АНАЛІЗ ПРОЦЕСІВ РОЗВИТКУ ОПТИЧНИХ ТРАНСПОРТНИХ ІНФОКОМУНІКАЦІЙНИХСИСТЕМ
Содержание
Вступ
Аспекти формування інструментарію для підвищенняефективності транспортних мереж
Визначення концепції розбудовиоптичних транспортних мереж
Аспекти формалізації моделі транспортної мережі
Аспекти інтеграції ланки в мережеву структуру
Вступ
Усучасному світі телекомунікацій коло питань щодо модифікації існуючих мережевихструктур розглядається як з технічних, так і з економічних позицій.
Отже,концепція розвитку чи модифікації транспортної інфокомунікаційної інфраструктури,яку необхідно визначити має опиратися на обидва підходи. Коли говоримо про сукупністьрішень, не слід забувати, що вони групуються та є взаємозалежними.
Уконцептуальних засадах розвитку оптичних транспортних систем необхідно приділитиувагу аналізу вже набутого історичного досвіду проектування та практичної реалізаціїпопередніх технічних телекомунікаційних проектів.
Методологія розбудови сучасної транспортної мережімає містити чітко визначені та пов'язані семантичні складові необхідних в процесіпроектування компонентів — мережа, як об'єкт, методика, метод, засіб — операційніелементи для аналізу та конфігурування або синтезу та розбудови оптимальної транспортноїмережевої структури.
Аспекти формування інструментарію дляпідвищення ефективності транспортних мереж
Природнімє той факт, що опис чи розбудову будь-якої системи слід починати у відповідностіз певною ієрархічною структурою. В даному випадку найкращим чином підходить ієрархія«концептуальні методики — інструментарій — методики для застосування інструментарію- методики оптимізації».
Отже,опис вирішення для проблеми підвищення ефективності оптичних транспортних мережслід починати у відповідному порядку:
1)Формування загальної концепції підвищення ефективності оптичних мереж — пошук потрібногонабору методик;
2)Вибір найбільш перспективного інструментарію та технологій для вирішення поставленоїзадачі на основі сформованих методик;
3)Опис методик впровадження, розробки оптимальних за надійністю структур з врахуваннямрозроблених методик та прикладних рішень
4)Паралельний техніко-економічний аналіз пропонованих рішень з розвитку або ре — конфігураціїтранспортних мереж
5)Методика оптимізації має опиратися на всі вищезазначені пункти та вносити визначеністьдля формування однозначних результатів всієї роботи
Інструментарій підвищення ефективності оптичнихтранспортних мереж — це сукупність методичних та технічних засобів, які задовольняютьумові підвищення технічних показників та параметрів, що формують в сукупності поняття«ефективність» (діаграма 1).
/>
ДіаграмаІнструментарій, як сукупність методів та засобів
Ефективність оптичних транспортних мереж — ступіньоптимальності використання потенційних ресурсів збудованих та проектованих мереждля найкращого можливого за якістю (такою, що незаперечно має підвищуватися) забезпеченнякористувачів інфокомунікаційними ресурсами.
Отже до інструментарію можна віднести методи тазасоби, які підіймають межу пропускної здатності тракту (планованого чи існуючого)як структурної одиниці мережі та мережі в цілому з використанням засобів інструментаріюзгідно методик, причому передбачається, що пропускна здатність має підвищуватисязавдяки використанню наступних концептуальних категоріальних пріоритетів:
а)підвищення пропускної здатності існуючих трактів та мережевих рішень
б)підвищення пропускної здатності за рахунок проектування нових трактів чи рішень
в)підвищення пропускної здатності шляхом дублювання існуючих трактів чи рішень
Зафункціональними особливостями слід виділити наступні пріоритетні категорії:
1)підвищення пропускної здатності високотехнологічними та високорівневими методами(оптимізація потоків)
2)підвищення пропускної здатності за рахунок використання нових рішень на оптичнихтрактах та нарощення швидкості старих трактів транспортних мереж
3)внесення змін в структуру мережі та заміну волокон і обладнання
Отже,етапи вибору та дослідження інструментарію для вирішення задач згідно проблематикиданої роботи мають бути узгодженими з наведеними пріоритетами.
Визначення концепції розбудови оптичних транспортних мереж
Утелекомунікаційному світі склалося так, що вимоги до структури сучасних мереж таїх структури стали визначатися технологіями більше, ніж будь-коли в історії. Основниминапрямними осями роботи над аналізом мереж слід вважати: розміщення вузлів комутації,з'єднання їх лініями зв'язку, обробка інформації, структура потоків та технології,які вимагаються користувачами для задоволення власних потреб.
Неможна оминути проблему «дірявих трубопроводів» у зв'язку, коли через низькуякість сервісу користувачі застосовують технологічне розширення вимог до пропускноїздатності, що дозволяє, наприклад, при сучасних підходах в ІР-телефонії зняти питаннянадмірних затримок. Не враховується лише те, що фізичний потік в магістральній мережі- це дороге явище.
Взагальному випадку схему підвищення ефективності телекомунікаційних мереж, можнапредставити у вигляді діаграми 2. Внаслідок неперервного процесу досліджень можливостісучасних телекомунікаційних систем невпинно зростають і на сьогодні, з врахуваннямостанніх розробок фізичної бази для оптичних систем передавання 100-150 Гбіт/с(для одного каналу) системи передавання безумовно забезпечують зростаючий попиткористувачів, крім того повністю використовується потенційна пропускна здатністьнайпопулярніших на планеті направляючих систем — оптичних волокон.
Слідзауважити, що існує визначена ієрархія пріоритетності інструментарію підвищенняефективності ТК мереж, оскільки при підвищенні, вимог до пропускної здатності вонаможе бути збільшена як за рахунок модернізації апаратної бази, так із рахунок нарощенняоб'ємів обладнання та каналів, що використовуватимуться паралельно. Природно, щопріоритетність та наукоємність першого шляху має бути вищою, так само, як і економічнийефект від впровадження запропонованих рішень. Так, зокрема, сталося при впровадженніWDМ технологій на оптичних трасах.
/>
Діаграма2. Блок-схема процесу підвищення ефективності телекомунікаційних мереж.
Багатопроблем стоїть перед операторами та інженерами-проектувальниками при виборі структурта розподілу потоків у нових мережах. Дана робота покликана у значній мірі дативідповідь на важливі питання щодо оптимальності розбудови:
структуримережі (топологія, конфігурації канально-мережевого рівня)
виборуконфігурації фізично-канального рівня
виборутранспортних технологій вищих рівнів
виборутехнологій підвищення пропускної здатності тракту
виборузасобів для підвищення надійності роботи з врахуванням вищенаведеного
Аналізбудь-якої мережі слід починати з аналізу ланок, а потім інтеграції (завдяки моделюванню)їх у єдину мережу.
Аспекти формалізації моделітранспортної мережі
Транспортнателекомунікаційна мережа в даній роботі представляється в якості частини навколишньогосвіту, розглядається самостійно і без зв'язку з оточенням. Але в силу того, що соціумзазнає еволюції шляхом тісної інтеграції в інфокомунікапійний простір, все ж з'являютьсяфактори впливу — система стає квазізамкненою. Основними факторами є ринкові чинники,економічні умови розвитку систем. Тому особливо актуальним стає дослідження поведінкителекомунікаційних систем в динамічному аспекті в умовах ринкових обмежень та нестабільності.
Втелекомунікаціях все обладнання має високу вартість та надійність, тому природнімє той факт, що обмеження капіталовкладень на будівництво нових та реконфігураціюіснуючих мереж відграє значну роль в процесі формування показників технічної ефективності.
Первиннамережа зв'язку включає вузли (елементи) з лініями зв'язку, що з'єднують ці вузли.Але з різних точок зору телекомунікаційна система є більше чи менше структуризованою.
В деяких випадках при аналізі мережевих транспортнихсистем міра структуризованості є визначальною, а в деяких — не має значення. Залежновід конкретного випадку і обраного математичногоапарату вибирається необхідний нам рівень структуризації.
Вцьому розділі структура інфокомунікаційної мережі передбачає інтеграцію в себе економічнихфакторів для визначення, а в деяких випадках обґрунтування необхідності застосуваннярезультатів моделювання для оптимізації структури мережі.
Параметризуватитранспортну телекомунікаційну систему вдається за допомогою методик розрахунку телекомунікаційнихструктур. Але розрахунок структури, як правило, передбачає наявність кількох оптимальнихза різними критеріями та майже еквівалентних результатів. Це вносить невизначеність,особливо при формуванні методичних вказівок до впровадження. Доцільність впровадженнята його обгрунтування неодмінно пов'язані з економічними сторонами проблеми.
Длярозрахунку транспортних систем для впровадження приймемо, що маємо справу з комплексноютехніко-економічною моделлю. Запропоновані методики дають можливість оптимізуватитранспортну мережу за комунікаційними ресурсами — пропускною здатністю, структуроюпотоків між у ланках мережі та топологічну структуру мережі.
Такимчином результатом застосування методик стає функціональний набір, який характеризує:
1)пропускну здатність мережі між кінцевими пунктами, що напряму визначає кількістьпослуг, які потенційно можуть бути надані;
2)резерв операторів, що не використовується, але теоретично може бути використанийдля надання додаткових об'ємів послуг користувачам.
Даніметодики не враховують та не формують:
1)цінову політику операторів;
2)політику відрахувань на амортизацію та розвиток, що включає модернізацію та перерозподілресурсів.
Дляпідведення підсумків, щодо запропонованих моделей оптимізації мережевих структурта надання рекомендацій про їхнє оптимальне використання слід сформувати узагальненіметоди щодо техніко-економічного обгрунтування з акцентом на економічний бік проблеми.
У даному розділі запропоновані методи для оптимізаціїрозподілу ресурсів мережі в умовах економічної обмеженості (кризи) для досягненнямаксимального економічного ефекту. Крім того для узагальнення стратегії розвиткута оновлення існуючого апаратного та ресурсного парку пропонується представити аналізтранспортної мережі передавання даних, як динамічної моделі керування ресурсами,застосовуючи принцип максимуму Л.С. Понтрягіна. Обидва підходи подаються нижче.
Аспекти інтеграції ланки в мережевуструктуру
Найважливішоюфункцією, яка описує оптичний багатоканальний тракт та, в загальному випадку є коефіцієнтпередавання тракту.
Виберемотестову імпульсну функцію із спектром в околі постійної складової, який формою нагадуєспектр квазі-когерентного джерела випромінювання. Нехай такою функцією буде />. Спектрфункції поданий на рис.1 нижче (отриманийза допомогою системи MathCad 2001):
/>
Рис.1Ненормований спектр тестової імпульсної функції
Запишемоспектральне рівняння балансу енергії, яке включає у себе результуючий енергетичнийспектр, що представлений як добуток усередненої передавальної функції на вхіднусукупність спектрів каналів WDMсистеми у вигляді сукупного амплітудного коефіцієнту у чисельнику,який розбито на завади від N-1 каналівта зміщений внаслідок розсіювань спектр власне інформаційного каналу, вхідний сумарнийспектр всіх вхідних оптичних каналів:
/>
Де/> - функціяамплітудних коефіцієнтів (енергії) вихідного групового спектру, /> - передавальна спектральнафункція тракту, /> - вхідний груповий енергетичний спектроптичного тракту, Nmax— кількість каналів системи, K — середнійкоефіцієнт підсилення енергії каналів в тракті.
Таким чином, запишемо спектральну функцію коефіцієнтапередавання завад як частку від ділення амплітудних коефіцієнтів вихідного спектруна вхідний:
/>
Вжепісля таких перетворень можна бачити, що функція передавання в дійсній частині єлінійно залежною від кількості каналів, які передаються оптичним трактом. Звідсиробимо висновок, що паразитні впливи, які теж входять до складу цієї функції залежатьвід кількості каналів і також зростають пропорційно їй, оскільки не враховуютьсязагасання, тобто функція />відповідає за спектр в каналі, йогоперетворення, в тому числі перекручення спектру та переноси спектральної потужності.У разі зменшення значення функції при деяких параметрах частоти та кількості каналівможна зробити висновок про збільшення впливу завад — збільшення відношення сигналшум.
оптична транспортна інфокомунікаційна мережа
Спектральнафункція передачі енергії тракту — енергетичний коефіцієнт передачі у такій інтерпретаціїє фактично функцією перехресних завад — перерозподілу енергії у спектрі груповогооптичного сигналу. Перехресні завади, які утворюються між каналами тракту залежатьлінійно від кількості каналів, крім того спектральна густина завад з країв діапазонівє вищою (внаслідок переносу спектральних потужностей — розсіювань).
Якщоврахувати лінійну залежність функції енергетики перехресних завад ланки від числаканалів, а число каналів залежним (для забезпечення прийнятної якості сервісу) відотриманої топологічної завантаженості, то можна записати матрицю відносних рівнівтопологічних завантаженостей — величин потоків та кількості каналів тракту для їхобслуговування, які утворять разом із структурним масштабуючим коефіцієнтом матрицювідносних величин завад:
/>
ТутN— кількість вузлів області аналізу, рівна кількості елементів матриці спряження/>, k— коефіцієнт розмірності,/> - енергетичнафункція передачі тракту, />-матриця відносних рівнів завад ланок-трактівоптичної багатоканальної мережі.
Яквидно з отриманих результатів, для оптичного волокна заданої довжини існує такакількість кроків вибору вхідного еліпса поляризації, для якої ефективність методує максимальною. Також при збільшенні кількості кроків ми спостерігаємо падіння ефективностівикористання такого методу компенсації. Це пояснюється тим, що під час підбору мінімальногозначення передача також ведеться, а значення ДГЗ не є мінімальним. Звичайно, призменшенні динаміки (збільшенні часу, протягом якого ОВ не змінюється) спостерігаєтьсязростання ефективності використання методу компенсації. Якщо довжина ОВ зростає,то спостерігається переміщення оптимального значення також в сторону збільшення.
Отже,для ОВ заданої довжини при постійній динаміці існує така кількість еліпсів поляризаціївхідного сигналу, для якої поляризаційно-модова дисперсія буде мінімальною. Дляконкретного волокна цей параметр (кількість вхідних сигналів) потрібно підбирати,тому що для різних волокон він також є різним (лежить в межах 15 — 30 точок, ефективність відрізняється також несуттєво).
Швидкістьвизначення одного значення ДГЗ на виході оптичного лінійного тракту і передача цьогозначення на передавальну сторону є фіксованою, і тому 20 вимірювань і 100 вимірювань(для різної кількості вхідних каналів) також займають даний час. Тому, якщо час100 вимірювань прийняти за 1, а динаміка виражена в часах вибору мінімуму, то 20вхідних сигналів призведуть до зменшення динаміки в 5 разів у порівнянні зі 100,що також збільшить ефективність використання методу компенсації саме у випадку з20 кроками.