Преимущества использования технологии OCDMA в оптических сетях доступа
1 июня 2016
Рубрика: Связь и телекоммуникации.
Автор: А.Р. Гафуров.

В условиях стремительного роста объема потока данных и потребностей абонентов, операторам связи приходится неизбежно сталкиваться с необходимостью увеличения скорости доступа, улучшения качества предоставляемых услуг и обеспечением защищенности сетей.

С начала нового тысячелетия можно увидеть кардинальные изменения в области телекоммуникаций и развитие использования оптических сетей доступа. За счет доступности широкой полосы пропускания оптических волокон, бурно развивается высокоскоростной Интернет.

Имеются две ключевые задачи, которые необходимо решать:

– как справляться с постоянно увеличивающимися требованиями абонентов к высокоскоростному обмену информацией;

– как обеспечить потребность в высоко интегрированных коммуникационных сетях.

Чтобы полностью использовать доступную полосу пропускания в оптических волокнах и удовлетворить требование полосы пропускания в будущих информационных сетях, необходимо мультиплексировать потоки данных, чтобы увеличить общую пропускную способность.

Современные оптические сети доступа
Из-за своей большой пропускной способности оптических сетей доступа, передача данных составляет от 10 до 100 раз (50 терабит в секунду) больше, чем в других сетях доступа. Наряду с этим, такие сети могут быть протянуты на большие расстояния. Несмотря на то, что стоимость их установки дороже, они надежны и эффективны по сравнению с другими методами доступа.

На сегодняшний день оптические сети доступа преобразуются от оптической формы в электронную: это происходит каждый раз, когда нужно подключить их к маршрутизатору или коммутатору на стороне абонента. Скорость, с которой передаются оптические сигналы, намного выше, чем скорость, с которой данные могут быть обработаны с помощью электронных схем. Поэтому, чтобы реализовать весь потенциал оптической технологии, необходимо строить полностью оптические сети.

В настоящее время существует два поколения оптических сетей:

– первое поколение оптических сетей просто заменяет медные кабели на волоконно-оптические;

– второе поколение оптических сетей учитывает возможность использования последних разработок оптических устройств и технологий.

Существует два типа систем, которые используются в технологии оптоволокна до дома (Fiber To The Home): активные (Active Optical Network) и пассивные (Passive Optical Network) оптические сети.

Активные оптические сети для осуществления передачи и обработки протекающей в сети информации, используют различные коммутаторы и маршрутизаторы, требующие подключения к электрической сети. Каждый сигнал, переданный со станции, направляется прямо к абоненту, к которому он предназначен. Каждая стойка с коммутаторами может обслуживать до 1000 абонентов. Используемый в данных сетях стандарт IEEE 802.3ah обеспечивает скорость доступа до 100 Мбит/с по одномодовому оптическому волокну. На сегодняшний день скорости доступа до 1 Гбит/с становятся коммерчески доступными [1].

Самым главным отличием пассивных оптических сетей от активных, является отсутствие оборудования, требующего подключения к электрической сети. Вместо этого, здесь используются специальные пассивные оптические разветвители, которые разделяют оптические волокна/сигналы, проходящие сквозь них, на каждого абонента. Таким образом, питание здесь необходимо только для источников и приемников данных. Данная сеть предоставляет услуги Triple-play (высокоскоростной доступ в Интернет, кабельное телевидение и телефонная связь) на расстоянии до 20 км между абонентом и АТС.

Для увеличения емкости потока данных в современных оптических сетях доступа, существуют технологии мультиплексирования, такие как множественный доступ с разделением длин волн (Wavelength-Division Multiple Access) и оптический множественный доступ с кодовым разделением (Optical Code Division Multiple Access).

Пассивная оптическая сеть с WDMA использует для восходящего потока всего одну длину волны. Несмотря на то, что длина волны является уникальной для каждого канала восходящего потока, количество длин волн может быть недостаточным для WDMA, чтобы вместить даже умеренное число абонентов [2].

Технология OCDMA в оптических сетях доступа
Оптический множественный доступ с кодовым разделением был предложен в середине 70-х годов [3], и долгое время оставался вне господствующих тенденций научно-исследовательских работ в оптических технологиях. Но в последние годы, оптический CDMA (OCDMA) привлекает все большее внимание за счет своего потенциала в расширенной информационной безопасности, простого и децентрализованного управления сетью, улучшенной спектральной эффективности и увеличенной гибкости пропускной способности [5].

В оптических сетях доступа с применением технологии кодового разделения абонентов CDMA, используется пакетная передача данных, как и в радиосетях. Ряд общих принципов кодового разделения абонентов остается таким же, как и в радиоканале, однако, имеется ряд отличий: во-первых, волоконно-оптический канал распространения оптических сигналов, во-вторых, используются другие методы модуляции, в-третьих, наряду с известными кодовыми последовательностями применяются последовательности, специфичные для оптического канала, в-четвертых, элементная база оптических сетей CDMA (OCDMA) иная, чем в радиоканале [4].

Процесс мультиплексирования в OCDMA состоит из следующих шагов:

– поток данных каждого абонента кодируется, используя уникальную кодовую последовательность для временного распределения и/или с помощью спектрального кодирования каждого бита данных;

– все закодированные сигналы абонентов одновременно и асинхронно передаются в линию;

– приемник каждого абонента декодирует свой закодированный сигнал из общего потока данных.

Особенностями OCDMA являются полная асинхронная передача, низкая задержка и легкое увеличение емкости сети, и конечно же, улучшенная безопасность за счет использования сложных типов кодов [2].

В настоящее время ведутся множество исследований по технологии OCDMA. В своей магистерской диссертационной работе, «Анализ и разработка модели широкополосной сети абонентского доступа на основе технологии оптического CDMA», мной была разработана имитационная модель. Результаты моего исследования показали, что с увеличением скорости передачи данных и с увеличением расстояния между передающей станцией и абонентом, наблюдаются незначительные изменения добротности и коэффициент ошибок [5].

Заключение
Использование технологии оптического CDMA в современных широкополосных сетях абонентского доступа позволит значительно увеличить скорость доступа, качество предоставляемых услуг и обеспечит лучшую защищенность сети, другими словами, удовлетворит возрастающие потребности абонентов.

Список использованной литературы

  1. ITU-T Recommendation G.985, 100 Mbit/s point-to-point Ethernet based optical access system. Fiber To The Home (FTTH) Design and Analysis using OCDMA Structure M.A.Othman, M.M.Ismail, H.A.Sulaiman, M.H,Misran, M.A.M.Said
  2. Hooshang Ghafouri-Shiraz, D.Eng., M. Massoud Karbassian, Ph.D., OPTICAL CDMA NETWORKS: Principles, Analysis and Applications, A India, A John Wiley & Sons, Ltd., Publication, 2012.
  3. P. R. Prucnal, M. A. Santoro, and T. R. Fan, “Spread spectrum fiber-optic local area network using optical processing”, J. Lightwave Technol., Vol.4, no.5,pp.547-554, May, 1986.
  4. Гафуров А.Р., Сравнительный анализ технологий оптического CDMA и оптического CDMA с использованием WDM, ТУИТ, 2015г.
  5. Gafurov A.R., Research and development of model of broadband subscriber access network based on the technology of optical CDMA, TUIT, 2016

Автор: А.Р. Гафуров, магистрант ТУИТ

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте