Politechnika Poznańska Wydział Informatyki i Zarządzania

Sprawozdanie z laboratorium Nowoczesne Sieci Komputerowe Projekt szerokopasmowej szkieletowej sieci optycznej

Autorzy: – Gorgolewski Jakub (55456), – Piątkowski Łukasz (55505), – Pierzchlewicz Bartosz (55506).

3

Spis treści 1 Cel projektu.......................................................................................................................................5 2 Założenia...........................................................................................................................................5 3 Architektura sieci...............................................................................................................................5 3.1 Topologia połączeń fizycznych..................................................................................................5 3.2 Połączenia logiczne w sieci.......................................................................................................6 3.3 Urządzenia warstwy fizycznej...................................................................................................8 3.3.1 Moduły kanałów WDM.....................................................................................................8 3.3.2 Filtry kanałowe...................................................................................................................8 3.3.3 Multipleksery i demultipleksery ........................................................................................8 3.3.4 Wzmacniacze optyczne......................................................................................................8 3.3.5 Regeneratory......................................................................................................................8 3.3.6 Włókna...............................................................................................................................8 3.3.7 Dobór długości fal w systemie WDM................................................................................9 3.4 Urządzenia warstw łącza danych i sieci...................................................................................10 3.4.1 Routery.............................................................................................................................10 3.4.2 Switche.............................................................................................................................10 4 Rozmieszczenie urządzeń w sieci...................................................................................................10 4.1 Rozmieszczenie i schemat połączeń urządzeń transmisyjnych...............................................10 Gdańsk.................................................................................................................................11 Poznań.................................................................................................................................11 Warszawa............................................................................................................................12 Wrocław..............................................................................................................................12 Kraków................................................................................................................................13 Szczecin...............................................................................................................................13 Białystok..............................................................................................................................14 Toruń...................................................................................................................................14 Lublin..................................................................................................................................15 Koszalin...............................................................................................................................15 Olsztyn.................................................................................................................................15 Puławy.................................................................................................................................16 Opole...................................................................................................................................16 Gliwice................................................................................................................................16 Szczucin...............................................................................................................................16 5 Protekcja w sieci..............................................................................................................................17 5.1 Protekcja traktu światłowodowego..........................................................................................17 5.2 Moduły protekcji switchy w szkielecie....................................................................................17 5.3 Protekcja ośrodków KDM przed awarią ich sieci 10GE.........................................................18 6 Budżet mocy i dyspersji...................................................................................................................18 6.1 Połączenia fizyczne..................................................................................................................18 6.2 Połączenia logiczne..................................................................................................................19 6.2.1 Połączenia między węzłami Komputerów Dużej Mocy..................................................20 Poznań – Gdańsk..................................................................................................................20 Gdańsk – Warszawa.............................................................................................................20 Poznań – Warszawa..............................................................................................................21 Poznań – Wrocław................................................................................................................21 Warszawa – Kraków.............................................................................................................22 6.2.2 Połączenia między węzłami szkieletu..............................................................................23 Szczecin – Gdańsk................................................................................................................23 Gdańsk - Białystok...............................................................................................................23

4

Gdańsk - Toruń.....................................................................................................................24 Szczecin - Poznań.................................................................................................................24 Białystok - Warszawa...........................................................................................................24 Toruń - Poznań.....................................................................................................................25 Toruń - Warszawa................................................................................................................25 Poznań - Wrocław................................................................................................................25 Warszawa - Lublin...............................................................................................................26 Lublin - Kraków...................................................................................................................26 Wrocław - Kraków...............................................................................................................27 6.2.3 Połączenia punkt-punkt w technologii PoS......................................................................27 Szczecin – Koszalin..............................................................................................................27 Gdańsk – Olsztyn.................................................................................................................28 Toruń – Bydgoszcz...............................................................................................................28 Poznań – Zielona Góra.........................................................................................................28 Warszawa – Łódź.................................................................................................................29 Wrocław – Opole..................................................................................................................29 Lublin – Puławy....................................................................................................................29 Lublin – Radom....................................................................................................................30 Kraków – Kielce...................................................................................................................30 Kraków – Rzeszów...............................................................................................................31 Kraków – Częstochowa........................................................................................................31 Kraków – Gliwice.................................................................................................................32 6.2.4 Tabelaryczne podsumowanie...........................................................................................33 6.3 Wzmacniacze i regeneratory....................................................................................................33 7 Załączniki / dane techniczne ...........................................................................................................36 7.1 Specyfikacje routerów i interfejsów Juniper............................................................................36 7.2 Specyfikacje przełączników BlackDiamond...........................................................................36 7.3 Dokumentacja systemu trakcyjnego FPS 3000 firmy ADVA..................................................36 8 Słowniczek......................................................................................................................................37 9 Spis tabelek......................................................................................................................................39 10 Spis rysunków................................................................................................................................39

1 Cel projektu

1

5

Cel projektu

Naszym zadaniem było stworzenie projektu światłowodowej sieci szkieletowej obejmującej 21 miast w Polsce z uwzględnieniem utworzenia w 11 z nich węzłów szkieletu oraz zapewnienia osobnych łączy komunikacyjnych dla 5 ośrodków komputerów dużej mocy (KDM). W zadaniu należało wykorzystać technologię WDM oraz zapewnić łącza 10Gigabit Ethernet dla miast z węzłami sieci szkieletowej oraz 2,5Gb/s Packet over Sonet dla pozostałych miast w sieci. Dodatkowo należało wydzielić osobny kanał komunikacyjny dla ośrodków KDM oraz zapewnić protekcję dla łącz szkieletowych. 2

Założenia

Przy tworzeniu projektu nie zostały narzucone żadne ograniczenia dotyczące kosztów ani firm dostarczających sprzęt. W rozwiązaniu postanowiono stworzyć sieć szkieletową w architekturze potrójnego pierścienia, co zapewnia dużą odporność na awarię. Klienci dołączani w technologii PoS 2,5Gbit/s znajdą się poza głównymi pierścieniami, a łącza dla nich zostaną doprowadzone od najbliższego węzła szkieletowego sieci. Założono, że w szkielecie nie będzie wydzielonego osobnego kanału transmisyjnego dla PoS, a będzie on jedynie wyprowadzany z odpowiednich routerów. Pozwoli to zmniejszyć koszt realizacji rozwiązania, nie zmniejszając jednocześnie jego funkcjonalności. Postanowiono, że kable światłowodowe powinny po możliwie najkrótszej trasie łączyć ośrodki szkieletowe, a jedynie w wypadkach, gdzie nadłożenie długości traktu będzie niewielkie, przechodzi przez miasta z siecią kliencką w technologii PoS. W ten sposób nieznacznie zwiększając koszt realizacji zapewniono znacznie większą elastyczność i możliwość rozwoju sieci. Postanowiono również, iż ruch w węzłach szkieletowych sieci 10GE będzie kierowany dzięki switch'om światłowodowym bez korzystania z routerów, które w takich węzłach będą stanowiły tylko wyjście dla sieci klienckich MAN oraz do sieci PoS. Dla ośrodków KDM zostanie stworzona osobna sieć logiczna, która z kolei będzie działała tylko dzięki bezpośrednim połączeniom routerów 10GE, zapewniających zmianę trasy w wypadku awarii i posiadających zapasowy interfejs do szkieletowej sieci 10GE. 3 3.1

Architektura sieci Topologia połączeń fizycznych

Proponowana topologia przedstawiona na rysunku 1.

fizycznego

rozmieszczenia

kabli

światłowodowych

została

W rozwiązaniu postanowiono stworzyć infrastrukturę pod połączenia 10GE w wyznaczonych węzłach sieci szkieletowej oraz doprowadzić ją do tych spośród pozostałych miejscowości, gdzie spowoduje to tylko niewielkie wydłużenie traktu i wzrost kosztów. Daje to większą elastyczność sieci i możliwość jej modyfikacji w przyszłości. Ułatwia również rozmieszczanie niezbędnej infrastruktury sprzętowej. W rozwiązaniu sieć szkieletowa została stworzona poprzez połączenie 3 pierścieni. W ten sposób uzyskano skalowalność sieci i zapewniono lepszy rozkład obciążenia ruchem. Dla potrzeb dostarczenia sieci klienckiej w technologii PoS do Rzeszowa i Kielc postanowiono stworzyć węzeł techniczny sieci w miejscowości Szczucin – położony jest w niej most na Wiśle, co umożliwia wykonanie “przewieszki” kabla zamiast znacznie droższego przekopu pod rzeką.

6

3 Architektura sieci

Rysunek 1: Połączenia fizyczne w sieci

3.2

Połączenia logiczne w sieci

Logiczny podział łącz w sieci różni się dość znacznie od fizycznego rozmieszczenia włókien. W sieci są wykorzystywane 3 rodzaje łącz: •

łącza 10GE pomiędzy ośrodkami KDM, nie posiadają dodatkowej protekcji,

•

łącza 10GE pomiędzy węzłami szkieletowymi, wymaga jest dla nich protekcja,

•

łącza 2,5 Gb/s PoS dla sieci klienckich poza węzłami szkieletowymi.

Zdecydowano, że w sieci jako całości nie będzie osobnego kanału transmisyjnego dla sieci PoS 2,5Gb/s. Łącza te zostaną zapewnione przez bezpośrednie ich podłączenie do routerów z interfejsami PoS znajdujących się w węzłach sieci szkieletowej. W ten sposób pomiędzy węzłami sieci szkieletowej będą wymagane tylko 2 pary włókien: 1 dla protekcji oraz 1 dla zapewnienia transmisji ośrodkom KDM i sieci szkieletowej. Tu zostanie użyta technika WDM. Postanowiono

3 Architektura sieci

7

również, że nie w każdym mieście, przez który będzie przechodziła infrastruktura szkieletowa powstanie dostęp do sieci 10GE. W ośrodkach, które nie potrzebują takiej usługi zostanie zastosowana technika add-drop wyprowadzania poszczególnych lambd do klienta i w ten sposób zapewniony interfejs do sieci PoS.

Rysunek 2: Połączenia logiczne w sieci

W sensie logicznym osobna sieć zostanie wydzielona dla ośrodków KDM. Wykorzystując możliwość wybiórczego wyprowadzania lambd z włókna do klienta, lambda dedykowana dla KDM mimo przechodzenia przez węzły szkieletowe (bez KDM) nie będzie tam wyprowadzana do routerów lub switchy, a przekazywana fizycznie dalej do odpowiedniego docelowego KDM. Zapewni to bardziej stabilne i niezawodne działanie sieci KDM. Z drugiej strony, ponieważ sieć KDM nie posiada protekcji, w razie awarii ośrodki KDM będą korzystać z podstawowej sieci szkieletowej. Umożliwią to odpowiednie routery – proponowane rozwiązanie jest opisane w dalszej części sprawozdania.

8 3.3 3.3.1

3 Architektura sieci Urządzenia warstwy fizycznej Moduły kanałów WDM

W pętli lokalnej węzłów połączenia są realizowane za pomocą jednomodowych światłowodów pracujących w drugim oknie. Technologia ta sprawdza sie na krótkie dystanse (kilka kilometrów), więc przed przesłaniem do następnego węzła sygnał jest konwertowany na jeden z kanałów okna C. Jest to realizowane w modułach kanałów WDM – WCM (WDM Channel Module). W naszym systemie wykorzystujemy dwa rodzaje WCM:

3.3.2

•

WCM-S-MC9953 – dla transmisji 10GE

•

WCM-FC2488 – dla transmisji PoS (2,5 Gb/s)

Filtry kanałowe

Do “wyciągania” grupy kanałów z włókna stosujemy filtry kanałowe SBFM (Single Band Filter Module). Nie robią one nic poza rozdzieleniem grupy 4 kanałów od reszty. 3.3.3

Multipleksery i demultipleksery

Filtry kanałowe operują na grupach kanałów, natomiast multiplekser/demultiplekser na poszczególnych kanałach. Stosujemy dwa rodzaje multiplekserów: MDXM – rozdzielający grupę kanałów na 4 oddzielne kanały

•

MDXM-SFB – łączący w sobie funkcje MDXM i SBFM, czyli wyciągający jedną grupę kanałów i rozdzielający ją na 4 oddzielne kanały. •

3.3.4

Wzmacniacze optyczne

Do wzmocnienia sygnału na dłuższych liniach stosujemy domieszkowane erbem wzmacniacze optyczne EDFA (Erbium Dopped Fiber Amplifier). Ponieważ wykorzystujemy maksymalnie tylko dwie grupy kanałów z pasma C, stosowane przez nas wzmacniacze to EDFA-C (dla pojedynczej grupy) i EDFA-CC (dla dwóch grup). 3.3.5

Regeneratory

Jako regeneratory stosujemy moduły WCM. Dzięki konwersji na sygnał elektryczny uzyskujemy regeneracje 3R czyli wzmocnienie, odtworzenie kształtu i odtworzenie przebiegów czasowych. Żeby zregenerować sygnał WDM musimy najpierw rozdzielić go na demultiplekserach na osobne kanały, gdyż WCM pracuje jedynie dla pojedynczych kanałach. Po regeneracji kanały ponownie są multipleksowane w jedno włókno. 3.3.6

Włókna

Kryteriami, którymi kierowano się przy wyborze były: •

docelowe prędkości – 10GB/s,

•

odległości łączy punkt-punkt – sięgające nawet 390 km,

•

wymagana technologia – WDM,

Po analizie powyższych kryteriów wybór padł na włókno jednomodowe o niezerowej przesuniętej dyspersji (ang. non-zero dispersion-shifted fiber NZ-DSF) zgodne ze standardem ITU G.655. Włókno to w porównaniu z standardowym włóknem jednomodowym charakteryzuje się dużo mniejszą dyspersją, co pozwala ograniczyć liczbę urządzeń kompensujących dyspersję. Włókno może pracować zarówno w pasmie C jak i L, co ma znaczenie w przypadku rekonfiguracji sieci. Do projektu zostało wybrane włókno Corning LEAF, które ponadto charakteryzuje się bardzo małą dyspersją polaryzacyjną PMD (Polarization Mode Dispersion), oraz tłumiennością jednostkową poniżej 0,22 dB/km. Wszystko to powoduje, że efektywny zakres pracy może sięgać

3 Architektura sieci

9

przy zastosowaniu tych włókien znacznie powyżej 200km. Producent gwarantuje bezproblemową pracę także przy prędkościach rzędu 40Gb/s. Włókno zachowuje swoje właściwości nawet przy dużych mocach sygnałów, dzięki czemu nadaje się do technologii DWDM. Wymiernymi korzyściami z zastosowania tego włókna jest większy stosunek sygnału do szumu, co pozwala zwiększyć odległość pomiędzy kolejnymi wzmacniaczami optycznymi. 3.3.7

Dobór długości fal w systemie WDM

Jak już wspomniano transmisja odbywa się w jednym włóknie światłowodowym zarówno dla szkieletu, sieci KDM jak i odcinków PoS. Do zwielokrotnienia zastosowano technologię WDM w której każdy sygnał optyczny ma inną długość fali. Długości fal w technice WDM są ustandaryzowane przez organizację ITU-T, co opisuje dokument G.694.1. W naszym projekcie liczba lambd w światłowodzie z zależności od odcinka wynosi od 1 (tylko transmisja PoS) do 5 (2 kanały PoS, 1 kanał sieci szkieletowej, 1 kanał sieci KDM, 1 kanał zapasowy). Urządzenia toru światłowodowego przystosowane są do pracy nie z pojedynczymi długościami fal, lecz z ich grupą. Dla urządzeń firmy ADVA grupa kanałów zawiera 4 długości fali. Przy projektowaniu systemu założyliśmy, że będziemy pracować z grupą I i II. Ich parametry zostały przedstawione w tabelce 1. Numery kanałów w systemie FSP 3000 F590 195,9 1530,33 1 F570 195,7 1531,9 2 F550 195,5 1533,47 3 F530 195,3 1535,04 4 F490 194,9 1538,19 5 F470 194,7 1539,77 6 F450 194,5 1541,35 7 F430 194,3 1542,94 8 Tabelka 1: Parametry kanałów 1 i 2 grupy okna C Numery Częstotlikanałów wości wg normy [THz]

Długości fal [nm]

Przy przypisywaniu odpowiednich sygnałów do długości fal wzięto pod uwagę właściwości elementów add-drop, które działają dla całej grupy kanałów a nie dla pojedynczych długości fali. Miało to szczególne znaczenie przy sieci PoS, w której zastosowano te elementy. Zastosowanie elementu add-drop dla grupy kanałów w której znajdują się wymieszane sygnały: przesyłane dalej i „wyciągane”, wiązałoby się z koniecznością dodatkowego zastosowania demultipleksera, multipleksera, oraz jeszcze jednego elementu add-drop dla tych kanałów, które należy przesyłać dalej. Wiązałoby się to z niepotrzebną strata mocy optycznej na tych elementach, co jest bardzo niepożądane. Sytuacją taka możemy zaobserwować na trasie Wrocław-Opole-Kraków. Przez Opole prowadzony jest światłowód łączący Wrocław i Kraków, jednak Opole nie jest miastem tworzącym sieć szkieletową, dlatego miastu zapewniono łączność PoS. By nie komplikować infrastruktury w tym mieście (np. dodatkowy router) urządzenie nadawcze PoS zainstalowano w routerze we Wrocławiu. W Opolu zastosowano tylko element add-drop do wyodrębnienia sygnału PoS (kanał 5) ze światłowodu w którym dodatkowo ma miejsce transmisja sieci szkieletowej (kanał 1 + 2 kanał zapasowy). Kanały 3 i 4 są w tym przypadku wolne, jednak kłopoty z wyodrębnieniem sygnału PoS wykluczają je z użycia.

10 3.4 3.4.1

3 Architektura sieci Urządzenia warstw łącza danych i sieci Routery

W sieci wykorzystano routery serii M firmy Juniper Networks. Ze względu na potrzebę użycia różnych interfejsów postanowiono użyć modelu M320 – najsłabszego spełniającego wymagania sieci. Router ten zapewnia zarówno odpowiednią prędkość obsługiwanych interfejsów, jak również szeroką gamę modułów fizycznych PIC (ang. Physical Interface Controller). Jako interfejsy PoS wykorzystano 1 lub 4 portowe moduły OC-48c/STM-16 SMIR o niskiej mocy optycznej, zapewniające prędkość 2,5Gb/s. Dla zapewnienia komunikacji 10GE użyto natomiast modułów z gniazdami na moduły XENPAK, w naszym wypadku 10-Gbps XENPAK SR o małej mocy. Możliwe było również użycie modułów PIC z wbudowanym systemem nadajnika i odbiornika, jednak zrezygnowano z niego na korzyść większej elastyczności i łatwiejszego serwisowania sprzętu. 3.4.2

Switche

Ze względu na parametry, dobrą obsługę protekcji oraz modularną budowę użyto switchy firmy Extreme Networks z serii BlackDiamond, modele 6808 (8 portowy) oraz 6816(16 portowy). Zostały one wyposażone w moduły przełączające 10GE BlackDiamond 10GX3 posiadające interfejs do modułów XENPAK oraz duże możliwości QoS. W naszym przypadku wykorzystano 10GBASE XENPAK LR, moduł przeznaczony do pracy w 2. oknie transmisyjnym na włókna SMF. Zapewnia on moc nadajnika -8,2dBm. 4

Rozmieszczenie urządzeń w sieci

W celu zrealizowania założonej przez nas architektury sieciowej konieczne stało się zapewnienie następujących urządzeń warstwy 2 i 3 w poszczególnych węzłach sieci (przy opisie switchy poszczególne liczby oznaczają odpowiednio liczbę portów potrzebnych dla sieci szkieletowej i KDM oraz liczbę portów dla łącz protekcji; dodatkowo należy doliczyć 1 port do wyjścia na routery): • Gdańsk: switch 10GE (4 + 3); router z interfejsami: 1x10GE, 1xPoS oraz do sieci MAN,

4.1

•

Szczecin: switch 10GE (3 + 2); router 1x10GE, 1xPoS, MAN,

•

Białystok: switch 10GE (3 + 2); router 1x10GE, MAN,

•

Toruń: switch 10GE (4 + 3); router 1x10GE, 1xPoS, MAN,

•

Poznań: switch 10GE (4 + 3 ); router 1x10GE, 1xPoS, MAN,

•

Warszawa: switch 10GE (4 + 3); router 1x10GE, 1xPoS, MAN,

•

Lublin: switch 10GE (3 + 2); router 1x10GE, 2xPoS, MAN,

•

Wrocław: switch 10GE (3 + 2 ); router 1x10GE, 1xPoS, MAN,

•

Kraków: switch 10GE (3 + 2); router 1x10GE, 4xPoS, MAN,

•

dla pozostałych miast w sieci: router z interfejsem PoS oraz MAN,

Rozmieszczenie i schemat połączeń urządzeń transmisyjnych

Poniżej zamieszczono opis budowy każdego z ośrodków sieciowych wraz z ich wejściem do systemu transmisyjnego. W opisie nie uwzględniono wzmacniaczy EDFA oraz kompensatorów dyspersji występujących w trakcie światłowodowym poza ośrodkami technicznymi sieci. Są one uwzględnione w punkcie opisującym analizę budżetów mocy łącz.

4 Rozmieszczenie urządzeń w sieci

Gdańsk

Rysunek 3: Schemat połączeń - węzeł Gdańsk

Poznań

Rysunek 4: Schemat połączeń - węzeł Poznań

11

12

4 Rozmieszczenie urządzeń w sieci

Warszawa

Rysunek 5: Schemat połączeń - węzeł Warszawa

Wrocław

Rysunek 6: Schemat połączeń - węzeł Wrocław

4 Rozmieszczenie urządzeń w sieci

Kraków

Rysunek 7: Schemat połączeń - węzeł Kraków

Szczecin

Rysunek 8: Schemat połączeń - węzeł Szczecin

13

14

4 Rozmieszczenie urządzeń w sieci

Białystok

Rysunek 9: Schemat połączeń - węzeł Białystok

Toruń

Rysunek 10: Schemat połączeń - węzeł Toruń

4 Rozmieszczenie urządzeń w sieci

Lublin

Rysunek 11: Schemat połączeń - węzeł Lublin

Koszalin

Rysunek 12: Schemat połączeń - węzeł Koszalin

Olsztyn

Rysunek 13: Schemat połączeń - węzeł Olsztyn

15

16

4 Rozmieszczenie urządzeń w sieci

Puławy

Rysunek 14: Schemat połączeń - węzeł Puławy

Opole

Rysunek 15: Schemat połączeń - węzeł Opole

Gliwice

Rysunek 16: Schemat połączeń - węzeł Gliwice

Szczucin

Rysunek 17: Schemat połączeń - węzeł Szczucin

5 Protekcja w sieci

5

17

Protekcja w sieci W sieci zastosowano 3 różne rodzaje protekcji:

5.1

Protekcja traktu światłowodowego

W szkielecie naszej sieci optycznej stosujemy protekcję na poziomie traktu. Polega ona na wykorzystaniu na potrzeby transmisji 2 częstotliwości zamiast jednej. Wyposażenie nadawczoodbiorcze również jest zdublowane. Systemem zarządzają moduły protekcji PM/SM, które funkcjonują jak inteligentny coupler. Rozdziela on sygnał wejściowy na na dwa moduły WCM, z których jeden pełni rolę głównego a drugi zapasowego. W momencie awarii traktu głównego (uszkodzenia modułu WCM po jednej ze stron łącza bądź samego łącza) system automatycznie przełącza sie na moduł zapasowy. Scheamt przedstawiony jest na rysunku 18. W przypadku naszego wdrożenia zarówno lambda główna jak i zapasowa są prowadzone w jednym światłowodzie, co oznacza, że ten poziom protekcji zabezpiecza nas jedynie przed utrata łączności w wyniku awarii samego modułu WCM, ale również umożliwia wymianę takiego modułu bez przerywania pracy systemu. 5.2

Moduły protekcji switchy w szkielecie

Użyte przez nas switche BlackDiamond i ich moduły zapewniają wiele rozwiązań w zakresie obsługi awarii łącz. Obejmuje to oczywiście zarówno standardowe protokół STP (Spanning Tree Protocol), realizowany w razie awarii jednego ze switchy, ale również protekcję włókna światłowodowego poprzez użycie zapasowego interfejsu fizycznego w razie awarii podstawowego traktu. Umożliwiają także użycie rozwiązań “Hitless Failover” oraz “Ethernet Automatic Protection Switching (EAPS) “, dzięki której można uzyskać czasy przełączania przy awarii porównywalne z sieciami SONET (wg danych producenta).

Rysunek 18: Schemat systemu protekcji traktu (dokumentacja systemu FSB 3000)

18 5.3

5 Protekcja w sieci Protekcja ośrodków KDM przed awarią ich sieci 10GE

Ponieważ sieć ośrodków KDM nie jest zabezpieczona przed awariami przez dodatkową parę włókien, postanowiono zapewnić protekcję tych węzłów poprzez routery. Będą one posiadały dodatkowy interfejs do sieci szkieletowej poprzez switche tej sieci umieszczone w tych samych ośrodkach, co KDM. Trasa przez sieć szkieletową 10GE zostanie użyta w razie awarii dedykowanego łącza KDMów. 6

Budżet mocy i dyspersji

W tym rozdziale dokonamy analizy parametrów fizycznych traktów poprowadzonych zgodnie ze schematami przedstawionymi wcześniej. 6.1

Połączenia fizyczne

W tabelce 3 umieszczono parametry fizyczne łącz bez elementów aktywnych. Obliczenia robione były przy następujących założeniach: długość łącza między miastami jest mniejsza niż odległość między nimi w linii prostej zwiększona o 5%; •

Miasta krańcowe Szczecin Koszalin Gdańsk Olsztyn Białystok Warszawa Puławy Puławy Lublin Szczucin Szczucin Szczucin Kraków Gliwice Gliwice Opole Wrocław Poznań Poznań Poznań Toruń Toruń Toruń Warszawa

Koszalin Gdańsk Olsztyn Białystok Warszawa Puławy Radom Lublin Szczucin Rzeszów Kielce Kraków Gliwice Częstochowa Opole Wrocław Poznań Zielona Góra Szczecin Toruń Bydgoszcz Gdańsk Warszawa Łódź

Długość w linii Szacowana prostej [km] długość [km] 138 161 138 191 176 112 56 46 147 72 70 86 95 66 67 79 145 110 197 133 41 151 185 119

145 169 145 201 185 118 59 48 154 76 74 90 100 69 70 83 152 116 207 140 43 159 194 125

Sumaryczne tłumienie włókna [dB] 31,88 37,19 31,88 44,12 40,66 25,87 12,94 10,63 33,96 16,63 16,17 19,87 21,95 15,25 15,48 18,25 33,5 25,41 45,51 30,72 9,47 34,88 42,74 27,49

Liczba spawów na linii 49 57 49 67 62 40 20 17 52 26 25 31 34 24 24 28 51 39 69 47 15 53 65 42

Tłumienie Sumaryczne Szacowana spawów tłumienie linii dyspersja linii [dB] [dB] [ps/nm] 7,35 8,55 7,35 10,05 9,30 6,00 3,00 2,55 7,80 3,90 3,75 4,65 5,10 3,60 3,60 4,20 7,65 5,85 10,35 7,05 2,25 7,95 9,75 6,30

Tabelka 2: Tłumienie i dyspersja traktów fizycznych

dB ; km

•

tłumienność włókna dla okna C nie przekracza 0,22

•

światłowód kładziony jest w odcinkach o długości 3 km ;

•

tłumienie pojedynczego spawu jest mniejsze niż 0,15 dB ;

39,23 45,74 39,23 54,17 49,96 31,87 15,94 13,18 41,76 20,53 19,92 24,52 27,05 18,85 19,08 22,45 41,15 31,26 55,86 37,77 11,72 42,83 52,49 33,79

579,60 676,20 579,60 802,20 739,20 470,40 235,20 193,20 617,40 302,40 294,00 361,20 399,00 277,20 281,40 331,80 609,00 462,00 827,40 558,60 172,20 634,20 777,00 499,80

6 Budżet mocy i dyspersji

Miasta krańcowe Szczecin Koszalin Gdańsk Olsztyn Białystok Warszawa Puławy Puławy Lublin Szczucin Szczucin Szczucin Kraków Gliwice Gliwice Opole Wrocław Poznań Poznań Poznań Toruń Toruń Toruń Warszawa

Koszalin Gdańsk Olsztyn Białystok Warszawa Puławy Radom Lublin Szczucin Rzeszów Kielce Kraków Gliwice Częstochowa Opole Wrocław Poznań Zielona Góra Szczecin Toruń Bydgoszcz Gdańsk Warszawa Łódź

19

Długość w linii Szacowana prostej [km] długość [km] 138 161 138 191 176 112 56 46 147 72 70 86 95 66 67 79 145 110 197 133 41 151 185 119

145 169 145 201 185 118 59 48 154 76 74 90 100 69 70 83 152 116 207 140 43 159 194 125

Sumaryczne tłumienie włókna [dB] 31,88 37,19 31,88 44,12 40,66 25,87 12,94 10,63 33,96 16,63 16,17 19,87 21,95 15,25 15,48 18,25 33,5 25,41 45,51 30,72 9,47 34,88 42,74 27,49

Liczba spawów na linii 49 57 49 67 62 40 20 17 52 26 25 31 34 24 24 28 51 39 69 47 15 53 65 42

Tłumienie spawów [dB] 7,35 8,55 7,35 10,05 9,30 6,00 3,00 2,55 7,80 3,90 3,75 4,65 5,10 3,60 3,60 4,20 7,65 5,85 10,35 7,05 2,25 7,95 9,75 6,30

Sumaryczne Szacowana tłumienie linii dyspersja linii [dB] [ps/nm] 39,23 45,74 39,23 54,17 49,96 31,87 15,94 13,18 41,76 20,53 19,92 24,52 27,05 18,85 19,08 22,45 41,15 31,26 55,86 37,77 11,72 42,83 52,49 33,79

579,60 676,20 579,60 802,20 739,20 470,40 235,20 193,20 617,40 302,40 294,00 361,20 399,00 277,20 281,40 331,80 609,00 462,00 827,40 558,60 172,20 634,20 777,00 499,80

Tabelka 3: Tłumienia i dyspersje traktów fizycznych

zastosowano włókno g.655 z niezerową przesuniętą dyspersją, którego dyspersja dla ps okna C jest mniejsza niż 4 .  nm∗km •

Wyniki wyliczeń z tabelki 3 są podstawą do rozmieszczenia wzmacniaczy EDFA, regeneratorów 3R, czy też ewentualnych kompensatorów dyspersji. 6.2

Połączenia logiczne

W tym rozdziale przeanalizujemy wpływ urządzeń aktywnych znajdujących się na każdym połączeniu logicznym na parametry fizyczne traktu. Będziemy to robić po kolei dla każdego połączenia. Ze względu na asymetryczność niektórych urządzeń przedstawione zostaną różne wyniki dla różnych kierunków (wartość dla kierunku wstecznego podana jest w nawiasie). Przyjęte przez nas tłumienie złącza wynosi 0,5 dB . Stosowany przez nas system dysponuje nadajnikami o mocy od +5 dBm do +7 dBm i odbiornikami o czułości od -22dBm (-27dBm dla 2,5 Gbit/s) do -8 dBm. Daje to maksymalne dozwolone tłumienie o wartości 29 dB (34 dB dla 2,5 Gbit/s). Przyjęta tolerancja dyspersji to 1300 ps/nm dla 10 Gbit/s i 1800 ps/nm dla 2,5 Gbit/s. Stosowane przez nas wzmacniacze optyczne mają wzmocnienie +30 dB dla kanałów 1-4 i +23 dB dla kanałów 5-8. Przy wyliczaniu liczby wzmacniaczy uwzględniamy dodatkowo -1 dB na złącza. W przypadku traktów 10 Gbit/s producent zastrzega, że maksymalna liczba wzmacniaczy połączonych kaskadowo to dwa. W przypadku gdy potrzeba ich więcej stosujemy dodatkowe regeneratory 3R. Przyjęliśmy następujące kryteria przy wyborze ilości elementów regeneracyjnych:

20

6 Budżet mocy i dyspersji •

•

dla 10 Gbit/s (kanały 1-4) •

< +29 dB – brak

•

od +29 dB do +58 dB – 1 wzmacniacz

•

od +58 dB do +87 dB – 2 wzmacniacze

•

od +87 dB do +116 dB – 2 wzmacniacze i regenerator

•

od +116 dB do +145 dB – 3 wzmacniacze i regenerator

dla 2,5 Gbit/s (kanały 5-8) < +34 dB – brak

•

6.2.1

•

od +34 dB do +56 dB – 1 wzmacniacz

•

od +56 dB do +78 dB – 2 wzmacniacze

•

od +78 dB do +102 dB – 2 wzmacniacze i regenerator

•

od +102 dB do +124 dB – 3 wzmacniacze i regenerator

Połączenia między węzłami Komputerów Dużej Mocy

Poznań – Gdańsk

Kanał: 3 Aktywne węzły: •

Poznań: •

•

•

Multiplekser: +2 dB (+3,1 dB)

Toruń: •

Demultiplekser: +3,1 dB (+2 dB)

•

Multiplekser: +2 dB (+3,1 dB)

Gdańsk: •

Demultiplekser: +3,1 dB (+2 dB)

Trakty: •

Poznań – Toruń: 37,77 dB

•

Toruń – Gdańsk: 42,83 dB

Złącza: 10 * 0,5 dB = 5 dB W sumie: +95,8 dB (+95,8 dB) Sumaryczna dyspersja: 1192,8

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy i regeneratora 3R. Gdańsk – Warszawa

Kanał: 4 Aktywne węzły: •

Gdańsk: •

Multiplekser: +1,5 dB (+3,6 dB)

6 Budżet mocy i dyspersji •

•

21

Toruń: •

Demultiplekser: +3,6 dB (+1,5dB)

•

Multiplekser: +1,5 dB (+3,6 dB)

Warszawa: •

Demultiplekser: +3,6 dB (+1,5dB)

Trakty: •

Gdańsk – Toruń: 42,83 dB

•

Toruń – Warszawa: 52.49 dB

Złącza: 10 * 0,5 dB = 5 dB W sumie: +110,52 dB (+110,52 dB) Sumaryczna dyspersja: 1411,2

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy i regeneratora 3R. Poznań – Warszawa

Kanał: 2 Aktywne węzły: •

Poznań: •

•

•

Multiplekser: +2,5 dB (+2,6 dB)

Toruń: •

Demultiplekser: +2,6 dB (+2,5 dB)

•

Multiplekser: +2,5 dB (+2,6 dB)

Gdańsk: •

Demultiplekser: +2,6 dB (+2,5 dB)

Trakty: •

Poznań – Toruń: 37,77 dB

•

Toruń – Warszawa: 52,49 dB

Złącza: 10 * 0,5 dB = 5 dB W sumie: +105,46 dB (+105,46 dB) Sumaryczna dyspersja: 1335,6

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy i regeneratora 3R. Poznań – Wrocław

Kanał: 3 Aktywne węzły: •

Poznań: •

Multiplekser: +2 dB (+3,1 dB)

22

6 Budżet mocy i dyspersji •

Wrocław: •

Demultiplekser: +3,1 dB (+2 dB)

Trakty: •

Poznań – Wrocław: 41,15 dB

Złącza: 6 * 0,5 dB = 3 dB W sumie: +49,25 dB (+49,25 dB) Sumaryczna dyspersja: 609

ps nm

Połączenie wymaga 1 wzmacniacza. Warszawa – Kraków

Kanał: 3 Aktywne węzły: •

Warszawa: •

•

Puławy: •

•

•

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Lublin: •

Demultiplekser: +4,3 dB (+3,5 dB)

•

Multiplekser: +2 dB (+3,1 dB)

Szczucin: •

•

Multiplekser: +2 dB (+3,1 dB)

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Kraków: •

Demultiplekser: +4,3 dB (+3,5 dB)

Trakty: •

Warszawa – Puławy: 31,87 dB

•

Puławy – Lublin: 13,18 dB

•

Lublin – Szczucin: 41,76 dB

•

Szczucin – Kraków: 24,52 dB

Złącza: 14 * 0,5 dB = 7 dB W sumie: +132,73 dB (+133,33 dB) Sumaryczna dyspersja: 1642,2

ps nm

Połączenie wymaga 3 wzmacniaczy i regeneratora 3R.

6 Budżet mocy i dyspersji 6.2.2

23

Połączenia między węzłami szkieletu

Szczecin – Gdańsk

Kanał: 1 i 2 (protekcja) Aktywne węzły: •

Szczecin: •

•

Koszalin: •

•

Multiplekser: +4,5 dB (+3,3 dB) – protekcja +4,0 dB (+3,8 dB) Filtr kanałowy: +0,9 dB

Gdańsk: •

Demultiplekser: +2,1 dB (+3 dB) – protekcja +2,6 dB (+2,5 dB)

Trakty: •

Szczecin - Koszalin: 39,23 dB

•

Koszalin – Gdańsk: 45,74 dB

Złącza: 8 * 0,5 dB = 4 dB W sumie: +96,47 dB (+96,17 dB) Sumaryczna dyspersja: 1255,8

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy i regeneratora 3R. Gdańsk - Białystok

Kanał: 1 i 2 (protekcja) Aktywne węzły: •

Gdańsk: •

•

Olsztyn: •

•

Multiplekser: +4,5 dB (+3,3 dB) – protekcja +4,0 dB (+3,8 dB) Filtr kanałowy: +0,9 dB

Białystok: •

Demultiplekser: +2,1 dB (+3 dB) – protekcja +2,6 dB (+2,5 dB)

Trakty: •

Gdańsk - Olsztyn: 39,23 dB

•

Koszalin – Gdańsk: 54,17 dB

Złącza: 8 * 0,5 dB = 4 dB W sumie: +108,9 dB (+108,6 dB) Sumaryczna dyspersja: 1381,8

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy i regeneratora 3R.

24

6 Budżet mocy i dyspersji

Gdańsk - Toruń

Kanał: 1 i 2 (protekcja) Aktywne węzły: •

Gdańsk: •

•

Multiplekser: +3 dB (+2,1 dB) – protekcja +2,5 dB (+2,6 dB)

Toruń: •

Demultiplekser: +2,1 dB (+3 dB) – protekcja +2,6 dB (+2,5 dB)

Trakty: •

Gdańsk - Toruń: 42,83 dB

Złącza: 6 * 0,5 dB = 3 dB W sumie: +50,93 dB (+50,93 dB) Sumaryczna dyspersja: 634,2

ps nm

Połączenie wymaga 1 wzmacniacza. Szczecin - Poznań

Kanał: 1 i 2 (protekcja) Aktywne węzły: •

Gdańsk: •

•

Multiplekser: +3 dB (+2,1 dB) – protekcja +2,5 dB (+2,6 dB)

Toruń: •

Demultiplekser: +2,1 dB (+3 dB) – protekcja +2,6 dB (+2,5 dB)

Trakty: •

Szczecin - Poznań: 55,86 dB

Złącza: 6 * 0,5 dB = 3 dB W sumie: +63,96 dB (+63,96 dB) Sumaryczna dyspersja: 827,4

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy. Białystok - Warszawa

Kanał: 1 i 2 (protekcja) Aktywne węzły: •

Białystok: •

•

Warszawa: •

Trakty:

Multiplekser: +3 dB (+2,1 dB) – protekcja +2,5 dB (+2,6 dB) Demultiplekser: +2,1 dB (+3 dB) – protekcja +2,6 dB (+2,5 dB)

6 Budżet mocy i dyspersji •

25

Białystok - Warszawa: 49,96 dB

Złącza: 6 * 0,5 dB = 3 dB W sumie: +58,06 dB (+58,06 dB) Sumaryczna dyspersja: 739,2

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy. Toruń - Poznań

Kanał: 1 i 4 (protekcja) Aktywne węzły: •

Toruń: •

•

Multiplekser: +3 dB (+2,1 dB) – protekcja +1,5 dB (+3,6 dB)

Poznań: •

Demultiplekser: +2,1 dB (+3 dB) – protekcja +1,6 dB (+3,5 dB)

Trakty: •

Toruń – Poznań: 37,77 dB

Złącza: 6 * 0,5 dB = 3 dB W sumie: +45,87 dB (+45,87 dB) Sumaryczna dyspersja: 558,6

ps nm

Połączenie wymaga 1 wzmacniacza. Toruń - Warszawa

Kanał: 1 i 3 (protekcja) Aktywne węzły: •

Toruń: •

•

Multiplekser: +3 dB (+2,1 dB) – protekcja +2 dB (+3,1 dB)

Warszawa: •

Demultiplekser: +2,1 dB (+3 dB) – protekcja +3,1 dB (+2 dB)

Trakty: •

Toruń - Warszawa: 52,49 dB

Złącza: 6 * 0,5 dB = 3 dB W sumie: +60,59 dB (+60,59 dB) Sumaryczna dyspersja: 777

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy. Poznań - Wrocław

Kanał: 1 i 2 (protekcja)

26

6 Budżet mocy i dyspersji

Aktywne węzły: •

Poznań: •

•

Multiplekser: +3 dB (+2,1 dB) – protekcja +2,5 dB (+2,6 dB)

Wrocław: •

Demultiplekser: +2,1 dB (+3 dB) – protekcja +2,6 dB (+2,5 dB)

Trakty: •

Poznań - Wrocław: 41,15 dB

Złącza: 6 * 0,5 dB = 3 dB W sumie: +49,25 dB (+49,25 dB) Sumaryczna dyspersja: 609

ps nm

Połączenie wymaga 1 wzmacniacza. Warszawa - Lublin

Kanał: 1 i 2 (protekcja) Aktywne węzły: •

Warszawa: •

•

Puławy: •

•

Multiplekser: +3 dB (+2,1 dB) – protekcja +2,5 dB (+2,6 dB) Filtr kanałowy: +0,9 dB

Lublin: •

Demultiplekser: +3,3 dB (+4,5 dB) – protekcja +3,8 dB (+4,0 dB)

Trakty: •

Warszawa – Puławy: 31,87 dB

•

Puławy – Lublin: 13,18 dB

Złącza: 8 * 0,5 dB = 4 dB W sumie: +56,25 dB (+56,55 dB) Sumaryczna dyspersja: 663,6

ps nm

Połączenie wymaga 1 wzmacniacza. Lublin - Kraków

Kanał: 1 i 2 (protekcja) Aktywne węzły: •

Lublin: •

•

Multiplekser: +3 dB (+2,1 dB) – protekcja +2,5 dB (+2,6 dB)

Szczucin: •

Filtr kanałowy: +0,9 dB

6 Budżet mocy i dyspersji •

27

Kraków: •

Demultiplekser: +3,3 dB (+4,5 dB) – protekcja +3,8 dB (+4,0 dB)

Trakty: •

Lublin – Szczucin: 41,76 dB

•

Szczucin – Kraków: 24,52 dB

Złącza: 8 * 0,5 dB = 4 dB W sumie: +77,48 dB (+77,78 dB) Sumaryczna dyspersja: 978,6

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy. Wrocław - Kraków

Kanał: 1 i 2 (protekcja) Aktywne węzły: •

Wrocław: •

•

Opole: •

•

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Gliwice: •

•

Multiplekser: +4,5 dB (+3,3 dB) – protekcja +4,0 dB (+3,8 dB)

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Kraków: •

Demultiplekser: +3,3 dB (+4,5 dB) – protekcja +3,8 dB (+4,0 dB)

Trakty: •

Wrocław – Opole: +22,45 dB

•

Opole – Gliwice +19,08 dB

•

Gliwice – Kraków +27,05 dB

Złącza: 10 * 0,5 dB = 5 dB W sumie: +83,18 dB (+83,18 dB) Sumaryczna dyspersja: 1012,2

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy. 6.2.3

Połączenia punkt-punkt w technologii PoS

Szczecin – Koszalin

Kanał: 5 Aktywne węzły: •

Szczecin: •

Filtr kanałowy: +0,9 dB

28

6 Budżet mocy i dyspersji •

Kraków: •

Filtr kanałowy: +1,8 dB (+1,5 dB)

Trakty: •

Szczecin - Koszalin: 39,23 dB

Złącza: 6 * 0,5 dB = 3 dB W sumie: +44,93 dB (+44,63 dB) Sumaryczna dyspersja: 579,6

ps nm

Połączenie wymaga 1 wzmacniacza. Gdańsk – Olsztyn

Kanał: 5 Aktywne węzły: •

Gdańsk: •

•

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Olsztyn: •

Filtr kanałowy: +1,8 dB (+1,5 dB)

Trakty: •

Gdańsk - Olsztyn: 39,23 dB

Złącza: 6 * 0,5 dB = 3 dB W sumie: +44,93 dB (+44,63 dB) Sumaryczna dyspersja: 579,6

ps nm

Połączenie wymaga 1 wzmacniacza. Toruń – Bydgoszcz

Połączenie punkt-punkt. Trakty: •

Toruń - Bydgoszcz: 11,72 dB

Złącza: 2 * 0,5 dB = 1 dB W sumie: +12,77 dB Sumaryczna dyspersja: 172,2

ps nm

Połączenie nie wymaga wzmacniacza. Poznań – Zielona Góra

Połączenie punkt-punkt. Trakty: •

Poznań – Zielona Góra: 31,26 dB

6 Budżet mocy i dyspersji

29

Złącza: 2 * 0,5 dB = 1 dB W sumie: +32,26 dB Sumaryczna dyspersja: 462

ps nm

Połączenie nie wymaga wzmacniacza. Warszawa – Łódź

Połączenie punkt-punkt. Trakty: •

Warszawa - Łódź: 33,79 dB

Złącza: 2 * 0,5 dB = 1 dB W sumie: +34,79 dB Sumaryczna dyspersja: 499,8

ps nm

Połączenie wymaga 1 wzmacniacza. Wrocław – Opole

Kanał: 5 Aktywne węzły: •

Wrocław: •

•

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Opole: •

Filtr kanałowy: +1,8 dB (+1,5 dB)

Trakty: •

Wrocław - Opole: 22,45 dB

Złącza: 6 * 0,5 dB = 3 dB W sumie: +28,15 dB (+27,85 dB) Sumaryczna dyspersja: 331,8

ps nm

Połączenie nie wymaga wzmacniacza. Lublin – Puławy

Kanał: 5 Aktywne węzły: •

•

Lublin: •

Multiplekser: +3 dB (+2,1 dB)

•

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Puławy: •

Demultiplekser: +3,3 dB (+4,5 dB)

30

6 Budżet mocy i dyspersji

Trakty: •

Lublin - Puławy: 13,18 dB

Złącza: 8 * 0,5 dB = 4 dB W sumie: +25,38 dB (+25,68 dB) Sumaryczna dyspersja: 579,6

ps nm

Połączenie nie wymaga wzmacniacza. Lublin – Radom

Kanał: 6 Aktywne węzły: •

•

Lublin: •

Multiplekser: +2,5 dB (+2,6 dB)

•

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Puławy: •

Demultiplekser: +3,8 dB (+4 dB)

Trakty: •

Lublin - Puławy: 13,18 dB

•

Puławy – Radom: 15,94 dB

Złącza: 8 * 0,5 dB = 4 dB W sumie: +40,32 dB (+40,62 dB) Sumaryczna dyspersja: 428,4

ps nm

Połączenie wymaga 1 wzmacniacza. Kraków – Kielce

Kanał: 5 Aktywne węzły: •

•

Kraków: •

Multiplekser: +3 dB (+2,1 dB)

•

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Szczucin: •

Demultiplekser: +3,3 dB (+4,5 dB)

Trakty: •

Kraków - Szczucin: 24,52 dB

•

Szczucin – Kielce: 19,92 dB

Złącza: 8 * 0,5 dB = 4 dB W sumie: +55,64 dB (+55,94 dB)

6 Budżet mocy i dyspersji

Sumaryczna dyspersja: 655,2

31

ps nm

Połączenie wymaga 1 wzmacniacza. Kraków – Rzeszów

Kanał: 6 Aktywne węzły: •

•

Kraków: •

Multiplekser: +2,5 dB (+2,6 dB)

•

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Szczucin: •

Demultiplekser: +3,8 dB (+4 dB)

Trakty: •

Kraków - Szczucin: 24,52 dB

•

Szczucin – Rzeszów: 20,53 dB

Złącza: 8 * 0,5 dB = 4 dB W sumie: +56,25 dB (+55,95 dB) Sumaryczna dyspersja: 663,6

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy. Kraków – Częstochowa

Kanał: 6 Aktywne węzły: •

•

Kraków: •

Multiplekser: +2,5 dB (+2,6 dB)

•

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Gliwice: •

Demultiplekser: +3,8 dB (+4 dB)

Trakty: •

Kraków - Gliwice: 27,05 dB

•

Gliwice – Częstochowa: 18,85 dB

Złącza: 8 * 0,5 dB = 4 dB W sumie: +57,1 dB (+57,4 dB) Sumaryczna dyspersja: 676,2

ps nm

Połączenie wymaga 2 wzmacniaczy.

32

6 Budżet mocy i dyspersji

Kraków – Gliwice

Kanał: 5 Aktywne węzły: •

•

Kraków: •

Multiplekser: +3 dB (+2,1 dB)

•

Filtr kanałowy: +0,9 dB

Gliwice: •

Demultiplekser: +3,3 dB (+4,5 dB)

Trakty: •

Kraków - Gliwice: 27,05 dB

Złącza: 8 * 0,5 dB = 4 dB W sumie: +38,25 dB (+37,95 dB) Sumaryczna dyspersja: 399

ps nm

Połączenie wymaga 1 wzmacniacza.

6 Budżet mocy i dyspersji 6.2.4

33

Tabelaryczne podsumowanie

Tłumienie łącza [dB] Łącze A do B

B do A

Dyspersja łącza [ps / nm]

Wymagana liczba EDFA

Wymagana liczba 3R

KDM Poznań Gdańsk

Gdańsk Warszawa

+95,80 +110,52

+95,80 +110,52

1192,8 1411,2

2 2

1 1

Poznań

Warszawa

+105,46

+105,46

1335,6

2

1

Poznań

Wrocław

+49,25

+49,25

609,0

1

0

Warszawa

Kraków

+132,73

+133,33

1642,2

3

1

Szczecin

Gdańsk

+96,47

+96,17

1255,8

2

1

Gdańsk

Białystok

+108,90

+108,60

1381,8

2

1

Gdańsk

Toruń

+50,93

+50,93

634,2

1

0

Szczecin

Poznań

+63,96

+63,96

827,4

2

0

Białystok

Warszawa

+58,06

+58,06

739,2

2

0

Toruń

Poznań

+45,87

+45,87

558,6

1

0

Toruń

Warszawa

+60,59

+60,59

777,0

2

0

Poznań

Wrocław

+49,25

+49,25

609,0

1

0

Warszawa

Lublin

+56,25

+56,55

663,6

1

0

Lublin

Kraków

+77,48

+77,78

978,6

2

0

Wrocław

Kraków

+83,18

+83,18

1012,2

2

0

Szczecin

Koszalin

+44,93

+44,63

579,6

1

0

Gdańsk

Olsztyn

+45,93

+45,63

579,6

1

0

Toruń

Bydgoszcz

+12,77

+12,77

172,2

0

0

Poznań

Zielona Góra

+32,26

+32,26

462,0

0

0

Warszawa

Łódź

+34,79

+34,79

499,8

1

0

Wrocław

Opole

+28,15

+27,85

331,8

0

0

Lublin

Puławy

+25,38

+25,68

579,6

0

0

Lublin

Radom

+40,32

+40,62

428,4

1

0

Kraków

Kielce

+55,64

+55,94

655,2

1

0

Kraków

Rzeszów

+56,25

+55,95

663,6

2

0

Kraków

Częstochowa

+57,10

+57,40

676,2

2

0

Kraków

Gliwice

+38,25

+38,55

399,0

1

0

Szkielet

POS

Tabelka 4: Tłumienie i dyspersja na połączeniach logicznych z uwzględnieniem urządzeń 6.3

Wzmacniacze i regeneratory

Podsumowanie obliczeń zawarte w tabelce 4 posłużyło nam do wybrania optymalnego rozmieszczenia wzmacniaczy i regeneratorów. Rysunek przedstawia proponowane przez nas rozmieszczenie (na rysunku nie zaznaczono regeneratorów na łączach KDM w Toruniu i Lublinie, są one zaznaczone na rysunkach 10 i 11). W tabelce 5 przedstawione zostały tłumienia traktów zmodyfikowane o wzmocnienia z modułów EDFA. Zestawienie to nie uwzględnia tłumików zastosowanych by spełnić wymagania wzmacniaczy i odbiorników.

34

Rysunek 19: Rozmieszczenie wzmacniaczy EDFA i regeneratorów 3R

6 Budżet mocy i dyspersji

35

Miasta krańcowe Szczecin Koszalin 3R Gdańsk Olsztyn 3R Białystok Warszawa Puławy Puławy Lublin Szczucin Szczucin Szczucin Kraków Gliwice Gliwice Opole Wrocław Poznań Poznań Poznań Toruń Toruń Toruń Warszawa

Koszalin 3R Gdańsk Olsztyn 3R Białystok Warszawa Puławy Radom Lublin Szczucin Rzeszów Kielce Kraków Gliwice Częstochowa Opole Wrocław Poznań Zielona Góra Szczecin Toruń Bydgoszcz Gdańsk Warszawa Łódź

Długość w Sumaryczne linii prostej tłumienie linii [km] [dB] 138 39,23 11 3,14 150 42,6 138 39,23 11 3,14 150 42,6 176 49,96 112 31,87 56 15,94 46 13,18 147 41,76 72 20,53 70 19,92 86 24,52 95 27,05 66 18,85 67 19,08 79 22,45 145 41,15 110 31,26 197 55,86 133 37,77 41 11,72 151 42,83 185 52,49 119 33,79

Liczba wzmacniaczy

Tabelka 5: Tłumienia traktów fizycznych z uwzględnieniem wzmacniaczy

1 0 1 1 0 1 2 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 2 1 0 1 2 1

Tłumienie linii ze wzmacniaczami (kanały 1-4) [dB] +10,23 +3,14 +13,60 +10,23 +3,14 +13,60 -8,04 +2,87 +13,18 +12,76 -4,48 -1,96 -9,92 +22,45 +12,15 -2,14 +8,77 +13,83 -5,52 -

Tłumienie linii ze wzmacniaczami (kanały 5-8) [dB] +17,23 +17,23 -6,06 +13,18 -1,47 -2,08 +2,52 +5,05 -3,15 +22,45 +31,26 +11,72 +11,79

36

7

7 Załączniki / dane techniczne

Załączniki / dane techniczne

7.1 –

Specyfikacje routerów i interfejsów Juniper

ogólna charakterystyka routerów: –

–

interfejsy 10GE: –

–

7.2

charakterystyka przełączników

http://www.extremenetworks.com/common/asp/frameHandler.asp?go=/LIBRARIES/prodpd fs/products/BD_10GX3_DS.pdf

moduły XENPACK –

7.3

http://www.extremenetworks.com/libraries/prodpdfs/products/bd.asp#techspecs

moduły przełączające 10GE –

–

http://www.juniper.net/products/modules/100046.html Specyfikacje przełączników BlackDiamond

– –

http://www.juniper.net/products/modules/100044.html

interfejsy PoS: –

–

http://www.juniper.net/products/mseries/

http://www.extremenetworks.com/common/asp/frameHandler.asp?go=/LIBRARIES/prodpd fs/products/BD_XENPAK_DS.pdf Dokumentacja systemu trakcyjnego FPS 3000 firmy ADVA

Wyciąg se specyfikacji jest dołączony na końcu dokumentu.

8 Słowniczek

8

37

Słowniczek

3R (ang. Regenerator/Reshaper/Retimer) – regenerator sygnału optycznego realizujący regenerację mocy, odtwarzanie kształtu i przebiegów czasowych. W prezentowanym systemie funkcję regeneratora pełniły WCM w układzie przedstawionym na rysunku .

Rysunek 20: WCM w trybie regeneratora 3R (dokumentacja FSP 3000)

ADM (ang. Add/Drop Multiplexer) - multiplekser, krotnica transferowa do wydzielania lub wprowadzania strumieni danych o niższej krotności w jeden strumień światła (może być złożony z kilku fal o różnej długości). Stosowana m.in. w synchronicznych sieciach transportowych SDH. EFDA (ang. Erbium Doped Fiber Amplifier) – wzmacniacz optyczny domieszkowany erbem. Urządzenie optyczne używane do zwiększenia intensywności sygnałów w światłowodach. Wzmacniacz zawiera włókno światłowodowe z domieszką rzadkiego minerału: erbu, który pozwala, by włókno absorbowało światło o jednej długości fali, a emitowało światło innej długości fali. Zewnętrzny laser półprzewodnikowy wstrzykuje światło podczerwone o długości 980nm lub 1480nm. Pobudza to atomy erbu. Następnie dodatkowe światło (sygnał wzmacniany) o długości fali 1530nm -1620nm powoduje, że atomy erbu emitują fotony na tej samej długości fali co sygnał wzmacniany. Powoduje to wzmocnienie słabego sygnału. Wzmacniacze erbowe mogą pracować zarówno w paśmie C jak i L. EDFA-C – wzmacniacz erbowy pracujący w paśmie C, wzmacniający jedną grupę kanałów. EDFA-CC – wzmacniacz erbowy pracujący w paśmie C, wzmacniający dwie grupy kanałów. KDM – ośrodki z komputerami dużej mocy. MDXM (ang. Multiplexer/Demultiplexer Module) – multiplekser/demultiplekser. Multiplekser to urządzenie optyczne które służy do połączenia sygnałów optycznych pochodzących z różnych

38

8 Słowniczek

źródeł, o rożnych długościach fali w jeden sygnał optyczny zawierający wszystkie długości nazywany grupą kanałów. MDXM-SBF (ang. Multiplexer/Demultiplexer Module with Single Band Filter) – odmiana urządzenia MDXM, który dodatkowo posiada wbudowany filtr SBFM. Urządzenie z sygnału optycznego wybiera konkretną grupę kanałów, a następnie grupa ta jest dzielona na sygnały optyczne zawierające tylko jedna długość fali. SBFM (ang. Single Band Filter Module) – urządzenie optyczne, które służy do wyodrębnienia, lub połączenia grupy kanałów. Interfejs lokalny urządzenia łączy się z MDXM, natomiast zdalny łączy się z innymi urządzeniami SBFM lub wzmacniaczami EDFA. WCM (ang. WDM Channel Module) – jest to urządzenie optyczne, które posiada dwa interfejsy: lokalny i zdalny. Służy do konwertowania ruchu użytkownika (interfejs lokalny) z określonej długości fali na sygnał optyczny, którego długość fali należy do siatki DWDM wyspecyfikowanej przez ITU-T, a następnie transmisji przez kanał zdalny. Kanał lokalny pracuje najczęściej w pierwszym oknie transmisyjnym z długością fali 850nm (światłowód wielomodowy) lub w drugim oknie transmisyjnym z długością fali 1310nm (światłowód jednomodowy). Interfejs zdalny, to interfejs dalekiego zasięgu pracujący na dużych odległościach, z dużymi prędkościami na długości fali technologii DWDM. Urządzenie przeważnie dokonuje też regeneracji czasu i danych (CDR – ang. Clock and Data Recovery). WDM (ang. Wave Division Multiplexing) - sposób falowego zwielokrotnienia przepływności światłowodu przez równoległą, równoczesną i niezależną transmisję wielu promieni optycznych o różnych długościach fal (transmisja kolorowa), prowadzonych w jednym włóknie światłowodowym. Uzyskiwana w ten sposób łączna i jednokierunkowa przepływność w pojedynczym włóknie światłowodowym może znacznie przekraczać 1 Gb/s.

9 Spis tabelek

9

39

Spis tabelek

Tabelka 1: Parametry kanałów 1 i 2 grupy okna C ..............................................................................9 Tabelka 2: Tłumienie i dyspersja traktów fizycznych........................................................................18 Tabelka 3: Tłumienia i dyspersje traktów fizycznych........................................................................19 Tabelka 4: Tłumienie i dyspersja na połączeniach logicznych z uwzględnieniem urządzeń.............33 Tabelka 5: Tłumienia traktów fizycznych z uwzględnieniem wzmacniaczy.....................................35 10

Spis rysunków

Rysunek 1: Połączenia fizyczne w sieci...............................................................................................6 Rysunek 2: Połączenia logiczne w sieci...............................................................................................7 Rysunek 3: Schemat połączeń - węzeł Gdańsk..................................................................................11 Rysunek 4: Schemat połączeń - węzeł Poznań...................................................................................11 Rysunek 5: Schemat połączeń - węzeł Warszawa..............................................................................12 Rysunek 6: Schemat połączeń - węzeł Wrocław................................................................................12 Rysunek 7: Schemat połączeń - węzeł Kraków..................................................................................13 Rysunek 8: Schemat połączeń - węzeł Szczecin................................................................................13 Rysunek 9: Schemat połączeń - węzeł Białystok...............................................................................14 Rysunek 10: Schemat połączeń - węzeł Toruń...................................................................................14 Rysunek 11: Schemat połączeń - węzeł Lublin..................................................................................15 Rysunek 12: Schemat połączeń - węzeł Koszalin..............................................................................15 Rysunek 13: Schemat połączeń - węzeł Olsztyn................................................................................15 Rysunek 14: Schemat połączeń - węzeł Puławy.................................................................................16 Rysunek 15: Schemat połączeń - węzeł Opole...................................................................................16 Rysunek 16: Schemat połączeń - węzeł Gliwice................................................................................16 Rysunek 17: Schemat połączeń - węzeł Szczucin..............................................................................16 Rysunek 18: Schemat systemu protekcji traktu (dokumentacja systemu FSB 3000).........................17 Rysunek 19: Rozmieszczenie wzmacniaczy EDFA i regeneratorów 3R...........................................34 Rysunek 20: WCM w trybie regeneratora 3R (dokumentacja FSP 3000)..........................................37