Josef Vojtěch Oddělení Optických sítí CESNET

Transkript

1 OPTICKÉ LINKY A JEJICH PERSPEKTIVA PRO PŘENOS PŘESNÉHO ČASU A FREKVENCE, MOŽNOST SDÍLENÍ S DATY Josef Vojtěch Oddělení Optických sítí CESNET 24. května 2018 Praha

2 OSNOVA Proč? Jak? Jednosměrné využití vláken Obousměrné využití vláken Sebeochranná funkce infrastruktury Otevřený linkový/přenosový systém Czech Light

3 PROČ POUŽÍVAT OPTICKÉ LINKY PRO PŘENOS PŘESNÉHO ČASU A FREKVENCE?

4 PROČ? Odpadá potřeba antén Podzemí Rozlehlé budovy (bezpečnost) RF klid Spoofing, jamming Satelitní metody dosáhly svých možností Dlouhá doba šíření ( / km)

5 PROČ? Satelitní metody CV GNSS (GPS, GLONASS, ) 3 50 ns GNSS PPP (Precise Point Positioning) 0.1 ns TWSTF 0.1 ns

6 PROČ? Satelitní metody Credit: Droste13

7 JAK POUŽÍVAT OPTICKÉ LINKY PRO PŘENOS PŘESNÉHO ČASU A FREKVENCE?

8 JAK? Modem/Modemy Vlákno

9 JAK? Dosah - optické zesilovače Zesílení přímo v optické doméně bez mezipřevodu na elektrické signály Časování zachováno, dosah až tisíce kilometrů

10 JAK? Vlnový multiplex - CWDM, DWMD Vlákna lze takto snadno sdílet s daty VOA VOA VOA VOA 40x až 80x CL-VMUX C L A CL-ROADM C L A VOA

11 JAK? Temná vlákna dostatek kapacity Současné systémy: 9 Tbit/s v 35 nm C pásma (např. kapacita NIX CZ 3 Tbit/s) Systémy nastupující: 23 Tbit/s (400 Gbit/s) Na trhu existuje (20let) technologie i pro L pásmo 90nm (60 Tbit/s) Nízkoútlumové okno v jednovidovém vlákně ~ 400nm (0,27 Pbit/s)

12 JAK? 2011 přenos přesného času 550 km - Praha, CZ (UFE) Vienna, AT (BEV) TDEV < 30 ps

13 Vlevo 7. října března 2012 cca. 350ns, vpravo: denní změny 4-7ns Zazemněné vlákno Doba šíření: τ = 1 c L 0 n. dl Teplotní vlivy: n(t), L(T) : τ/ τ ~ 10-5 / C (4 ns/ C na 100 km) Vibrace, dvojlom n(x) n(y) JAK?

14 JAK? Obousměrné šíření jedním vláknem Termální jevy se vyruší, vliv pomalých vibrací také

15 POKROČILÉ FOTONICKÉ SLUŽBY E-INFRASTRUKTURY Před Po

16 POKROČILÉ FOTONICKÉ SLUŽBY E-INFRASTRUKTURY Temný obousměrný kanál 78km Zesilovaný obousměrný kanál 306 km TDEV <20 ps TDEV <20 ps Obousměrně zesilované přenosy nemají zásadní vliv na stabilitu (TDEV)

17 JAK? CLA BiDi (simple, dual) určené pro přenosy přesných a stabilních veličin CLI, Web GUI, stabilita 2 ps (TDEV)

18 JAK? Přenosy ultra-stabilní optické frekvence Laserový standard pro telekomunikační pásmo 1540 nm, vyvinut v ÚPT AV v Brně Využívá saturované absorpce v parách acetylenu 13 C 2 H 2 : Optovláknový laser s velmi úzkou šířkou čáry (<100 Hz) Relativní frekvenční stabilita na úrovni a lepší

19 Rel. stabilita linky bez kompenzace: 8e -14 / 1 s, 1e -15 / 4e 5 s JAK?

20 PROČ? Aplikace Kalibrace optických senzorových systémů

21 SEBEOCHRANNÁ FUNKCE INFRASTRUKTURY

22 Monitoring vibrací v okolí vláken SEBEOCHRANNÁ FUNKCE INFRASTRUKTURY Využívá sledování a vyhodnocení fáze nebo polarizace světla, aktivně i pasivně Proaktivní ochrana, v případě pozitivní detekce lze přejít na záložní trasu a výpadku předejít J. E. Simsarian and P. J. Winzer, "Shake before break: Per-span fiber sensing with in-line polarization monitoring," Optical Fiber Communications Conference and Exhibition 2017 (OFC),

23 SEBEOCHRANNÁ FUNKCE INFRASTRUKTURY Vibrace fázové-otdr Přenosové vlákno Osciloskop Přesnost lokalizace v řádu desítek metrů!

24 SEBEOCHRANNÁ FUNKCE INFRASTRUKTURY Detekce na dvou vláknech. Vibrace Klepání na kabel Přenosové vlákno Přenosové vlákno

25 Sdílení vláken aplikacemi je nezbytné Souběhy dat s aktivními metodami intenzivně testovány SEBEOCHRANNÁ FUNKCE INFRASTRUKTURY Současný přenos 100 Gbit/s aktivním senzorickým systémem (špičkově až 27 dbm) Vše v jednom: čas, senzing, data a optická frekvence T. Horvath et al, Simultaneous transmission of accurate time, stable frequency, data, and sensor system over one fibre with ITU 100GHz grid Optical Fibre Technology, 2018

26 OTEVŘENÝ LINKOVÝ SYSTÉM CZECH LIGHT

27 Kompletní otevřený linkový/přenosový DWDM systém Nasazeno více než 130 zařízení rodiny Czech Light v síti CESNET2 Lepší využití vláknových kapacit (C + L + obousměrných přenosy) Chráněno 11 patenty (ČR, EU, US) OTEVŘENÝ LINKOVÝ SYSTÉM CZECH LIGHT Switching / Routing Cisco Juniper Alcatel (Nokia) Arista Czech Light (Otevřený linkový systém) Vlákna

28 OTEVŘENÝ LINKOVÝ SYSTÉM CZECH LIGHT CL-VMUX Variable Multiplexer (bez)barevný, vzdálený monitoring, ekvalizace CLA - nízkošumové optické zesilovače určené pro překonání velkých segmentů VOA VOA VOA VOA 40x až 80x CL-VMUX C L A CL-ROADM C L A VOA

29 OTEVŘENÝ LINKOVÝ SYSTÉM CZECH LIGHT Nové SDN CL ROADM Reconfigurable Add/drop Multiplexer Modulární - lze z něj stavět uzly libovolného stupně (1 stupeň = 1U) Flex-grid, Colorless, Directionless CLI, Web GUI NETCONF and YANG control

30 ZÁVĚR A PODĚKOVÁNÍ

31 ZÁVĚR Optická vlákna umožňují dosahovat unikátní stability přenosů (srovnání s RF) Optická vlákna jsou stále jediný způsob přenosů velkých objemů dat na velké vzdálenosti

32 PODĚKOVÁNÍ Jan Gruntorád, Helmut Sverenyák, Vladimír Smotlacha, Václav Novák, Karel Slavíček, Jakub Mer, Lada Altmannová, Michal Altmann, Ondřej Havliš, Michal Hažlinský, Tomáš Horváth, Miloslav Hůla, Jan Kundrát, Martin Míchal, Petr Münster, Jan Nejman, Jan Radil, Pavel Škoda, Martin Šlapák, Radek Velc, Rudolf Vohnout

33 Děkuji za vaši pozornost Dotazy prosím?