Задача масштабирования и оптимизации параметров звездообразного абонентского сегмента пассивной оптической сети

ЭНЕРГЕТИКА, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ

УДК 621.396

А. Х. Султанов, В. М. Конюхова, И. Л. Виноградова

ЗАДАЧА МАСШТАБИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ЗВЕЗДООБРАЗНОГО АБОНЕНТСКОГО СЕГМЕНТА ПАССИВНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СЕТИ

Статья посвящена исследованию возможности применения звездообразного абонентского сегмента при построении пассивных оптических сетей. Это позволяет на абонентском сегменте применить протокол взаимодействия с 1-адресами и тем самым частично разгрузить центральную станцию. Описана задача построения многосегментного домена на базе звездообразной абонентской подсети с использованием двух абонентских каналов и резервирования. Представлен подход и введены параметры маршрутизации для рассматриваемого сегмента. Разработана методика оценки среднего расстояния пролета. Выработаны рекомендации по оптимизации параметров звездообразной сети. Пассивная оптическая сеть; волоконно-оптическая линия; маршрутизация; масштабирование; код маршрута; виртуальная топология; диаметр сети

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время одним из направлений развития телекоммуникационных систем является частичная передача «программных» функций на «аппаратную» реализацию. Подтверждением этому может служить концепция применения гибкого коммутатора (Softswitch), представляющая собой аппаратный подход к решению ряда сетевых задач управления, в противовес применению программируемой мультимедийной платформы (IP Multimedia Subsystem -IMS), обеспечивающей решение сетевых задач на основе программных средств [1-2]. Это частично разгружает интеллектуальную составляющую сети, препятствуя переполнению последней IP-процессами. Это же подтверждается успешностью и широтой внедрения режима коммутации по меткам, независимого от протокола (MPLS), обеспечивающего повышение быстродействия сетей за счет понижения уровня OSI, на котором выполняется маршрутизация [3-5].

Тенденция привлечения «аппаратных» операций к управлению сетью прослеживается и во внедряющихся проектах пассивных оптических сетей (PON), являющихся, с одной стороны, отражением глобальной концепции в развитии инфокоммуникационных систем о применении оптики для решения сетевых задач, с другой стороны - реализацией программ FTTx [5]. Но в настоящее время PON применяются в основном для задач вещания. Как известно [6-8], PON в основном строятся по древообразной схеме, рис. 1, а, в которой «управление» выполняет волоконно-оптический разветвитель типа 1xN,

пассивно разделяя подаваемый от центральной (головной) АТС сигнал на абонентские направления. По этой схеме достаточно удобно предоставлять услуги ТВ, передавать данные или голос к другим сетевым сегментам, расположенным выше АТС. Но если соседние абоненты PON желают связаться между собой, то сигнал опять-таки должен идти через АТС, что приводит к неэффективному использованию сетевых ресурсов (см. направление передачи сигнала на рис. 1, а). Решить задачу можно заменой разветвителя 1 xN на звездообразный типа NxN, рис. 1, б [9]. В этом случае, если хватает ресурса по количеству каналов, можно использовать взаимодействие как с АТС, так и независимо между абонентами сетевого сегмента, не задействуя ресурсы АТС.

Для того чтобы результативность передачи в абонентской части сети не зависела от направления, для сети по рис. 1, б следует выбирать разветвитель со смесителем, например такой, как представлен в [10], а не используемый в PON традиционно. Последний выполняется путем стачивания торцов разветвляемых световодов и расположения их под соответствующими углами, соответственно, передачу между смежными каналами будут характеризовать не прямые, а обратные коэффициенты передачи [11], существенно снижая тем самым динамический диапазон сигнала.

Контактная информация: (347) 273-06-S9

б

Рис. 1. Схема соединения абонентской части пассивной оптической сети: а - традиционная древообразная РОК; б - предлагаемая конфигурация вида «РО№звезда», в которой «первая линейка» длин волн Аь..Ак-1 (из полного набора значений) применяется для

взаимодействия с АТС, «вторая линейка» длин волн Ак ... Ап - для взаимодействия между абонентами сетевого сегмента. Предполагается, что разветвитель передает во все каналы все длины волн с одинаковыми коэффициентами передачи, а выбор принимаемых каналов осуществляется оборудованием абонентов и АТС, причем в последнем случае поступающие Ак . Ап просто игнорируются

Взаимодействие абонентских комплектов между собой1 основано на применении следующего алгоритма. Каждый комплект оборудован лазерным передатчиком с перестраиваемой длиной волны (например, при совместном использовании лазерного генератора широкого спектра [12] и фильтра Фабри-Перо) и приемником, настроенным на свою собственную (домашнюю) длину волны. Для того чтобы отправить информационное сообщение, требуется настроить передатчик узла-отправителя на домашний канал адресата, затем передать запрос

на разрешение установления соединения, дождаться разрешения и далее передавать сообщение. Данный алгоритм подобен используемому в системе Б1Ьете1 [13] с той лишь разницей, что введена операция получения разрешения адресата на прием, препятствующая возникновению коллизий. Чтобы выдать разрешение на возможный прием, каждый абонентский комплект «просматривает» все длины волн «второй линейки», см. рис. 1, в циклическом режиме до тех пор, пока не обнаруживает канал с запросом на установку соединения, содержащим свой собственный адрес (адрес приемника). Это же отличает данный протокол от известного, применяемого для так называемых А-коммутирующих схем [3, 14], когда приемник на домашней длине волны всегда готов к получению сообщения, следовательно, также допускающий коллизию. Возможность двукратного взаимодействия (сигнализирующий запрос, а потом информационное сообщение) допустима ввиду того, что абонентский сегмент является малозагруженным взаимными сообщениями. Из-за того, что протокол взаимодействия не совпадает с известными, в статье ставится задача определения оптимальных параметров для стратегии масштабирования и маршрутизации - расстояния пролета, кода маршрута, количества соединений для произвольного узла и т. д. из условия наибольшей (для рассматриваемого случая) интегральной функциональности сети.

ЗАДАЧА ПОСТРОЕНИЯ МНОГОСЕГМЕНТНОГО ДОМЕНА НА БАЗЕ ЗВЕЗДООБРАЗНОЙ АБОНЕНТСКОЙ ПОДСЕТИ

Аналогом рассматриваемой звездообразной абонентской подсети является так называемая цилиндрическая топология или сеть графа de Бгиуп [15], допускающая соединение произвольного числа узлов. Но, как правило, масштабиро-вание2 сети, связанное с увеличением количества сегментов и появлением новых узлов, приводит к существенному возрастанию количества соединений, исходящих/входящих из центральных узлов сети, существовавших изначально. На первом

1 Взаимодействие между абонентскими комплексами

и АТС может производиться так же, как в PON, например, по системе Ethernet.

Существует родственное понятие - модернизация сети. В этом случае необязательно могут появляться новые узлы или сегменты, возможно лишь изменение состава оборудования на уже имеющихся узлах, изменение технологии передачи сигналов, например, переход от SDH к ATM. В этом случае вопросы, рассматриваемые для масштабирования, не будут проявляться так остро.

а

этапе это приводит к необходимости использовать дорогостоящие многопортовые устройства, в том числе сложные звездообразные разветвители с неодинаковым в общем случае количеством входов и выходов и неравными коэффициентами передачи, аппаратуру размножения (копирования) сигналов и специализированные модемы. Но при последующем желании масштабировать сеть ресурсы по увеличению количества соединений неизбежно исчерпываются, сеть ввиду необходимости дальнейшего масштабирования становится беспорядочной и, соответственно, трудноуправляемой. Все это препятствует процессу диагностики при исследовании вопросов взаимодействия и совместимости ее частей и, что естественным образом вытекает из сказанного, сеть становится неустойчивой к отказам и сбоям не только по причине выхода из строя оборудования, но и по алгоритмическим причинам.

Следовательно, вопрос построения сети невозможно разрешить оптимальным образом без разработки стратегии ее масштабирования. В качестве критерия оптимальности здесь может выступать минимум капитальных затрат, максимум вероятности безотказной работы, наработки на отказ, скорости доведения информации до абонента, минимум вероятности битовых ошибок и т. д. С этой точки зрения стратегия масштабирования сети должна допускать увеличение количества сегментов и узлов без возрастания количества соединений, исходящих из ранее существовавших узлов. Для последнего параметра в [15] принято такое обозначение, как степень соединения.

На предложенной абонентской подсети может быть реализована логическая (виртуальная) многосегментная пакетная коммутация с применением разных длин волн, используемых для входящих и исходящих соединений. На рис. 2, а изображена многосегментная логическая топология рассматриваемой сети, представленная в «цилиндрическом» виде [14] из 10 узлов, соединенная посредством физической «звезды», рис. 2, б. Очевидно, что данная сеть будет обладать таким свойством, как низкие значения степеней соединения узлов, что позволяет использовать простые алгоритмы маршрутизации, разработать простую, а значит, обладающую большей упорядоченностью стратегию масштабирования.

Определим положения, на основе которых следует разрабатывать стратегию масштабирования. Сеть должна обладать:

1) небольшими значениями степени соединения узлов Ь @ 2...4;

2) простыми алгоритмами маршрутизации, содержащими не более 10 действий, для ускорения процесса обработки информации (пакетов, сообщений);

3) малым значением диаметра сети [13], измеряемым либо по количеству узлов, либо по времени двойного оборота пакета, что обеспечит минимизацию запаздывания пакетов и сообщений;

4) допустимостью добавления или изъятия узлов в произвольный момент с сохранением регулярности топологического графа.

б

а

Рис. 2. Звездообразная абонентская сеть из 10 узлов: а - логическая структура (виртуальная топология), б - физическая топология и модель передачи

Выполнение перечисленных положений позволит создавать сети с достаточно большим количеством узлов, которые, согласно [16], можно классифицировать как городские или Metro-сети.

Пусть A и B представляют собой узлы, каждый из которых имеет степень взаимного соединения, равную h, кроме того, они расположены в виде цилиндра из K колонок и М узлов в каждой колонке (рис. 2, а) таким образом, что узлы в прилегающих колонках расположены согласно правилу «соединяемости с перетасованным обменом» [16], что связано в данном случае с наличием основной и резервной логических частей, и дополнительно к этому соединения являются направленными. Видно, что существуют как минимум две вырожденные конфигурации - одна с K = 1 и другая с М = 1. Рассматриваемая сеть может изменяться по масштабу в единицах K, если узлы снабжены перенастраевымыми передатчиками, либо пере-настраевымыми приемниками.

Если общее количество узлов N делится без остатка на целое число у, то имеется K = у топологических колонок. Если сеть содержит N = = КхМ узлов, то их следует расположить в K колонках (K > 1) и в М рядах (М > 1), где каждый узел имеет степень соединения, равную h. Узел с текущим номером i = 0, 1, 2, ..., N - 1 расположен на пересечении колонки с текущим номером с = 0, 1, 2,..., K - 1, и ряда с текущим номером r = 0, 1, 2,..., M - 1. Иначе говоря, узел находится в точке с координатами (с, r), где с = = i mod K3. Число h, как упоминалось выше, отражает количество соединений, исходящих из узла (с, r), и согласно [16] эти соединения называются /-связями.

Следует обратить внимание, что для заданного количества узлов N существует несколько различных виртуальных топологических схем, а именно - столько же, сколько имеется целочисленных делителей у числа N. В случае, когда М = 1, топология вырождается в кольцо, где имеются h параллельных путей между последовательными узлами, количество которых соответствует числу используемых длин волн. Этот случай далее не рассматривается по той причине, что он вырождается до конфигурации ShuffleNet, которая относится к элементарным [15]. А когда K = 1, звездообразная сеть сокращается до топологии графа de Bruijn с диаметром4 D, где D = 2, 3, 4, .... Случаям M = 1 или

3 Здесь mod - это произведение по модулю.

4 Диаметр сети определяется как наибольшее топо-

логическое расстояние (измеряемое в количестве

K = 1 соответствуют неоптимально большие длины сегментов (или так называемые средние расстояния пролетов [15, 16]). Такую величину, как расстояние пролета можно трактовать как наименьшую по количеству соединений (пролетов) длину от какого-либо одного заданного узла (передатчика) до другого - приемника.

Диаметр для рассматриваемой звездообразной топологии можно получить исходя из того, что пакет, исходящий из произвольного узла в некоторой колонке, необходимо отправить в другой узел в смежной колонке, не пересекая транзитные узлы более одного раза. Тогда, согласно [13, 15], будет справедливо:

D = [log M] + K - 1,

где [•] - операция выделения целой части рационального числа.

ПАРАМЕТРЫ МАРШРУТИЗАЦИИ ДЛЯ ЗВЕЗДООБРАЗНОЙ АБОНЕНТСКОЙ СЕТИ

Рассмотрим принципы маршрутизации в рассматриваемой сетевой топологии. Допустим, что координаты (cs, rs) и (cd, rd) соответствуют исходному узлу (s) и узлу назначения (d). Тогда, по аналогии с [14], запишем соотношение, связывающее код маршрута R и минимальное расстояние пролета z, которое пакет должен будет пройти по пути следования к адресату:

R = M + rd ~{r, h LdM LdM < h.

В (2) предполагается, что удовлетворяющее его z выбрано наименьшим целым из возможных значений, а R определяет кратчайший маршрут от исходного узла до узла назначения. Так, получаемая из (2) величина z - это минимальное число пролетов, требуемое для достижения узла в колонке cd из узла, находящегося в колонке cs.

В реальной практике маршрутизации, как правило, требуется передача пакетов через большее количество пролетов5. Причиной последнего может быть, в частности, то, что количество разрешенных соединений hz в j-м пролете больше, чем число узлов в этой колонке. Это означает, что для некоторых узлов в такой колонке могут существовать множественные кратчайшие пути. Если топология такова, что

пролетов, сегментов), которое требуется для того, чтобы попасть от одного произвольного узла до другого, при этом не переходя более одного раза транзитные сетевые узлы [2].

5 По аналогии с [14] обозначим такой путь через аіі-д-їіпк.

после вычисления Я оказывается справедливым неравенство для одного из узлов на пути следования пакета вида:

Я + ]-М< к2 для у = 1, 2, 3, ...,

то Я + уМ также является кодом маршрута с расстоянием пролета, равным 2 для каждого у, которое удовлетворяет этому неравенству. Таким образом, если кратчайший путь от какого-либо одного узла до другого составляет г пролетов, то количество таких кратчайших путей будет определяться:

Y =

hz -R M

Следовательно, для заданного N число альтернативных кратчайших путей увеличивается по мере того, как уменьшается М. Чем большее количество кратчайших путей может присутствовать в конкретной топологии, тем больше существует возможностей направить пакет (маршрутизировать пакет) по наименее загруженному пути (т. е. по пути с наименьшим трафиком в текущий момент), что позволит сбалансировать потоки в сегментах и тем самым оптимизировать виртуальную сеть. Это особенно актуально в случае, когда происходит выход из строя узла или линейного тракта на каком-либо сегменте. К недостаткам следует отнести имеющую место зависимость между уменьшением числа М и увеличением К, что в целом приводит к увеличению среднего расстояния пролета.

С этой точки зрения в рассматриваемой звездообразной топологии, как и в любой другой многосегментной сети, важную роль играет задача балансирования трафика на различных соединениях. Если степень соединения к велика, то очередь пакетов в соответствующем соединении может стать достаточно длинной, что увеличит задержку пакетов. Представленный подход к формализации процесса загрузки соединений предполагает приблизительно однородный трафик, допускающий свободное перемещение каждой единицы трафика между каждой парой исходного и конечного узлов. Это позволяет до конца формализовать задачу, но не всегда адекватно отражает процессы в реальной сети. В случае отклонения свойств трафика требуется либо вводить упрощения, либо совершенствовать математическую модель в сторону учета его неоднородности.

Существует несколько алгоритмов маршрутизации, учитывающих неравномерность трафика. Наиболее применимыми из них, согласно [14], являются так называемая «частично сба-

лансированная» («partially balanced») и «случайная» («random») схемы, которые работают лучше, чем «несбалансированная» схема, представленная выше выражениями (2)...(4). Так же как и в «несбалансированной» схеме, для них вычисляют код маршрута, который для «частично сбалансированной» схемы имеет вид:

R' = R + [

Входящая в (5) величина R может быть определена в соответствии с выражением (2).

Необходимо учитывать, что при наличии множества коротких путей исходный трафик разделяется по различным соединениям в зависимости от степени соединения h для каждого узла. Если число таких коротких путей превышает степень соединения для узла-адресата hw, то этот подход ограничивает выбор схемы маршрута первыми такими h путями. «Случайная» схема маршрутизации вычисляет оценку альтернативных коротких путей с использованием параметра Y, находимого из (4) с определением кода маршрута:

R" = R +

где Z - равномерно распределенное случайное целое число в диапазоне [0, Y - 1].

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ СРЕДНЕГО РАССТОЯНИЯ ПРОЛЕТА ДЛЯ ЗВЕЗДООБРАЗНОЙ АБОНЕНТСКОЙ СЕТИ

В настоящее время отсутствует строгое аналитическое решение, обеспечивающее нахождение среднего расстояния пролета в произвольной сетевой топологии. Поэтому указанный параметр целесообразно вычислять для конкретных сетевых архитектур, что позволяет накладывать определенные ограничения. Если топология сети такова, что, начиная с некоторого номера, все узлы принадлежат одной определенной колонке либо являются соприкасающимися по отношению к данной колонке (соединяются с узлом, принадлежащем колонке, посредством пролета без транзитных узлов), то возможно ограничение на минимальное и максимальное значение среднего расстояния пролета, которое требуется для передачи пакета по маршруту. Обратим внимание, что одним из условий при минимизации расстояния пролета является требование о непересечении транзитного узла более одного раза. Если количество узлов, через которые гипотетически передавался пакет к тому моменту, когда он оказался на i-м пролете (сегменте), не превосходит i, то по аналогии с [14], будет справедливо:

D-K +1

h -1

где

M - К -1

C = \D - К для D - К < К -1, C = IK -1 для D - К > К -1.

Когда все узлы в сети симметричны в отношении величины расстояния пролета, то такая сеть автоматически вырождается в топологию графа de Вгиуп, и выражение (7) дает верхний предел для среднего расстояния пролета. Минимальная величина расстояния пролета для рассматриваемой сети также по аналогии с [14] определится следующим образом:

U + К i=U +1

i=0 (

M - h

i-mod К

V -1

/К 1

X hK

j=0

где

U =

D - К для h{D-K)-modK х

(hK )R+1 -1 hK -1

< M

D - К -1 при невыполнении неравенства

Наибольшее потенциальное различие между максимальным и минимальным средними значениями расстояния пролета возникает в звездообразной сети, когда к = 2, К = 1 и N = М X К. Для случая к = 2 и К = 1 указанное различие оказывается равным:

N0 - 2 ° -1

N -1

- ([(U +1)- hU+1 - hU ++2 + 2]+

+ N(U + 1)-(2U+1 - 1)(U +1))/(N -1).

В (10) первый и второй члены относятся к максимальной и минимальной границам соответственно.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ЗВЕЗДООБРАЗНОЙ СЕТИ

Очевидно, что существует ряд сетевых конфигураций для заданного количества узлов, что и приводит к необходимости создавать оптимальную исходя из решаемой задачи. В основном под оптимальной топологией понимают такую, которая позволяет добиться наименьшего среднего расстояния пролета, что обеспечивает в конечном итоге сбалансированную за-

грузку соединений. На рис. 3 представлены графические результаты, обеспечивающие

сравнение различных средних расстояний пролета для сетей разных конфигураций: для звездообразного сегмента с 64 узлами и степенью соединения, равной 2, а также для многоволновой кольцевой сети (типа Shuffle Net [15]) и смешанной сети звездообразно-цилиндрической топологии (топология графа de Bruijn [14]).

В результате численного анализа установлено, что чем большее количество колонок выходит за границы «оптимальной» конфигурации, тем больше окажется среднее значение расстояния пролета в данной сети. Представленные на рис. 3 результаты для звездообразной сети соответствуют меньшему из возможных расстоянию пролета. Согласно расчетам, виртуальная топология рассматриваемой сети со значением h = 2 и минимальным расстоянием пролета для заданного N всегда должна иметь количество колонок K < 3. Для нечетного количества узлов задача может быть решена и при K = 1, но такая сеть вырождается в топологию графа de Bruijn. Последнее остается справедливым и для звездообразной сети с h > 3. В отношении загрузки соединений «случайная» схема маршрутизации функционирует лучше, чем «несбалансированная» или «частично сбалансированная» схемы. Кроме того, «случайная» схема обладает таким важным преимуществом, как возможность балансировать неоднородный трафик, что отсутствует в схемах с маршрутизацией по фиксированным путям [16].

Рис. 3. Среднее расстояние пролета для сети цилиндрического типа с параметрами: h = 2, N = 64; К может принимать различные значения: А - топология типа Shuffle Net;

Б - топология графа de Bruijn и В - звездообразная топология пассивной оптической сети

1

Расчеты показали, что звездообразная конфигурация с параметром к = 2, а также содержащая одну или две колонки, в общем случае имеет лучшие средние расстояния пролета как для четного, так и нечетного количества узлов, следовательно, эти значения являются рекомендательными. Последних параметров также следует придерживаться при масштабировании, которое должно проводиться путем последовательного добавления узлов (либо последовательного добавления ряда узлов, в крайнем случае - последовательного добавления колонки).

Очевидно, что наиболее простым способом расширения звездообразной топологии абонентской сети является добавление по одному узлу в нижнюю часть каждой его колонки. Таким образом, сеть может быть расширена на К узлов за один шаг (можно говорить, что топология обладает модульностью К). Оптимальное местоположение добавочных К узлов - это самый нижний ряд в колонках, потому что регулярность топологии с учетом значений длин волн, используемых для уплотненных по длине волны каналов, прерывается на самой дальней точке ряда, а не где-то в средней части.

Для добавления следующего ряда узлов можно задаться новым счетчиком порядковых номеров для вновь вводимых узлов большой сети, и затем соответствующим образом перенастроить передатчики или приемники на физической сети, рис. 2, б. Необходимо учитывать, что первые М узлов в каждой колонке не будут нуждаться в перенастройке. Для следующих М узлов выполняется одна перенастройка (смещение по длине волны на один шаг, т. е. на один частотный интервал), для следующих после них М узлов выполняются две перенастройки, и так далее. Так, при добавлении единственного ряда узлов (или К узлов) к звездообразной сети с к > 3 и общим количеством узлов, равным N, описанным выше способом, общее количество перенастроек О окажется равным:

N

h

x (i -1),

что может быть ограничено сверху следующим N {И-1)

значением: І2<---------.

2

Равенство (11) остается справедливым в случае, когда N делится на И без остатка. Поскольку общее число соединений (и, следовательно, передатчиков/приемников) равняется N•И, то для сети с И = 2 это означает, что приблизительно одна четвертая часть всего количества передатчиков и приемников нуждается

в перенастройке. Но для такой же сетевой топологии, с h = 3, в перенастройке нуждается приблизительно одна третья часть передатчиков или приемников.

Добавление более чем одного ряда к рассматриваемой сетевой топологии может быть выполнено последовательно (шаг за шагом) путем единовременного добавления только по одному ряду до тех пор, пока не будут добавлены все ряды. В качестве альтернативы сеть может быть изменена по масштабу от исходной до конечной структуры единой операцией перенастройки путем «оптимального перенумерования» отдельных узлов с целью итоговой минимизации количества перенастроек. Удаление ряда узлов из такой сети также может быть выполнено аналогичным образом.

Таким образом, при выборе конфигурации сети для решения конкретной задачи следует принять во внимание такие особенности, как:

1) способность к масштабируемости, которую можно характеризовать параметрами W и Y;

2) параметры пролета, характеризуемые через z и Y;

3) сбалансированность (равномерность) загрузки соединений.

ВЫВОДЫ

Таким образом, для расширения функциональных возможностей существующих сегодня сетей типа PON может использоваться звездообразная топологическая схема построения абонентской части сети. Решение, основанное на введении звездообразного разветвителя вместо Y-образного в традиционных PON и выделении части волнового ресурса под абонентскую часть, позволяет оптимизировать сетевые процессы в подобного рода конфигурациях и обеспечить полнофункциональное взаимодействие абонентов, частично разгрузив тем самым АТС.

Предложенный подход к построению абонентской части сети PON со звездообразным разветвителем заключается в использовании сети цилиндрического типа из двух колонок на начальном этапе, поскольку это обеспечивает максимальную гибкость в отношении размеров (хорошую масштабируемость). В случае, когда степень соединения узла равна двум, такая конфигурация при N = 10...100 не даст строго минимального расстояния пролета, но, тем не менее, последнее окажется приближенным к наилучшему. Если все же предполагается организовать три колонки, то при тех же параметрах (h = = 2) следует выбирать нечетное количество уз-

i =2

лов, что также позволит минимизировать среднее расстояние пролета.

В ряде случаев определяющим фактором является пропускная способность соединений. Если возникает ситуация, когда топология звездообразной сети из двух колонок не справляется с загрузкой соединений, т. е. последняя превышает максимально поддерживаемую пропускную способность соединений, то может быть использована объемная схема со «случайным» алгоритмом маршрутизации, что уменьшит максимальный поток в соединениях. Но если сеть из двух колонок обладает достаточной пропускной способностью, то следует использовать именно такую топологию ввиду ее хорошей масштабируемости.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Сети следующего поколения NGN / под ред. А. В. Рослякова. М.: Эко-Трендз, 2008. 424 с.

2. Проблемы, стоящие перед оптическими уровнями управления, должны привести к распространению их интеллектуальных возможностей на фотонный уровень [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.newtech.kz/page.php?page_id=371 &lang= 1 &article_id=312.

3. Гольдштейн А. Б., Гольдштейн Б. С. Технология и протоколы MPLS. СПб.: БХВ - Санкт-Петербург, 2005. 304 с.

4. Хелд Гилберт. По скоростной магистрали с ветерком: коммутация и маршрутизация [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.xserver.ru/ computer/nets/razn/27/.

5. Липпис Ник. Явление маршрутизирующего коммутатора [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.xserver.ru/computer/nets/razn/30/.

6. Ганьжа Д. Технологии оптического мультиплексирования WDM и DWDM [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.osp.ru/lan/2000/04/ 131032/_p1.html.

7. Гаскевич Е. Л., Убайдуллаев Р. Р. PON -широкополосная мультисервисная сеть доступа // ТелеМультиМедиа, 2002. № 2. С. 21-25.

8. Петренко, И. И., Убайдуллаев, Р. Р. Сети PON. Архитектура // LIGHTWAVE, № 1, 2004. -С. 226 - 231.

9. Султанов А. Х., Виноградова И. Л. Построение и эксплуатация полностью оптических сетей. Уфа: УГАТУ, 2008. 136 с.

10. А.с. 1697035 СССР, МКИ5 G 02 B 6/28. Волоконно-оптический разветвитель / Р. А. Тухватул-лин [и др.]. Бюлл. № 45. 1991.

11. Убайдуллаев Р. Р. Волоконно-оптические сети. М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000. 267 с.

12. Суперконтинуум оптического излучения [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www. ultrafastoptics.ee.psu.edu.

13. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учеб. для вузов. СПб.: Питер, 2003. 864 с.

14. Mukherjee B. Optical Communication Networks. Mc.Graw-Hill, 2005. 576 p.

15. Kaminov I. P. Optical Fiber Telecommunications: Components of Systems. Boston: Academic Press, 2006. 876 p.

16. Вишневский В. М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. М.: Техносфера, 2003. 512 с.

ОБ АВТОРАХ

Султанов Альберт Ханович

проф., зав. каф. телекоммуникац. систем. Дипл. инженер по мно-гоканальн. электросвязи (Новосибирск. электротехн. ин-т связи, 1973). Д-р техн. наук (УГАТУ, 1996). Иссл. в обл. телеком-муникац. систем, оптоэлектронных аэрокосмических систем.

Конюхова Валентина Михайловна, преп. Елабужск. фил. Казанск. гос. техн. ун-та. Дипл. спец. (Елабужск. фил. Казанск. гос. техн. ун-та, 2008). Иссл. в обл. цифр. обработки изображений, волоконно-оптической связи, сетей следующего поколения.

Виноградова Ирина Леонидовна, преп. каф. телекоммуникац. систем. Дипл. инженер (УГАТУ, 1992). Канд. техн. наук (УГАТУ, 2000). Иссл. в обл. оптики, волоконно-оптической связи, теории передачи и обработки сигналов.