طور حلقه ممکن است وسیع (محیطی با چند ده یا حتی چند صد کیلومتر طول) با تعداد زیادی حتی بیشتر از 32 گره فعال OADM باشد. در این حالت تعداد طول موج ها در حالت مینیمم 32 و در حالت ماکزیمم ‎N*32 (N تعداد گره های OADM)‏ است.
در چنین وضعیتی، طول موجها را می توان از راه دور برنامه ریزی کرد، اگر حلقه حفاظت شده باشد (حلقه جفتی) سیگنال نیاز به تقویت، همسان سازی و شکل دهی پالس دارد، و یک یا چند کانال نظارتی وجود دارد که بین تمامی گره ها مشترک است و یا هر گره، کانال نظارتی خاص خود را داشته و یا راهکارهای دیگری را به کار گرفته است.
در بسته های قابل آدرس دهی داده های نظارتی به صورت بسته هایی در می آیند که آدرس یکی از گره های حلقه، روی آن است. گره ها، آدرس مقصد هر بسته ورودی را می خوانند. گره ای که آدرس مقصد متعلق به آن است، بسته مذکور را گرفته و بسته دیگری را ایجاد می کند که به حلقه افزوده می گردد. بسته هایی که آدرس آن را گره ندارند، باقی مانده و در جریان اصلی WDM مالتی پلکس شده و به گره بعدی هدایت می شوند. در بسته های اشتراکی، هر بسته به بخش های تفکیک شده و هر بخش تنها به یک گره مرتبط می شود. بنابراین هر گره بخش مربوط به خود را پایان دهی کرده و بقیه بخش ها را بدون تغییر بافر کرده، بخش مربوط به گره خود را نگارش مجدد کرده و صادر کننده ی این بسته به سمت گره های بعدی می شود. بنابراین تمام گره ها می توانند یک مرتبه با یک بسته آدرس دهی شده و زمان لازم به حداقل برسد.
در حالت کانالیزه شده، هر گره کانال نظارتی خاص خود را دارد (طول موج) این طول موج در جریان اصلی DWDM،Add-Drop و مالتی پلکس می شود. این سریع ترین روش برای برقراری ارتباط با هر گره محسوب می گردد، اما برای هر گره از منابع طیفی (طول موج) استفاده می شود. با این حال این روش فقط در سیستم هایی با عملکرد بسیار بالا که داده های نظارتی لحظه ی با نرخ بیت بسیار بالا در آن مهم هستند، قابل اعتماد است. در روش تلفیقی، می توان دو روش از روش های بالا را با هم ترکیب کرد. برای مثال می توان روش آدرس دهی و اشتراکی ، یا روش آدرس دهی و کانالیزه، یا اشتراکی و کانالیزه را با هم ترکیب کرد. این که کدامیک از روش های نظارت، مناسب ترین آنهاست، به نوع سرویس، پارامترهای عملکرد شبکه، بازده پروتکل، پیچیدگی گره و مسایل دیگر بستگی دارد.
حالت خاصی از حلقه فیزیکی، توپولوژی توری با اتصال کامل یا توپولوژی ستاره ای است (شکل پایین) این حالات منجر به روش های نظارتی مختلفی می شوند.

DWDM
اگر به گره ها اشاره می کنیم بر اساس اصطلاحاتی است که از شبکه های مخابراتی رایج گرفته شده است. در شبکه داده ها به جای واژه گره، واژه مسیریاب به کار می رود. این که از چه واژه ای استفاده شود، مهم نیست. مهم این است که در شبکه های DWDM ترکیبی از ترافیک های مختلف قابل انتقال، TDM (SONET/SDH,Dsn) ، ATM و IP است و این مرهون همگرایی، شفافیت سرویس و تکامل شبکه است. در کاربردهای DWDM، مسیریابی که اتصال IP را برقرار می کند، عمل DSn یا OC-n، مالتی پلکس نوری و اتصال متقاطع نوری را انجام داده و کیفیت سرویس را همزمان فراهم می کند و همانند یک گره معمولی عمل می نماید.
همین طور یک گره معمولی که اتصال دهی شبکه بسته ای، با اولویت بندی بر اساس در دسترس بودن پهنای باند، و توافق سطح سرویس (SLA) را انجام میدهد، مثل یک مسیریاب در شبکه های رایج کار می کند. به این ترتیب گرچه مسیریاب ها و گره ها از نظر مفهومی با هم تفاوت دارند ولی ما تمایزی بین آن ها قائل نمی شویم.

سیستم ها و لایه های شبکه DWDM
در بسیاری از انواع شبکه و لایه های شبکه می توان از سیستم های DWDM استفاده کرد. می توان از این سیستم ها در شبکه های انتقال دور برد (OTN)، شبکه های زیرساخت، شبکه های شهری کلان (مترو)، شبکه های محلی کوچک و متوسط و شبکه های دسترسی که به خانه ها یا دفاتر متصل می شوند (Ftth,Fttx,…) استفاده کرد.
بنابراین سیستم های DWDM بسته به نوع کاربرد، چالش های طراحی و مشخصات خاص خود را دارد.


قسمت دوم - DWDM و استانداردها