Способ формирования соединений в ячеистой волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения Российский патент 2024 года по МПК H04B10/27 

Изобретение относится к области сетей связи и может быть использовано при проектировании и построении новых или совершенствовании существующих волоконно-оптических сетей связи (ВОСС) с системами спектрального уплотнения.

Известен способ динамической реконфигурации волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения (См. Патент РФ №2794918 С1, МПК H04W 40/00, Н04В 10/27 опубл. 25.04.2023 г., бюл. №12). В способе реализована возможность реконфигурации волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения на структуру, обеспечивающую по два независимых многомерных маршрута передачи сообщений между любыми двумя корреспондирующими узлами связи исходя из изменения информации в таблицах коммутации каналов связи и распределения длин волн между узлами связи.

Недостатком указанного способа является относительно низкая надежность и живучесть ВОСС с системами спектрального уплотнения, так как, между любыми двумя корреспондирующими узлами связи исходя из изменения информации в таблицах коммутации каналов связи и распределения длин волн между узлами связи формируются только два независимых многомерных маршрута передачи сообщений.

Также, заявленный способ описан для кольцевых структур ВОСС с системами спектрального уплотнения с числом кольцевых структур не более четырех, что не позволяет реализовать возможность масштабированности данных ВОСС. Кроме того, в таких ВОСС затруднен расчет уровня качества обслуживания, что в свою очередь не позволяет оценить его соответствие требованиям к качеству обслуживания на основе потребностей пользователей.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, по технической сущности к заявленному изобретению является способ конфигурирования волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения (См. Патент РФ №2799769 С1, МПК H04W 40/00, Н04В 10/27, опубл. 11.07.2023 г., бюл. №20).

Известный способ заключается в том, что в нем реализована возможность повышения устойчивости волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения за счет формирования многомерных маршрутов из одномерных с требуемыми показателями устойчивости и спектральной загруженности.

Недостатками указанного способа являются усложнение процесса определения одномерных и многомерных маршрутов передачи сообщений и не учитывание возможности масштабируемости сети. Кроме того, данный способ ограничен по количеству длин волн до сорока. Так же, вычисление показателей спектральной загруженности и комплексных показателей устойчивости, представленные в виде матриц, значительно усложняют формирование совокупности возможных многомерных маршрутов передачи сообщений между узлами связи, что тем самым снижает быстродействие ВОСС с системами спектрального уплотнения.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа, в котором за счет объединения принципов использования на сети ВОСС постоянных и временных соединений, формирования временного маршрута между узлами связи на свободных длинах волн с учетом постоянных таблиц маршрутизации и спектральной загруженности сети, формируются соединения в ячеистой волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения

Техническим результатом является повышение быстродействия, надежности и живучести волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показано:

фиг. 1 - ячейка волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения в виде неориентированного графа;

фиг. 2 - представление ячеистой волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения в виде неориентированного графа;

фиг. 3 - представление ячейки волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения в виде ориентированного графа;

фиг. 4 - представление направлений связи между узлами внутри ячейки сети;

фиг. 5 - формирование постоянных связей между смежными узлами связи в ячейке в ВОСС;

фиг. 6 - формирование постоянных связей между узлами, не имеющих общую линию связи в ячейке ВОСС;

фиг. 7 - пример установления связи между узлами А₁₁, и A_m4, по свободной (не задействованной) λ_r.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе формирования соединений в ячеистой волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения оптическая MESH-сеть представляет собой М взаимосвязанных ячеек со сформированными постоянными связями внутри ячейки. Каждая ячейка (представлена на фиг. 1) такой сети состоит из четырех узлов, причем количество ячеек в самой оптической MESH-сети неограниченно. Каждый узел ячейки получает индивидуальный адрес, состоящий из адреса ячейки сети m, где m=1…М, и номера узла внутри ячейки i, где i=1…4. Между четырьмя узлами одной ячейки организованы постоянные соединения - связи на шести длинах волн λ_k, где k=1…6.

Возможность реализации заявленного способа объясняется следующим. В соответствии с фигурой 2 ячеистую волоконно-оптическую сеть связи с системами спектрального уплотнения представляют в виде неориентированного графа с множеством вершин, в качестве которых выступают узлы связи с волоконно-оптическими системами передачи, а также ребер, в качестве которых выступают линии связи.

Формирование постоянных соединений в ячейке оптической MESH-сети осуществляется на подготовительном этапе, который выполняется однократно при развертывании сети и заключается в формировании внутри каждого узла маршрутных таблиц, содержащих адреса ячеек и узлов, а также метрики маршрута. Формирование постоянных соединений выполняется между узлами одной ячейки - связи на шести длинах волн λ_k, где k=1…6.

Организация соединений между узлами одной ячейки такой сети осуществляется путем формирования прямых связей в ячейке следующим образом:

Вершины в ячейке могут быть представлены в соответствии с фигурой 1 в следующем виде: A_mi, где i=1…4, m=1…М.

Линии направленные между узлами ячейки запишем в виде: , где i,j=1…4, m=1…М (фиг. 3).

Обозначим направления связи между узлами i и j внутри ячейки: , где i,j=1…4, m=1…М (фиг. 4). Каждое направление связи реализовано на длине волны λ_k, где k=1…6.

Ячейка сети представляет собой граф-цикл с 4 узлами и ребрами (связями) (фиг. 3-5). Выбор длины волны λ для прямых связей между узлами i и j осуществляется по следующему правилу:

Формирование связей между узлами, не имеющих общей смежной линии (условие =0), осуществляется следующим образом в соответствии с фиг. 6:

Для пары A_mi и A_mj выбирается λ_k по следующему правилу:

где N - количество узлов в ячейке.

При этом в интересах пары A_mi и A_mj на ребрах выделяется длина волны λ_k для организации двунаправленной связи, т.е. λ_k ∈ ^ λ_k ∈ .

Формирование временных соединений между узлами разных ячеек в оптической MESH-сети осуществляется за счет применения динамической маршрутизации на основе таблиц маршрутизации, причем выделение (предоставление) длины волны, на которой будет передаваться информационный сигнал, на заданном маршруте происходит за счет применения метода волновой конверсии без оптоэлектрического и электрооптического преобразования λ_k в λ_r, где λ_r - незадействованная волна.

Формирование временных соединений осуществляется в соответствии со следующими этапами:

1. Инициирование соединения между двумя ячейками. На этом этапе узел A_mi, инициирующий связь с узлом , где m, m'=1…М и m≠m', производит коммутацию в одном из направлений в соответствии со своей таблицей маршрутизации по свободной (не задействованной) λ_r, где r=7…N_SpChan - номер спектрального канала WDM из общего их числа - N_SpChan для линии между узлами одной ячейки и r=1…N_SpChan для линии между узлами разных ячеек.

2. Последовательная коммутация установление связи. На этом этапе любой узел сети, получивший оптический сигнал по λ_r, производит сверку адресной информации и, в случае совпадения с собственным адресом, связь считается установленной. В противном случае осуществляет дальнейшую коммутацию λ_r с исходного направления на одно из имеющихся (исключая входящее), в соответствии с таблицей маршрутизации и на длине волны λ_r1, которая выбирается из диапазона свободных длин волн, согласно следующему условию: r₁=s…N_SpChan, где s…N_SpChan - диапазон номеров свободных длин волн; 1…s-1 - диапазон номеров задействованных длин волн.

3. Разрыв соединения. Разрыв соединения инициируется корреспондирующими парами узлов и осуществляется посредством отключения источников излучения. Узлы сети, на которых осуществлена временная коммутация, при пропадании оптического излучения на соответствующих λ (не предназначенных для фиксированных связей внутри ячейки сети) разрывают соответствующее соединение.

Пример установления связи между узлами , и A_mj, где i=1, m'=1, j=4, по свободной (не задействованной) λ_r представлен на фиг. 7.

Осуществление связи на свободной длине волны без сложных вычислений спектральной загруженности сети связи (в отличие от прототипа) с использованием постоянных таблиц маршрутизации и метода волновой конверсии повышает быстродействие и надежность сети связи. В то же время использование метода волновой конверсии, то есть передача информации без оптоэлектронного преобразования, увеличивает надежность передачи и живучесть сети, что обусловлено отсутствием ошибок и сбоев при преобразованиях. Живучесть сети связи так же достигается за счет установки соединений, используя любую свободную длину волны.

Таким образом, настоящее изобретение полностью реализует поставленную задачу.

Изобретение относится к области волоконно-оптических сетей связи с системами спектрального уплотнения. Техническим результатом является повышение быстродействия, надежности и живучести волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения. Технический результат достигается за счет быстрой реконфигурации структуры волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения для реализации независимых маршрутов между любыми двумя корреспондирующими узлами связи исходя из изменения информации о коммутации и распределения длин волн между узлами связи, причем для установления соединений в каждом узле формируют маршрутную таблицу, постоянные соединения в ячейке устанавливаются между узлами ячейки с использованием шести различных длин волн, соединения между узлами различных ячеек осуществляются в соответствии с таблицей маршрутизации на незадействованной длине волны λ_r, где r - номер спектрального канала из их общего числа - N_SpChan и r=7…N_SpChan. 7 ил.

Способ формирования соединений в ячеистой волоконно-оптической сети связи с системами спектрального уплотнения, заключающийся в том, что на узлах связи используется оборудование спектрального уплотнения, а в качестве связей между узлами связи выступают волоконно-оптические линии связи, отличающийся тем, что сеть связи представляется в виде ячеистой структуры, где каждая из ячеек состоит из четырех узлов, при этом каждый узел ячейки получает индивидуальный адрес, состоящий из адреса ячейки и номера узла внутри ячейки, для установления соединений в каждом узле формируют маршрутную таблицу, постоянные соединения в ячейке устанавливаются между узлами ячейки по принципу «каждый с каждым» с использованием шести различных длин волн, соединения между узлами различных ячеек осуществляются в соответствии с таблицей маршрутизации на незадействованной длине волны λ_r, где r - номер спектрального канала из их общего числа - N_SpChan и r=7…N_SpChan, принимающий узел выполняет проверку адреса получателя и при совпадении с собственным адресом соединение считается установленным, в противном случае осуществляется дальнейшая коммутация в соответствии с таблицей маршрутизации по незадействованной длине волны λ_r.