РАЗРАБОТКА  УЧЕБНОГО  КОМПЛЕКСА  ПО  ИЗУЧЕНИЮ  ТЕХНОЛОГИИ  СПЕКТРАЛЬНОГО  УПЛОТНЕНИЯ  КАНАЛОВ  В  ОПТИЧЕСКОЙ  СВЯЗИ

Андросов  Сергей  Сергеевич

младший  научный  сотрудник  каф.  оптоэлектроники  Кубанского  государственного  университета,  г.  Краснодар

E-mail:  aserg_k@mail.ru

Векшин  Михаил  Михайлович

канд.  физ.-мат.  наук,  доцент  каф.  оптоэлектроники  Кубанского  государственного  университета,  г.  Краснодар

Комарова  Юлия  Сергеевна

электромонтёр  канализационных  сооружений  связи,  Краснодарский  филиал  ОАО  «Ростелеком»,  г.  Краснодар

E-mail: 

В  настоящее  время  при  повсеместном  распространении  телекоммуникационных  технологий  большое  значение  приобретает  подготовка  специалистов  для  работы  в  области  связи,  причём  в  условиях  динамичного  развития  отрасли  необходимо  поддерживать  актуальность  преподаваемого  материала  и  постоянно  следить  за  качеством  подготовки  [4,  с.  3].  Обучающиеся  должны  иметь  возможность  наглядно  ознакомиться  с  различными  современными  технологиями,  применяющимися  в  области  связи,  и  ещё  в  процессе  обучения  приобрести  опыт  практической  работы  с  телекоммуникационным  оборудованием.

Для  этого  в  соответствующих  учебных  заведениях  целесообразно  создание  учебных  комплексов  на  основе  серийно  производимого  телекоммуникационного  оборудования,  позволяющих  в  процессе  обучения  наглядно  представить  различные  технологии  связи.  Ниже  приведено  описание  подобного  комплекса  для  изучения  технологии  грубого  спектрального  уплотнения  каналов  (CWDM). 

Ядром  учебного  комплекса  является  CWDM-оборудование  QTECH  с  модульной  архитектурой  построения,  применяющееся  в  сетях  доступа  [1,  с.  42],  в  составе  двух  шасси  QBM-PR4A-1,  двух  пар  медиаконверторов  с  портами  Ethernet  и  оптическими  SFP-модулями,  работающими  на  длинах  волн  1530  и  1550  нм,  и  двух  CWDM-мультиплексоров  QWM-M4-51-57.  Данный  набор  оборудования  позволяет  мультиплексировать  для  передачи  по  дуплексной  оптической  линии  связи  два  независимых  канала  передачи  данных.  Длина  волокна  в  оптической  линии  между  мультиплексорами  составляет  5  км.

Применяемое  сетевое  оборудование:  маршрутизаторы  Cisco  и  коммутаторы  QTECH  и  Cisco  позволяет  создавать  различные  конфигурации  учебного  комплекса  для  иллюстрирования  разных  случаев  использования  CWDM. 

Управление  телекоммуникационным  оборудованием  осуществляется  по  протоколу  SNMP  с  помощью  программы  QNMS.  Программа  предназначена  для  управления  оборудованием  QTECH,  но  также  может  работать  с  телекоммуникационным  оборудованием  других  фирм.  При  этом  управление  коммутаторами  и  маршрутизаторами  —  внутриполосное,  а  подключение  к  шасси  с  медиаконверторами  осуществляется  по  отдельному  Ethernet-интерфейсу  через  один  из  портов  ближайшего  коммутатора.

Включение  в  линию  волоконно-оптического  разветвителя  «1  в  2»  с  коэффициентом  ответвления  90/10  (для  отбора  небольшой  части  мощности  излучения)  позволяет  наблюдать  форму  спектра  передаваемых  оптических  сигналов  и  измерять  их  параметры  с  помощью  анализатора  оптического  спектра  Yokogawa  AQ-6370.  Возможно  также  включение  в  состав  комплекса  управляемого  аттенюатора  и  эрбиевого  волоконного  усилителя.

Одна  из  конфигураций  комплекса,  демонстрирующая  применение  CWDM  для  расширения  пропускной  способности  оптического  волокна  путём  организации  дополнительных  каналов  связи,  схематически  показана  на  рисунке  1.  Порты  коммутаторов,  соединённые  с  медиаконверторами,  агрегируются  и,  таким  образом,  информация  передаётся  по  двум  каналам  СWDM  как  по  одному  логическому  каналу  с  удвоенной  пропускной  способностью.  Для  наглядности  трафик  в  сети  может  представлять  собой  потоковое  видео,  передаваемое  с  персонального  компьютера,  служащего  сервером,  в  режиме  multicast  («видео  по  запросу»).  При  искусственном  ограничении  скорости  в  10  Мбит/с  на  портах  коммутаторов,  соединённых  с  медиаконверторами,  во  время  передачи  видеотрафика  высокой  чёткости  при  одном  рабочем  канале  CWDM  на  клиентских  компьютерах  наблюдаются  задержки  при  воспроизведении  видео  из-за  недостаточной  скорости  передачи.  При  включении  второго  канала  CWDM  задержки  исчезают.

Рисунок  1.  Повышение  пропускной  способности  оптического  волокна  с  помощью  CWDM

Другая  конфигурация  системы,  приведённая  на  рисунке  2,  демонстрирует  независимое  использование  каналов  CWDM  отдельными  сетями.  В  данном  примере  используются  две  сети  с  оборудованием  Ethernet.  Однако,  так  как  для  систем  WDM  формально  неважно,  какие  методы  использовались  для  кодирования  передаваемого  цифрового  сигнала  [2,  с.  9],  при  подключении  соответствующего  оборудования  с  оптическими  модулями,  работающими  на  длинах  волн  CWDM,  по  каждому  каналу  может  передаваться  свой  тип  трафика  (например,  Ethernet  и  SDH).

Рисунок  2.  Независимое  использование  каналов  CWDM  отдельными  сетями

В  процессе  подготовки  обучающиеся  могут  выполнять  задания  по  самостоятельному  конфигурированию  комплекса  в  соответствии  с  заданной  общей  схемой,  в  том  числе:  подключение  и  настройку  телекоммуникационного  оборудования,  персональных  компьютеров,  проверку  работоспособности  созданной  сети  и  контроль  состояния  оборудования  с  помощью  программы  сетевого  управления.  Такие  задания  будут  способствовать  приобретению  обучающимися  навыков,  полезных  в  их  будущей  профессиональной  деятельности  [3,  с.  27].

Для  ознакомления  непосредственно  с  технологией  передачи  оптического  сигнала  на  примере  CWDM  можно  проводить:

·определение  параметров  передатчиков  SFP-модулей:  центральной  длины  волны,  ширины  спектра;

·определение  параметров  передаваемого  оптического  сигнала  на  разных  участках  линии;

·определение  параметров  CWDM  мультиплексора,  например,  вносимого  затухания,  или  (при  использовании  широкополосного  источника  излучения)  ширины  полосы  частот  оптических  каналов.

В  качестве  примера,  задание  при  обучении  может  выглядеть  следующим  образом:  соединение  оборудования  по  схеме,  показанной  на  рисунке  1;  настройка  маршрутизаторов  (IP-адреса  на  портах,  маршрутизация  multicast),  коммутаторов  (агрегирование  портов)  и  персональных  компьютеров  (IP-адреса,  передача  и  приём  потокового  видео);  наблюдение  за  изменением  качества  приёма  видео  при  подключении  и  отключении  одного  из  каналов  CWDM;  наблюдение  за  спектром  передаваемых  оптических  сигналов  и  измерение  их  параметров.

Таким  образом,  применение  подобного  комплекса  в  учебном  процессе  будет  способствовать  повышению  качества  подготовки  специалистов  в  области  телекоммуникаций:  лучшему  пониманию  ими  работы  систем  спектрального  уплотнения  каналов  и  приобретению  полезных  практических  навыков  работы  с  телекоммуникационным  оборудованием.

Список  литературы:

1.Матузко  А.С.  Обзор  оборудования  CWDM/DWDM  //  Фотон-Экспресс,  —  2010,  —  №  7.  —  С.  40—43.

2.Слепов  Н.Н.  О  современной  технологии  WDM  и  не  только  //  Фотон-Экспресс,  —  2007,  —  №  1.  —  С.  8—16.

3.Милицин  Ю.А.,  Шевелёв  С.В.  Создание  информационно-коммуникационной  среды  для  подготовки  высококвалифицированных  специалистов  отрасли  телекоммуникаций  //  Век  качества,  —  2013,  —  №  1.  —  С.  27—31.

4.Фёдоров  И.Б.,  Норенков  И.П.,  Коршунов  С.В.  Подготовка  специалистов  в  области  компьютерных  наук,  техники  и  технологий  //  Прикладная  информатика,  —  2006,  —  №  4.  —  С.  3—14.