hledat:

3   Optické sítě

Aktivita Optické sítě je zaměřena na výzkum a ověřování nových principů a technologických trendů budování pokročilých optických sítí a vyhodnocování a ověřování možností užití pokročilých optických zařízení (například ROADM, VMUX, plně optické přepínače) pro výzkumné i produkční sítě, podporu projektování WDM přenosových systémů a snazší dostupnost E2E služeb. Zabývá se také rozvojem vláknové infrastruktury a pronájmu nasvícených vláken pro rozvoj CESNET2, CBF a experimentálního prostředí včetně výzkumu a vývoje GLIF.

Jednou z nejvýznamnějších činností aktivity Optické sítě bylo v uplynulém roce hodnocení našich dalších možností mezinárodní výzkumné a inovační kooperace. Nejvhodnější se zdá účast na aktivitách Future Internet, kde je obdobné zaměření podporováno. Za cíle se například považuje (v originále):

• building an European Experimental Facility for Future Internet research, and supporting experimentally-driven advanced research, which defines the challenges for the evolving facility, and takes advantage of it,
• to build on the design principle of "open federation of testbeds"
• to become a sustainable research infrastructure for the Future Internet serving both industry and academia in their Future Internet related research

Důležitá je z našeho hlediska rovněž spolupráce EU s Japonskem (viz program semináře EU-Japan Cooperation Forum on ICT Research), neboť ve výzkumu fotonických zařízení a jejich použití v budoucím Internetu má Japonsko přední pozici a plně optické přenášení signálů přinese zásadní pokrok v přenosové rychlosti a úsporách energie. Závěry ukazují další směr pro experimenty řízeného výzkumu v této oblasti.

Naše komparativní výhody jsou zejména ve schopnosti použít nové optické komponenty krátce po jejich první dostupnosti, ve schopnosti použít části experimentálního prostředí pro reálné experimentální i běžné aplikace a v naší spolupráci s majiteli vláken včetně FTTx na projektování a inovaci jejich nasvícení.

3.1   Výzkum principů a technologických trendů budování optických sítí a jejich ověřování

Začátkem roku jsme provedli první testy s přenosovou rychlostí 40 Gb/s na městské dvouvláknové trase Zikova-Ovocný trh dlouhé přibližně 7 km. Testovali jsme modulační formáty NRZ a ODB se zařízením firmy Opnext (dva tzv. evalboardy, umožnující kontrolovat bitovou chybovost). Pro testování jsme zároveň použili zařízení rodiny CzechLight (CL). V obou případech byl použit zesilovač CLA a pro testy s formátem NRZ jsme použili kompenzátor chromatické disperze CLC. Formát ODB je vůči vlivu chromatické disperze odolnější a CLC nebylo nutné použít. Oba testy jsme provedli ve spolupráci s PASNETem.

Vyvinuli jsme optický zdroj ramanovských vláknových zesilovačů s časově multiplexovaným čerpáním (TDM-RFA). Pomocí těchto dvou optických čerpacích modulů a dvou mikroprocesorem řízených impulsních generátorů jsme ověřili možnosti přenosu 20 WDM kanálů ve dvou skocích na vzdálenost 234 km. Blokové schéma TDM-RFA je znázorněno na obrázku.

Dále jsme vyvinuli funkční vzorek zařízení pro vícenásobnou konverzi signálu pro distribuci typu point-multipoint na principu přeměny fázové modulace na amplitudovou v Mach-Zehnderově interferometru se dvěma polovodičovými optickými zesilovači (SOA-MZI). Při experimentech byl použit jako zdroj signálu 10GE transceiver. Nově vzniklé signály jsme přenášeli na vzdálenost 55 km a kvalitu přenosu kontrolovali měřičem bitové chybovosti. Blokové schéma SOA-MZI je znázorněno na obrázku.

3.2   Výzkum, vývoj a ověřování stavebnice fotonických zařízení (CL family) podporující technický a ekonomický předstih při stavbě sítí

Pokračovali jsme s dalším vývojem zařízení typu CL. Nové vzorky kompenzátorů disperze CLC na principu laditelných Braggovských mřížek (FBG) pro rychlosti vyšší než 10 Gb/s jsou vyzkoušeny. Jednotlivé CLC pracují se signály o rychlostech 40, 80 a 160 Gb/s. Další funkční vzorky představují optický přepínač CLS 16×16, který je založen na technologii MEMS. Další vzorek přepínače s označením CLS 8×8 PM (power monitoring) využívá planární technologii a umožňuje monitorování optického výkonu na každém výstupu. Funkční vzorky CL VMUX (optický 40kanálový multiplexer s ekvalizací výkonu na jednotlivých vstupech) a CL ROADM (40kanálový Rekonfigurovatelný Optický Add/Drop Multiplexer) jsou sestaveny a funkční vzorek optického multicastového přepínače dual 2×16 je před dokončením. Tento funkční vzorek nabízí více výstupních portů oproti původnímu typu CLM 4×4, vykazuje nižší vložný útlum a nabízí možnost vytváření zpětného kanálu pro ladění různých multicastových konfigurací. Dále vznikl funkční vzorek optického monitoru kanálů pro systémy hustého vlnového multiplexu (DWDM) nazvaný CL-OCM ve stolní verzi. Zároveň jsme pokračovali s vývojem middleware a CLI pro optické přepínače CLS a CLM.

Sestavili jsme novou distribuci Linuxu pro zařízení rodiny CL. Je založena na Linux Debian Etch s jádrem verze 2.6.24.3. Oproti starší verzi umožňuje inkrementálně ukládat změny provedené v systému souborů. Nové jádro umožnilo použití novějších binárních aplikací a s tím vývoj podpory protokolu SNMP, která je v současnosti ověřována zátěžovými testy. Pro CLA jsme sestavili MIB modul popisující použité proprietární větve v SNMP stromu. Distribuce je celkově modulární a lze ji bezproblémově použít také pro další zařízení rodiny CL. S novými verzemi programových knihoven byla přepsána téměř celá správa CLA, která je nyní uspořádána do několika úrovní a je uživatelsky i programátorsky přívětivější.

Pro podporu a zálohu dat pro zařízení rodiny CL jsme zprovoznili server CLserver.cesnet.cz. Je zde provozován repozitář s proprietárními Debian balíčky pro zařízení CL. To umožňuje centralizovanou distribuci nových verzí a záplat SW. Na serveru je také vystaveno NDL Optical Schema a aktuální verze MIB modulu pro CLA.

Zařízení rodiny CL byla prezentována a vystavována výrobci a obchodními partnery. Výstava s účastí CESNETu se konala na celosvětové konferenci zaměřené na vláknovou optiku OFC/NFOEC pořádané v únoru 2008. V sekci FTTx jsme prezentovali rodinu pokročilých optických zesilovačů CLA v příspěvku CLA - CzechLight Amplifier devices, s podtitulem Manufactured by OPTOKON under licence of CESNET. Vystavováno bylo zařízení CLA CA16 (nový typ vyvinutý ve spolupráci s výrobcem a určený pro distribuci kabelové televize). Tento typ má i první zahraniční nasazení v Bánovcích na Slovensku.

Zařízení CLM 4×4 bylo úspěšně použito pro globální demonstraci - optické multicastování videosignálu s vysokým rozlišením - CineGrid během 8th Annual Global LambdaGrid Workshop v Seattlu. Optický přepínač CLS 16×16 byl nasazen v síti CESNET2 na trase Praha-Ústí n. L. k zachování fyzického zdvojení první míle do uzlu Zikova v Praze, které bylo přerušeno v důsledku stavebních prací na Letné. Nasazení CLS v tomto případě dovoluje udržet zdvojení první míle v provozu a přepínat dálkově a dynamicky jen v případě okamžité poruchy vláknové trasy. Nasazení hodnotíme jako úspěšné, CLS lze využít i pro další meziměstské trasy vedoucí ze Zikovy a pro rozbočení jiných vláknových tras v obdobných případech. To dovoluje budovat vláknové trasy nejen jako lineární (e2e), ale i s obecnější topologií.

3.3   Výzkum uplatnění plně optických funkcí v experimentálním prostředí a sítích, rozvoj vláknové infrastruktury a služeb

V rámci výzkumu uplatnění plně optických přenosových systémů jsme se zaměřili především na nasvícení dalších pronajatých tras, nasazení zařízení rodiny CL v praxi a získání odborné zpětné vazby od pronajímatelů vláken. Ve spolupráci s aktivitou Rozvoj sítě národního výzkumu a vzdělávání jsme vyprojektovali a realizovali několik povýšení služby pronájmu vláken převážně na n×10G DWDM s využitím optických zesilovačů řady CzechLight.

Dokončena je přestavba dvouvláknových tras České Budějovice-Jihlava-Brno, Brno-Ostrava a Praha-Pardubice na n×10G DWDM. Koncem září byla hotova přestavba 137,3 km dlouhé jednovláknové trasy Plzeň-Cheb na n×10G DWDM a jednovláknová trasa 67,6 km Ústí nad Labem-Most byla povýšena na n×10G DWDM, obě s využitím s využitím CLA PB01F. Nasvícení dalších jednovláknových tras, Cheb-Most n×10G DWDM a Most-Děčín-Ústí nad Labem n×1G DWDM při použití optických zesilovačů CLA jsme vyprojektovali a probíhá realizace dle smlouvy. Povýšení trasy Letohrad-Opava je hotovo. Povýšení nasvícením objednáváme u pronajímatelů těchto vláknových tras, nebo u dalších partnerů, kteří mají zájem se s výsledky výzkumu CESNETu seznámit. Součástí smlouvy je projekt nasvícení, vypracovaný aktivitou Optické sítě a uvádějící alternativní výrobce optických komponent. V případě nasvícení trasy Letohrad-Opava jsme řešení vyprojektovali a dodání komponent a osazení objednali u partnera z oblasti vývoje a prodeje komponent vláknové optiky, společnosti OPTOKON Co., Ltd., spol s r. o. Obecně platí, že projektování plně optických přenosových systémů je obtížnější než u digitálních přenosových systémů a pro usnadnění je vhodné se zabývat jeho konceptualizací (viz naše účast v projektu Phosphorus).

Další nasvícení vláknových tras je vyprojektováno a objednáno. Jde o dvouvláknové trasy Hradec Králové-Pardubice, Brno-Zlín a Olomouc-Zlín. Vyprojektováno je povýšení jednovláknových tras pro Ostravu-Opavu-Karvinou. V současné době se daří při zadávání realizace projektu nasvícení vláknových tras s využitím optických zesilovačů CLA spolupracovat již s pěti telekomunikačními operátory (ČDT, Invitel, SPPT, ČRa a GTS) a partnerem z oblasti vývoje a výroby, OPTOKONem. Tyto společnosti mají možnost využít získané zkušenosti i v jiných svých zakázkách.

Zavádění služby nasvícení technologií DWDM formou povýšení stávajících tras temných vláken můžeme hodnotit jako úspěšné. Je ověřeno na dalších zmíněných trasách, nasazený hardware je majetkem dodavatele. V roce 2009 předpokládáme realizaci objednaných povýšení a nasvícení dalších tras zesilovači CLA. Získané zkušenosti jsme využili při dalším vývoji rodiny zařízení CL. Potvrzením úspěšného uplatnění výsledků výzkumu v roce 2008 jsou i dodávky 14 kusů optických zesilovačů CLA vyrobených v licenci CESNETu a objednávky dalších kusů.

Kromě běžných výběrových řízení jsme realizovali i několik pro připojení koncových zákazníků, například pro další pracoviště Ústavu jaderného výzkumu, nebo připojení Fakultní nemocnice v Brně. Pro podporu projektu C2C (Cave-to-Cave) jsme zajistili propojení dvou vzdálených pracovišť FEL v Praze párem vláken pro samostatný optický spoj 10 Gb/s. Pro ověřování pokročilých přenosových zařízení a vysokorychlostních přenosů na dlouhých meziměstských trasách jsme zajistili pronájem páru temných vláken mezi body Praha Sitel-Jihlava, Kraj Vysočina (uzel CESNET2). Trasa dlouhá 169 km byla následně propojena ze Sitelu do Zikovy a proběhlo měření útlumu, CD a PMD. Výsledná trasa má délku 191,6 km. Na základě výsledků měření proběhly přenosové experimenty. Dále jsme realizovali i skupinu výběrových řízení pro Českou zemědělskou univerzitu na propojení pěti pracovišť distančního vzdělávání. Objednán je i okruh 1 Gb/s pro Astronomický ústav AV ČR v Ondřejově, který je zapojen v důležitých mezinárodních výzkumných projektech, a další vláknový okruh za účelem připojení Nemocnice Pardubice pro podporu výzkumných projektů z oblasti medicíny.

V rámci vybudování uzlu Praha II v Kongresovém centru Praha (KCP) jsme se zaměřili na možnosti budoucího přeložení některých páteřních tras z uzlu Praha do Praha II a smluvně zajistili nezávislý pár vláken Praha Zikova-KCP a pár vláken KCP-nádraží Holešovice, kudy prochází některé trasy, které budou přepojeny do KCP.

Zabýváme se rovněž novým směrem rozvoje a užití temných vláken nazývaným Fibre to The Home (FTTH), nebo obecně FTTx, zejména z hlediska vlivu na budování výzkumných sítí a z hlediska uplatnění stavebnice CL zařízení. Například na konferenci FTTH Council Europe conference zazněla jednotná podpora pro tuto metodu zavádění většího množství služeb (internet, telefon, data, video...) až k zákazníkovi domů. Byly prezentovány mj. již realizované projekty FTTH v Amsterdamu a Paříži. Na konferenci Czech FTTx Forum 2008 pořádané společností Sloane Park Property ředitel jihlavské Optonet, a. s. ve své prezentaci podrobně popsal již realizovaný projekt s využitím zesilovače CLA v síti FTTH v Bánovcích nad Bebravou. FTTH sítě by měly v budoucnu pro některé projekty a aplikace dovolit například připojení zaměstnanců a doktorandů z domova na gigabitové e2e služby.

předchozí

obsah

následující