1-маъруза. Кириш. Фан мақсади, вазифаси ва долзарблиги

12.3. Фотон технологияси асосидаги телекоммуникациянинг
оптик тармоқлари
Кейинги ўн йилликлар телекоммуникациянинг жадал суратларда ривожланиши билан характерлидир, бу ривожланиш кўп жихатдан микроэлектроника ва материалшуносликнинг ютуқларига асосланган бўлиб, ахборотни самарали тақсимлаш, қайта ишлаш, сақлаш, шунингдек тизим ва узатиш мухитининг ўтказувчанлик қобилиятини кескин ошириш имконини берди. Замонавий телекоммуникациянинг бош хусусияти – сигналларни рақамли кўринишда узатиш ва қайта ишлашдир, бунинг назарий асосида аналог сигнални эквивалент дискрет, яъни рақамли сигнал билан алмаштириш мумкинлиги хақидаги Котельников (Шеннон) назарияси ётади. Рақамлаштириш, уларни амалга ошириш имконияти бўлгунга қадар шакллантирилган илмий ғояларни жорий этиш имконини берди ва бунинг натижасида, аналог тизимларга нисбатан кенгайтирилган хизматлар спектрига эга, иқтисодий самарали рақамли алоқа тизимларини қуриш имконияти туғилди.
Ҳамма телекоммуникация технологиялари, жамиятни ахборотлаштириш жараёнининг жадаллашиши сабабли, хажми жуда тезда ошиб бораётган ахборотларни узатиш учун юқори тезликли каналларга мухтождирлар. Бу ахборот тармоқларининг ўтказувчанлик қобилияти ва мослашувчанлиги ортиши орқали яққол намоён бўлмоқда. Битта фойдаланувчига нисбатан хисоблаганда ўтказиш минтақаси (полосаси) кескин ортмоқда. Бунинг натижаси сифатида, Интернет ресурсларидан фойдаланиш кескин ортиши кузатилмоқда – бахолашга қараганда ахборот оқимининг ўртача хажми дунёда битта фойдаланувчига нисбатан хисоблаганда йилига 8 марта ортмоқда.
Узатилаётган ахборотлар хажмининг бундай ортишини фақат сигналларни узатиш мухити сифатида оптик толани жалб этиш орқали хал қилиш мумкин. Бу узоқ масофали телекоммуникация магистралларига, шунингдек локал хисоблаш тармоқларига хам мансубдир.
Оптик тола хозирги пайтда ахборотни узатиш учун энг мукаммал физик мухитдир, шунингдек етарлича олис масофага ахборотларнинг катта оқимларини узатиш учун энг истиқболли мухит деб хисобланади. Толанинг афзаллиги – регенерация участкаларининг узун бўлишига имкон яратувчи сўниш ва дисперсиянинг озлиги, ахборотни катта тезликда узатиш имконини берувчи юқори тўсқинбардошлик ва ўтказиш минтақасининг (полосасининг) кенглигидир.
Бугунда оптик тола амалда ахборотни узатиш билан боғлиқ бўлган ҳамма сохада қўлланилмоқда. Агар шахсий компьютер даражасида оптик толали интерфейс симли билан эндигина яккахол курашаётган (единоборство) бўлса, магистрал тамоқларни қуришда эса оптик толанинг сўзсиз хокимлиги аллақачондан факт бўлиб қолган. Оптик толанинг тижорат аспектлари хам унинг фойдасига гапирмоқда – тола кварцдан, яъни қум асосида тайёрланади, қумнинг захираси эса жуда кўпдир.
Хозирги пайтда бутун дунё бўйича алоқа хизматларининг ҳамма тақдимотчилари (поставшики) бир йилда бир неча ўн минг километрли оптик толали кабелларни ер остига, океанлар, денгизлар, дарёлар тубига, тоннелларга, ЛЭП бўйича ва коллекторларга ётқизмоқдалар. Жуда катта компаниялар, жумладан IBM, Lucent Technologies, Nortel, Corning, Alcoa Fujikura, Siemens, Pirelli компаниялари оптик толали технологиялар сохасида интенсив тадқиқотлар олиб боришмоқда. Энг прогрессив технологиялар қаторида зич спектрли мультиплексирлашни DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) ва нол бўлмаган аралаш дисперсияли толани TrueWave (Lucent Technologies) ёки DWDM сигналини узатиш учун махсус мўлжалланган SMF-LS (Corning) кўрсатиш мумкин.
Бу тадқиқотларнинг натижасида 1996 йилда битта толада 55та DWDM каналларини мультиплексирлашга эришилди, бунда битта каналнинг узатиш тезлиги 20 Гбит/с бўлиб, йиғинди натижасида 1,1 Тбит/с тезликка эришилди.
Хозирда мавжуд бўлган тизимлар 100 ортиқ каналларни қўллаши, натижада бир неча ўнлаб гигабит секунд ўтказувчанлик қобилиятига эга бўлиши мумкин.
Ривожланишнинг кейинги босқичи фотониканинг ривожланиши бўлди. Бу йўналишнинг имкониятлари, толанинг “сувли кирланиши”ни йўқотиш ва DWDM технологияларини қўллаш, шунингдек сигналларни регенерациялашнинг энг мухим функцияларини ва рақамли оқимларни коммутациялашни оптик сигналларни электрик сигналларга ўзгартирмасдан бевосита оптик диапазонда амалга ошириш хисобига толада қўлланилаётган частота полосасини кенгайтириш ва узатиш тезлигини 300 Тбит/с гача ошириш билан боғлиқдир.
Зич мультиплексирлаш усули пайдо бўлиши билан, шунингдек трафикни шакллантириш, хизмат кўрсати ва узатиш бўйича ҳамма функцияларни бажариш имконини берадиган қурилмаларни ишлаб чиқилиши ва бу хол тўлиқ оптик мухитда бўлишлиги учун оптик тармоқлар, шунингдек улар асосида қурилган глобал тармоқлар мустақил технология сифатида эътироф этилди.
Глобал тармоқлар (Wide Area Networks, WAN), улар шунингдек территориал, компьютер тармоқлари хам деб аталади, катта территорияларга –вилоят, регион, мамлакат, континент ёки ер шарининг ҳамма жойига тарқалган абонентларнинг катта сонига ўзининг сервисларини тақдим этишга хизмат қилади.
Телекоммуникацияларнинг ривожланиш эволюцион жараёнининг охирги мақсади – Глобал ахборот инфраструктурасини () яратишдир, у фойдаланувчиларга хизматлар тўпламини тақдимлайдиган, очиқ иловалар тўпламини таъминловчи ва ахборотнинг ҳамма турларини қамровчи ва уни исталган жойда исталган вақтда мақбул нархда ва сифат билан олиш имкони таъминлайди.
Алоқа каналларининг жуда узунлиги сабабли глобал тармоқларни қуриш жуда катта харажарларни талаб қилади, унга кабелларнинг нархи ва уларни ётқизиш бўйича ишлар, коммутацион ускуналар ва каналнинг зарурий ўтказиш минтақаси (полосаси) ни таъминловчи оралиқ аппаратураларга харажатлар, шунингдек катта территорияларга тақсимланган телекоммуникация тармоқларининг аппаратураларини ишлаш холатида сақлаш учун эксплуатацион харажатлар киради.
Глобал компьютер тармоқларининг типик абонентлари, турли шаҳар ва мамлакатларда жойлашган, ўзаро маълумотлар алмашиниш зарурати бўлган, корхоналарнинг локал тармоқларидир.
Глобал тармоқлар одатда йирик телекоммуникация компаниялари томонидан абонентларга пуллик хизмат кўрсатиш учун яратилади.
Глобал хисоблаш тармоқларидан ташқари ахборотларни узатиш территориал тармоқларнинг бошқа турлари хам мавжуддир. Биринчи навбатда булар бир неча ўнлаб йиллар давомида ишлаб келаётган телефон ва телеграф тармоқлари, шуниндек телекс алоқадир.
Глобал тармоқларнинг нархи ўта юқорилиги сабабли ягона глобал тармоқни яратиш узоқ вақтли тенденцияси мавжуддир, бу тармоқ исталган турдаги маълумотларни узатиши мумкин: компьютер маълумотлари, телефон сўзлашишлари, факслар, телеграммалар, телевизион тасвирлар, телетекс (иккита терминаллар орасида маълумотлар узатиш), видеотекс (тармоқда сақланаётган маълумотларни ўз терминалига олиш) ва бошқалар. Телекоммуникация хизматларини интеграциялаш учун дастлабки технология ISDN ўтган асрнинг 70-йилларида ривожлана бошлади. Хозирча тармоқларнинг хар бир тури алохида ишлаб турибди ва уларнинг энг қалин интеграцияси умумий бирламчи тармоқлар – PDH ва SDH тармоқлардан фойдаланиш сохасида амалга ошрилган, бугунда уларнинг ёрдамида коммутацияланувчи тармоқларда доимий каналлар тузилмоқда. Технологияларнинг ривожланиш янги босқичида интеграцияланган тармоқларни яратиш, янги мерос ном билан Broadband ISDN (В-ISDN) давом этмоқда, яъни кенг полосали (юқори тезликли) хизматлари интеграцияланган тармоқлар. В-ISDN тармоқлар универсал транспорт сифатида АТМ технологияларига асосланади ва тармоқнинг охирги фойдаланувчиларига турли шаклдаги ахборотларни – компьютер маълумотлари, аудио- ва видеоахборотларни тарқатиш учун юқори сатхдаги турли хизматларни, шунингдек фойдаланувчиларнинг интерфаол ўзаро боғланишини қўллайди.
Бу ўта катта хажмдаги ахборотларни узатиш фақат телекоммуникациянинг оптик тармоқлари асосида бўлиши мумкин.
Телекоммуникация оптик тармоқларини ривожлантириш нархи пастлигини ва мавжуд тармоқ технологиялари билан мослаштириш осонлигини, шунингдек ўтказиш кенглигининг амалда чекланмаганлигини хисобга олганда, яқин вақтларда телекоммуникациянинг глобал ва магистрал тармоқлари тўлиқ оптик тармоқларга ўтишини кутиш мумкин.
Телекоммуникациянинг кенг минтақали (полосали) оптик толали тармоқлари ўзаро боғланиш электрон мухитнинг янги шаклларини, бизнес-ечимлар, ўқитиш бўйича таклифларни, шунингдек ахборот-коммуникацион технологияларнинг ривожланиш янги босқичини – грид –компьютингни амалга ошириш учун имконият очмоқда.
Хозирги кунда улкан тақсимланган тармоқни тузиш мумкин, лекин участкалар орасида маълумотларни алмаштириш мураккаб бўлади, уларни фойдаланилаётган маълумотлар узатиш тармоғи асосида ягона ресурсга бирлаштириш эса хозирча мумкин эмас. Бу катта хажмдаги ахборотларни, катта маълумотлар базасини (БД) қўшимча хисоблаш ресурсларини талаб қиладиган хисоблашларни бажариш учун, континентлар орасида тезкор алмаштиришга имкон бермайди.
Бу муаммоларни ечиш учун айрим мамлакатларда Грид лойихалари амалга оширилмоқда.
Хозирда Россия мухим бир лойиха, “Поларнет-грид” лойихасини таклиф этган. Бу лойиха ахборот коридорини ташкил этиш учун Европа, Шимолий Америка ва Осиёни энг қисқа арктик маршрут билан боғловчи уникал сув ости оптик тола тизимини қуришга мўлжалланган. Бу оптик магистрал умумий узунлиги 19500 километр бўлиб Лондон шахрини Алеут оролларидаги Датч-Харбор пункти билан боғлаши кўзда тутилган.
Тахмин қилинишича, Поларнет лойихасини амалга ошириш натижасида грид- компьютингнинг бирлик ахборотга сарф харажатлари 5 марта камайтирилади.