 |
Отображение моделей и технологий транспортных сетей в оптических мультисервисных транспортных платформах
|
|
|
|
Магистральные телекоммуникационные сети
Перечень терминов и сокращений
ITU-T – (International Telecommunication Union-Telecommunication standardization sector) – сектор стандартизации телекоммуникаций международного союз электросвязи
Series G – Transmission systems and media, digital systems and networks
G.700-G.799 – Digital terminal equipments
G.800-G.899 – Digital networks
Series I – Integrated services digital network
IEC – (International Electrotechnical Commission) - международная электротехническая комиссия
ISO -(International Standards Organization) - международная организация стандартизации, соответствующий стандарт
OSI -(Open System Interconnection) - взаимодействие открытых систем; международная программа стандартизации обмена данными на основе семиуровневой модели протоколов передачи данных в открытых системах, предложенная ISO
OTN-OTH (Optical Transport Network - Optical Transport Hierarchy, оптическая транспортная сеть – оптическая транспортная иерархия), рекомендации G.709, G.798, G.872, G873.1.
SDH – синхронная цифровая иерархия
RSOH – Regeneration Section Overhead
MSOH – Multiplex Section Overhead
STM-1 – Synchronous Transport Module
MSSP – Multi Service Switching Platform – мультисервисная коммутационная платформа (аппаратура).
MSPP – (Multi-Service Provisioning Platform) – мультисервисная платформа (аппаратура) предоставления услуг гибкой коммутации соединений в узлах сети, для сетей SDH и Ethernet
MSTP, Multi Service Transport Platform – мультисервисная транспортная платформа обеспечивающая режим DWDM и CWDM, а также предоставление транспортных услуг
WDM – среда передачи сигналов с разделением по длине волны
PON – пассивныая оптическая сеть
OTS – (Optical Transmission Section) – оптические секции ретрансляции
OMS – (Optical Multiplex Section) – оптических секций мультиплексирования;
OCh – (Optical Channel) – оптических каналов
OTU – (Optical Transport Unit) – оптических транспортных блоков с
ODU – (Optical Data Unit) – блоков данных оптических каналов
|
|
|
OPU – (Optical Channel Payload Unit) – блоки полезной нагрузки оптических каналов.
OTM – (Optical Transport Module) – оптический транспортный модуль
Электрические и оптические интерфейсы определены стандартами ITU-T, IEEE, OSI, RFC, IEC и т.д.
Сети связи можно разделить на транспортные сети и сети доступа. Транспортные сети строятся в соответствии с моделями, предложенными в рекомендациях ITU-T (рис.). Подробнее рассмотрим две модели: синхронную цифровую иерархию и оптическую транспортную иерархию. Эти иерархии соответствуют двум нижним уровням модели OSI, физическому и канальному.
Транспортная сеть SDH
Модель транспортной сети SDH представлена уровнями среды, передачи трактов и каналов.
Уровень среды передачи (рис.) содержит оптоволоконные линии, в которых создаются секции регенерации цифровых линейных сигналов (RSOH) и секции мультиплексирования цифровых данных (MSOH).
В среду передачи входят: стекловолокна, электрооптические и оптоэлектронные преобразователи оптические усилители и соединители. Секция мультиплексирования составляет участок волоконно-оптической системы передачи и может содержать нескольких секций регенерации, которые необходимы для устранения искажений линейных импульсных сигналов.
Рис.2.2. Уровень среды передачи SDH
Сигналы, передаваемые через физическую среду модели сети SDH, представляют собой циклы длительностью 125 мкс, называемые синхронными транспортными модулями. Например, STM-1 имеет емкость 2430 байт, что дает скорость 155 Мбит/с.
Уровни трактов сети SDH представлены виртуальными контейнерами, имеющими заголовки, в которых указан маршрутный идентификатор необходимый для переноса каждого контейнера через транспортную сеть от источника информации до получателя. Виртуальные контейнеры могут объединяться для размещения в виртуальные контейнеры высокого порядка.
Уровень каналов сети SDH обеспечивает интерфейсы для пользователей транспортной сети. На уровне каналов производится согласование с телефонными сетями через потоки цифровых данных E1, с компьютерными сетями Ethernet.
|
|
|
Транспортная сеть OTN-OTH
Модель транспортной сети OTN-OTH представлена двумя уровнями: уровень сети OTN и уровень пользователя.
Уровень сети OTN состоит из трёх подуровней (рис.): среды передачи сигналов с разделением по длине волны (WDM); оптических секций ретрансляции (Optical Transmission Section, OTS) и мультиплексирования (Optical Multiplex Section, OMS); оптических каналов (Optical Channel, OCh). Оптические каналы имеют нагрузку в виде оптических транспортных блоков OTUk (Optical Transport Unit k) с включением в них блоков данных оптических каналов ODUk (Optical Data Unit k), которые, в свою очередь, включают блоки полезной нагрузки оптических каналов OPUk (Optical Channel Payload Unit k). Индекс k соответствует иерархической ступени OTH (k=1,2,3,4) и указывает на циклы различные по длительности и скорости передачи.
Рис.2.6. Соединение в транспортной сети OTN
Оптические секции базируются на ресурсах одномодовых волоконных световодов со стандартными характеристиками и огромной полосой частот передачи, которая достигает примерно от 30 до 60 ТГц в диапазоне волн 1260-1675 нм для различных типов волокон. Этот диапазон используется в режиме WDM. При этом число волновых каналов может реализовываться от 2-4 OCh до нескольких сотен OCh, объединяемых мультиплексорами (ОМХ) в оптические волновые (транспортные) модули OTM (Optical Transport Module) ёмкостью до 16 OCh в каждом. Т.е. среда передачи в этой модели транспортной сети позволяет достигать скоростей передачи порядка 10 Тбит/с и более при скорости передачи в каждом из волновых каналов от 2.5 до 40 Гбит/с, а в перспективе 120 Гбит/с (OTU4).
Оптические секции ретрансляции OTS организуются внутри оптической секции мультиплексирования OMS для компенсации потерь оптической мощности в стекловолокне и компенсации дисперсионных искажений. Эти функции обеспечивают линейные оптические усилители, регенераторы (2R и 3R) и волновые конверторы.
В оптической секции мультиплексирования OMS формируются, передаются, обслуживаются и расформировываются отдельные оптические каналы OCh, оптические волновые модули с числом каналов до 16 (называемые также оптическими транспортными модулями OTМ), группы оптических модулей. Каждый оптический модуль может иметь отдельный оптический сервисный канал, в который включаются служебные данные для каждого OCh. Кроме того, в секции оптического мультиплексирования создаётся сервисный оптический канал для обслуживания всей секции и отдельных участков – секций ретрансляции OTS. Секция OMS может иметь гарантированную защиту благодаря дублированию передачи в альтернативной кабельной линии с соответствующими секциями ретрансляции. Нормированное время защитного переключения составляет 50 мс.
|
|
|
Оптический канал OCh в оптической сети образуется транспондерными блоками (TPD) и выполняет функции регенерации цифрового сигнала типа 3R, т.е. восстанавливает амплитуду импульсов (1R), их форму (2R) и устраняет накопленные фазовые дрожания (3R) (рис 2.7). Также производится оптическая модуляция и детектирование, контроль качества передачи цифровых данных в блоках OTUk и ODUk, и т.д. Уровень сети OTN-ОТН может поддерживать полностью оптическую сеть с оптической коммутацией, маршрутизацией, конвертацией оптических волн и защитой соединений.
Уровень пользователя оптической транспортной сети OTN-OTH выполняет функции интерфейса между транспортной сетью и сетями пользователей транспортных услуг, к которым относятся сети SDH, АТМ, Ethernet и др. Для эффективного согласования между сетями применяются различные протокольные решения по размещению данных пользователей в оптических каналах. Это протоколы: общей процедуры формирования кадра GFP; протокол защищаемого пакетного кольца или пакетного кольца с самовосстановлением RPR (Resilient Packet Ring) и др. Протоколы позволяют согласовать циклическую передачу данных в оптических каналах со случайной во времени передачей пакетов данных различной емкости от пользователей, например, пакеты IP, MPLS или Ethernet.
Рис. 2.7. Принцип 3R регенерации в транспондере
Если сравнить модели транспортных сетей, то можно отметить, что наибольший транспортный ресурс может обеспечить модель сети OTN-OTH. При этом она поддерживает трансляцию данных сетей SDH и АТМ. Очевидно, что модель сети OTN-OTH предназначена для глобального масштаба, т.е. магистральных сетей связи с большим объёмом трафика и для сетей связи крупных городов-мегаполисов с развитой телекоммуникационной инфраструктурой.
|
|
|
Отображение моделей и технологий транспортных сетей в оптических мультисервисных транспортных платформах
Современное развитие транспортных сетей связи происходит через интеграцию всех функциональных возможностей, заложенных в модели и технологии транспортных сетей, что привело к созданию универсальных мультисервисных транспортных платформ с электрическими и оптическими интерфейсами, электрической и оптической коммутацией каналов и пакетов. Это обеспечило предоставление любых видов транспортных услуг, включая услуги автоматически коммутируемых оптических сетей c сигнальными протоколами на основе общей многопротокольной коммутации по меткам GMPLS (Generalized Multi Protocol Label Switching).
На рис. 2.10 представлено отображение рассмотренных моделей и технологий мультиплексирования в общей архитектуре мультисервисной транспортной платформы (MSTP, Multi-Service Transport Platform), где указаны возможные источники информационной нагрузки, протоколы согласования и сочетание транспортных технологий. Представление современных транспортных решений в виде платформы привело к созданию ещё одного класса оборудования – мультисервисных платформ предоставления услуг (MSPP, Multi-Service Provisioning Platform) и коммутации (MSSP, Multi-Service Switching Platform).
Обозначения источников информационной нагрузки на рис. 2.10:
PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy – плезиохронная цифровая иерархия (иерархические скорости 2.048, 8.448, 34.368 и 139.264 Мбит/с);
N-ISDN, Narrowband Integrated Services Digital Network – узкополосная цифровая сеть с интеграцией служб (У-ЦСИС);
IPX, Internet Packet eXchange – межсетевой обмен пакетами;
SANs, Storage Area Networks – сети хранения данных (серверы услуг, базы данных);
iSCSI, internet Small Computer System Interface – протокол для установления взаимодействия и управления системами хранения данных, серверами и клиентами;
HDTV, High-definition television – цифровое телевидение высокой четкости;
ESCON, Enterprise Systems Connection – соединение учрежденческих систем (с базами данных, серверами);
FICON, Fiber CONnection – волоконное соединение для передачи данных;
PPP, Point-to-Point Protocol – протокол “точка-точка”;
HDLC, High-level Data Link Control – высокоуровневый протокол управления на уровне звена передачи данных;
Протоколы PPP, RPR, HDLC, GFP в транспортных сетях выполняют функции согласования информационных данных от источников нагрузки с транспортными структурами с целью повышения эффективности использования ресурсов этих структур, например, виртуальных контейнеров в сети SDH или оптических каналов в сети OTN, или физических ресурсов кадров передачи сети Ethernet.
|
|
|
Рис. 2.10. Обобщенная архитектура оптической мультисервисной транспортной платформы
|
|
|
