WDM / OTN: تقنية نقل بيانات الشبكة ذات السعة الكبيرة

نستخدم الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر للنشر على Facebook ومشاهدة مقاطع الفيديو كل يوم. تتطلب هذه الأنشطة اليومية البسيطة دعم نظام نقل كبير السعة. خلاف ذلك ، لا يمكن تسليم محتويات Facebook ومقاطع الفيديو بدقة إلى هاتفك المحمول أو شاشة الكمبيوتر. في نظام النقل ذو السعة الكبيرة هذا ، هناك تقنية مهمة هي WDM / OTN.

المحتويات على الإنترنت

WDM (تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي) هي تقنية تستخدم موجات ضوئية مختلفة لنقل خدمات مختلفة وتنقل خدمات متعددة في وقت واحد في نفس الألياف. يمكن اعتبار OTN (شبكة النقل البصري) نسخة محسّنة ومحدثة من WDM. دعنا نتحدث عن هاتين التقنيتين أدناه.

 

ما هو WDM؟

إذا تم تشبيه الألياف الضوئية بطريق سريع ، فإن موجات الضوء المستخدمة لنقل الخدمات في نظام إدارة الطلب على الطاقة تُقارن بالشاحنات. خدمات النقل المختلفة مثل Facebook ومقاطع الفيديو تعادل الحزم التي سيتم نقلها ، والتي يتم وضعها مباشرة على شاحنات مختلفة. إذا اندفعت جميع هذه الشاحنات في ناقل الحركة بالألياف الضوئية بغض النظر عن الممرات ، فسوف يتسبب ذلك في حدوث فوضى واضطراب في الطريق السريع بأكمله ، مما يؤثر على كفاءة ناقل الحركة. باستخدام WDM ، يمكن نقل خدمات نقل مختلفة في وقت واحد على نفس الألياف الضوئية ، وهو ما يعادل تقسيم الممرات لمركبات مختلفة على الطريق السريع ، مما يسمح للسيارات المختلفة بالعمل على ممرات مختلفة في نفس الوقت ، مما يحسن كفاءة الإرسال.

رسم تخطيطي لمحاكاة الألياف الضوئية

في الوقت نفسه ، لضمان حركة مرور سلسة ، من الضروري التمييز بين الممرات حتى تتمكن المركبات المختلفة من السير في طريقها الخاص. على غرار تقسيم الممرات الكبيرة والممرات الصغيرة على الطرق السريعة ، تنقسم الممرات في نظام إدارة الطلب على المياه إلى نوعين: CWDM (تعدد تقسيم الطول الموجي الخشن) و DWDM (مضاعفة تقسيم الطول الموجي الكثيف). الأول له فاصل حارة أكبر (فاصل طول الموجة) ، بشكل عام ، 20 نانومتر ، بينما الفاصل الأخير صغير ، وعمومًا أقل من 0.8 نانومتر.

 

مما يتكون نظام إدارة الطلب على المياه؟

هل تسمح WDM بنقل خدمات مختلفة على ليف واحد في نفس الوقت طالما أن الممرات مقسمة؟ الأمور ليست بهذه البساطة ، دعنا نلقي نظرة على كيفية قيام إدارة الطلب على المياه بذلك!

من الناحية المهنية ، يتكون نظام WDM بشكل عام من OTU (وحدة مستجيب بصري) ، ووحدة MUX / DEMUX ، وقناة مراقبة ، ووحدة مكبر ضوئي.

مخطط محاكاة نظام إدارة الطلب على المياه

بعد ذلك ، كيف تعمل الأجزاء المختلفة من WDM معًا لإكمال نقل الخدمة؟ دعونا نلقي نظرة على عملية نقل الخدمات في إدارة الطلب على المياه.

1. لكي يتم إرسال الخدمات في WDM ، من الضروري أولاً إرسال الخدمات إلى السيارة المخصصة لـ WDM (وحدة ieOTU) ، وتحويل إشارات الخدمة هذه إلى إشارات بصرية ذات طول موجي قياسي يتعرف عليها WDM.
2. مركبات الإشارة الضوئية ذات الموجة القياسية التي تحمل الخدمات ، تتجه إلى نقطة التفتيش (أي وحدة تعدد الإرسال) ويتم ترتيبها في حارات مختلفة عبر نقطة التفتيش. تسير كل مركبة على حارة واحدة من الطريق السريع في نفس الوقت.
3. يجب أن يشرف الطراد على حالة قيادة السيارة ، أي قناة المراقبة ، لضمان نقل الخدمة العادي.
4. إذا كانت مسافة النقل طويلة ، فمن الضروري أيضًا السماح للمركبة بالدخول إلى نفس محطة الوقود ، أي لتجديد إشارة الخدمة وتضخيمها من خلال وحدة مكبر الصوت الضوئي لضمان عدم تلف الخدمة أثناء النقل لمسافات طويلة.
5. عند نقل الخدمة إلى المحطة الطرفية ، ستخرج السيارة من محطة الفحص (أي وحدة فك تعدد الإرسال) وسيتم تحويلها إلى المخرج المقابل لمحطة الزبون المستقبلة. يتم تفريغ الخدمة من السيارة ، أي تحويلها إلى إشارة خدمة العملاء (أي إشارة خدمة بدون معلومات الطول الموجي) من خلال وحدة OTU ، وإرسالها إلى العميل.

ما هو OTN؟

من المقدمة أعلاه ، يمكننا أن نستنتج أن أكبر ميزة لتقنية WDM هي أنها تستخدم موارد الألياف الضوئية بشكل جيد ويمكن أن توفر نقل بيانات كبير السعة. ومع ذلك ، فإن إدارة الطلب على المياه لها أيضًا العيوب التالية:

• إذا كانت "حزمة" الخدمة على مركبة WDM بها خطأ أثناء النقل ، فلا توجد طريقة للتعرف عليها. أي أن نظام إدارة الطلب على المياه لديه قدرة ضعيفة على مراقبة الخدمات وإدارتها وتشغيلها وصيانتها.
• إذا تم إرسال خدمة على القناة المخصصة لنظام إدارة الطلب على المياه ، فلا يمكن استخدام القناة بواسطة خدمات أخرى ، مما يؤدي إلى إهدار الموارد. يبدو الأمر كما لو أن حارة كل مركبة ثابتة على الطريق السريع ، حتى لو كان الممر مجانيًا ، لا يمكن للأنواع الأخرى من المركبات استخدام هذا الممر.

مع تطور شبكات الاتصال ، ازداد حجم البيانات على شبكة البيانات بسرعة ، ويجب على الخبراء الاستمرار في تطوير إمكانات إدارة الطلب على المياه وتحسين قدراتها في إدارة الطلب على المياه ، لذلك ولدت تقنية جديدة - OTN.

كما ذكرنا سابقًا ، فإن نظام إدارة الطلب على المياه يشبه نظام المرور على الطرق السريعة ، و OTN هو نسخته المطورة. تنعكس وظائفها المطورة بشكل رئيسي في الجانبين التاليين:

• أضف قواعد التشغيل والصيانة. تهدف التدابير المحددة إلى زيادة هيكل الإطار لتحسين إمكانيات المراقبة والإدارة والتشغيل والصيانة للخدمة.

مخطط المقارنة بين نظام إدارة الطلب على المياه ونظام شبكة النقل الذكية

من الرسم التخطيطي المبسط لمقارنة نظامي WDM و OTN أعلاه ، يمكن ملاحظة ما يلي:

في نظام WDM ، يتم تحويل الخدمة بدون معلومات الطول الموجي التي تدخل نظام WDM إلى خدمة بمعلومات الطول الموجي ، ويتم وضعها في النظام للإرسال. وهذا يعني أن نظام إدارة الطلب على المياه لا يحتوي على آلية مراقبة للخدمات المرسلة ، ويضمن فقط إمكانية إرسال الخدمات إلى الطرف المستقبل.

في نظام OTN ، يتم توفير مجموعة من القواعد لوضع الخدمات في نظام OTN ، أي ما يسمى بمتطلبات بنية الإطار. سيتم حزم الخدمات التي تدخل نظام OTN وفقًا لمتطلبات هيكل إطار OTN ، أي إضافة معلومات المراقبة والإدارة والتشغيل والصيانة. ثم يتم تحويل الخدمات إلى خدمات بها معلومات الطول الموجي وإرسالها إلى نظام OTN للإرسال.

• تمت إضافة وظيفة كروس كهربائية بحيث يكون ملف نظام OTN يمكنه معالجة إشارات خدمة العملاء وإشارات إدارة الطلب على المياه على التوالي.

وظيفة التقاطع الكهربائي

كما ذكر أعلاه ، يجب تحويل إشارات خدمة العملاء إلى إشارات تقسيم الطول الموجي لنظام إدارة الطلب على المياه لنقل خدمات العملاء. عندما يعالج نظام WDM التقليدي هذه الوظيفة ، يتم تنفيذها مباشرة من خلال نفس اللوحة الفردية ، وتحتاج كل خدمة عملاء إلى احتلال ناقل واحد للموجة الخفيفة. عندما يكون هناك المزيد والمزيد من أنواع خدمات العملاء على الشبكة ، من أجل نقل هذه الخدمات في نظام إدارة الطلب على المياه ، من الضروري تطوير لوحات جديدة لتقديم هذه الخدمات ، مما سيزيد من تكلفة إنشاء الشبكة ؛

من ناحية أخرى ، ستشغل هذه الخدمات أيضًا المزيد من موجات الضوء ، مما يؤدي إلى نقص الموارد. لذلك ، يقدم نظام OTN وظيفة التقاطع الكهربائي ، والتي تشبه إضافة مركز إرسال البضائع إلى نظام النقل WDM التقليدي. سيقوم مركز إرسال البضائع بتعبئة وإرسال البضائع المختلفة (أي خدمات مختلفة) التي تدخل نظام النقل عبر شبكة النقل إلى مركبات مختلفة (أي حملها بموجات ضوئية مختلفة).

مركز إرسال البضائع

تتمثل ميزة مركز إرسال البضائع في أنه إذا تمت إضافة خدمة عملاء جديدة إلى الشبكة ، فلا يلزم إضافة سوى البطاقة الفردية من جانب العميل التي تصل إلى الخدمة الجديدة. ويتم استعارة خدمة النقل الحالية للبطاقة المفردة على جانب الخط ، مما يوفر تكلفة إنشاء الشبكة. وفي الوقت نفسه ، عندما تكون الشاحنات في مسار معين خاملة ، يمكن لمركز توزيع البضائع تحميل الشاحنات بخدمات العملاء في أي وقت ، وذلك لتجنب عمل الشاحنات فارغًا على المسار وإهدار الموارد.

وباختصار ، فإن OTN هي تحسين لإدارة الطلب على المياه ، مما يزيد من تحسين قدرات التشغيل والصيانة وقدرات جدولة الموارد المرنة لأنظمة إدارة الطلب على المياه.

باختصار ، تعمل تقنية WDM / OTN كنظام نقل كبير السعة لشبكات البيانات في الوقت الحاضر. ينقل باستمرار هذه "السلع" من بيانات المعلومات بموثوقية أعلى وقدرة جدولة مرنة أعلى ومعدل أعلى لاستخدام الموارد.

بعد ذلك ، سنناقش اتجاه التقدم والتطور لتقنية OTN.

التكنولوجيا 400G

شاركت العديد من الشركات المصنعة الكبرى وأكملت 400 اختبار متعلق بـ G. تتضمن بيئة الاختبار ألياف بصرية G.652D و G.654E وشبكات تستخدم مكبرات الصوت EDFA و Raman. نمط الاختبار هو 400 جرام 16 متر مربع، تم تحقيق التسامح B2B OSNR أقل من 17 ديسيبل ، ومعدل الباود حوالي 91.

معدل القناة	تنسيق التحوير	بالباود (غباود)	الفاصل الزمني المتوقع (غيغاهرتز)
400غ	64QAM	39.09	50
	PCS16QAM	68	75
	PCS16QAM	85	100
	PCS16QAM	91.6	100
400غ	PCS16QAM	120	137.5
	16QAM	59.03	75
	QPSK	119.08

اختبارات 400G ذات الصلة

400G 16QAM محدودة بمسافة الإرسال وهي غير عملية لشبكات المسافات الطويلة الأساسية. لذلك ، يتم تشجيع الشركات المصنعة على عرض 400G QPSK. دعمت بعض الشركات المصنعة أو ستدرك الاستخدام التجاري لـ 400G QPSK بحلول نهاية هذا العام. فيما يتعلق بنطاق التردد ، تم تسويق النطاق C ++ تجاريًا على نطاق واسع ، ويجري النظر في اقتراح النشر المستقبلي لـ C + L.

التكنولوجيا 800G

بدأ البحث المتعلق بتكنولوجيا 800G قبل بضع سنوات ، وقد أكمل بعض المصنّعين بالفعل اختبار التحقق المختبري لـ 800G 64QAM ، وقد دعموا بالفعل النشر التجاري لـ 800G. بينما تبذل الشركات المصنعة الأخرى جهودًا على 1.2T.

معدل القناة	تنسيق التحوير	بالباود (غباود)	الفاصل الزمني المتوقع (غيغاهرتز)
800غ	64QAM	78.18	87.5
	PCS64QAM	95	112.5
	PCS64QAM	91.6	100
	16QAM	118.06

اختبارات 800G ذات الصلة

وفي الوقت نفسه ، نظرًا لتطبيقات 800G ، من المحتمل جدًا ألا تتمكن C + L من تلبية متطلبات الإرسال 80 موجة. بدأت الأبحاث ذات الصلة على S-band.

فليكس التكنلوجيا

يتم الوصول إلى خدمات FlexE كخدمات عملاء. الطرق القياسية لرسم الخرائط وتعدد الإرسال التي تدعم خدمات 50G / 100G / 200G FlexE إلى OTUk (V) هي كما يلي:

• الطريقة الأولى: طريقة غير مدركة

يتم تعيين 50G / 100G / 200G PHY في مجموعة FlexE إلى OPUFlex من خلال BMP ، ثم إلى إشارة قناة ODU4 ، وأخيراً إلى واجهة خط OTU4 (V) / OTUCn. يمكن استخدام طريقة معالجة Deskew لتقليل فرق التأخير لكل قناة إيثرنت.

الطريقة الأولى: طريقة غير مدركة

• الطريقة الثانية: الإنهاء

يستخدم إجراء رسم الخرائط الخاملة (IMP) لتحقيق التعيين من إشارة العميل إلى ODUFlex ، والذي يطابق فرق المعدل بين إشارة العميل وحاوية ODUflex عن طريق إضافة أو حذف رمز الخمول في إشارة العميل FlexE.

الطريقة الثانية: الإنهاء

لا تدرك شبكة النقل خدمات FlexE الفرعية وتعاملها على أنها n * 100GE / 200GE / 400GE لرسم الخرائط / إزالة الخرائط.

• الطريقة الثالثة: الإدراك

عن طريق إزالة الفواصل الزمنية غير المستخدمة وتعدد إرسال إشارات FlexE المملوءة جزئيًا ، يتم تعيينها إلى OPUflex من خلال BGMP ، إلى ODTU4.ts / ODTUCn.ts من خلال GMP. ثم يتم مضاعفة إرسالها إلى إشارات قناة ODU4 / Cn ، وأخيراً إلى واجهة خط OTU4 (V) / OTUCn.

الطريقة الثالثة: الإدراك

 

جامعة ولاية أوهايو التكنلوجيا

• يتم حمل VC على OSU

يتم تعيين VCs المختلفة في واجهة SDH إلى أنابيب OSU مختلفة وفقًا لإسناد الخدمة. جدولة الخدمة مرنة واستخدام النطاق الترددي مرتفع. يمكن تعيينها بواسطة VCns فردي أو متعدد إلى OSU واحدة ، ويتم تحقيق عقدة معالجة OSU <> VC عن طريق مزامنة الساعة.

يتم تعيين VCs مختلفة لأنابيب OSU مختلفة

من الضروري أن يدعم هذا الحل استرداد VC من واجهة STM-N وتعيينه إلى خط أنابيب OSU ، وينفذ جدولة الإرسال من طرف إلى طرف. تدعم حبيبات الخدمة تعيين حبيبات خدمة VC12 و VC3 و VC4 إلى OSU. وهي مقسمة إلى السيناريوهين التاليين.

 

السيناريو شنومكس: يتم تعيين VCn واحد (VC4 / VC3 / VC12) إلى OSU واحد.

(1) يتم تعيين إشارة VC أولاً إلى AU / TU ؛

(2) يتم تعيين AU / TU إلى OSU بطريقة مشابهة لـ CBR ، ويشير مؤشر PTR إلى موضع البداية لـ AU / TU.

يتم تعيين VCn واحد (VC4 / VC3 / VC12) إلى OSU واحد

 

السيناريو شنومكس: يتم تعيين VCn متعددة (VC4 / VC3 / VC12) إلى OSU واحد.

(1) قم بتعيين VC للقناة M على القناة M المحاذاة AU / TU ، ثم قم بتعيينها إلى OSU عن طريق تشذير البايت ؛

(2) يتم تعيين AU / TU إلى OSU بطريقة مشابهة لـ CBR ، ويشير مؤشر PTR إلى موضع البداية لـ AU / TU الأول.

يتم تعيين VCn متعددة (VC4 / VC3 / VC12) إلى OSU واحد

 

• تدعم OSU وظيفة دول مجلس التعاون الخليجي مع القناة

يمكن استخدام OTN GCC التقليدي لاسترداد ASON ، فضلاً عن الاكتشاف التلقائي والتحقق من المنفذ. يمكن استخدامه لفصل ونقل المعلومات الخاضعة للرقابة. على أساس OTN النظام القياسي ، تتطلب كل طبقة GCC نظرًا لاكتمال وظائف طبقة المسار. ومن ثم ، تحتاج OSU أيضًا إلى شبكة طبقة البناء الخليجية الخاصة بها لإنشاء اتصالات الشبكة الفرعية OSU.

تدعم OSU وظيفة دول مجلس التعاون الخليجي مع القناة

استنادًا إلى استرداد OSU GCC ، بالتعاون مع كل قناة OSU لبناء قناة اتصال مرتبطة ، يمكن تنفيذ إعادة التوجيه المستندة إلى OSU. يمكن أن يكون ربط دول مجلس التعاون الخليجي مملوكًا ويمكن إعطاء الأولوية لإشارات الخدمة عالية الجودة.

 

• وظيفة النقل المختلط OSU و ODU

تدعم OSU الحالية مخطط تعدد إرسال من خطوتين ، والذي يفرض بعض القيود على تخطيط النطاق الترددي للشبكة. لا يتمتع المشغلون بالمرونة الكافية لتصميم الشبكة ، مما يؤدي إلى مشكلة تجزئة النطاق الترددي للفتحة الزمنية.

في المستقبل ، يمكن أن تدعم ODTU تعدد الإرسال المختلط لـ OSU و ODU. كما أنه يدعم تخصيص الفتحة الزمنية المرنة لتحقيق مشاركة النطاق الترددي وتخطيط النطاق الترددي المرن.

يمكن أن تدعم ODTU تعدد إرسال مختلط من OSU و ODU

 

تقنية الطبقة الضوئية

توجد تقنية OAM للطبقة الضوئية في نهاية الإرسال لجهاز التوصيل المتقاطع للاندماج الإلكتروني. يتم تحميل نهاية الخرج لكل وحدة OTU بإشارة تعديل أعلى بتردد منخفض. بالنسبة لإشارات الخدمة ذات الأطوال الموجية المختلفة ، فإن ترددات إشارات الضبط العلوي مختلفة وتتوافق مع أطوال الموجات واحد لواحد. يتم تنفيذ تحميل المعلومات العامة بشكل متزامن.

تعديل من نقطة واحدة كشف متعدد النقاط

في نفس الوقت ، يمكن الكشف عن أعلى إشارة تعديل ، ويمكن الكشف عنها في كل نقطة كشف لاحقة. يمكن لتقنية الطبقة الضوئية أيضًا اكتشاف المعلومات العلوية للقناة ومعلومات الخصائص الرئيسية المختلفة لكل طول موجة.