Дослідження завад в транспортних DWDM мережах

 

Інший спосіб зменшити Р_с/Р_ш – це зменшення коефіцієнтів а_j і b_k, оскільки коефіцієнти а_j і b_k належать множині коефіцієнтів а_i (а_j, b_k   а_i), а_i – являється функцією параметрів i-го компонента або нелінійного явища і може бути виражена , де – вектор параметрів і-го компонента або нелінійного явища. Отже, для зменшення Р_с/Р_ш на виході системи необхідно визначити параметри компонентів таким чином, щоб коефіцієнт а_i приймав мінімальне значення.

 

Незважаючи на те, що відстань між  підсилювачами в лініях зв’язку  на практиці не однакова, відношення (11) дозволяє достатньо точно розрахувати зміну відношення Р_с/Р_ш при зміні елементної структури мережі.

Проведено дослідження завад в транспортній DWDM мережі з різними способами об’єднання кільцевих структур (див. рис. 7). Показано, що топологія “перетворення кілець, з’єднаних через два крос-конектори, в лінійну структуру” - має найменший коефіцієнт помилок, а топологія “з’єднання кілець через виділену оптичну лінію” - має найбільший коефіцієнт помилок.

 

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі проаналізовано і досліджено завади транспортної DWDM мережі на фізичному та канальному рівнях згідно з еталонною моделлю Взаємодії Відкритих Систем ISO/OSI. Результатом роботи стали модифіковані методи розрахунку і підвищення відношення Р_с/Р_ш в транспортних DWDM мережах, що дало можливість підвищити якість передавання інформації (зменшення коефіцієнта помилок) шляхом оптимізації елементної структури DWDM мережі. У роботі:

1. Проведено аналіз методів розрахунку, принципів проектування та існуючих способів моделювання повністю оптичних транспортних мереж зі спектральним ущільненням каналів, розроблено модель завад транспортної DWDM мережі на основі вдосконаленого методу розрахунку Р_с/Р_ш, що враховує впливи кожного компонента та нелінійного явища транспортної DWDM мережі.
2. Розроблено математичну модель впливу компонентів та нелінійних явищ оптичного тракту на якість передавання інформації в системі, виведено вирази для розрахунку коефіцієнтів моделі, що дозволяють визначити вплив завад в кожному спектральному каналі транспортної DWDM мережі.
3. Проведено комплексний аналіз завад оптичного тракту DWDM транспортної системи на основі розробленої моделі і запропоновано методику підвищення пропускної здатності мережі шляхом оптимізації її елементної структури.
4. Вдосконалено метод збільшення відношення Р_с/Р_ш і, відповідно, зменшення коефіцієнта помилок у транспортних мережах на основі поканального покращення параметрів компонентів та конфігурації мережі в цілому. Вдосконалений метод дозволяє розрахувати граничні параметри оптичних транспортних мереж для заданого коефіцієнта помилок, враховуючи всі основні нелінійні явища, активні та пасивні оптичні компоненти.
5. Досліджено залежність відношення Р_с/Р_ш від способу об’єднання кільцевих структур DWDM мереж, показано, що транспортна структура побудована на основі топології “перетворення кілець, з’єднаних через два крос-конектори, в лінійну структуру” – є найбільш оптимальним рішенням з погляду коефіцієнта помилок мережної системи, а використання для побудови транспортних платформ топології “з’єднання кілець через виділену оптичну лінію” – внаслідок високого рівня завад є небажаним.
6. Розроблено методику визначення оптимальної елементної структури оптичного тракту і мережі DWDM в цілому, яка враховує вплив нелінійних явищ, перехресних завад, основних характеристик активних та пасивних компонентів і дозволяє збільшити відношення Р_с/Р_ш на 8-12 дБп.

 

ОСНОВНІ РОБОТИ, ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Климаш М.М., Романчук В.І. Розрахунок навантаження цифрових лінійних трактів транспортних телекомунікаційних мереж // Радіоелектроніка та телекомунікації. Вісник НУ “Львівська політехніка”. – Львів, 2003. – № 477. – С. 117-122.
2. Климаш М.М, Романчук В.І., Стрихалюк Б.М. Дослідження методів резервування потоків в SDH-мережах // Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – К., 2004. – Вип. 26. – С. 89-91.
3. Климаш М.М., Романчук В.І. Метод розрахунку перехресних міжканальних завад в транспортних телекомунікаційних системах // Моделювання та інформаційні технології: Збірник наукових праць ІПМЕ НАН України. – К., 2005. – Вип. 31. – С. 25-28.
4. Климаш М.М., Романчук В.І., Андрухів Т.В. Модель розрахунку перехресних завад в мережах зі спектральним ущільненням каналів // Комп’ютерні технології друкарства: Зб. наук. пр. – Львів, 2006. – №16. – С. 176-182.
5. Klymash M.M., Romanchyk V.I., Strychaluk B.M. Simulation of a Gigabit Ethernet switch for transporting optical networks // Proceedings “TCSET – 2004”. – Lviv-Slavsko, Ukraine, 2004. – Р. 444-445.
6. Климаш М.М., Романчук В.І., Костюк І.В. Моделювання та дослідження методів захисту потоків в SDH-мережах // VIII Международная научно-практическая конференция «Системы и средства передачи и обработки информации». – Одеcса, 2004.  – C. 68-69.
7. Andrukhiv Т., Klymash M., Romanchuk V., Oleksin М. Loading Calculation and Modernization of Synchronous Metropolitan Area Network // Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції «Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та комп’ютерної інженерії». – Львів-Славсько, Україна, 2006. – Р. 469-470.
8. Климаш М.М., Романчук В.І., Олексін М.І. Розрахунок ефективності використання пропускної здатності каналу для різних видів трафіка та мережевих технологій // Труды конференции ССПОИ-2003. VIІ Международная научно-практическая конференция “Системы и средства передачи и обработки информации”. – Одесса, Украина, 2003. – C. 91-95.
9. Mychailo Klymash, Vasyl Romanchuk. Calculation efficiency to use capacity channel for different kinds of traffic and Network technologies // LFNM – 2003. – Alushta, 2003. – P. 267-271.
10. Романчук В.І. Аналітична модель розрахунку перехресних між канальних завад в системах спектрального ущільнення // Моделювання та інформаційні технології: Збірник наукових праць ІПМЕ НАН України. – К., 2006. – Вип. 32. – С. 161-168.
11. Романчук В.І. Моделювання та дослідження мультихвилевих оптичних мереж // Технічні науки. Вісник Хмельницького Національного університету. – Хмельницький, 2007. – Т. 2(90), № 2. – С. 167-171.
12. Романчук В.І. Климаш М.М., Бенбіхі Імад., Анрухів Т.В., Оптимізація потоків транспортних міських мереж з кільцевою топологією // Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – К., 2007. – Вип. 42. – С. 202-210.
13. Романчук В.І. Климаш М.М., Моделювання та дослідження параметрів мультихвилевих оптичних мереж // Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – К., 2007. – Вип. 42. – С. 190-197.
14. Романчук В.І., Моделювання та оптимізація компонентів оптичних транспортних DWDM мереж // Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – К., 2007. – Вип. 42. – С. 150-157.

 

АНОТАЦІЇ

Романчук В.І. Дослідження завад в транспортних DWDM мережах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата  технічних наук за спеціальністю 05.12.02 – телекомунікаційні системи та мережі. – Одеська національна академія зв’язку ім. О.С. Попова. – Одеса, 2007.

Роботу присвячено дослідженню  завад у повністю оптичних транспортних DWDM мережах і методам підвищення їх пропускної здатності, дослідженню завад в компонентах та їх впливу на передавання в системах зі спектральним ущільненням каналів. У роботі розроблено модель завад транспортної DWDM мережі, запропоновано вдосконалений метод розрахунку відношення Р_с/Р_ш в DWDM системах. З допомогою розробленої моделі отримано залежності відношення Р_с/Р_ш на виході кожного спектрального каналу від кількості каналів в системі і швидкості передачі, а також отримано залежності впливу кожного компонента DWDM системи і нелінійного явища на погіршення відношення Р_с/Р_ш в системі.

Проведено дослідження і визначення найкращих параметрів транспортної DWDM мережі, що дозволило збільшити швидкість передавання з 5,2 Гбіт/с до 8,9 Гбіт/с для модельованої мережі, після використання модулів компенсації дисперсії на 240 пс в головному кільці і застосування більш якісних випромінювачів.

Проведені моделювання структури мережі показали, що чим більше компонентів включає транспортна DWDM мережа, тим більший ефект досягається структурною оптимізацією, а його значення становить 8-12 дБп.

Дослідження методів  об’єднання кільцевих структур показали, що топологія “перетворення кілець, з’єднаних через два крос-конектори, в лінійну структуру” характеризується найменшим коефіцієнтом помилок, а топології “з’єднання кілець через виділену оптичну лінію” – відповідає найбільший коефіцієнт помилок при однотипному обладнанні та однаковій кількості вузлів.

Ключові слова: оптична транспортна мережа, система передавання зі спектральним ущільненням каналів, перехресні завади, нелінійні явища, відношення Р_с/Р_ш, пропускна здатність, повністю оптична мережа.

 

Романчук В.И. Исследование помех в транспортных DWDM сетях. – Рукопись.

Диссертация на соискание  научной степени кандидата технических  наук по специальности 05.12.02 – телекоммуникационные системы и сети. – Одесская национальная академия связи им. А.С. Попова. – Одесса, 2007.

Работа посвящена исследованию помех полностью оптических транспортных DWDM сетей и методам повышения  их пропускной способности, исследованию помех в сетевых компонентах и их влияния на системы передачи со спектральным уплотнением каналов. В работе разработана модель помех транспортной оптической DWDM сети, представлен усовершенствованный метод расчета отношения Р_с/Р_ш в DWDM системах. С помощью разработанной модели получены зависимости отношения Р_с/Р_ш на выходе каждого спектрального канала от количества каналов и скорости передачи в сетях со спектральным уплотнением каналов, а также получены зависимости влияния каждого компонента DWDM системы и нелинейных явлений на ухудшение Р_с/Р_ш в такой системе.

Проведено определение оптимальных параметров транспортной DWDM сети, что позволило увеличить скорость передачи моделируемой сети с 5,2 Гбит/с до 8,9 Гбит/с, с помощью использования модулей компенсации дисперсии на 240 пс в главном кольце и использования более стабильных излучателей. Отношение Р_с/Р_ш определяется количеством спектральных каналов в линейном тракте, а также характеристиками компонентов сети.

Системный подход к моделированию  структуры сети показал, что чем больше компонентов включает транспортная DWDM сеть, тем выше эффект от структурной оптимизации и его значения лежат в пределах от 8 до 12 дБм.

Проведены исследования методов объединения кольцевых структур, которые показали, что топология “превращения колец, соединенных через два кросс-коннектора, в линейную структуру” имеет наименьший коэффициент ошибок, а топологии “соединение колец через выделенную оптическую линию” соответствует наибольший коэффициент ошибок при однотипном оборудовании и одинаковом количестве узлов.

Ключевые слова: оптическая транспортная сеть, система передачи со спектральным уплотнением каналов, перекрестные помехи, нелинейные явления, отношение Р_с/Р_ш, пропускная способность, полностью оптическая сеть.

 

Romanchuk V.I. Research of hindrances in transport DWDM networks. – Manuscript.

A thesis submitted in fulfillment of the Ph.D. degree in technical sciences on specialty 05.12.02 – telecommunication networks and systems – A.S. Popov Odessa National Academy of Telecommunication, Odessa, 2007.

A Dissertation is devoted to research of hindrances in fully optical transport DWDM networks and to the methods of their carrying capacity increasing, to research of hindrances in components and their influence on the transmission systems with a wave length division multiplexing of channels. The model of a transport optical DWDM network hindrances is in-process developed, the improved method of OSNR relation calculation is presented in the DWDM systems. By the developed model, dependences of OSNR relation are got on an output from the amount of channels in the system and speed of transmission, and also dependences of influence of every component of DWDM of the system and nonlinear phenomenon are got on worsening of OSNR in the system.

Self-reactance optimization of a transport DWDM network is resulted, that allowed to increase transmission speed from a 5,2 Gb to 8,9 Gb to the designed network, using the modules of dispersion indemnification on 240 ps in a main ring and the use of more stable emitters.

The designs of structural optimization method are conducted and had shown, that than greater components a transport DWDM network, thus achieve able show effect from structural optimization lies in scopes from 8 to 12 dBp.

А method’s research of circular structures techniques margining, that topology of “transformation of rings in a linear structure merged through two cross-connection” has the least coefficient of errors, and topology “connection of rings through the dedicated optical line” has a most coefficient of errors at the same type of equipment and identical amount of knots.

Keywords: optical transport network, system of transmission with a wave length division multiplexing of channel, cross hindrances, nonlinear phenomena, relation of OSNR, carrying capacity, fully optical network.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здано до складання 03.12.2007 р.

Підписано до друку 11.12.2007 р. Обсяг 0,9 друк. арк.

Формат 60х88/16  Зам. № 3386.  Тираж 100 прим.

Віддруковано на видавничому устаткуванні фірми RISO у друкарні редакційно-видавничого центру Одеської національної академії зв¢язку ім. О.С. Попова.

 

Україна, 65029, м. Одеса, вул. Старопортофранківська, 61

Ó ОНАЗ ім. О.С. Попова, 2007