Dimenzovanie WDM optických sietí

1. Dimenzovanie WDM optických sietí Doktorand: Ing. Miroslav Bahleda Školiteľ: Prof. Ing. Karol Blunár, DrSc. Oponent: Prof. Ing. Milan Dado, PhD.

2. WDM siete • optické siete s vlnovo deleným multiplexom • rozdelenie (riedke WDM, husté WDM (DWDM)

3. Výhody a nevýhody • výhody: • lepšie využitie prenosovej kapacity siete • možnosť prenosu signálov s rôznymi prenosovými rýchlosťami, s rôznou moduláciou a formátom signálu • možný súčasný prenos analógového a digitálneho signálu • zvýšenie prenosovej rýchlosti pridaním vlnovej dĺžky • zníženie požiadavky na rýchlosť elektronických obvodov • transparentnosť na dátový formát a rýchlosť (IP, ATM, SDH...) • možnosť spínania a smerovania

4. Výhody a nevýhody • nevýhody: • prídavný útlm WDM multiplexorov a demultiplexorov • potreba vysoko stabilných zdrojov svetla pre rôzne vlnové dĺžky • potreba kvalitných filtrov • technologická náročnosť jednotlivých komponentov • nelineárne javy: • štvorvlnové zmiešavanie • krížová fázová modulácia • vlastná fázová modulácia

5. Prepojovanie vo WDM sieťach • najdôležitejšia úloha pri budovaní spojenia • dve samostatne čiastočné úlohy: • smerovanie • prideľovanie vlnových dĺžok

6. Algoritmy • pre smerovanie: • RSVP (Resource Reservation Protocol) - protokol rezervácie prostriedkov • SRLG (Shared Risk Link Group) - protokol skupinového zdieľania rizika liniek • FR (Fixed Routing) - pevné smerovanie • FAR (Fixed Alternative Routing) - pevne alternatívne smerovanie • C-BAR (Capacity- Balance Alternate Routing) - alternatívne smerovanie v závislosti na kapacite

7. Algoritmy • pre prideľovanie vlnových dĺžok: • FF (First -Fit) - výber prvej vhodnej • RF (Random Fit) - náhodný výber • FPLC (Fixed Paths Least Congested) - výber pozdĺžnajmenej preplnených pevných ciest • LU (Least Used) - výber najmenej používanej vlnovej dĺžky • MU (Most Used) - výber najviac používanej vlnovej dĺžky • WR (Wavelenght Reservation) - metóda rezervácie vlnovej dĺžky

8. Vlnová konverzia • prenos: • na tej istej vlnovej dĺžke →prenos bez vlnovej konverzie • prenos na rôznych vlnových dĺžkach →prenos s vlnovou konverziou • vlnová konverzia: zmena prichádzajúcej vlnovej dĺžky na inú odchádzajúcu vlnovú dĺžku • vo všeobecnosti ľubovoľná prichádzajúca vlnová dĺžka môže byť prepojená na rôzny počet vlnových dĺžok k, pričom počet možných vlnových dĺžok na výstupe je W

9. Druhy vlnovej konverzie • žiadna vlnová konverzia(k=1) (obr.a) • pevná vlnová konverzia(k=1) (obr. b) • obmedzená vlnová konverzia(1<k<W) (obr. c) • plná vlnová konverzia(k=W) (obr. d)

10. Optické siete • siete bez vlnovej konverzie • siete s obmedzenou vlnovou konverziou • všetky uzly používajú konvertory s obmedzenou vlnovou konverziou • len niektoré uzly používajú konvertory s obmedzenou vlnovou konverziou • sieť je budovaná uzlami bez vlnovej konverzie a malým počtom uzlov s plnou konverziou • v prípade viacvláknových WDM sietí, sieť neumožňuje vlnovú konverziu, ale umožňuje použitie tej siete vlnovej dĺžky na rôznych vláknach danej linky • siete s plnou vlnovou konverziou

11. Dimenzovanie WDM sietí • neekonomické a neefektívne využívanie prostriedkov • zdieľanie prostriedkov • kvalita služby • pravdepodobnosť blokovania • dimenzovanie:proces nelineárnej optimalizácie, kde sa hľadá určitá hranica pravdepodobnosti blokovania v sieti s ohľadom na minimalizovanie ceny siete v závislosti od prevádzkových parametrov siete

12. Predmet dimenzovania • prvá etapa (pred vybudovaním siete - návrh siete) • návrh topológie • výber metódy smerovania a prideľovania vlnových dĺžok • rozmiestnenie uzlov • dimenzovanie liniek • dimenzovanie uzlov • položenie vlákien a vybavenie uzlov • druhá etapa (počas prevádzky siete) • určenie prevádzkového modelu a dimenzovanie počas prevádzky  • dimenzovanie liniek • dimenzovanie uzlov • položenie nových vlákien

13. Matematický model • vstupný tok požiadaviek • vstupná fronta • spôsob obsluhy • výstupný tok

14. Klasifikácia modelov • X/Y/n/m • X popisuje vstupný tok • Y popisuje obsluhu • n udáva počet obslužných miest • m udáva maximálny počet požiadaviek v systéme

15. Vstupný tok • popis:postupnosť okamžikov požiadaviek, postupnosť časových intervalov medzi požiadavkami, počet požiadaviek prichádzajúcich v časovom úseku • vlastnosti vstupného toku:náhodný, finitný, stacionárny, beznásledný, ordinárny, rovnorodý • intenzita vstupného toku:

16. Obsluha • popis: doba obsluhy T • vlastnosti: identické, paralelné, navzájom nezávislé obslužné linky • intenzita obsluhy:

17. Model obsluhy M/M/n • elementárny vstupný tok požiadaviek (Poissonov tok) s intenzitou λ • exponenciálna doba obsluhy s intenzitou μ • počet obslužných miest n • Erlangov vzorec

18. Prevádzkové modely WDM sietí • slúžia na určenie prevádzky • špecifiká: smerovanie a prideľovanie vlnových dĺžok, vlnová konverzia • zjednodušujúce predpoklady: • predpoklad linkovej nezávislosti • predpoklad vlnovej nezávislosti

19. Modely bez vlnovej konverzie

20. Modely s obmedzenou a s plnou vlnovou konverziou

21. Barry/Humbletov model • vplyv dĺžky prenosovej cesty

22. Barry/Humbletov model • vplyv veľkosti spínača

23. Barry/Humbletov model • vplyv veľkosti interferenčnej dĺžky

24. Ciele dizertačnej práce • analýza vplyvu vlnových konvertorov na priepustnosť WDM sietí a určenie opodstatnenosti vlnových konvertorov vo WDM sieťach • analýza vplyvu umiestnenia vlnových konvertorov v sieti • optimalizácia umiestnenie vlnových konvertorov • zdokonalenie resp. navrhnutie prevádzkového modelu (metódy), ktorý by na základe prevádzkových podmienkach predpovedal pravdepodobnosť blokovania vo WDM sieťach

25. Ďakujem za pozornosť Ing. Miroslav Bahleda 16. marca 2004