Ahogy a Microwave Product Digest-ben látható

Az N+1 redundancia alapvető szerepe az RF over Fiber kommunikációs rendszerekben

Írta: Meir Bartur, vezérigazgató Optical Zonu

A nagy távolságok közötti kommunikáció képessége döntő fontosságú a modern civilizáció kezdete óta. A mai kommunikáció azonban soha nem volt ennyire kifinomultabb és kritikus az innováció és a nemzetbiztonság szempontjából. A nap 24 órájában, a hét minden napján, rutinszerűen exabájtnyi adatokat továbbító adatközpontok a felhőbe és a felhőből, a nagyfrekvenciás (és könnyen megszakadható) katonai kommunikáció növekedése, valamint a közbiztonsági rádiórendszerek között a távközlési infrastruktúra még nanomásodpercnyi leállást sem engedhet meg magának adatok elhelyezése nélkül. és komoly kockázattal járó műveletek.

Ez az oka annak, hogy a vállalkozások és a kormányzati szervezetek csak a rádiófrekvenciás optikai (RFoF) rendszerekben engedhetik meg maguknak, hogy valamilyen hálózati redundanciát hajtsanak végre. Az egyetlen meghibásodási pont elleni védelem duplikálással is elérhető, de költséges, a helyreállítás nem feltétlenül automatikus, és a működési bonyolultságok nem teszik lehetővé. Ahol a teljes vagy akár fél redundancia gazdaságilag nem valószínű a legtöbb szervezet számára, az N+1 redundancia talán a leghatékonyabb és legésszerűbb módja a kommunikációs rendszerek védelmének.

Mi az RFoF, és miért kerülik el a szervezetek a redundanciákat?

Az RFoF tipikusan a válasz a hálózatüzemeltetők azon kihívására, hogy nagy sebességű, rugalmas RF jelátvitelt biztosítson nagy távolságokon, oly módon, amit a hagyományos távközlési infrastruktúra nem támogat. Ez egy olyan technológia, amely az RF jeleket optikai kábeleken továbbítja koaxiális kábelek helyett. Ez a módszer kihasználja a száloptika előnyeit, például az alacsony jelveszteséget, a nagy sávszélességet és az elektromágneses zavarokkal szembeni ellenálló képességet, hogy az RF jeleket nagy távolságra, minimális károsodással továbbítsa.

Azonban ezek a hardverelemek, amelyek gyakran tartalmaznak közvetlen modulációs lézerdiódákat, fotodetektorokat, integrált erősítőket, szálakat, adókat, vevőket és optikai kapcsolókat, költségesek lehetnek. Ez különösen igaz a Ku és Ka sávokra és más magas frekvenciájú alkalmazásokra. Az a tény, hogy a legtöbb RFoF link minden beavatkozás nélkül kiállja az idő próbáját (azaz rendkívül megbízható), ezért a legtöbb intézmény nem fektet be a redundanciába. De minden kritikus fontosságú vállalkozásnak rendelkeznie kell legalább egy biztonsági mentéssel, mert az esetleges problémák miatti leállások jelentősek és költségesek lehetnek. A jelváltást igénylő N+1 redundancia rendkívül vonzóvá válik a rendszer biztonsági mentésének biztosításához és a nagyfrekvenciás RFoF hardver növekvő költségeinek megfelelő kezeléséhez.

N+1 redundancia és annak különböző konfigurációi

Az N+1 redundancia olyan rendszerre utal, amelyben több elsődleges komponens (az „N” komponens) egyetlen kiegészítő komponenssel (a „+1” komponens) tartalékként szolgál. Ez a megközelítés növeli a rendszer megbízhatóságát és rendelkezésre állását azáltal, hogy ha az egyik elsődleges összetevő meghibásodik, a biztonsági mentés átveheti az irányítást a szolgáltatás megszakítása nélkül. Ez nagymértékben különbözik a 2N redundanciától, amely tükörképes biztonsági másolatot készít a linkhálózatról, hogy biztosítsa minden kapcsolat és komponens cseréjét. A 2N redundanciával lényegében két RFoF hálózatba fektet be, de csak egyet használ. A teljes redundancia spektrumra példák találhatók a cikk végén található hivatkozásban.

Az N+1 redundancia többféle költséggel konfigurálható, és mindegyik konfigurációnak más-más alkalmazásokhoz van értelme. A kezelő dönthet úgy, hogy biztonsági másolatot ad egy teljes kommunikációs kapcsolathoz, vagy csak bizonyos elemeket, amelyek egy kapcsolatot alkotnak, például optikai adó-vevőket, kapcsolókat, erősítőket és további szálakat. Az N+1 redundancia alkalmazásához a rendszerelemeknek először képesnek kell lenniük bizonyos területeken fellépő hibák észlelésére, mint például hiányzó optikai jel, rádiófrekvenciás tápellátás hiánya vagy az összetevő működéséhez kapcsolódó rendszerriasztás.

Ennek az az oka, hogy ilyen pontosság nélkül lehetetlen lenne átirányítani az összetevőket a meghibásodási pont körül. A meghibásodási ponton történő átirányítás technikáját bypass kapcsolásnak nevezik, amely egy 2×2 optikai kapcsolót használ, hogy a jelet egy tartalék csatornán továbbítsa a tartalék komponenshez, és visszatérjen a megfelelő útvonalra. Az alábbiakban ismertetjük a különféle konfigurációkat:

N+1 adó-vevő redundancia: Ebben a konfigurációban (ábra 1), több RFoF adó-vevő (N) aktív, amelyek mindegyike az RF jeleket optikai jelekké alakítja át szálon keresztüli továbbítás céljából. Egyetlen tartalék adó-vevő (+1) készenlétben van, ha az egyik elsődleges adó-vevő meghibásodik, majd a tartalék automatikusan átveszi az irányítást. A rossz adókat általában a rendszerelektronika észleli, mint például a nem megfelelő lézer előfeszítést, áramfelvételt stb. Ezt általában akkor használják, ha több rádiófrekvenciás forrást, például elosztott antennarendszert (DAS) vagy műsorszórást kell üvegszálon keresztül továbbítani.

N+1 vevő redundancia: Ez a konfiguráció (ábra 2) több RFoF vevőt (N) foglal magában, amelyek az optikai jeleket a rendeltetési helyen RF jelekké alakítják vissza, és egyetlen tartalék vevő (+1) áll rendelkezésre a meghibásodott vevő pótlására. Csakúgy, mint az adó-vevőket, a rossz vevőket is észleli a rendszerelektronika. Ez a fajta redundancia akkor a leghasznosabb, ha az RF jeleket számos különböző helyen veszik, beleértve a nagyméretű kommunikációs csomópontokat vagy a műholdas földi állomásokat.

N+1 kapcsolat redundancia: Ebben az esetben több optikai szálas kapcsolat (N) kétirányú RF jelet visz minden egyes szálon keresztül (pl. több antennához) egyik hely és a másik között, egy további szálas kapcsolat pedig tartalékként van fenntartva. Ez gyakori a kritikus kommunikációs hálózatokban, ahol elengedhetetlen a folyamatos működés, és az üvegszálak károsodásának valószínűsége megszakíthat egy kritikus kapcsolatot, például repülőgép- és védelmi vagy közbiztonsági hálózatokat. A szálak különböző járatokon (nem kötegben) vannak irányítva, és egyetlen szál elszakadását vagy leválasztását észleli. A 2×2 optikai kapcsolás átirányítja a jeleket a tartalék szálra.

A gyakorlatban a fent említett N+1 konfigurációk bármely kombinációja (nem mindegyik külön) használható. Például előfordulhat, hogy egy hálózatüzemeltető telepíteni szeretne egy második szálat és vevőt, de nem az adó-vevőt. Azonban minél kevesebb redundanciába fektet be egy operátor, annál nagyobb a katasztrofális meghibásodás valószínűsége. Bizonyos, intelligens optikai kapcsolókkal ellátott prémium RFoF hardverek szakszerűen átirányíthatják a frekvenciákat, hogy alkalmazkodjanak az egyetlen adó-vevő, erősítő vagy kapcsoló cseréjének bonyolultságához. Ez biztosítja ezeknek a rendszereknek a szükséges védelmét szálszakadás vagy alkatrész meghibásodása esetén anélkül, hogy minden alkatrésznél redundanciára lenne szükség.

Összegzésként

Mivel a zökkenőmentes és megszakítás nélküli kommunikáció elengedhetetlen az innováció és a nemzetbiztonság szempontjából, az N+1 redundancia az RFoF rendszerekben gyakorlatias megoldást kínál a kritikus távközlési infrastruktúra megóvására, megfizethetetlen költségek nélkül. A stratégiailag elhelyezett biztonsági komponensek biztosításával az N+1 redundancia biztosítja, hogy az alapvető kommunikáció zavartalan maradjon még hálózati hibák esetén is.

Ez a megközelítés egyensúlyt teremt a teljes redundancia magas költsége és a megbízható, folyamatos szolgáltatás iránti igény között, így ideális választás olyan szervezetek számára, amelyek nem engedhetik meg maguknak az állásidőt, de hatékonyan kell gazdálkodniuk az erőforrásokkal. Annak ellenére, hogy meggyőződésünk, hogy a távközlési hardver árucikk, és versenyfutás az alsó sorban, az üvegszálas rendszermenedzsereknek a legképzettebb integrátorokkal és a legjobb RFoF-termékekkel kell együtt dolgozniuk, hogy biztosítsák a költséghatékony N+1 redundanciát.

Optical Zonu Fejleszti hálózatkezelő rendszerét

Optical Zonu a ZONUConnect bázis adó-vevő állomástól az elosztott antennarendszerig (DAS) terjedő optikai átviteli megoldás CloudView hálózatkezelő rendszerét (NMS) száloptikai hibaészlelési és lokalizációs képességekkel bővítette. A frissítések nagyobb rálátást biztosítanak a telekommunikációs szolgáltatóknak és a vállalatoknak az RF over Fiber (RFoF) hálózat teljesítményére, lehetővé téve a szálhibák gyorsabb és pontosabb észlelését. Ez segít a hálózati problémák hatékonyabb kezelésében és a leállások megelőzésében.

A ZONUConnect platform egy szabadalmaztatott mikro-optikai időtartomány reflektométert (uOTDR) tartalmaz csatlakoztatható moduljaiban, amely néhány méteren belül képes észlelni a szálhibákat. Az uOTDR-adatok elérése és felhasználása a hálózati problémák megoldásához azonban nem valósult meg teljesen az előző NMS-ben. A legújabb CloudView NMS-frissítésekkel a kezelők mostantól vizuálisan is megtekinthetik a szálútvonalat a domborzati térképeken, az OTDR-adatokkal a kezelőpanelen. Ez lehetővé teszi a szálhibák és a tükröződési események pontos meghatározását a térkép pontos helyeivel.

Az NMS immár a megelőző üvegszálas eseményeket is megjeleníti, mint például a csatlakozó vagy a patch-panel tökéletlenségeit, nem csupán a szálszakadásokat. Ezeknek a problémáknak a megoldása döntő fontosságú az RFoF hálózat megbízhatóságának biztosításában, mivel még az összetevők kisebb tökéletlenségei is jelentős veszteséget okozhatnak, amely egy kilométer vagy több üvegszálnak felel meg. Ezen hiányosságok azonosítása és kijavítása segít csökkenteni a teljes szálveszteséget, és javítja a BTS-DAS kapcsolat teljesítményét.

További információkért látogasson el a Optical Zonu at opticalzonu.com.