CzechLight: český optický zesilovač řízený Linuxem

Petr Krčmář 21. 9. 2015

Sdružení CESNET si před několika lety vyvinulo vlastní optický zesilovač, který je dnes využíván ve velké části jeho sítě. Základem je počítač poháněný Linuxem, který řídí a monitoruje připojené optické moduly. Proč vlastně začít něco takového vyrábět? Jaké má CzechLight výhody proti komerčnímu řešení?

Předběhli dobu

Základ projektu CzechLight vznikl už před více než deseti lety. To bylo období, kdy jsme se hodně věnovali vláknové optice, především s panem doktorem Karáskem z Akademie věd, vysvětlil nám Jan Radil ze sdružení CESNET. Podle jeho slov nebyly některé technologie tou dobou ještě dostupné. Zjistili jsme, že pořídit dobrý optický zesilovač nebo ušít něco na míru potřebám výzkumných a vzdělávacích sítí bylo v té době naprosto nemožné. Dělali jsme prostě některé věci příliš brzy, vzpomíná Radil.

Tehdejší optické zesilovače byly buď velmi drahé nebo byly určeny spíše do laboratorních podmínek a pro nasazení v praxi se nehodily. Neměly třeba pořádný management a nedaly se spravovat na dálku, což je v praxi poměrně zásadní problém.

Optické zesilovače jsou často umístěné mimo velká města, protože musí být v místech, kudy vedou dlouhé optické trasy. Stávalo se nám, že po výpadku elektřiny se zařízení nespustilo a museli jsme cestovat přes celou republiku, abychom obnovili jeho provoz. Tou dobou se tedy zrodila myšlenka vytvořit vlastní řešení, které by bylo lepší.

Jádrem je počítač s Linuxem

Základem je vlastně malé PC s ořezaným Linuxem, které zajišťuje komunikaci jednotlivých zesilovacích modulů. Tyto moduly typicky používají vlákno dotované erbiem, které je čerpacím laserem nabuzeno a procházející signál si část této energie odebere, vysvětluje zjednodušeně princip Radil.

Zbytek pak už zajistí počítač s běžným ethernetovým portem, který funguje jako ovládací gateway. Některé komerční zesilovače umožňují jen velmi jednoduché ovládání, ale my jsme chtěli mít více pohodlí například včetně SNMP, webového rozhraní, zabezpečení a podobně.

Kdo jsou Jan Radil a Josef Vojtěch?

Jan Radil získal tituly Ing. v oblasti telekomunikací a PhD. v oblasti elektrotechnologie na ČVUT v Praze v roce 1996, resp. 2004. Jeho výzkum byl zaměřen na zlepšování kvality solárních článků optickými metodami. V roce 1999 začal pracovat pro CESNET z.s.p.o. v oddělení výzkumu a vývoje, kde využil zkušenosti z optiky z PhD. studia, a začal se věnovat optickým sítím a rozvoji dalších generací národní sítě pro výzkum a vzdělávání. Zaměřoval se zejména na plánování a návrh experimentálních sítí a rozvojových prostředí na nejnižších vrstvách (L0/L1/L2) – například GLIF (Global Lambda Integrated Facility) a CESNET EF (Experimental Facility), a to již od roku 2002.

Josef Vojtěch získal tituly Ing. v oblasti počítačů a sítí, Bc. v pedagogice a Ph.D v oblasti optických sítí na ČVUT v Praze v letech 2001, 2003 and 2009. V oddělení Optických sítí sdružení CESNET pracuje od roku 2003. Věnuje se převážně aplikovanému výzkumu a vývoji v oblasti otevřených fotonických systémů pro přenos a optické zpracování signálů. Je členem profesních organizací IEEE, OSA a SPIE. V roce 2007 získal společně s Miroslavem Karáskem a Janem Radilem cenu ministra školství za výzkum.

Řídit je kromě zapnutí a vypnutí zesilovače možné také například režim práce zesilovače a tomu odpovídající výstupní výkon nebo zisk. Už jen vypnutí a zapnutí je zásadní, protože při opravách je potřeba dbát na bezpečnost. Pracujete s laserem svítícím mimo viditelné spektrum – v infračervené oblasti, takže si můžete snadno poškodit zrak. Nefungují totiž obranné mechanismy zavření oka.

Rovněž je možné používat počítač ke sledování různých hodnot, které mohou pomoci v odhalení končící životnosti zesilovacího modulu nebo třeba přerušené trasy. Je také možné monitorovat výstupní výkon, vstupní signál, teploty, chlazení, teplotu zdroje nebo můžete třeba přidat USB kameru a hlídat si prostor okolo zesilovače umístěného někde mimo civilizaci, vysvětluje Josef Vojtěch.

Výhoda univerzálnosti

Podle Vojtěcha má stále CzechLight smysl, přestože doba už pokročila a na trhu je podobných zesilovačů celá řada. Platforma CzechLight je velmi flexibilní a také citelně levnější než velká komerční řešení a navíc už to není jen zesilovač, ale umí toho daleko víc.

CLA a CL-ROADM vyráběné společností OPTOKON

Kromě zesilování optického signálu včetně speciálních obousměrných kanálů pro metrologické aplikace, umí také přepínat jednotlivé vlnové délky jako vícecestné ROADM, tedy konfigurovatelný multiplexer, dále jako plně optický přepínač nebo i multicastující přepínač optických signálů. To je velká výhoda použití univerzálního PC, protože máte řídicí jednotku, ke které si můžete připojit libovolné moduly, kterých je dnes na trhu obrovské množství.

CzechLight v CESNETu i za hranicemi

V současné době je CzechLight hojně používán v síti CESNET2 a podle Jana Radila je v celé síti instalováno více „domácích“ zesilovačů než těch komerčních od společnosti Cisco Systems. To je dáno hlavně tím, že tu pracují lidé, kteří tomu opravdu rozumí a věnují se tomu.

Páteř celé sítě je dnes postavena na homogenních technologiích Cisco, kdežto přístupové trasy většinou používají právě vlastní řešení CzechLight. Obě varianty mají své výhody a nevýhody. Cisco umí spoustu věcí a zvládne třeba 96 kanálů, ale to ne vždy potřebujete a rozumnou volbou můžete ušetřit nemalé peníze, vysvětluje Vojtěch. Zdůrazňuje také, že je vždy dobré mít víc dodavatelů a ne jen jednoho.

CLA vyráběný společností RLC

Zároveň je část sítě postavena na jednovláknové technologii, kdy se jedním vláknem posílají na různých vlnových délkách data tam i zpět. Na koncích se pak používá technologie DWDM, která umí signály oddělit a přivést do přepínače.

widgety

CzechLight je vyvíjen přímo na půdě CESNETu, dnes jej vyrábí tři licenční partneři: OPTOKON, Montabras Optics a RCL. Tyto společnosti naše zařízení vyrábí a prodávají a licenční poplatky jsou pak použity na další vývoj.

To také umožňuje CzechLight volně prodávat i dalším firmám a organizacím. Několik instalací je také v zahraničí – v Anglii, Dánsku, Egyptě, Jordánsku, Slovensku, Srbsku a na Ukrajině. Vojtěch ale přiznává, že strmý nárůst aktivity asijských výrobců je velmi těžké překonat. Umí vyrobit zařízení, které má problémy s kvalitou a podporou, ale je hodně levné. S tím se bojuje velmi špatně.

Našli jste v článku chybu?
120na80.cz: Pálení žáhy: která jídla ne a co nás uzdraví?

Pálení žáhy: která jídla ne a co nás uzdraví?

Vitalia.cz: Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou

Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou

Lupa.cz: Další Češi si nechali vložit do těla čip

Další Češi si nechali vložit do těla čip

Lupa.cz: Cimrman má hry na YouTube i vlastní doodle

Cimrman má hry na YouTube i vlastní doodle

Lupa.cz: Jak levné procesory změnily svět?

Jak levné procesory změnily svět?

Lupa.cz: Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Vitalia.cz: Jsou vegani a vyrábějí nemléko

Jsou vegani a vyrábějí nemléko

Vitalia.cz: Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Vitalia.cz: Tohle jsou nejlepší česká piva podle odborníků

Tohle jsou nejlepší česká piva podle odborníků

DigiZone.cz: Digi Slovakia zařazuje stanice SPI

Digi Slovakia zařazuje stanice SPI

Podnikatel.cz: Babišovi se nedá věřit, stěžovali si hospodští

Babišovi se nedá věřit, stěžovali si hospodští

Vitalia.cz: 5 chyb, které děláme při skladování potravin

5 chyb, které děláme při skladování potravin

Vitalia.cz: Test dětských svačinek: Tyhle ne!

Test dětských svačinek: Tyhle ne!

DigiZone.cz: Numan Two: rozhlasový přijímač s CD

Numan Two: rozhlasový přijímač s CD

Vitalia.cz: Fyzioterapeutka: Chůze naboso? Rozhodně ano!

Fyzioterapeutka: Chůze naboso? Rozhodně ano!

DigiZone.cz: Nova opět stahuje „milionáře“

Nova opět stahuje „milionáře“

Vitalia.cz: Jak Ondra o astma přišel

Jak Ondra o astma přišel

Lupa.cz: Jak se prodává firma za miliardu?

Jak se prodává firma za miliardu?

Podnikatel.cz: Instalatér, malíř a elektrikář. "Vymřou"?

Instalatér, malíř a elektrikář. "Vymřou"?

DigiZone.cz: Wimbledon na Nova Sport až do 2019

Wimbledon na Nova Sport až do 2019