Системы передачи для транспортной сети

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 15Следующая ⇒

Технической основой построения транспортных сетей являются телекоммуникационные системы передачи синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy - SDH). Их внедрение на сетях связи началось в 80-е годы XX в. Принципиальным отличием систем SDH от ранее существовавших цифровых систем передачи считается то, что они не являются "производителями" информации, а предназначены только для высокоэффективной передачи и распределения цифровых потоков формируемых как в традиционных структурах стандартной плезиохронной цифровой иерархии (Plesio-chronous Digital Hierarchy - PDH), так и в новых телекоммуникационных технологиях - ATM, B-ISDN и т.д. Все указанные выше цифровые потоки "транспортируются" в системах SDH в виде информационных структур, названных виртуальными контейнерами (Virtual Container -VC). В структурах VC по транспортной сети переносится исходная цифровая информация, дополненная определенным количеством служебных информационных каналов, названных трактовыми заголовками (Path Overheard - РОН). В общем случае дополнительные каналы, предназначены для эффективного управления транспортной сетью и выполняют функции передачи оперативной, административной и обслуживающей информации (Operation, Administration, Maintenance, ОАМ). Это обеспечивает высокие функциональные возможности и высокую надежность сети связи.

Группы однотипных или разнотипных виртуальных контейнеров VC передаются между элементами транспортной сети (от отправителя информации к получателю) по линиям передачи в виде информационных структур, называемых синхронными транспортными модулями (Synchronous Transport Module - STM). "Транспортирование" STM осуществляется с разными скоростями передачи соответствующим различным порядкам STM-1,4, 16, 64. STM-N оснащаются соответствующими заголовками, обеспечивающими передачу STM с полной функцией ОАМ в пределах регенерационной секции (Regeneration Section ОН – RSOH) и мультиплексорной секции (Multiplex Section ОН – MSOH). Упрощенная функциональная схема системы передачи SDH, которая является основным структурным звеном транспортной сети, приведена на рисунке 1.

На рисунке приведены два вида секций, которые называются "Регенерационная секция" и "Мультиплексорная секция".

"Регенерационная секция" представляет собой сегмент системы передачи между оконечным оборудованием сетевого элемента, в котором сигнал STM-N передается или принимается регенератором, или между двумя смежными регенераторами.

"Мультиплексорная секция" – это средство передачи информации между двумя сетевыми элементами, в одном из которых формируется (собирается) сигнал STM-N, а в другом "разбирается" до компонентных потоков. В общем случае транспортная сеть SDH состоит из мультиплексорных секций, для которых уровень SDH-сигнала может быть разным в зависимости от требуемой емкости канала передачи для каждой секции.

Рисунок 1 - Функциональная схема системы передачи SDH

"Тракт" – означает логическое соединение между точкой системы передач SDH, в которой производится "сборка" виртуального контейнера VC (например, из компонентных потоков PDH) и точкой, в которой VC "разбирается". Тракт можно представить себе как трубку, проложенную через мультиплексорные секции, непосредственно соединяющую две точки, между которыми осуществляется передача информации. Для "транспортировки" различных объемов цифровой информации разработаны виртуальные контейнеры различного типа.

Для европейских потоков PDH таковыми являются:

- VC-12 для "транспортировки" E1 = 2048 Кбит/с (2 М);

- VC -22 для "транспортировки" Е2 = 8448 Кбит/с (8 М);

- VC-3 для "транспортировки" ЕЗ = 34368 Кбит/с (34 М)

- VC-4 для "транспортировки" Е4 = 139264 Кбит/с (140 М)

В зависимости от "емкости" виртуального контейнера различают тракты VC-12, VC-22 (низшего порядка (Low order VC, LOVC)) и тракты виртуальных контейнеров VC-3, VC-4 (высшего порядка (High order VC, HOVC)).

Виртуальный контейнер является элементарной единицей обрабатываемой информации в транспортной системе SDH при мультиплексировании, перекрестных соединениях (кросс-коннекция) и т.д. При этом нет необходимости доступа к "транспортируемой" информации, так как различная информация представлена в одном и том же виде, который именуется виртуальными контейнерами (в то же время к VC добавляется информация, необходимая для его обработки в пути следования).

Как указывалось выше, виртуальные контейнеры передаются между элементами транспортной сети в виде STM различного порядка. Основной (первичной) структурой для получения потоков STM является STM-1 с нормализованной скоростью передачи 155,52 Мбит/с. При этом, в зависимости от потребности сети, в цифровом потоке STM-1 возможна передача виртуальных контейнеров различного типа и в различных сочетаниях:

- 63х2 M;

- 3х34 M;

- 42х2 M + 1х34М;

- 21х2 M + 2х34М.

STM более высокого порядка могут быть получены из цифрового потока STM-1 простым синхронным мультиплексированием согласно рекомендации G.707 сектора телекоммуникаций Международного Союза электросвязи (МСЭ-Т):

- STM-1 155,52 Мбит/с

x 4

- STM-4 622,08 Мбит/с

x 4

STM-16 2488,32 Мбит/с

x 4

STM-64 9953,28 Мбит/с

Причем мультиплексирование, начиная с STM-4, осуществляется в оптическом диапазоне.

Информационные структуры STM-N передаются между элементами транспортной сети по линиям передачи, организованным по волоконно-оптическим кабелям связи, спутниковым линиям или по цифровым радиорелейным линиям (учитывая особенности мультиплексирования, по ЦРРЛ можно передавать в электрическом виде только цифровой поток STМ-1).

Характерной особенностью транспортных систем передачи SDH является высокая степень резервирования, как линейных трактов, так и основных узлов мультиплексорного оборудования. Так, линии передачи между элементами сети обычно полностью резервируются, что позволяет избежать потерь огромных потоков информации при авариях (например, даже в первичном потоке STM-1 может передаваться трафик 1920 каналов ТЧ в режиме "транспортирования" потока 140 М).

Транспортная сеть с использованием систем передачи SDH предназначена для передачи любых информационных сообщений в цифровом виде. По своей сути транспортная сеть – это совокупность узлов коммутации, пунктов ввода отдельных цифровых потоков, линий передачи с регенераторами и мультиплексорами. Во всех узлах транспортной сети возможно переключение трактов для вывода и ввода информационных потоков. Кроме того, в узлах сети тракты могут переключаться в случае повреждений на линии передачи или в оборудовании.

Элементы транспортной сети

Опишем основные элементы системы передачи данных на основе SDH, или функциональные модули SDH. Логика работы или взаимодействия модулей в сети определяет необходимые функциональные связи модулей – топологию, или архитектуру сети SDH.

Сеть SDH, как и любая сеть, строиться из отдельных функциональных модулей ограниченного набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминального оборудования. Этот набор определяется основными функциональными задачами, решаемыми сетью.

В качестве элементов в транспортных сетях принято рассматривать следующие устройства: терминальные мультиплексоры; мультиплексоры вывода/ввода; кроссовые коммутаторы; регенераторы.

Мультиплексор. Мультиплексоры SDH выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств терминального доступа, позволяя подключать низкоскоростные каналы PDH иерархии непосредственно к своим входным портам. Они являются универсальными и гибкими устройствами, т.е. кроме задачи мультиплексирования выполнять задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу модульной конструкции SDH мультиплексора – SMUX, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включённых в спецификацию мультиплексора.

Терминальный мультиплексор TM является мультиплексором и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующим трибам доступа PDH и SDH иерархии (рисунок 2). Терминальный мультиплексор может либо вводить каналы, т.е. коммутировать их со входа трибного интерфейса на линейный выход, или выводить каналы, т.е. коммутировать с линейного входа на выход трибного интерфейса.

Рисунок 2 – Синхронный мультиплексор (SMUX): терминальный мультиплексор ТМ или мультиплексор ввода/вывода ADM

Терминальный мультиплексор (Terminal Multiplexer - ТМ). Представляет собой оконечное устройство сети с определенным числом каналов доступа (электрических и оптических) и одним или двумя оптическими входами/выходами, называемыми агрегатными портами или интерфейсами. При использовании двух агрегатных портов возможна реализация защиты линейных сигналов от повреждений линии или аппаратуры. В случае аварии происходит автоматическое переключение на резервную линию. Обычно эта линия образует секцию мультиплексирования. Защита будет наиболее эффективной, если используется два отдельных кабеля, проложенных с пространственным разнесением.

Мультиплексор ввода/вывода ADM может иметь на входе тот же набор трибов, что и терминальный мультиплексор (рисунок 1). Он позволяет вводить/выводить соответствующие им каналы. Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, ADM позволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях, а также осуществлять замыкание канала приёма на канал передачи на обоих сторонах ( “восточный” и “западный”) в случае выхода из строя одного из направлений. Наконец, он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Всё это даёт возможность использовать ADM в топологиях типа кольца.

Мультиплексор ввода/вывода (Add/Drop Multiplexer-ADM). Предназначен для добавления и извлечения отдельных цифровых компонентных сигналов 2, 34, 140 Мбит/с или 155 Мбит/с. Мультиплексор имеет два или четыре агрегатных порта, к которым подключаются волоконно-оптические линии связи, и ограниченное число портов компонентных сигналов. В состав ADM входит коммутационный узел, создающий возможность вывода/ввода, транзита и автоматического резервирования поврежденных трактов и секций.

Регенератор (Regenerator) транспортной сети обеспечивает восстановление формы и длительности импульсных посылок.

Регенератор представляет собой упрощенный мультиплексор, имеющий один входной канал – как правило, оптический триб STM-N и один или два агрегатных выхода (рисунок 3). Он используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети SDH путём регенерации сигналов полезной нагрузки. Обычно это расстояние составляет 15 – 40 км для длины волны порядка 1300 нм или 40 – 80 км. – для 1500 нм.

Рисунок 3 – Мультиплексор в режиме регенератора

Кроссконнектор (xCross Connects - ХС). Это устройство предназначено для соединения каналов, закрепленных за пользователями, путем организации постоянных или полупостоянных (длительных) перекрестных соединений между ними. Кроссовый коммутатор ХС обычно оснащается агрегатными и компонентными портами и обеспечивает коммутацию каналов различной пропускной способности (от 2 Мбит/с до 155 Мбит/с).

Коммутатор. Физически возможности внутренней коммутации каналов заложены в самом мультиплексоре SDH, что позволяет говорить о мультиплексоре как о внутреннем или локальном коммутаторе. На рисунке 4, например, менеджер полезной нагрузки может динамически изменять логическое соответствие между трибным блоком TU и каналом доступа, что равносильно внутренней коммутации каналов.

Рисунок 4 – Мультиплексор ввода/вывода в режиме внутреннего коммутатора.

Кроме этого, мультиплексор, как правило, имеет возможность коммутировать собственные каналы доступа, (рисунок 5), что равносильно локальной коммутации каналов. На мультиплексоры, например, можно возложить задачи локальной коммутации на уровне однотипных каналов доступа, т.е. задачи, решаемые концентраторами.

Рисунок 5 – Мультиплексор ввода/вывода в режиме локального коммутатора.

В общем случае приходиться использовать специально разработанные синхронные коммутаторы – SDXC, осуществляющие не только локальную, но и общую или проходную (сквозную) коммутацию высокоскоростных потоков и синхронных транспортных модулей STM-N (рисунок 6).

Рисунок 6 – Общий или проходной коммутатор высокоскоростных каналов

Важной особенностью таких коммутаторов является отсутствие блокировки других каналов при коммутации, когда коммутация одних групп TU не накладывает ограничений на процесс обработки других групп TU. Такая коммутация называется неблокирующей.

Можно выделить шесть различных функций, выполняемых коммутатором:

- маршрутизация виртуальных контейнеров VC, проводимая на основе использования информации в маршрутном заголовке ROH соответствующего контейнера;

- консолидация или объединение виртуальных контейнеров VC, проводимая в режиме концентратора;

- трансляция потока от точки к нескольким точкам, или к мультиточке, осуществляемая при использовании режима связи “точка – мультиточка”;

- сортировка или перегруппировка виртуальных контейнеров VC, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных потоков VC из общего потока VC, поступающего на коммутатор;

- доступ к виртуальному контейнеру VC, осуществляемый при тестировании оборудования;

- ввод/вывод виртуальных контейнеров, осуществляемый при работе мультиплексора ввода/вывода;

Необходимо отметить, что рассмотренные элементы обеспечивают функционирование любой из моделей транспортных сетей. Подчеркнем здесь лишь особенности элементов оптической сети. Для ретрансляции сигналов в линии оптической сети используются оптические усилители. Выделение, ввод и кроссовую коммутацию сигналов выполняют оптические мультиплексоры без использования электронных преобразований сигналов, с волновым мультиплексированием (Wavelength Division Multiplexing - WDM).

Мультиплексоры WDM в настоящее время разделяют по числу каналов и шагу частотного плана на три типа:

- неплотные WDM (CWDM);

- плотные WDM (DWDM);

- высокоплотные WDM - HDWDM (High Dense Wavelength Division Multiplexing).

При этом в соответствии с канальным или частотным планом принята следующая классификация систем WDM.

Таблица 2 – Классификация систем WDM

Система	Частотный интервал, ГГц, не более.	Число каналов
CWDM	200	< 16
DWDM	100	< 64
HDWDM	50	>64

В этой классификации число каналов для каждого класса систем WDM достаточно условно, но частотный интервал между каналами имеет существенное значение. Для высокоплотных систем WDM (HDWDM) он может достигать в некоторых случаях и 25 ГГц. С практической точки зрения очень важно знать взаимосвязь допустимого частотного интервала Δυ_доп, числа каналов N, допустимого интервала по длине волны Δλдоп для разных уровней каналов SDH с учетом допустимого частотного интервала между оптическими несущими υн.

Сравнение систем WDM различных производителей показывает, что практически все они имеют примерно сходные качественные характеристики и одинаковую конфигурацию, строятся по однотипной структурной схеме. Наблюдается общая тенденция наращивания числа каналов при одновременном повышении скорости передачи в каждом из них. Следует заметить, что возможности технологий WDM таковы, что весь сегодняшний мировой телефонный трафик можно передать по одной паре волокон.

Классификация узлов сети

Несмотря на некоторую условность, классификация узлов ЦПС позволяет провести структуризацию транспортной сети, разработать и использовать типовые базовые топологические решения при планировании реальной сети и дальнейшем ее развитии. Классификация узлов транспортной сети может быть проведена на основе определенных признаков, характерных для большинства узлов сети. Наиболее существенными являются: вид применяемого оборудования цифровых систем передачи (ATM, SDH, PDH и т.п.), объем трафика (загрузки) узла, наличие дополнительного сетевого оборудования (системы управления, коммутации, синхронизации, доступа и др.), тип сопряжения узла с другими сегментами сети или вторичными сетями и/или сетями доступа.

Классификация узлов транспортной сети, хотя и носит несколько условный характер, может быть весьма полезной при практическом планировании транспортных сетей, и в первую очередь при планировании корпоративных или ведомственных сетей. Обычно в планируемой сети предусматривают, как правило, один или два узла высшей категории и сетевые узлы первой, второй, третьей и четвертой категорий.

Узел высшей категории – центральный узел ЦПС обеспечивает передачу транспортных модулей синхронной цифровой иерархии (СЦИ/SDH) высшего уровня STM-N (N=1, 4,16,...), управление сетью или ее сегментами (подсетями) и коммутацию скоростных цифровых потоков различных технологий. Такой узел может включать оборудование ЦСП как ATM, так и SDH и PDH с единой системой или системами управления сетью или сегментами (подсетями) транспортной сети. Таких узлов в сети может быть несколько, например центральный и резервный узел управления ЦПС.

Сетевой узел ЦПС первой категории обеспечивает передачу транспортных модулей СЦИ/SDH высшего уровня STM-N (N=l, 4, 16,...) и коммутацию скоростных цифровых потоков в пределах сегмента или между отдельными сегментами транспортной сети. Такой узел может включать оборудование ЦСП как ATM, так и SDH и PDH.

Сетевой узел ЦПС второй категории обеспечивает передачу транспортных модулей СЦИ/SDH высшего уровня STM-N, маршрутизацию транспортных модулей STM-N более низкого уровня и коммутацию скоростных цифровых потоков как в пределах ЦПС, так и между ЦПС и сетями доступа. Такой узел может включать оборудование ЦСП как SDH, так и PDH и другое оборудование доступа к ЦПС.

Сетевой узел ЦПС третьей категории обеспечивает передачу транспортных модулей STM-N более низкого уровня, чем узел первого ранга и коммутацию цифровых потоков уровня Е1 (2,048 Мбит/с) между ЦПС и сетями доступа или цифровыми вторичными сетями. Такой узел может включать оборудование ЦСП как ЗОН, так и PDH и другое оборудование доступа к ЦПС.

Сетевой узел ЦПС четвертой категории обеспечивает передачу цифровых потоков уровня Е1 и основного цифрового канала ЕО (64 Кбит/с) между ЦПС и сетями доступа или цифровыми вторичными сетями. Такой узел может включать в оборудование ЦСП PDH и другое оборудование доступа к ЦПС.

Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 724; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!