Підвищення ефективності оптичних мультисервісних мереж з використанням кодового розділення каналів - Автореферат

Нові підходи повинні враховувати велику пропускну здатність оптичних мереж та гнучкість топологічних рішень мультисервісних мереж, а також забезпечувати відповідну якість телекомунікаційних послуг. При переході від традиційних телекомунікаційних мереж до мультисервісних виникають проблеми наукового, технічного та методологічного характеру, головна з них - необхідність забезпечення відповідної якості обслуговування для різних видів трафіку. Основні підходи до аналізу показників якості в сучасних мультисервісних мережах, в яких домінує інтернет протокол (IP), наводяться в рекомендаціях міжнародного союзу електрозвязку (МСЕ-Т). Важливим питанням при побудові мультисервісних мереж є вибір технології на основі якої будуть будуватися мультисервісні мережі з кодовим розділенням каналів. Розробити аналітичну модель мультисервісної мережі з кодовим розділенням каналів, яка дозволить оцінити якість обслуговування для різних видів трафіку за допомогою математичного моделювання на основі теорії систем та мереж масового обслуговування.В першому розділі - “Оцінка та забезпечення якості обслуговування в мультисервісних мережах ” - проведено системний огляд стану проблеми, розглянуто особливості будови і функціонування оптичних транспортних мереж з кодовим розділенням каналів, обмеження, критичні параметри та загальні вимоги до систем передавання. Другий розділ - “Принципи побудови оптичної мультисервісної мережі з кодовим розділенням каналів ” - присвячено технологіям розширення спектру, що дозволяє здійснювати передавання інформації на високих швидкостях та з низькою ймовірністю помилок за рахунок комплексної оптимальної обробки сигналу, крім цього, мережі з кодовим розділенням каналів володіють стійкістю до прослуховування сигналів та низькою чутливістю до завад. Гнучкість та прозорість, завадозахищеність багатофазової модуляції в разі централізовано-синхронізованої трансляції оптикою, надзвичайно висока ефективність управління, що забезпечується багатофазним оптичним кодовим мультиплексуванням каналів при передаванні інформації, особливо в оптичній мережній архітектурі, вказують на високу ефективність та перспективність даного способу передавання інформації та заявленого концептуального напряму. Швидкість, що може бути досягнута при використанні 1 з N-1 кодових каналів при F=10 Гбіт/с складає приблизно 300 Мбіт/с, що всього у 2 рази менше пропускної здатності цілого XWDM каналу базової спектральної основи із максимальним завантаженням і дозволяє забезпечити доступ до 200 користувачів Fast Ethernet на одній оптичній несучій із повним завантаженням та надзвичайно гнучким управлінням канальною ємністю, що приблизно рівне можливостям та завадозахищеності звичайного Ethernet over SDH мультиплексування, але виключає колізії та підвищення ієрархічної складності комунікаційного обладнання. В третьому розділі - “Модель оптичної мультисервісної мережі з кодовим розділення каналів ” - запропонована модель мультисервісної мережі з кодовим розділенням каналів, яка дозволяє оцінити ймовірно-часові параметри мережі.На основі виконаних теоретичних та експериментальних досліджень розвязано важливу науково-технічну задачу в галузі телекомунікаційних систем та мереж - підвищення продуктивності та якості обслуговування мультисервісних мереж на основі застосування оптичного кодового мультиплексування каналів. Вперше запропоновано модель мультисервісної мережі з кодовим розділенням каналів та комутацією кадрів на канальному рівні, яка дозволяє оцінити імовірно-часові параметри мережі у різних фазах обслуговування при передачі різного типу трафіку з пріоритизацією. На основі моделі мультисервісної мережі з кодовим розділенням каналів та фізично-канальної архітектури кластера інтегральної оптичної мережі транспортної системи для мультисервісного доступу з використанням багатофазного кодового мультиплексування каналів розроблено спосіб оптичного передавання з кодовим розділенням каналів, який може забезпечити швидкість передачі 300 Мбіт/с при використанні 1 з N-1 кодових каналів при ?F=10 ГГЦ Досліджено імовірно-часові параметри мультисервісної мережі для послуг “Triple Play” на транспортному рівні, з використанням кодового розділення каналів та комутації кадрів, на рівні агрегації даних, з використання комутації пакетів (IP) та комутації по мітках (MPLS), на рівні доступу з використанням найбільш поширеної технології доступу ADSL. Показано, що найбільша затримка в мультисервісній мережі виникає у фазах обєднання трафіку різних ADSL - модемів в один інформаційний потік в DSLAM з використанням пріоритерації, при чому швидкість передавання 256 кбіт/с є нижньою межею для мультимедійного трафіку, а менші профільні швидкості передавання створюють перевантаження в мережі.

Основний зміст дисертаційної роботи

На основі виконаних теоретичних та експериментальних досліджень розвязано важливу науково-технічну задачу в галузі телекомунікаційних систем та мереж - підвищення продуктивності та якості обслуговування мультисервісних мереж на основі застосування оптичного кодового мультиплексування каналів.

При цьому можна зробити наступні висновки: 1. Вперше запропоновано модель мультисервісної мережі з кодовим розділенням каналів та комутацією кадрів на канальному рівні, яка дозволяє оцінити імовірно-часові параметри мережі у різних фазах обслуговування при передачі різного типу трафіку з пріоритизацією.

2. Запропоновано адаптивну гібридну фізично-канальну архітектуру кластера інтегральної оптичної мережі транспортної системи для мультисервісного доступу з використанням багатофазного кодового мультиплексування каналів. Синтез архітектури виконано з урахуванням великої пропускної здатності, поєднанням технологій спектрального ущільнення та оптичного кодового мультиплексування, поляризаційної модуляції та дискретно-фазової модуляції.

3. На основі моделі мультисервісної мережі з кодовим розділенням каналів та фізично-канальної архітектури кластера інтегральної оптичної мережі транспортної системи для мультисервісного доступу з використанням багатофазного кодового мультиплексування каналів розроблено спосіб оптичного передавання з кодовим розділенням каналів, який може забезпечити швидкість передачі 300 Мбіт/с при використанні 1 з N-1 кодових каналів при ?F=10 ГГЦ

4. Досліджено імовірно-часові параметри мультисервісної мережі для послуг “Triple Play” на транспортному рівні, з використанням кодового розділення каналів та комутації кадрів, на рівні агрегації даних, з використання комутації пакетів (IP) та комутації по мітках (MPLS), на рівні доступу з використанням найбільш поширеної технології доступу ADSL.

5. Показано, що найбільша затримка в мультисервісній мережі виникає у фазах обєднання трафіку різних ADSL - модемів в один інформаційний потік в DSLAM з використанням пріоритерації, при чому швидкість передавання 256 кбіт/с є нижньою межею для мультимедійного трафіку, а менші профільні швидкості передавання створюють перевантаження в мережі. Внесок затримки у фазі передавання трафіку з мережі доступу на транспортну мережу в загальну затримку настільки незначний, що при оцінюванні характеристик мережі доступу це значення можна не враховувати.

6. Проведено порівняльний аналіз методів забезпечення якості обслуговування в мультисервісних мережах для послуг “Triple Play”, методів комутації в мультисервісних мережах нового покоління та методів оптичного передавання з кодовим розділенням каналів. Показано можливість збільшення продуктивності телекомунікаційних мереж 2-3 рази.

Основні роботи, опубліковані за темою дисертації

1. Stream optimization of SDH networks with reservation / [Mychailo Klumash, Andrukhiv Taras, Dmutro Melnuk, Vasul Vorko, Mychailo Bas] // TCSET 2004, February 24-28, 2004, Lviv-Slavsko, Ukraine.

2. Мельник Д. Моделювання повністю оптичних мереж зі спектральним ущільненням каналів / Мельник Д., Ворко В., Бас М., Андрухів Т.// Вісник НУ”ЛП” "Радіоелектроніка та телекомунікації" №508, 2004, с 145-153.

3. Анрухів Т.В. Мережа рознесеного спецвузла на базі існуючого обладнання 5ESS і системи SDH (STM-16) / Анрухів Т.В. // Збірник наукових праць “Моделювання та інформаційні технології”, Київ 2005, - №31 С. 116-123.

4. Мережа рознесеного спецвузла на базі існуючого обладнання 5ESS і системи SDH (STM-16) / [Анрухів Т.В.] // Матеріали науково-методичної конференції “Сучасні проблеми телекомунікацій і підготовка фахівців в галузі телекомунікацій-2005”. - Львів, Україна, 2005,- С. 35-40.

5. Климаш М.М. Модель розрахунку перехресних завад в мережах зі спектральним ущільненням каналів / Климаш М.М., Романчук В.І., Андрухів Т.В // Компютерні технології друкарства: Зб. наук. пр. - Львів, 2006. - №16. - С. 157 - 161.

6. Loading Calculation and Modernization of Synchronous Metropolitan Area Network / [Andrukhiv Т., Klymash M., Romanchuk V., Oleksin М.] // Матеріали Міжнародної науково-технічної конференції «Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та компютерної інженерії». - Львів-Славсько, Україна, 2006. - С. 469-470.

7. Климаш М.М. Оптимізація потоків транспортних міських мереж з кільцевою топологією / Климаш М.М., Бенбіхі Імад., Анрухів Т.В., Романчук В.І. // Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. - К., 2007. - Вип.42. - С. 202-210.

8. The Design of Information Processing System with High Load Utilization //[Pavlyuk R., Andrukhiv Т., Klymash M.] // Матеріали IX Міжнародної науково-технічної конференції CADMS 2007 «Досвід розробки та застосування приладо-технічних САПР в мікроелектроніці». - Львів-Поляна, Україна, 20-24 лютого 2007. - С. 161-162.

9. Климаш М.М. Керування структурою потоків оптичної транспортної мережі за топологічними критеріями / Климаш М.М., Демидов І.В., Андрухів Т.В. // Звязок. - 2007. - №1. - С.10 - 12.

10. Климаш М.М. Дослідження ефективності апріорних підходів до маршрутизації потоків в транспортних оптичних мережах / Климаш М.М., Демидов І.В., Андрухів Т.В. // Наукові записки УНДІЗ. - К., 2008, - №1 (3). - С.19-22.

11. Деклараційний патент на корисну модель, МПК (2006) H04J 13/02. Спосіб оптичного передавання з кодовим розділенням каналів / Климаш М.М., Демидов І.В., Андрухів Т.В. (Україна). - U200800011; Заявл. 02.01.2008; Опубл. 10.06.2008. Бюл. № 11, 2008. - 3 с.

12. Андрухів Т.В. Моделювання повністю оптичних мереж зі спектральним ущільненням каналів / Андрухів Т.В., В.І. Романчук, Поліщук А.В.// Вісник НУ”ЛП” "Радіоелектроніка та телекомунікації" №618, 2008, с 145-153.

13. Оптичні транспортні мережі з кодовим розділенням каналів /[ Андрухів Т.В.] // V Міжнародна науково-технічна конференція "Сучасні інформаційно-комунікаційні технології" /COMINFO"2009/ 5-9 жовтня 2009, Крим, Ялта.

14. Дослідження параметрів QOS в мультисервісних мережах / [Т.В. Андрухів] // Науково-методична конференція “Сучасні проблеми телекомунікацій і підготовка фахівців в галузі телекомунікацій”, 28-30 жовтня 2009 р. Львів, с.56-60.

15. Деклараційний патент на корисну модель, МПК (2009) H04J 13/02. Спосіб оптичного передавання з кодовим розділенням каналів / Климаш М.М., Демидов І.В., Андрухів Т.В., Романчук В.І. (Україна). - U200907598; Заявл. 20.07.2009; Опубл. 10.11.2009. Бюл. № 21, 2009. - 3 с.

16. Андрухів Т.В. Дослідження параметрів QOS універсального шлюзу доступу NGN / Анрухів Т.В., Лаврів О.А., Бак Р.І.// Моделювання та інформаційні технології: Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. - К., 2009. - Вип.54. - С. 278-286.

17. Андрухів Т.В. Покращення якості надання телекомунікаційних послуг в міських транспортних мережах з кодовим розділенням каналів. / Романчук В.І., Климаш М.М. // Компютерні технології друкарства: Зб. наук. пр. - Львів, 2009. - №22. - С. 76 - 82.

18. Климаш М.М. Методи визначення показника якості послуг в телекомунікаційних мережах./ Климаш М.М., Бурачок Р.А., Андрухів Т.В. - Львів, 2009.- 285 с.