ipolytechiPolytech JournaliPolytech Journal2782-40042782-6341Irkutsk National Research Technical Universityipolytech-9Research ArticleИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕINFORMATION SCIENCE, COMPUTER ENGINEERING AND CONTROLАНАЛИЗ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ СЕТЕЙ PON И LR-PON. ЧАСТЬ IANALYSIS OF METHODS ENSURING PON AND LR-PON NETWORK RELIABILITY INDICATORS. PART IИониковаЕ. П.IonikovaE. P.ionikova.lena@mail.ruШуваловВ. П.ShuvalovV. P.shvp04@mail.ruСибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики (СибГУТИ)РоссияSiberian State University of Telecommunications and Information Science (SibSUTIS)Russian Federation2018150920202216988Copyright © Ионикова Е.П., Шувалов В.П., 20202020Ионикова Е.П., Шувалов В.П.Ionikova E.P., Shuvalov V.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ipolytech.elpub.ru/jour/article/view/9

ЦЕЛЬ. В данной работе рассмотрены схемы обеспечения показателей надежности PON, представленные в рекомендациях ITU-T G.983.1, G.983.5 и G.989.1, а также модернизированные схемы рекомендации ITU-T G.983.1. Проанализированы экономичные схемы обеспечения показателей надежности, такие как «защита соседа», одиночное кольцо, двойное кольцо и гибридные топологии, основанные на использовании топологий «дерево» и «кольцо». Произведен сравнительный анализ представленных схем защиты. МЕТОДЫ. Учитывая структуру каждой схемы защиты, разработаны структурные диаграммы надежности, на основе которых рассчитаны коэффициенты недоступности. Вычисления произведены с помощью математической программы MathCAD. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Наименьшие коэффициенты недоступности получены для сетей с использованием схем защиты типов C и D1, так как эти схемы защиты предусматривают дублирование всех элементов сети. Если не брать во внимание PON без защиты, наибольший коэффициент недоступности предсказан для сетей с использованием схемы защиты типа А, что обусловлено наличием резервирования только магистрального кабеля. ВЫВОДЫ. При использовании той или иной схемы защиты оператор может обеспечить требуемый уровень показателя надежности PON и LR-PON. Однако при проектировании и развертывании сети должны учитываться не только капитальные затраты, но и оцениваться будущие эксплуатационные расходы.

PURPOSE. The paper deals with the circuits ensuring PON reliability indicators presented in ITU-T Recommendations G.983.1, G.983.5, G.989.1 and updated circuits of ITU-T G.983.1 recommendations. Analysis is given to the following economical circuits ensuring reliability indicators: “neighboring protection”, a single ring, a dual ring and hybrid topologies based on the use of “tree” and “ring” topologies. The presented protection circuits are compared. METHODS. Given the structure of each protection circuit, structural reliability diagrams are developed and unavailability factors are calculated. Calculations are performed using the mathematical program MathCAD. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The lowest unavailability factors are obtained for the networks using protection circuits of types C and D1, since these protection circuits provide for the duplication of all network elements. If PON without protection is not taken into account, the highest unavailability factor is predicted for the networks using the type A protection circuit. This is due to the availability of backup of the backbone cable only. CONCLUSIONS. When using some or another protection circuit the operator can provide the required level of the reliability indicator PON and LR-PON. However, when designing and deploying a network the future operating costs should be evaluated in addition to capital costs.

надежностьгибридная защитакоэффициент доступностиPONLR-PONNG-PON2SRDR«защита соседа»RBDPONLR-PONreliabilityNG-PON2SRDR“neighboring protection”hybrid protectionRBDavailability factorReferencesKavian Y.S., Leeson M.S. Resilient optical network design. Advances in fault-tolerant methodologies // USA: Information Science Reference. 2012. P. 228-250.Kavian Y.S., Leeson M.S. Resilient optical network design. Advances in fault-tolerant methodologies // USA: Information Science Reference. 2012. P. 228-250.Farjady F. et al. First WP2 Progress Report [Электронный ресурс]. URL: http://cordis.europa.eu/docs/projects/cnect/7/318137/080/ deliverables/001-DISCUSD22Final.pdf (07.10.2017).Farjady F. et al. First WP2 Progress Report [Электронный ресурс]. URL: http://cordis.europa.eu/docs/projects/cnect/7/318137/080/ deliverables/001-DISCUSD22Final.pdf (07.10.2017).Игнатов А.В., Шувалов В.П. Надежность сетей абонентского доступа LR-PON // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2015. Т. 9. № 5. С. 25-30.Игнатов А.В., Шувалов В.П. Надежность сетей абонентского доступа LR-PON // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2015. Т. 9. № 5. С. 25-30.Громов Ю.Ю., Иванова О.Г., Мосягина Н.Г., Набатов К.А. Надёжность информационных систем. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2010. 160 с.Громов Ю.Ю., Иванова О.Г., Мосягина Н.Г., Набатов К.А. Надёжность информационных систем. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2010. 160 с.Шувалов В.П., Тимченко С.В. Методы резервирования и восстановления в телекоммуникационных сетях // Надежность функционирования и проблемы информационной безопасности телекоммуникационных систем железнодорожного транспорта: межвуз. темат. сб. науч. тр. Омск: Изд-во ОмГУПС, 2009. С. 40-44.Шувалов В.П., Тимченко С.В. Методы резервирования и восстановления в телекоммуникационных сетях // Надежность функционирования и проблемы информационной безопасности телекоммуникационных систем железнодорожного транспорта: межвуз. темат. сб. науч. тр. Омск: Изд-во ОмГУПС, 2009. С. 40-44.Егунов М.М., Шувалов В.П. Анализ структурной надёжности транспортной сети // Вестник СибГУТИ. 2012. № 1. С. 54-60.Егунов М.М., Шувалов В.П. Анализ структурной надёжности транспортной сети // Вестник СибГУТИ. 2012. № 1. С. 54-60.Егунов М.М., Шувалов В.П. Резервирование и восстановление в телекоммуникационных сетях // Вестник СибГУТИ. 2012. № 2. С. 3-10.Егунов М.М., Шувалов В.П. Резервирование и восстановление в телекоммуникационных сетях // Вестник СибГУТИ. 2012. № 2. С. 3-10.Chen J., Wosinska L. Cost vs. reliability performance study of fiber access network architectures // IEEE Communications Magazine. 2010. Vol. 48. No. 2. Р. 56-65.Chen J., Wosinska L. Cost vs. reliability performance study of fiber access network architectures // IEEE Communications Magazine. 2010. Vol. 48. No. 2. Р. 56-65.Machuca C.M., Chen J., Wosinska L. Cost-efficient protection in TDM PONs // IEEE Communications Magazine. 2012. Vol. 50. No. 8. P. 110-117.Machuca C.M., Chen J., Wosinska L. Cost-efficient protection in TDM PONs // IEEE Communications Magazine. 2012. Vol. 50. No. 8. P. 110-117.ITU-Y Rec. G983.1. Broadband Optical Access Systems Based on Optical Network (PON). 1998.ITU-Y Rec. G983.1. Broadband Optical Access Systems Based on Optical Network (PON). 1998.Kantor M., Chen J., Wosinska L., Wajda K. Techno-economic analysis of PON protection schemes Proc. // IEEE Broadband Europe, Antwerp, Belgium. 2007.Kantor M., Chen J., Wosinska L., Wajda K. Techno-economic analysis of PON protection schemes Proc. // IEEE Broadband Europe, Antwerp, Belgium. 2007.G.983.5(O1/2002). A broadband optical access system with enchanced Survivability. ITU-T Reccomendation G.983.5.G.983.5(O1/2002). A broadband optical access system with enchanced Survivability. ITU-T Reccomendation G.983.5.Шувалов В.П., Егунов М.М., Минина Е.А. Обеспечение показателей надёжности телекоммуникационных систем и сетей. М.: Горячая линия - Телеком, 2015. 168 с.Шувалов В.П., Егунов М.М., Минина Е.А. Обеспечение показателей надёжности телекоммуникационных систем и сетей. М.: Горячая линия - Телеком, 2015. 168 с.Rec ITU-T G.989.1(2013)/Amd.1(08/2015) 40-Gigabit-capable passive optical networks (NG-PON2): General requirements.Rec ITU-T G.989.1(2013)/Amd.1(08/2015) 40-Gigabit-capable passive optical networks (NG-PON2): General requirements.Dixit А., Mahloo М., Lannoo В., Chen J., Wosinska L., Colle D., and Pickavet M. Protection strategies for next generation passive optical networks-2 // Optical Network Design and Modeling: material International Conference. 2014. P. 13-18.Dixit А., Mahloo М., Lannoo В., Chen J., Wosinska L., Colle D., and Pickavet M. Protection strategies for next generation passive optical networks-2 // Optical Network Design and Modeling: material International Conference. 2014. P. 13-18.OASE Project, D4.2.1: Technical assessment and comparison of next generation optical access system concepts. 2011.OASE Project, D4.2.1: Technical assessment and comparison of next generation optical access system concepts. 2011.Chen J., Chen B., He S. Self-Protection Scheme Against Failures of Distributed Fiber Links in an Ethernet Passive Optical Network // OSA J. Optical Net. 2006. Vol. 5. No. 9. P. 662-666.Chen J., Chen B., He S. Self-Protection Scheme Against Failures of Distributed Fiber Links in an Ethernet Passive Optical Network // OSA J. Optical Net. 2006. Vol. 5. No. 9. P. 662-666.Chen J., Wosinska L. Analysis of protection schemes in PON compatible with smooth migration from TDM-PON to hybrid WDM/TDM-PON // OSA J. Optical Net. 2007. Vol. 6. No. 5. P. 514-526.Chen J., Wosinska L. Analysis of protection schemes in PON compatible with smooth migration from TDM-PON to hybrid WDM/TDM-PON // OSA J. Optical Net. 2007. Vol. 6. No. 5. P. 514-526.Chen J. Design, Analysis and Simulation of Optical Access and Wide-area Networks Doctoral Dissertation // School of Information and Communication Technology, KTH Royal Institute of Technology. 2009.Chen J. Design, Analysis and Simulation of Optical Access and Wide-area Networks Doctoral Dissertation // School of Information and Communication Technology, KTH Royal Institute of Technology. 2009.Lafata P., Vodrazka J. Application of fiber ring for protection of passive optical infrastructure // Radioengineering. 2013. Vol. 22. No. 1. P. 357-362.Lafata P., Vodrazka J. Application of fiber ring for protection of passive optical infrastructure // Radioengineering. 2013. Vol. 22. No. 1. P. 357-362.Imtiaz W.F., Iqbal J., Qamar A., Ali H., and Idrus S.M. Impact of Fiber Duplication on Protection Architectures Feasibility for Passive Optical Networks // Intech, Ch. 17. 2017. P. 340-359.Imtiaz W.F., Iqbal J., Qamar A., Ali H., and Idrus S.M. Impact of Fiber Duplication on Protection Architectures Feasibility for Passive Optical Networks // Intech, Ch. 17. 2017. P. 340-359.Imtiaz W.A., Khan Y., and Shah W. Cost versus reliability analysis of tree-based hybrid protection architecture for optical code division multiple access system // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. Vol. 35. No.1. P. 47-53.Imtiaz W.A., Khan Y., and Shah W. Cost versus reliability analysis of tree-based hybrid protection architecture for optical code division multiple access system // Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. Vol. 35. No.1. P. 47-53.Nag A., et al. 1:N Protection Design for Minimizing OLTs in Resilient Dual-Homed Long-Reach Passive Optical Network // IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking. 2016. Vol. 8. No. 2.Nag A., et al. 1:N Protection Design for Minimizing OLTs in Resilient Dual-Homed Long-Reach Passive Optical Network // IEEE/OSA Journal of Optical Communications and Networking. 2016. Vol. 8. No. 2.Montalvo J., Ruffini M., Payne D. and Wosinska L. Workshops on DISCUS architecture and supporting technologies // Optical Network Design and Modeling: material 18th International Conference. 2014.Montalvo J., Ruffini M., Payne D. and Wosinska L. Workshops on DISCUS architecture and supporting technologies // Optical Network Design and Modeling: material 18th International Conference. 2014.Wosinska L., Chen J., Larsen C.P. Fiber Access Networks: Reliability Analysis and Swedish Broadband Market [Электронный ресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/220234634 (04.08.2017).Wosinska L., Chen J., Larsen C.P. Fiber Access Networks: Reliability Analysis and Swedish Broadband Market [Электронный ресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/220234634 (04.08.2017).Mahloo M. Reliability versus cost in next generation optical access networks. Doctoral Dissertation // School of Information and Communication Technology, KTH Royal Institute of Technology. 2013.Mahloo M. Reliability versus cost in next generation optical access networks. Doctoral Dissertation // School of Information and Communication Technology, KTH Royal Institute of Technology. 2013.Игнатов А.В. Оптимизация сети доступа LONG-REACH PASSIVE OPTICAL NETWORKS // Вестник ИрГТУ. 2016. № 4. С. 89-96. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-4-89-96Игнатов А.В. Оптимизация сети доступа LONG-REACH PASSIVE OPTICAL NETWORKS // Вестник ИрГТУ. 2016. № 4. С. 89-96. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-4-89-96

The authors declare that there are no conflicts of interest present.