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Einführung der Transienten in optischen WDM-Netzwerken

  • Einführung der Transienten in optischen WDM-Netzwerken Fiber-Mart.com
  • Post on Donnerstag 12 März, 2020
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Eine Systemanalyse wird weiterhin durchgeführt, um dynamische Übergangseffekte in der physikalischen Schicht eines optischen WDM-Netzwerks zu berücksichtigen. Die Dynamik der physikalischen Schicht umfasst Auswirkungen auf verschiedenen Zeitskalen. Die Dynamik der Sendesignalimpulse hat eine Größenordnung von Pikosekunden. Die Timing-Wiederherstellungsschleifen in den Empfängern werden im Nanosekunden-Zeitmaßstab eingesetzt. Die optische Paketvermittlung in zukünftigen Netzwerken wird eine Zeitskala im Mikrosekundenbereich haben. Das Wachstum und die Entwicklung solcher optischer Netzwerke geht noch weiter. Der Großteil der fortgeschrittenen Entwicklungsarbeit bei optischen WDM-Netzwerken konzentriert sich derzeit auf Leitungsvermittlungsnetzwerke, bei denen Lichtwegänderungsereignisse (z. B. Wellenlängen-Add/Drop oder Cross-Connect-Konfigurationsänderungen) auf der Zeitskala von Sekunden stattfinden.
 
Der Schwerpunkt liegt auf der Dynamik der durchschnittlichen Sendeleistung im Zusammenhang mit der Verstärkungsdynamik in Optical Line Amplifiers (OLA). Diese Dynamik kann durch Schaltvorgänge im Schaltkreis ausgelöst werden und hat eine Zeitskala im Millisekundenbereich, die hauptsächlich durch die Kinetik der verstärkten spontanen Emission (ASE) in Erbium-dotierten Faserverstärkern (EDFAs) definiert wird. Die Dynamik der Sendeleistung wird auch von anderen aktiven Komponenten des optischen Netzwerks beeinflusst, beispielsweise automatisch abstimmbaren optischen Dämpfungsgliedern, Spektralleistungsentzerrern oder anderen Lichtverarbeitungskomponenten. Wenn es um diese Dynamik geht, wird eine typische Leistung des Lichtweg-Übertragungssignals erkannt. Die Modulation des Signals mit hoher Bandbreite, die eigentlich aus separaten, informationstragenden Impulsen besteht, wird meist ignoriert.
 
Ring-WDM-Netzwerke, die die Kommunikation zwischen zwei Festpunkten implementieren, sind eine sehr gut etablierte Technologie, insbesondere für die Übertragung von SONET über das WDM. Solche einfachen Netzwerke mit festen WDM-Lichtwegen werden häufig ausführlich analysiert. Für solche Netzwerke gibt es ziemlich detaillierte First-Principle-Modelle für die Übertragungsleistungsdynamik. Diese Modelle werden in Industriesoftware implementiert, die technische Entwurfsberechnungen und dynamische Simulationen dieser Netzwerke ermöglicht. Solche Modelle könnten möglicherweise eine sehr hohe Genauigkeit aufweisen, aber ihre Einrichtung, Abstimmung (Identifizierung der Modellparameter) und umfassende Simulationen, die eine Vielzahl von Übertragungsregimen abdecken, sind möglicherweise sehr arbeitsintensiv. Das Hinzufügen einer Beschreibung neuer Netzwerkkomponenten zu einem solchen Modell könnte einen großen Aufwand erfordern.
 
Die Probleme mit detaillierten First-Principle-Modellen werden sich bei zukünftigen Mesh-WDM-Netzwerken noch deutlich verschärfen. Die optischen Kernnetze der nahen Zukunft werden für Wellenlängensignale auf einer physikalischen Ebene transparent sein. In einem solchen Netzwerk wandert jedes Wellenlängensignal durch den optischen Kern zwischen elektronischen IP-Routern am Rand des optischen Netzwerks, wobei der Informationsinhalt unverändert bleibt. Die Signalleistung wird in den passiven Netzwerkelementen gedämpft und durch die optischen Verstärker verstärkt. Die Lichtpfade werden dynamisch durch Optical Cross-Connects (OXCs), Router oder Switches bereitgestellt, unabhängig vom zugrunde liegenden Protokoll für die Datenübertragung. Bei einem solchen Netzwerk handelt es sich grundsätzlich um ein leitungsvermitteltes Netzwerk. Es kann zu komplexen Übergangsprozessen der durchschnittlichen Sendeleistung für jedes Wellenlängensignal kommen, wenn der Lichtweg hinzugefügt, gelöscht oder umgeleitet wird. Eine Mischung aus Signalausbreitungsverzögerung und Kanalkreuzkopplung kann dazu führen, dass sich Störungen der Übertragungsleistung in geschlossenen Schleifen über das Netzwerk ausbreiten und Ausdauerschwankungen verursachen. Solche Schwingungen wurden experimentell beobachtet. Darüber hinaus könnten die Übertragungsleistungs- und Verstärkerverstärkungstransienten durch Änderungen der durchschnittlichen Signalleistung aufgrund der Burst-Anzahl des Netzwerkverkehrs angeregt werden. Wenn die Bandbreite des Wellenlängenkanals für einen bestimmten Zeitraum nicht vollständig ausgenutzt wird, kann dies zu einem Verlust der Durchschnittsleistung (durchschnittliche zeitliche Dichte der übertragenen Informationsimpulse) führen.
 
Erste leitungsvermittelte optische Netzwerke werden bereits entworfen und eingesetzt. Fraxel-Behandlungen entwickeln sich schnell für Metropolregionen und langfristige Netzwerke. Der technische Entwurf leitungsvermittelter Netzwerke ist kompliziert, da die Leistung für alle möglichen Kombinationen der Lichtpfade garantiert werden muss. Darüber hinaus müssen solche Netzwerke im Zuge der Entwicklung und des Wachstums möglicherweise heterogene Geräte verschiedener Anbieter kombinieren. Ein Systemintegrator (z. B. Fiber-Mart) eines solchen Netzwerks kann sich vom Subsystem- oder Komponentenhersteller unterscheiden. Dies macht es erforderlich, geeignete Mittel zur Berechnung der Übertragungsleistungsdynamik zu entwickeln, die für das Geschäft mit leitungsvermittelten Netzwerken geeignet sind. Idealerweise sollten diese Methoden modular und unabhängig von der Netzwerkkomplexität sein und Spezifikationen auf Komponenten-/Subsystemebene verwenden.
 
Fiber-Mart verfügt über einen technischen Ansatz zur Systemanalyse, der darin besteht, das nichtlineare System um ein festes Regime herum zu linearisieren, die Nichtlinearität wie eine Modellunsicherheit zu beschreiben und eine robuste Analyse anzuwenden, die Stabilitäts- und Befriedigungsbedingungen garantiertOns innerhalb der Anwesenheit der Unsicherheit. Für einen Benutzer des Ansatzes besteht keine Notwendigkeit, die technischen Details der Ableitung und Systemanalyse zu verstehen. Die erhaltenen Ergebnisse sind sehr einfach und beziehen sich auf die Leistung und die grundlegenden Spezifikationen der Netzwerkkomponenten. Diese Spezifikationen unterscheiden sich in gewisser Weise von denen, die in der Industrie weit verbreitet sind, können aber durch einfache Experimente mit den Komponenten und Subsystemen definiert werden. Die erhaltenen Spezifikationsanforderungen können beim Wachstum und der Entwicklung von optischen Verstärkern, Entzerrern, optischen Dämpfungsgliedern, anderen Übertragungssignal-Konditionierungsgeräten, OADMs, OXCs und allen anderen optischen Netzwerkgeräten und Subsystemen, die die Übertragungsleistung beeinflussen, verwendet werden.
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