Poprzedni Następny

Jak wygląda sieć operatorska, czyli o optycznych sieciach transportowych słów kilka

Autorem tekstu jest Rafał Szwedowski
Główny Architekt SDN w EXATEL

 


Pierwszym, a nawet jedynym skojarzeniem, z sieciami operatorskimi są zazwyczaj sieci komputerowe. Co nie powinno być zaskoczeniem. Świadomość technologii pakietowych jest bardzo wysoka. Głównie ze względu na powszechność jej użyciu. Mimo, że potrzeba konfiguracji sieciowej urządzeń w środowisku domowym praktycznie już nie występuje. Czy przełączniki i rutery, to jedyne urządzenia, które budują infrastrukturę sieci operatorskiej? Niekoniecznie.

Internet to nie wszystko

Najczęstszą, zwłaszcza dla użytkowników detalicznych usługą jest „dostęp do internetu”. Ta usługa faktycznie bazuje na stosie protokołów, rozumianych jako sieć komputerowa. Istnieją jednak nieco bardziej wymagający klienci, którym nie zależy na prostym dołączeniu do sieci, a na przesyle informacji zachowując ścisłe zależności czasowe jak i parametry jakościowe. Takie przypadki użycia, to np.:

  • operatorzy infrastruktury mobilnej, którzy muszą synchronizować ze sobą stacje bazowe,
  • właściciele data-center, którzy łączą rozproszone klastry super komputerów oraz ich macierze dyskowe,
  • klienci biznesowi, którzy realizują bardzo wymagające na opóźnienia i jakość połączenia placówkami,
  • łączenie bardzo odległych od siebie lokalizacji

Mimo, ogólnego trendu i konwergencji technologii w stronę sieci pakietowych, to nie wszystkie z wyżej wymienionych przypadków da się zrealizować tylko w ten sposób. Sieci pakietowe są z natury asynchroniczne, ciężko jest w nich zachować determinizm a dodatkowo pojawiają się w nich problemy natury fizycznej.

Sieć transportowa

W celu sprostania szeregu wymagań, aby dostarczyć wyżej wymienione usługi, operator zmuszony jest do zaopatrzenia się w wyspecjalizowaną infrastrukturę, którą nazywa się siecią transportową.

Jest to sieć, której zadaniem jest transport informacji pomiędzy fizycznymi lokacjami.

ITU-T G.805

Wyróżnia się zarówno pakietowe jak i optyczne sieci transportowe, ponieważ obie budują infrastrukturę, do dostarczania usług. Obie charakteryzują się różnym kosztem, technikami, jak i możliwościami.

Optyczna sieć transportowa, to sieć, która przede wszystkim:

  • Jest przystosowana do transportu sygnałów cyfrowych, a zdefiniowanych struktur binarnych (ang. data chunks)!

  • Posiada naturę połączeniową.

  • Transportuje informacje cyfrowe w sposób transparentny.

Sygnał cyfrowy rozumiany jest jako sekwencja bitów, która w sposób transparentny dostarczana jest na dużą odległość do odbiorcy usługi. Ze względu na prawa fizyki i oraz ograniczenia związane z propagacją fal elektrycznych lub optycznych ta sama sekwencja pojawi się, ze stałym opóźnieniem po drugiej stronie. Natomiast operator gwarantuje, że sekwencja zostanie zachowana niezmieniona, a bity będą napływać z góry określoną szybkością.

Na dwóch końcach takiej usługi, można podłączyć do siebie rutery, serwery a nawet odbiornik video, posiadając przy tym odczucie, jakby oba urządzenia stały bezpośrednio obok siebie. Oczywiście, nieopłacalnym byłoby połączenie urządzeń jednym długim kablem lub światłowodem. Dodatkowo, tłumienie wynikająca z odległości z pewnością pokrzyżowały by plany połączenia.

Optyczna sieć transportowa

W transportowych sieciach sieciach optycznych następuje zamiana sygnału elektrycznego na konkretny sygnał optyczny, który jest przenoszony przez sieć transportową. Co prawda, sygnały optyczne realizowane są jako kanały w paśmie podczerwieni, natomiast w celu łatwiejszego zrozumienia zagadnienia, można sobie wyobrazić, że transmitowane są w konkretnym kolorze.

Biorąc pod uwagę, że nadajniki emitują wiązki światła w “różnych kolorach”, możliwe jest ich równoległy przesył w tym samym medium transmisyjnym, którym jest światłowód. Tę technikę nazywamy zwielokrotnieniem w domenie długości fali (WDM – Wave Division Multiplexing), co jest istotą optycznych sieci transportowych, ponieważ umożliwia wykorzystanie jednego traktu światłowodowego w celu przenoszenia nawet setka różnych sygnałów. W takim wypadku, dla operatora zasobem nie jest przepływność a szerokość pasma.

Biorąc pod uwagę fizyczne zależności jak i problemy, węzły optyczne są bardzo skomplikowanymi, modularnymi urządzeniami. W zależności od wymagań, zbudowane są z wielu pasywnych oraz aktywnych komponentów, które ostatecznie umożliwiają przesłanie wiązki światła przez sieć. Są to między innymi:

  • transpondery, muxpondery
  • filtry/multipleksery,
  • WSS,
  • wzmacniacze,
  • kompensatory dyspersji,
  • oraz wiele innych.

Wiele z tych elementów, wymaga specjalnej konfiguracji oraz dostrajania w celu realizacji usługi end-to-end. Co sprawia, że proces zestawiania usługi może być żmudny i czasochłonny.

Dodatkowo, w celu optymalizacji kanałów optycznych bardzo często stosuje się także zwielokrotnienie w domenie czasowej, w którym ciągły sygnał cyfrowy dzieli się na szczeliny czasowe, w ramach których wyodrębniane są niezależne kanały, które także w sposób deterministyczny transportowane są przez sieć telekomunikacyjną. Dana technika wykorzystywana jest w wielu technologiach sieciowych, w sieciach transportowych realizowana jest w ramach standardu OTN.

Ostatecznie, sieć operatorska logicznie prezentuje się następujący sposób.

Planowanie sieci

Użycie odpowiedniej technologii wynika z głównie z zapotrzebowania, parametrów jakościowych usługi jak i kosztu. Na podstawie właśnie tych czynników rozwój sieci jest planowany długoterminowo.

Oczywiście, to jak ostatecznie wygląda sieć u wybranego operatora zależy od segmentu, rozpiętości geograficznej, polityki i planów architektonicznych. Natomiast bardzo ciężko byłoby zbudować sieć ogólnokrajową, a nawet między-kontynentalną pomijając techniki wymienione powyżej.

Monitorowanie wielowarstwowej sieci, automatyczne sterowanie , konfiguracja oraz programowalność to tematy, które również dotyczą sieci transportowych. Te jednak zostaną omówione w kolejnych wpisach.

 

Przycisk kierujący na stronę poświęconą programom SDN EXATEL
Przycisk kierujący na stronę poświęconą rekrutacjom w EXATEL

Podobne