Связь и различие между SONET/SDH и DWDM

Оборудование SONET (синхронной оптической сети) или SDH (синхронной цифровой иерархии) следующего поколения продолжает пользоваться популярностью у операторов связи и уже активно внедряется в сети, обеспечивая передачу постоянно растущего трафика. По сравнению с традиционным SONET, DWDM (плотное спектральное мультиплексирование) следующего поколения отличается простотой архитектуры, масштабируемостью, высокой пропускной способностью, возможностью ввода/вывода, несколькими кольцевыми терминалами, поддержкой нескольких услуг и несколькими фабриками.

В то же время оборудование DWDM всё более эффективно в современных городских сетях, предлагая огромную доступную полосу пропускания по существующим волоконно-оптическим линиям, а также разнообразные сервисные интерфейсы и превосходные возможности оптической передачи. Также представлено новое поколение оборудования, предлагающее возможности как SONET, так и DWDM. Некоторые из них представляют собой системы DWDM со встроенными модулями SONET, обеспечивающими группирование, добавление/удаление и защиту длины волны. Другие имеют встроенную поддержку DWDM, обеспечивающую оптическое мультиплексирование, усиление и передачу.

Хотя технология с более высокой пропускной способностью, такая как DWDM, обеспечивает множество преимуществ, она также может потребовать более высоких первоначальных затрат. В ряде случаев необходимо оценить преимущества DWDM и SONET с точки зрения экономического эффекта, который они обеспечивают. Затем следует прояснить взаимосвязь и различия между ними.

• SONET/SDH

SONET/SDH — доминирующая технология, используемая в большинстве городских и междугородних сетей. Она относится к группе скоростей передачи данных по оптоволокну, позволяющих передавать цифровые сигналы различной пропускной способности. С момента своего появления в организациях по стандартизации примерно в 1990 году SDH и её вариант SONET (используемый в Северной Америке) значительно повысили производительность телекоммуникационных сетей на основе оптоволокна.

Сети PDH (плезиохронная цифровая иерархия) и SDH/SONET на базе TDM уже давно служат стандартными транспортными платформами для сотового трафика. PDH и SDH/SONET оптимизированы для работы с большими объемами голосовых каналов с максимальным временем безотказной работы, минимальной задержкой и гарантированной непрерывностью обслуживания. SDH была создана на замену системы PDH для обеспечения взаимодействия оборудования различных производителей. Иерархия сигналов определяет несколько скоростей передачи данных, среди которых широко распространены STM-1 (155 Мбит/с), STM-4 (622 Мбит/с), STM-16 (2,5 Гбит/с), STM-64 (10 Гбит/с) и STM-256 (40 Гбит/с).

• DWDM

DWDM считается одной из лучших технологий для увеличения пропускной способности существующей волоконно-оптической линии. Она позволяет создавать несколько «виртуальных волокон» на основе одного физического волокна. Это достигается за счёт передачи света разных длин волн (или цветов) по участку волокна. DWDM изначально был принят операторами дальней связи, поскольку расходы на усиление, компенсацию дисперсии и регенерацию составляли большую часть стоимости сетевого оборудования в региональных и национальных сетях SONET . DWDM стал всё более популярным в городских сетях по мере того, как местные операторы связи расширяли свои сети. Помимо истощения оптоволоконных линий, объём трафика является основным экономическим фактором для внедрения технологии DWDM в городских сетях.

Технология DWDM работает в диапазоне длин волн от 1530 до 1565 нм, так называемом C-диапазоне, соответствующем окну низких потерь оптического волокна. Именно в этом диапазоне работает усилитель на волокне, легированном эрбием (EDFA). Сетка допустимых рабочих длин волн/частот, согласно ITU-T, центрирована на частоте 193,1 ТГц или 1553,3 нм, а также на всех возможных частотах, расположенных на расстоянии, кратном 25 ГГц (=0,2 нм) вокруг этой центральной частоты. Коммерческие системы могут иметь каналы со скоростями 2,5 Гбит/с, 10 Гбит/с и 40 Гбит/с (последние недавно стали коммерчески доступными), а также их комбинации в одной системе. Чем выше скорость передачи данных, тем выше требования к бюджету мощности, а это означает, что лазеры должны иметь лучшее соотношение сигнал/шум, необходимо уменьшить расстояние между усилителями и увеличить усиление, например, за счёт использования двух последовательно соединённых оптических усилителей DWDM . Обычно 64 канала со скоростью 10 Гбит/с обеспечивают максимальную дальность передачи около 1500 км при расстоянии между усилителями, близком к 100 км. Системы передачи на большие расстояния (более 1500 км и до 4500 км) также будут коммерчески доступны с использованием современных и гораздо более дорогих систем.

Уровень DWDM не зависит от протокола и скорости передачи данных, что означает, что он может одновременно передавать пакеты ATM (асинхронный режим передачи), SONET и/или IP. Технология WDM также может использоваться в пассивных оптических сетях (PON) – сетях доступа, в которых вся транспортировка, коммутация и маршрутизация осуществляются в оптическом режиме. Благодаря внедрению современных устройств 3R (reshape, retime, retransmit), встроенных в систему DWDM, теперь можно строить каналы, использующие только оборудование DWDM, которые могут охватывать всю страну. В эти устройства встроены новые функции мониторинга производительности, что позволяет проводить техническое обслуживание и ремонт линии связи. Использование DWDM в качестве метода передачи данных позволяет максимально использовать пропускную способность существующей волоконно-оптической системы.

• SONET/SDH через DWDM

При проектировании гибридных сетей SONET и DWDM (как показано на рисунке выше) наиболее типичной архитектурой является SONET/SDH поверх DWDM, где базовым или основным транспортным протоколом является DWDM, а маршрутизация SONET осуществляется через наложенные или интегрированные MSPP. Необходимость гранулярности SONET обусловлена наличием низкоскоростных сервисов, например, DS1/DS3, и недостаточной субволновой оптимизации в платформах DWDM. Цель DWDM — передача того же трафика по минимально возможному количеству топологических структур (например, колец). DWDM делает это за счёт того, что некоторым пользователям приходится преодолевать большие расстояния, чем в SONET. Например, оптимальная архитектура SONET может включать множество топологически различных колец OC-48 и OC-192, в то время как наиболее экономичная транспортная сеть DWDM может состоять только из одного кольца DWDM. Таким образом, существует два варианта топологической оптимизации, каждый из которых необходимо выбрать на этапе проектирования SONET.

Традиционно интернет-трафик передается по IP, который затем передается по сетям ATM и SONET/SDH или IP поверх SDH, а затем на оптический уровень (как показано на рисунке ниже). Ошибочное представление о том, что IP передается по сетям ATM/SDH, связано с тем, что объём IP-трафика невелик и его необходимо комбинировать с другими услугами для экономически эффективной доставки. В отличие от этого заблуждения, концепция IP поверх DWDM поддерживает передачу голоса, видео и данных, а оставшуюся часть выделяет для высокоскоростного трафика данных. Устранение уровней (SONET/ATM) упростит управление сетью и повысит её экономическую эффективность.

Как и ожидалось, сценарии SONET имеют низкую начальную стоимость. При низком объёме трафика архитектура SONET гораздо экономичнее архитектуры DWDM. Моделирование Fiber-Mart показывает, что при проектировании наложенной сети SONET с требованиями OC-3, OC-12, OC-48 и Gigabit Ethernet, когда проект требует менее 4-10 колец OC-192, сеть SONET является идеальным выбором. По мере роста объёма трафика DWDM в конечном итоге будет преобладать и станет выбором сетевой технологии. Время этого пересечения зависит от таких факторов, как расстояние пролёта, цена и плотность интерфейсов. Различия между типами спроса в основном обусловлены эффективностью проектирования интерфейсных карт этих двух технологий с точки зрения плотности и цены. Исследование Fiber-Mart также показывает, что расстояние пролёта обычно вызывает дополнительные требования к регенераторам, оптически усилителям и DCM на маршрутах. На больших расстояниях предпочтение отдается архитектуре DWDM из-за эффективного использования волокон и возможностей оптического обхода в промежуточных узлах.

Кроме того, более высокая стоимость оптоволокна и ситуации, когда на него накладываются ограничения, делают DWDM более предпочтительным вариантом, чем SONET, поскольку DWDM значительно экономит оптоволокно в оптической сети. Системы DWDM можно планировать для большого количества каналов, однако можно использовать стратегию оплаты по мере роста и добавлять каналы по мере необходимости в Fiber-Mart . Расстояние до усилителя и общий энергетический бюджет системы необходимо рассчитывать с учетом конечного количества каналов с самого начала.

Различные альтернативы и их экономическое влияние при проектировании одной и той же сети, безусловно, представляют собой интересное исследование. Fiber-Mart изучила три различных подхода к проектированию сети SONET. Наложение SONET, по всей видимости, всегда намного лучше, чем PMO. SONET «точка-точка» работает ещё лучше. Эти результаты могут быть применимы не во всех ситуациях; однако это подразумевает, что в крупных сетях наиболее оптимизированная сеть не обязательно должна иметь единую архитектуру. Одна часть сети может использовать кольцевую топологию, а другая — топологию «точка-точка». Как правило, для ядра сети оправдана архитектура DWDM.