 |
Функциональные модули цифровых синхронных сетей связи
|
|
|
|
Мультиплексоры.
Мультиплексоры – устройства, предназначенные для сборки групповых потоков, и их разборки на индивидуальные каналы. В отличие от PDH сетей, в SDH сетях мультиплексоры еще и выполняют функции устройств ввода/вывода информации (устройства терминального доступа).
PDH доступы являются электрическими; SDH доступы могут быть как электрическими, так и оптическими. Имеет два оптических выхода (восток и запад). Это позволяет работать с режимом резервирования, когда по одному каналу информация передается в основном направлении, а по другому – в резервном. Кроме того, в случае выхода мультиплексора из строя информация может проходить через него по обводному пути.
Концентраторы.
Представляет собой мультиплексоры, объединяющие несколько, как правило, однотипные потоки (со стороны входных потоков), и связывает их с основной транспортной сетью.
Такое устройство дает возможность обслуживать удаленные узлы доступа и позволяет экономить на соединительных линиях.
Регенераторы.
Имеет один входной и один выходной канал одного уровня иерархии. Предназначен для увеличения расстояния между узлами сети SDH путем регенерации (восстановления) сигналов полезной нагрузки.
Коммутаторы.
Позволяют установить связь между различными каналами путем организации временной перекрестной связи, или кросс-коммутации. Это дает возможность организовать маршрутизацию в сетях SDH на уровне виртуальных контейнеров. Различают такие виды коммутации:
1). Внутренняя – выполняется внутри мультиплексоров между входными трибами и выходными оптическими каналами.
2). Локальная коммутация – выполняется в мультиплексорах между входными каналами доступа, причем каналы доступа должны быть однотипными, так и разнотипными.
|
|
|
3). Проходная (сквозная) коммутация – выполняет коммутацию высокоскоростных потоков в транспортных модулях STM-N. При этом проходные коммутаторы могут выполнять следующие функции:
- маршрутизация виртуальных контейнеров на основе маршрутных заголовков в контейнере.
- консолидация или объединение виртуальных контейнеров, проводимая в режиме работы концентратора.
- трансляция потока от точки к нескольким точкам.
- сортировка или перегруппировка виртуальных контейнеров, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных, например, по типу контейнеров, потоков контейнеров из общего потока.
- доступ к виртуальному контейнеру, осуществляемый при тестировании оборудования.
- ввод/вывод виртуальных контейнеров, осуществляемый при работе мультиплексора ввода/вывода.
Синхронные топологии
Синхронные мультиплексоры заменяют целый набор оборудования ПЦИ. Они не только осуществляют мультиплексирование всех уровней, но и выполняют функции оборудования линейного тракта.
На вход синхронного мультиплексора могут поступать сигналы ПЦИ и СЦИ (электрические или оптические). Существуют мультиплексоры непосредственно воспринимающие каналы 64 кбит/с, 1,5 Мбит/с, 2 Мбит/с, 6 Мбит/с, 34 Мбит/с, 45 Мбит/с, 140 Мбит/с, а также имеющие интерфейсы для подключения локальных сетей (LAN, MAN, ISDN, B-ISDN) и для работы в режиме АТМ.
На агрегатной (линейной) стороне может осуществляться передача на скоростях 155 Мбит/с (STM-1), 622 Мбит/с (STM-4) или 2,5 Гбит/с (STM-16).
Покажем основные конфигурации на основе мультиплексоров.
Топология «точка-точка».
Является наиболее распространенной топологией построения сетей.
Реализуется при помощи терминальных мультиплексоров (ТМ) как по схеме с резервированием, так и по схеме без резервирования канала передачи. Такие мультиплексоры могут использовать как электрические, так и оптические выводы. Широко применяются для организации высокоскоростных магистральных каналов, например, трансокеанские подводные кабели. Также используются для перехода между уровнями иерархии сети, например, с 622 Мб (STM4) на 2,4 Гб (STM16), с 2,4 Гб (STM16) на 10 Гб (STM64). Используются как составная часть радиально-кольцевых сетей.
|
|
|
Топология «Последовательная линейная цепь».
Является базовой топологией, и используется при малых загруженностях трафика, а также когда существует необходимость ответвлений в ряде точек на линии.
Реализуется при помощи терминального оборудования ТМ на обоих концах цепи и при помощи мультиплексоров ввода вывода TDM в точках ответвления. Может быть представлена в виде простой линейной цепи без резервирования, а может использовать резервный канал, как в топологии «точка-точка».
Топология «звезда».
В этой топологии один из удаленных узлов сети, связанный с центром коммутации или узлом сети SDH на центральном кольце (ADM) играет роль хаба (SMUX), где часть трафика может быть выведена на терминалы пользователей, тогда как оставшаяся часть может быть распределена по другим удаленным узлам (MUX). Такой концентратор должен быть активным, т.е. выполнять функции кросс-коммутации, это связано с увязкой разных уровней иерархии в сетях SDH, например STM-N и STM-N-1.
Топология «кольцо».
Существуют два варианта их построения: однонаправленное и двунаправленное кольцо.
При первом варианте каждый входной поток направляется вокруг кольца в двух направлениях, а на приемной стороне, осуществляется выбор лучшего сигнала. Для построения кольца используются два волокна. Передача по всем основным путям происходит в одном направлении (например, по часовой стрелке), а по всем резервным - в противоположном (деление на основной и резервный пути здесь является условным, так как они оба равноправны). Поэтому такое кольцо называется однонаправленным, с переключением трактов или с закрепленным резервом.
Рис. Однонаправленное кольцо
В случае двунаправленного кольца с двумя волокнами удвоение сигнала не производится. При нормальной работе каждый входной поток направляется вдоль кольца по кратчайшему пути в любом направлении (отсюда и название "двунаправленное"). При возникновении отказа посредством мультиплексоров ввода-вывода на обоих концах отказавшего участка осуществляется переключение всего потока информации, поступавшего на этот участок, в обратном направлении.
|
|
|
Рис. Двунаправленное кольцо в нормальном режиме
Рис. Двунаправленное кольцо в аварийном режиме
Однонаправленные кольца больше подходят для случаев центростремительного трафика. Это типично для сетей доступа, предназначенных для подключения пользователей к ближайшему узлу. Двунаправленные кольца более выгодны при достаточно равномерном распределении трафика, при котором становится заметным их преимущество в пропускной способности. Поэтому их применение целесообразно для соединительных сетей.
При обоих вариантах возможно сохранение полной работоспособности сети при любом одиночном отказе.
На основе перечисленных топологий возможна организация различных архитектурных решений сети SDH.
Радиально-кольцевая архитектура.
Основана на базе двух топологий: «кольцо» и «последовательная линейная цепь». Вместо последней может использоваться более простая топология «точка-точка».
При построении такой архитектуры число радиальных ветвей ограничивается из соображений допустимой нагрузки (общего числа каналов доступа на кольцо). Данный параметр характеризуется уровнем иерархии, который поддерживается кольцевой схемой, т.е. номер транспортного модуля SMN-N.
Архитектура типа «кольцо-кольцо».
Рис. Архитектура «кольцо-кольцо»: а) связь двух колец одного уровня при помощи интерфейсных карт; б) каскадное включение колец разного уровня
При этом кольца могут либо одинакового, либо разного уровней иерархии. Увязка двух одинаковых уровней иерархии выполняется при помощи интерфейсных карт, при этом возможна организация точек ответвления. В случае каскадного включения для увязки с кольцом высшего уровня иерархии используется поток более низкого уровня иерархии. Связь между кольцами выполняется по топологии «точка-точка».
|
|
|
Архитектура разветвленной сети общего вида.
Такая сеть формируется по ячеистому принципу, который позволяет организовать множество альтернативных маршрутов передачи информации. Это, наряду с резервированием в кольцевых сетях позволяет значительно повысить надежность работы сетей SDH.
Показана архитектура разветвленной сети, которая сформирована в виде одной сетевой ячейки, узлами которой являются коммутаторы SDXC, связанные по типу «каждый с каждым». К этому остову присоединяются периферийные сети SDH различной топологии. Такая архитектура может рассматриваться как прообраз глобальной синхронной сети SDH.
Мультиплексоры
Реализация мультиплексоров STM1.
Мультиплексор состоит из следующих блоков:
- четырех трибных интерфейсных блоков TIU с 16 электрическими портами 2 Мб/с для ввода/вывода до 63 входных потоков (блоки канала доступа).
- двух (основного и резервного) менеджеров полезной нагрузки – устройства управления и формирования полезной нагрузки. Например, управляет операциями ввода и вывода каналов доступа, мультиплексированием и внутренней коммутацией потоков, производит сортировку на уровне пакетов данных, формирует полезную нагрузку до уровня агрегатных блоков и подает ее на интерфейсы агрегатных блоков.
- двух оптических или электрических агрегатных блоков (А и Б) с выходными портами 155 Мб/с (STM1), для формирования выходных потоков. Используется для передачи информации в двух направлениях, а также для пропуска транзитной информации. Для этого они соединены между собой. Пример включения показан ниже на фоне кольцевой схемы.
- двух (основного и резервного) источников питания.
- одного контроллера и локальной панели оператора.
Возможно использование в топологиях «точка-точка» и «кольцо».
Характеристики мультиплексора и его блоков:
Интерфейсные входы и выходы блоков каналов доступа:
- скорость передачи данных на входе: 2048 кбит/с;
- линейный вход: HDB3;
- входной импеданс: 75 Ом (коаксиальный вход), 120 Ом (симметричный вход);
- амплитуда импульса на выходе: 2,37 В (75 Ом) и 3 В (120 Ом);
- номинальная длительность импульса: 244 нс;
- максимально допустимые потери в кабеле: 6 дБ;
- максимально допустимые потери на отражение на входе/выходе: -18,8 дБ.
Оптические входы и выходы агрегатных блоков:
- выходная мощность: 1 мВт;
- чувствительность приемника: -34 дБ (при коэффициенте ошибок 
);
- максимально допустимые потери на секцию: 28 дБ;
- длина волны: 1310 нм;
|
|
|
- тип волокна оптического кабеля: одномодовый.
Электрические входы и выходы агрегатных блоков:
- линейный код: CMI;
- входной импеданс: 75 Ом;
- максимально допустимые потери на отражение на входе/выходе: 15 дБ;
- максимально допустимые потери в кабеле на входе: 12,7 дБ;
- амплитуда выходного импульса: 1 В.
Реализация мультиплексоров STM4.
Состоит из:
1). Трибных блоков с набором электрических портов для приема входных потоков различной скорости (от 1,5 и 2 до 140 и 155 Мбит/с).
2). Двух пар (основной и резервный) мультиплексоров и коммутаторов для мультиплексирования, локальной коммутации и управления потоками.
3). Двух оптических агрегатных блоков с выходными портами 622 Мбит/с (STM4) для формирования выходных потоков.
4). Двух (основного и резервного) блоков питания.
5). Интерфейсами контроля и управления служебными каналами.
Может мультиплексировать различные входные потоки: до 252 или 504 потоков 1,5 Мбит/с или 2 Мбит/с, или до 12 или 24 потоков 34 Мбит/с или 45 Мбит/с, или до 4 или 8 потоков 140 Мбит/с или до 6 или 12 частично заполненных потоков 155 Мбит/с (при суммарном потоке не выше 252 или 504 потоков 2 Мбит/с) в один или два потока 622 Мбит/с, формируемых на выходе оптических агрегатных блоков.
Такой мультиплексор может выполнять следующие функции:
- терминальный мультиплексор с резервным каналом в топологии «точка-точка».
- мультиплексор ввода/вывода в сети «кольцо».
- мультиплексор ввода/вывода в топологии «точка-точка» без защиты.
- оптический концентратор в топологии «звезда».
- коммутатор, способный объединить до 4-ех колец 622 Мбит/с.
Характеристики мультиплексора и его блоков.
Интерфейсные входы и выходы трибов:
- скорость передачи данных на выходе: 45; 2; 34 и 140 Мбит/с;
- входной импеданс 75 Ом *коаксиальный вход) для 1,5 – 140 Мбит/с; 120 Ом (симметричный вход) для 1,5 и 2 Мбит/с.
Оптические входы и выходы трибов и агрегатных блоков:
- длина волны 1310 нм для коротких и средних оптических секций, 1550 нм – для длинных секций.
- максимально допустимые потери на секцию:
STM4 12 дБ для коротких, 12 дБ для средних, 24 дБ для длинных секций при 1310 нм и 24 дБ для длинных секций при 1550 нм.
STM1 18 дБ для коротких, 18 дБ для средних, 28 дБ для длинных секций при 1310 нм и 28 дБ для длинных секций при 1550 нм.
- тип волокна: одномодовый.
- оптические соединители: FC, PC или DIN.
Входы и выходы блоков с STM1:
- линейный код: CMI.
- входной импеданс: 75 Ом.
Реализация мультиплексоров STM4/16.
Имеются в виду мультиплексоры уровня STM4, позволяющие выполнять модификацию до уровня STM16.
Может использоваться в качестве:
- линейного или терминального мультиплексора с резервированием или без в топологии «точка-точка».
- мультиплексор ввода-вывода для топологии «кольцо».
- концентраторы в топологии «звезда».
- коммутатор, объединяющий до 16 STM1 портов.
Покажем структурную схему мультиплексора:
Обладает следующими характеристиками:
1). Трибные интерфейсы:
- скорость передачи данных на входе 2, 34, 45 и 140 или 155 Мбит/с (электрические) или 155 Мбит/с (оптические).
- входной импеданс 75 Ом (коаксиальный) для всех трибов; 120 Ом (симметричный) для 2 Мбит/с.
2). Оптические входы агрегатных блоков:
- 622 Мбит/с (STM4) и 2488 Мбит/с (STM16).
3). Оптические интерфейсы:
- Для STM1: S-1.1, L-1.1, L-1.2.
- Для STM4: S-4.1, L-4.1, L-4.2, L-4.1JE, L-4.2JE.
- Для STM16: S-16.1, L-16.1, L-16.2, L-16.2JE.
- оптические соединители: FC, PC.
4). Особенности режимов ввода/вывода:
- Максимальное число трибов, коммутируемых без блокировки: 8 для трибов 140 Мбит/с и 155 Мбит/с; 24 для трибов 34 Мбит/с или 45 Мбит/с; 63 для трибов 2 Мбит/с.
|
|
|
