Оптикалық торлы желі - Википедия - Optical mesh network

SONET / SDH сақиналық сәулетіне негізделген көлік желісі

Ан торлы оптикалық желі түрі болып табылады оптикалық телекоммуникация желісі сымды пайдалану талшықты-оптикалық байланыс немесе сымсыз бос кеңістіктегі оптикалық байланыс ішінде тор желілік архитектура.

Ең оптикалық торлы желілер талшықты-оптикалық байланысты қолданады және басқарылады интернет-провайдерлер елордалық және аймақтық, сонымен қатар ұлттық және халықаралық сценарийлерде. Олар басқа желілік архитектураларға қарағанда тезірек және аз қателіктерге бейім, және кез келген апат, бүліну немесе істен шығу жағдайында белгіленген желілер үшін резервтік көшіру және қалпына келтіру жоспарларын қолдайды. Қазіргі уақытта жоспарланған жерсерік шоқжұлдыздары сымсыз қолдану арқылы ғарышта оптикалық торлы желілерді құруға бағытталған лазерлік байланыс.

Торлы желі мысалы: NSFNET 14 түйін

Көлік желілерінің тарихы

Көлік желілері, оның негізі оптикалық талшық негізіндегі қабат телекоммуникация желілері, дамыды Сандық кросстық қосылу жүйесі (DCS) негізіндегі торлы архитектуралар 1980 жж SONET / SDH (синхронды оптикалық желі / синхронды сандық иерархия) 1990 жылдардағы сақиналық сәулет. DCS негізіндегі торлы сәулеттерде телекоммуникация тасымалдаушылары қалпына келтіру жүйелерін орналастырды DS3 тізбектері сияқты AT&T FASTAR (ЖЫЛДАМ автоматты қалпына келтіру )[1][2][3] және АЕК Нақты уақытты қалпына келтіру (RTR),[4] желі ақаулы болғаннан кейін бірнеше минут ішінде қалпына келтіру. SONET / SDH сақиналарында тасымалдаушылар жүзеге асырылды сақинадан қорғау сияқты SONET Бір бағытты ауыстыру сақинасы (UPSR)[5] (деп те аталады Қосалқы желіні қосудан қорғау (SCNP) in SDH желілер) немесе SONET Екі бағытты желі сақинасы (BLSR)[6] (сонымен қатар мультиплексті секция деп аталады - ортақ қорғаныс сақинасы (MS-SPRing)) SDH 50 мс немесе одан аз желі ақауларынан қорғайтын және қалпына келтіретін желілер);[7] қалпына келтірілген уақыт ішінде айтарлықтай жақсару DCS негізіндегі торды қалпына келтіру, және SONET / SDH сақинасына негізделген қорғауды орналастырудың негізгі драйвері.

Мұхиттан тыс сақиналық архитектурамен оның шектеулерін жеңу үшін дәстүрлі сақиналық сәулеттерді жетілдіруге және / немесе дамытуда (анықталған) ITU-T Rec. G.841[8]), «P-циклдары» қорғанысы,[9] SONET / SDH жаңа буыны бірнеше сақиналармен жұмыс істей алатын немесе жұмыс істейтін немесе қорғаныс сақинасының жағын жаппайтын немесе сақиналар арасында қорғаныс қабілетін бөлісе алатын (мысалы, виртуалды желі ауыстырылған сақинамен (VLSR)) жабдық[10]).

Оптикалық көлік қосқыштарындағы технологиялық жетістіктер [11] ХХІ ғасырдың бірінші онжылдығында үздіксіз орналастырумен қатар толқын ұзындығын мультиплекстеу (DWDM) жүйелері телекоммуникация қызметтерін жеткізушілерді SONET сақиналы архитектурасын жаңа трафикке арналған торлы сәулетпен алмастыруға мәжбүр етті. Жаңа оптикалық торлы желілер қуаттылықтың тиімділігіне қол жеткізіп, күрделі шығындарға әкеліп соқтыратын сақиналық желілерде бұрын қалпына келтірілген жылдам қалпына келтіруді қолдайды. Мұндай жылдам қалпына келтіру (оннан жүздеген миллисекундқа дейін) істен шыққан жағдайда (мысалы, желі байланысы немесе түйіннің істен шығуы) осы жаңа оптикалық көлік жабдықтарына енгізілген интеллект арқылы жүзеге асырылады, бұл қалпына келтіруді автоматты түрде жүзеге асыруға және желінің өзінде басқаруға мүмкіндік береді. желінің бөлігі ретінде басқару жазықтығы, сыртқыға сүйенбей желіні басқару жүйе.

Торлы оптикалық желілер

OEO құрылғысындағы трафикті ауыстыру, мультиплекстеу және тазарту

Оптикалық торлы желілер метрополияға, аймақтық, ұлттық немесе халықаралық (мысалы, транс-мұхиттық) аудандарға орналастырылған тор тәрізді талшықты инфрақұрылымнан тікелей салынған көлік желілерін білдіреді, олар қабілетті оптикалық көлік жабдықтарын орналастырады. ауыстыру кіретін талшықтан шығатын талшыққа дейінгі (толқын ұзындығында немесе ішкі толқын ұзындығында) трафик. Толқын ұзындығын ауыстырудан басқа, жабдық сонымен қатар қабілетті мультиплекс трафиктің төмен жылдамдығы толқын ұзындығы көлік үшін және күйеу трафик (жабдық мөлдір емес деп аталатын болса - мөлдірлік бөлімін қараңыз). Сонымен қатар, бұл жабдық сонымен қатар желі істен шыққан жағдайда трафиктің қалпына келуін қамтамасыз етеді. Көлік желілерінің көпшілігі интеллектуалды желілік элементтерді қолдана отырып торлы топологияларға қарай дамып келе жатқандықтан (оптикалық айқастырғыштар немесе оптикалық ажыратқыштар [11]) қызметтерді ұсыну және қалпына келтіру үшін торлы оптикалық желілерді жобалау, орналастыру, пайдалану және басқару бойынша жаңа тәсілдер әзірленді.

Сияқты компаниялар салатын оптикалық ажыратқыштар Сикамор және Сиена (бірге СТС-1 коммутация түйіршіктігі) және Телий (бірге СТС-48 коммутация түйіршіктігі) жедел торлы желілерде орналастырылды. Calient 3D негізінде барлық оптикалық ажыратқыштарды құрастырды MEMS технология.

Оптикалық торлы желілер бүгінгі таңда жоғары деңгейлі желілерге магистральдық сыйымдылықты қамтамасыз етіп қана қоймайды, мысалы маршрутизатор немесе коммутатор аралық байланыс IP, MPLS, немесе Ethernet -центрлік пакеттік инфрақұрылым, сонымен қатар Ethernet пен SONET / SDH қызметтерінің жоғары өткізу қабілеттілігі мен жылдамдығы жоғары қалпына келтіруді қолдайды.

Бірнеше жоспарланған жерсерік шоқжұлдыздары сияқты SpaceX Starlink ғаламдық интернетпен қамтамасыз етуге арналған, ғарышта оптикалық торлы желілерді құруға бағытталған. Бірнеше жүзден мыңға дейін серіктерден тұратын шоқжұлдыздар қолданылады лазерлік байланыс жоғары спутниктік оптикалық байланыс үшін. Өзара байланысты желілік архитектура пайдаланушының деректерін спутниктен спутникке тікелей бағыттауға мүмкіндік береді және желіні үздіксіз басқаруға және қызмет үздіксіздігіне мүмкіндік береді.[12]

Оптикалық торлы желілерде қалпына келтіру

Ортақ қорғалған жолды қорғау - сәтсіздікке дейін
Ортақ қорғалған жолды қорғау - сәтсіздік пен қалпына келтіруден кейін

Оптикалық торлы желілер схема режимін орнатуды қолдайды байланысқа бағытталған қызметтер. Әр түрлі деңгейдегі қорғауды қамтамасыз ететін бірнеше қалпына келтіру механизмдері [13] немесе қалпына келтіру [14] әр түрлі ақаулық режимдеріне қарсы қол жетімді торлы желілер. Арна-, сілтеме -, сегмент- және жол - қорғаныс - ең кең таралған қорғау схемалары. P циклдары[9] бұл сақинаны қорғауды кеңейтетін және кеңейтетін қорғаудың тағы бір түрі. Қалпына келтіру өздігінен жұмыс істей алатын немесе бірнеше рет істен шыққан жағдайда тезірек қорғау схемаларын толықтыра алатын қалпына келтірудің тағы бір әдісі.

Жолмен қорғалған торлы желілерде кейбір қосылыстар қорғалмаған болуы мүмкін; басқалары әртүрлі немесе бірнеше рет істен шығудан қорғалуы мүмкін. Қосылымды торлы желі арқылы қосудың негізгі жолынан ерекшеленетін резервтік жолды анықтай отырып, жалғыз ақаулықтан қорғауға болады. Сақтық көшірме жолы және онымен байланысты ресурстар қосылуға арналуы мүмкін (арнайы резервтік жолды қорғау, арнайы (1 + 1) жолды қорғау, Ішкі желі қосылымын қорғау (SNCP) in SDH желілер немесе UPSR жылы SONET немесе бірнеше байланыстар арасында ортақ пайдаланылады (Бірлескен резервтік жолды қорғау ), әдетте, олардың негізгі жолдары бір уақытта сәтсіздікке ұшырамайды, осылайша бір сілтеме немесе түйін істен шыққан жағдайда ортақ ресурстар үшін дау туғызбайды. Алдын ала босатылған жолдарды немесе тек ішінара әр түрлі резервтік жолдарды пайдалану сияқты бірқатар басқа қорғаныс схемаларын жүзеге асыруға болады. Сонымен, бірнеше түрлі маршруттар қосылыстың бірнеше қалпына келтіру маршруттарына ие болатындай етіп жасалуы мүмкін және бірнеше рет істен шыққаннан кейін де қалпына келе алады (желілік тораптардың мысалдары Атлант және Тынық мұхиты мұхиттар [15]).

Мөлдірлік

Талшықты сілтемелер арасындағы трафиктің мөлдір емес ауысуы
Талшықты сілтемелер арасындағы трафиктің мөлдір ауысуы

Дәстүрлі көліктік желілер толқын ұзындығы көп телекоммуникация кеңселері арасындағы оптикалық талшыққа негізделген байланыстардан жасалған мультиплекстелген талшықтың өнімділігін арттыру. Толқын ұзындығы электронды құрылғыларда тоқтатылады транспондерлер, үшін оптикалық-электрлік түрлендіруден өтеді сигналды қайта күшейту, өзгерту және қайта қосу (3R). Телекоммуникациялық кеңсенің ішінде сигналдар тасымал қосқышымен өңделеді және ауыстырылады (ақа оптикалық қиылысу немесе оптикалық ажыратқыш) немесе сол кеңсеге түсіп кетеді, немесе шығыс талшық сілтемесіне бағытталады, олар қайтадан толқын ұзындығының мультиплексі ретінде тасымалданады. келесі телекоммуникациялық кеңсеге бағытталған талшықты сілтеме. Телекоммуникация кеңсесі арқылы оптикалық-электрлік-оптикалық (O-E-O) конверсиядан өту әрекеті желіні қарастыруға мәжбүр етеді мөлдір емес. Кіріс толқынының ұзындығы оптикалық-электрлік түрлендіруден өтпегенде және оптикалық домендегі телекоммуникациялық кеңсе арқылы ауысатын кезде (барлық деп аталатын) фотондық айқастырғыш, оптикалық мультиплексор, немесе Қайта конфигурацияланатын оптикалық қосу-мультиплексор (ROADM) жүйелер), желі болып саналады мөлдір. Оптикалық айналып өтуді пайдаланатын және желідегі негізгі жерлерде шектеулі O-E-O түрлендірулерін қамтамасыз ететін гибридтік схемалар деп аталады мөлдір желілер.

ROADM негізіндегі мөлдір оптикалық торлы желілер мегаполистерде және аймақтық желілерде 2000 жылдардың ортасынан бастап орналастырылды.[16] 2010 жылдардың басында операциялық қалааралық желілер әлі де мөлдір емес болып қалады, өйткені транспаренттіліктің шектеулері мен бұзылулары бар, олар мөлдірліктің белгілі бір нүктеден тыс кеңеюіне жол бермейді.[17]

Оптикалық торлы желілерде маршруттау

Маршруттау оптикалық торлы желілерді басқарудың және басқарудың негізгі аспектісі болып табылады. Мөлдір немесе барлық оптикалық желілерде қосылымдарды бағыттау толқын ұзындығын таңдау және тағайындау үдерісімен тығыз байланысты (осылай аталады) Маршруттау және толқын ұзындығын тағайындау, немесе «RWA»). Бұл қосылыстың бүкіл желі бойынша ұшынан аяғына дейін бірдей толқын ұзындығында қалуымен байланысты (кейде толқын ұзындығының шектелуі деп аталады, оптикалық доменде толқын ұзындығы арасында аударма жасай алатын құрылғылар болмаған кезде). Мөлдір емес желіде маршруттау проблемасы - бұл қосылыстың негізгі жолын іздеу, егер қорғаныс қажет болса, бастапқы жолдан әр түрлі резервтік жол. Толқын ұзындығы әр сілтемеде бір-біріне тәуелсіз қолданылады. Байланыс немесе қызмет үшін негізгі алгоритмді және әр түрлі резервтік жолды (резервтік жол бойында ресурстармен бөлісу немесе онсыз) анықтау үшін бірнеше алгоритмдерді қолдануға және біріктіруге болады: ең қысқа жол, оның ішінде Дайкстра алгоритмі; k-ең қысқа жол,[18] сияқты Йен алгоритмі; әр түрлі немесе түйінді емес бағыттау, оның ішінде Суурбаленің алгоритмі;[19] және көптеген эвристика. Жалпы алғанда, ерікті түрде арнайы резервтік жолды қорғауға арналған оңтайлы маршруттау мәселелері Ортақ қауіпті топтар (SRLG),[20] және ортақ резервтік жолды қорғауға арналған NP аяқталды.[21]

Қолданбалар

Оптикалық торлы желілерді орналастыру жаңа қызметтер мен қосымшаларды қызмет көрсетушілерге өз клиенттеріне ұсынуға мүмкіндік береді, мысалы

Сияқты жаңа желілік парадигмаларды қолдайды

  • IP-оптикалық желінің архитектурасы[24]

Байланысты желілік архитектуралар

Торлы желі жалпы және сымсыз торлы желі соның ішінде.

Сондай-ақ қараңыз

Телекоммуникация және желілік байланыс

Телекоммуникациялық жабдық

Дестелік желі

Қосылымға бағытталған желі

Қол жетімділік

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ FAST автоматты қалпына келтіру - FASTAR.
  2. ^ FAST автоматты қалпына келтіру - FASTAR.
  3. ^ FAST автоматты қалпына келтіру - FASTAR.
  4. ^ Нақты уақытты қалпына келтіру (RTR).
  5. ^ Бір бағытты ауыстыру сақинасы (UPSR).
  6. ^ Екі бағытты ауыстыру сақинасы (BLSR).
  7. ^ 50 мс қажет пе?
  8. ^ ITU-T Rec. G.841
  9. ^ а б В.Дровер, (шақырылған қағаз) «p-циклдар, сақиналы-гибридтер және» сақиналы-тау-кен: «жаңа және дамып келе жатқан оптикалық желілерге арналған опциялар» Proc. Оптикалық талшықты байланыс конференциясы (OFC 2003), Атланта, 24-27 наурыз, 2003 ж., С ..201-203. (байланысты презентация ).
  10. ^ Виртуалды желімен ауыстырылған сақина (VLSR).
  11. ^ а б Сондай-ақ деп аталады оптикалық айқастырғыштар немесе оптикалық ажыратқыштар. Оптика термині жабдықтың оптикалық доменде сигналдарды толығымен өңдейтінін білдірмейді, ал көбінесе ол электр доменіндегі күйзелісті, мультиплекстерді және ауыстыруды жүзеге асырмайды, дегенмен кейбір жабдықтар (деп аталады) фотондық айқастырғыш ) O-E-O конверсиясынсыз оптикалық доменде коммутацияны (тек) толық жасаңыз.
  12. ^ «Илон Маск SpaceX интернет спутниктерінің ішіндегі 11 925 спутнигінің біріншісін ұшырғалы жатыр - бұл қазіргі кезде Жерді айналып жүрген барлық ғарыш аппараттарынан артық». Business Insider. Алынған 15 сәуір 2018.
  13. ^ а б Қорғаныс қалпына келтіру жолы әр ықтимал ақаулық үшін алдын-ала есептелген (ақаулық орын алғанға дейін) алдын-ала жоспарланған жүйені білдіреді және ақаулықты қалпына келтіру үшін алдын-ала тағайындалған ресурстарды пайдаланады (белгілі бір ақаулық сценарийлеріне арналған немесе әр түрлі сәтсіздік сценарийлері бойынша бөлінген)
  14. ^ а б Бірге қалпына келтіру, қалпына келтіру жолы нақты уақытта есептеледі (ақаулық орын алғаннан кейін) және желідегі бос сыйымдылық ақаулықтың айналасындағы трафиктің бағытын өзгерту үшін қолданылады.
  15. ^ Оптикалық торлы желі жапондық жер сілкінісі кезінде Verizon үшін өзінің құндылығын дәлелдейді[тұрақты өлі сілтеме ]
  16. ^ ROADM және метро оптикалық желілерінің болашағы, Ауыр оқу есеп беру
  17. ^ Дж. Странд, А. Чиу және Р. Ткач. Оптикалық қабаттағы маршруттау мәселелері. IEEE Communications Mag., Ақпан 2001 ж.
  18. ^ Жолдың ең қысқа проблемасы.
  19. ^ Дж. В. Суурбалле, Р. Е. Тарджан, «Бөлінбеген жолдардың ең қысқа жұптарын табудың жылдам әдісі».
  20. ^ «Бірлескен тәуекелдер тобын (SRLG)». Архивтелген түпнұсқа 2013-02-14. Алынған 2012-09-20.
  21. ^ «Г. Эллинас, Э.Булье, Р. Рамамурти, Дж. Ф. Лабуретт, С. Чаудхури, К.Бала, торлы оптикалық желілердегі маршруттау және қалпына келтіру архитектуралары (Optic Networks журналы, қаңтар / ақпан, 2003 ж.)» (PDF). Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2006-09-12. Алынған 2012-09-21.
  22. ^ Веризонның сұраныстың өткізу қабілеттілігі (BoD)
  23. ^ ФОТОНИКАЛЫҚ ЖЕЛІ БАЙЛАНЫС, арнайы шығарылым «Оптикалық виртуалды жеке желілер (oVPN)»
  24. ^ RFC 3717 - Оптикалық желілер арқылы IP: Фреймворк

Әрі қарай оқу

  • «Желіні қорғаудағы сайт - желіні қорғаудың әдістері, желінің ақауларын қалпына келтіру, желінің ақаулары» [1]
  • Уэйн Гровердің «Mesh-тіршілік ететін көлік желілері: оптикалық, MPLS, SONET және банкомат желілері үшін опциялар мен стратегиялар». [2]
  • «Оптикалық желіні басқару: сәулет, протоколдар және стандарт», Грег Бернштейн, Бала Раджагопалан және Дебанжан Саха [3]
  • «Торлы оптикалық желілердегі жолды бағдарлау», Эрик Булье, Джорджио Эллинас, Жан-Франсуа Лабуретт және Раму Рамамурти [4], [5], [6]
  • «P-циклдары: шолу», Р.Астхана, Ю.Н. Сингх, В.Д. Гровер, IEEE коммуникациялық сауалнамалары және оқулықтар, ақпан 2010 ж [7]
  • «Тірі қалатын желілер: алуан түрлі маршруттау алгоритмдері», Рамеш Бхандари [8]

Сыртқы сілтемелер

  • Өздігінен емдейтін торлы оптикалық торлар [9]
  • AT&T Сұраныстың оптикалық өткізу қабілеті тұтынушыларды қамтамасыз ету үшін жылдамдықты арттырады [10]
  • AT&T толық торлы оптикалық қызметті ұсына отырып [11]
  • Веризон Бизнес Трансатлантикалық желіні күшейтеді [12]
  • Веризон Бизнес жаһандық желідегі Тынық мұхит асты кабельдік жүйелерінің өнімділігі мен сенімділігін арттырады [13]
  • The Интернет2 Динамикалық тізбек желісі (DCN) [14]
  • Интеллектуалды оптикалық тор сандық медиа желіні күшейтеді [15]
  • VSNL және Тата Teleservices Үндістанда бірінші ұлттық интеллектуалды оптикалық торлы желіні жасайды Сиена CoreDirector [16], [17]
  • 360 желілері Әлемдегі ең ауқымды оптикалық торлы желіні орналастырады [18]
  • Веризон Оптикалық торлы желімен іскери шеңберлер; Таяу Шығысқа дейін басталады [19]
  • Веризон Іскерлік ғаламдық торлы инвестиция Азия-Тынық мұхит аймағында бірнеше суасты қайықтары жүйесінің бұзылуы кезінде кәсіпорын клиенттеріне үлкен дивидендтер береді [20]
  • Веризон 18-қалалық оптикалық торды құрастырады [21]
  • Оптикалық торлы желі өзінің құндылығын дәлелдейді Веризон кезінде Жапон жер сілкінісі [22][тұрақты өлі сілтеме ]