Новая технология SWDM

Бурный рост Интернет-трафика вызвал не менее бурные обсуждения того, как поднять пропускную способность сетевой инфраструктуры. Никто не сомневается в том, что если не принять срочных мер в этом направлении, сети начнут захлебываться трафиком, в "узких местах" появятся заторы. В общем-то, нет сомнений и в том, что современные технологии передачи данных сами по себе обладают достаточным потенциалом для решения грядущих и уже сегодняшних проблем. Магистрали со скоростями в сотни Гбит/с уже не такая уж редкость, во всяком случае, в Северной Америке. Терабитные коммутаторы и мультиплексоры вышли из стен лабораторий, их предлагают многие производители оборудования. Платите деньги, наращивайте полосу пропускания, и все будет в порядке.

Все это справедливо с одной лишь оговоркой: думая о главном, то есть создании инфраструктуры, способной справится со стремительно растущими информационными потоками, не стоит забывать о том, что идти к цели можно разными путями, платя абсолютно разные деньги. Идеальным было бы решение, позволяющее при относительно небольших инвестициях на начальном этапе, наращивать сеть в будущем без существенных перестроений сети. Именно здесь сильная сторона появившейся недавно на рынке запатентованной технологии SWDM, ориентированной главным образом на городские сети. Но, чтобы трезво оценить ее возможности, и границы применимости, стоит вспомнить о преимуществах и недостатках конкурирующих технологий. 

виды сетей
Задачи, которые должна решать транспортная сеть связи, соответствуют трем категориям сетей: 
• сетевое ядро, соединяющее города, страны и континенты
• городская транспортная сеть
• сеть доступа 

Требования к пропускной способности на уровне сетевого ядра находятся в широком диапазоне — от единиц до сотен Гбит/с. Нижняя граница требований характерна для развивающихся стран (к которым относится и Россия), а верхняя — для таких регионов, как Северная Америка (прежде всего, США), Западная Европа и Япония. Для уровня городских сетей необходимы (в зависимости от региона и масштаба города) скорости передачи в диапазоне от сотен Mбит/с до десятков Гбит/с. Для сетей доступа речь может идти о пропускной способности от единиц до сотен Mбит/с. При этом конечные пользователи могут подключаться к сети доступа в диапазоне скоростей от десятков кбит/с до единиц Mбит/с. 
До недавнего времени преобладающей технологией транспортного уровня и для ядра сети, и для городской сети была SDH/SONET. Распространение более скоростной — DWDM — началось с тех магистралей, где увеличение полосы пропускания нужно достичь любой ценой. Постепенно эта новая технология стала проникать и в менее скоростной сектор рынка. Многие эксперты полагали, что DWDM вытеснит SDH/SONET и из городских сетей, однако этот процесс идет совсем не теми темпами, которые ожидались. В какой-то степени результатом этой заминки и стало появление SWDM, облегчающей и удешевляющей переход к DWDM в городских сетях. 

спектральное уплотнение
Физическая основа SDH/SONET и DWDM различны: первая технология использует одну несущую частоту оптического сигнала, в то время как вторая использует набор частот, за что и названа технологией плотного спектрального уплотнения (Dense Wavelength Division Multiplexing). Более того, они используют различные спектральные "окна": DWDM работает на длинах волн в районе 1550 нм, в то время как SDH/SONET кроме этого широко использует длину волны 1310 нм, а, следовательно, другие лазеры и другие фотоприемники. Устройства, работающие на 1550 нм, способны передавать оптические сигналы на большие расстояние, чем те, что работают на длине волны 1310 нм. Но эти системы существенно дороже даже в случае, когда используется одна длина волны, не говоря уже об устройствах спектрального уплотнения, требующих сложных мультиплексоров. 
В результате на рынке сложилась следующая ситуация: там, где требуется высокоскоростная передача на большие расстояния (например, в кабелях, проложенных по дну океана), DWDM — оптимальная технология, и ее победное шествие продолжается. Однако в городских сетях, где расстояния не так велики, и где полоса пропускания не везде так критична, многие операторы не торопятся менять старые испытанные сети SDH/SONET. Вот тут и приходит на помощь решение на базе новой технологии — SWDM. 

селективное спектральное уплотнение

Selective WDM — селективное спектральное уплотнение — уникальная технология Lucent, компромисс между SDH/SONET и DWDM. Одни и те же узлы одного и того же волоконно-оптического кольца поддерживают и одноканальную передачу данных на длине волны 1310 нм, и спектральное уплотнение в диапазоне 1550 нм. Все в целом работает как одна логическая сеть. Гибкое управление обеспечивается на уровне лежащих над ней протоколов: TDM, ATM и IP, "сырые" данные можно распределять и разветвлять на более "тонкие" структурированные потоки. Эта гибкая технология была приобретена Lucent Technologies вместе с компанией Chromatis и сразу стала одним из важнейших звеньев продуктов транспортных сетей Lucent Technologies. 
Преимущества SWDM особенно наглядно видны при сравнении с быстрорастущей сетью SDH/SONET. В начале, когда требуемая пропускная способность невелика, применение SDH/SONET кажется оправданным, и полосы для передачи на длине волны 1310 нм, позволяющей развернуть недорогое решение, достаточно. Но когда потребность в пропускной способности резко возрастает, наращивание системы возможно только за счет прокладки новых волоконных кабелей и подключения их к новым устройствам. В то же время устройствам SWDM, наследующим свойства DWDM, не нужны новые кабели: все наращивание заключается во "включении" еще одной длины волны, для чего может, самое большее, потребоваться подключить еще один модуль в существующее устройство. Но это преимущество не единственное, а в некоторых случаях и не главное: иногда не менее важно, что не происходит усложнения топологии сети, не ухудшается ее управляемость и время, необходимое для наращивания, меньше, чем в случае с системами SDH/SONET. 
Приведем пример решения, построенного на базе оборудования SWDM. На рисунке изображена сеть типичного поставщика коммуникационных услуг. В его распоряжении имеется оптоволоконное кольцо, соединяющее разбросанные по городу офисы с центральным офисом. Поставщик услуг планирует предоставить своим заказчикам доступ в сеть по технологии xDSL. Он рассчитывает на резкое увеличение трафика, но предсказать его количественно и оценить, какая часть кольца будет испытывать наибольшую нагрузку, оператор пока не в состоянии. На первой фазе развития сети его вполне устраивают возможности, которые дает передача данных на длине волны 1310 нм, и ни о каком DWDM нет речи. 
Через некоторое время один из узлов сети начинает испытывать повышенную нагрузку. Переход к DWDM становится необходимостью. Однако в этом случае не нужно модернизировать всю сеть, достаточно "включить" одну длину волны на участке "перегруженный узел — центральный офис". При этом в конфигурации остальных узлов сети ничего менять не нужно. В случае если бы была установлена классическая сеть DWDM, то пришлось бы наращивать всю сеть одновременно. 
Не исключено, что в результате роста числа пользователей сети, потребуется, в конце концов, перевести всю сеть на DWDM. Как, впрочем, возможна и ситуация, когда DWDM может так и не понадобиться, и поставщику услуг не придется тратить немалые средства для внедрения этой технологии. В любом случае, гибкость решения на базе SWDM не предоставит возможности сожалеть о вложенных или не вложенных средствах. 
Еще одним важнейшим преимуществом оборудования семейства Chromatis является то, что в нем реализуется полная загрузка длин волн. В существующих системах DWDM одна длина волны, как правило, используется для передачи одного типа трафика. В оборудовании семейства Chromatis на одной длине волны может передаваться все типы трафика, поддерживаемые интерфейсами ввода/вывода, с результирующей пропускной способностью, эквивалентной STM-16. В дальнейшем предполагается увеличить эту пропускную способность до эквивалента STM-64. Это позволяет более эффективно использовать возможности, предоставляемые технологией спектрального уплотнения, и отказаться от использования дополнительного оборудования. 

сhromatis
Серия 2000
Мультиплексоры Chromatis M2000 и M2500 — компактные системы для небольших центральных офисов, оконечных узлов сети, и офисных зданий с несколькими офисами, порождающими небольшой трафик. В устройстве имеются встроенные коммутаторы TDM и ATM, поддерживаются передача на длине волны 1310 нм и доступ от одной до четырех длин волн. Полностью резервируются все модули, влияющие на обслуживание трафика. 

Серия 4000
Мультиплексоры серии Chromatis M4000 и М45000 — предназначены для больших центральных офисов и точек присутствия (POP) поставщиков услуг Интернет. Каждое устройство серии 4500 снабжено ATM-коммутатором 70 Гбит/с, кросс-коммутатором TDM, поддерживая доступ к 32 длинам волн в режиме DWDM. Также полностью резервируются все модули, влияющие на обслуживание трафика. 

система управление сетью MetroView
Основные функции: 
• модульность и объектная ориентированность архитектуры 
• различные услуги поверх разнородных технологий 
• физическое и логическое представление решения SWDM 
• автоматическое управление отказами 
• предупреждения о превышении заданных пороговых уровней 
• статистика оптических, транспортных уровней и производительности в реальном масштабе времени 
• контроль событий через SMTP или OSS 
Таким образом, новая технология SWDM, реализованная в семействе продуктов Chromatis, позволит операторам связи и поставщикам услуг Интернет реализовывать экономичные масштабируемые сетевые решения при создании городских транспортных сетей. Кроме того, в продуктах семейства Chromatis имеется возможность установки усилителей оптических сигналов. Эти встроенные усилители позволяют расширить область применения технологии SWDM на внутризоновые транспортные сети, характеризуемые протяженными расстояниями между сетевыми элементами. 

По материалам журнала "Мир Lucent"