Контрольные вопросы по модулю 1 Цифровые системы передачи плезиохронной цифровой иерархии Особенности построения цифровых систем передачи
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
AIS тракта тракта устанавливается при потере виртуального контейнера. В случае тракта TU весь блок TU-n (n=1,2,3), включая указатель, устанавливается в «1». В случае AIS тракта AU весь блок AU-n (n=3,4), включая указатель, устанавливается в «1». Эти состоящие из одних единиц блоки переносятся в модуле STM-1 как реальная нагрузка. AIS секции секции устанавливается при потере всего STM-1 или STM-N. Это ин- дицируется в байте К установкой бит 6, 7 ив. На рис. 3.40 показана обобщенная схема сигналов неисправности для всех уровней. Подуровнями и n+1 понимаются смежные уровни (секций, трактов) модели SDH, на которых выполняется обработка сигналов ошибок и неисправностей (Уровень Уровень Рис. 3.40. Обобщенная схема сигналов для всех уровней 3.8. Функциональные модули сетей SDH 3.8.1. Базовые модули сетей SDH Сеть SDH строится из отдельных функциональных модулей ограниченного набора, связанных между собой логически или физически (кабелями. Этот набор определяется необходимыми задачами организации связи [5]. Сбор (раздачу) входных (выходных) потоков через каналы доступа на начальных (конечных) пунктах осуществляется терминальным мультиплексором демультиплексором (MUX / DEMUX). Транспортировка агрегатных транспортных модулей посети с возможностью ввода / вывода потоков их компонент осуществляется с помощью мультиплексора ввода / вывода (Multiplexer drop / insert). Коммутация и кросс-коммутация в выделенных узлах сети для перегрузки виртуальных контейнеров из одного сегмента сети в другой в соответствии с 129 маршрутизацией осуществляется с помощью цифровых коммутаторов или кросс-коммутаторов-DXC Объединение нескольких однотипных потоков в распределительный узел- концентратор (ХАБ) производится с помощью концентратора. Регенерация формы и амплитуды сигнала осуществляется регенератора- ми Сопряжение сети SDH с каналами пользователя производится терминальным оборудованием, включающим в себя конверторы интерфейсов, кон- верторы скоростей, конверторы импедансов и т.п. Мультиплексоры SDH Поскольку в каждом комплекте оборудования узла связи одновременно производится водном направлении передача, а в другом – прим, тов одном блоке монтируется и мультиплексор, и демультиплексор, выполняющие взаи- мообратные функции объединения / разъединения (расшивки) потоков. Мультиплексоры SDH в отличие от мультиплексоров PDH выполняют как функции мультиплексирования, таки функции терминального устройства доступа низкоскоростных каналов SDH иерархии непосредственно к своим входным портам. Кроме того, они могут выполнять ещё и коммутацию, концентрацию и регенерацию. Конструктивно SDH мультиплексоры (SMUX) выполнены в виде модулей. Меняя состав модулей и программное обеспечение по управлению, можно обеспечить вышеназванные функции SMUX. Однако есть различие между терминальными ввода / вывода. Терминальный мультиплексор (TM SMUX) является мультиплексором / демультиплексором и одновременно оконечным устройством SDH сети с каналами доступа соответствующим трибами иерархий (рис. 3.41). TM SMUX может вводить каналы (трибные потоки) и коммутировать их на линейный выходили может коммутировать линейные сигналы на трибные выходы, те. выводить. Кроме того, он может осуществлять локальную коммутацию входа какого-либо трибного интерфейса на выход подобного же интерфейса. (те. осуществляет шлейфование трибных потоков на входе, в основном только потоков и 2 Мб/с). трибы SDHт р и б ы Оптический агрегатный канал Прием/передача TM ЗАПАД ВОСТОК К а на л ы доступа Рис 3.41. Терминальный мультиплексор Т.к. SDH система разрабатывалась под оптические линии связи, то и MUX имеют выходные интерфейсы на оптические линии связи. Только STM-1 может иметь или электрические, или оптические линейные выходы, а STM-4;64 имеют только оптические входы выходы. Причём, оказалось, несложно иметь два линейных входа (каждый обеспечивает одновременно прими передачу, их ещё называют оптический агрегатный канал приёма / передачи. Наличие двух агрегатных каналов позволяет организовать приём / передачу по разным видам структуры сети кольцевой, линейной, звёздообразной и т.п. При кольцевой сети – это большое преимущество SDH MUX-ов – одно направление – запада в другую сторону – восток рис. 3.42). При линейной структуре сети эти выходы называют основными резервным. трибы запад восток Кольцевая структура основная резервная Линейная структура Рис. 3.42. Структуры сети Мультиплексор ввода / вывода – ADM (Add / Drop Multiplexer) (или Drop / Insert) – может иметь на выходе тот же набор приборов, что и терминальный, и может выводить из общего потока или вводить в него компонентные трибные потоки, осуществлять коммутацию и, кроме того, позволяет осуществлять сквозное (транзитное) прохождение всего потока с одновременной регенерацией сигналов (рис. 3.43). ADM может также замыкать (шлейфовать) агрегатные оптические выходы восточный на западный и наоборот. Это позволяет в случае выхода из строя одной линии переключать поток на другую, те. осуществляется резервирование. Кроме того, в случае выхода из строя самого блока ADM имеется возможность пропускать оптические сигналы, минуя сам мультиплексор, те. в обход. запад восток (оптоволокно) (оптоволокно) PDH ADM Рис. 3.43. Мультиплексор ввода/вывода Концентратор (иначе их называют хабом) – это мультиплексор, объединяющий несколько (обычно однотипных) потоков со стороны входных портов, поступающих от удалённых узлов сети в один распределительный узел сети SDH (рис. 3.44). Это даёт возможность организовывать структуры типа звезда. Концентраторы позволяют уменьшить общее число портов, подключенных непосредственно к основной транспортной сети. Мультиплексор распределительного узла в звездчатой структуре позволяет локально коммутировать между собой удалённые узлы без необходимости их подключения к основной магистрали. 131 трибы ВходВыходыSMUXРис. 3.44. Концентратор Регенераторы. Регенератор восстанавливает форму и амплитуду импульсов, подвергшихся затуханию в линии. Регенератор имеет один оптический вход триба типа STM-N и один или два оптических агрегатных выхода. Регенераторы в зависимости от используемой длины волны лазера и типа кабеля ставят через 15–40 км. Имеются разработки более длинноволновых лазеров оптических кабелей с затуханием менее 1 дБ/км. Это позволяет ставить регенераторы через 100 и более километров, ас оптическими усилителями и через 150 километров. Коммутаторы. Подавляющее большинство выпускаемых разными производителями мультиплексоров ADM строятся по модульному типу. Среди этих модулей центральное место занимает модуль кросс-коммутатор или часто называют просто коммутатор (DXC) . Кросс-коммутатор может осуществлять внутреннюю коммутацию и локальную коммутацию (рис. 3.45). трибы SDHтр и б ы ЗАПАД ВОСТОК P D H т р и б ы S D H тр и б ы ЗАПАД ВОСТОК MUX ввода/вывода в режиме внутреннего коммутатора в режиме локального коммутатора Рис. 3.45. Функции коммутации Такие возможности позволяют гибко организовывать связь и, что очень важно, позволяют осуществлять маршрутизацию. Если коммутировать локально однотипные каналы, то коммутатор будет выполнять и роль концентратора. Для SDH систем разработаны специально синхронные коммутаторы SDXC, осуществляющие не только локальную, но и общую – сквозную коммутацию (или ещё называют проходную) высокоскоростных потоков (34 Мб/с и выше) и возможность неблокирующей коммутации – те. при коммутации ка- ких-либо каналов, остальные не должны блокироваться. Рис. 3.46. Графическое обозначение коммутатора SDXC n/m В настоящее время существуют несколько разновидностей SDXC коммутаторов. Их обозначение имеет вид SDXC n/m, где n – номер VC, который может быть принят на входе, m – максимально возможный уровень VC, который 132 может коммутироваться (рис. 3.46). Иногда указывают целый набор номеров VC, которые могут коммутироваться. Например, для STM-4: • SDXC 4/4 – и принимает, и коммутирует VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с. • SDXC 4/3/2/1 – принимает VC-4 или потоки 140 и 155 Мбит/с, а коммутирует (обрабатывает) VC-3, VC-2, VC-1 или потоки 34, или 45 Мбит/с; 1,5 или 2 Мбит/с. • SDXC 4/1 – принимает VC-4, а коммутирует VC-11/12 (потоки 1,5 или 2 Мбит/с). Функции, выполняемые коммутатором 1. Маршрутизация (routing), производимая на основе информации в маршрутном заголовке РОН соответствующего VC (рис. 3.47). Рис. 3.47. Маршрутизация 2. Объединение (консолидация (consolidation/hubbing) виртуальных контейнеров в режиме концентратора (хаба) (рис. 3.48). 1 2 3 1 2 Рис. 3.48. Объединение 3. Трансляция (translation) потока от точки к нескольким точкам (муль- титочкам), (point-to-multipoint), осуществляется в режиме связи точка- мультиточка» или иногда мультикастинг (рис. 3.49). Рис. 3.49. Трансляция от точки к точкам 4. Сортировка (или перегруппировка) (groomming) виртуальных контейнеров, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных пока- кому-либо признаку контейнеров, потоков (рис. 3.50). Рис. 3.50. Сортировка 5. Доступ к VC (test access), осуществляемый при тестировании оборудования (рис. 3.51). 133 Рис. 3.51. Доступ при тестировании 6. Ввод/вывод (drop/insert) виртуальных контейнеров в режиме мультиплексора ввода/вывода (рис. 3.52). 1W 1W Рис. 3.52. Ввод/вывод 3.8.2. Методы кросс-коммутации и взаимодействие сетей SDH Коммутатор может рассматриваться как некоторая многопортовая сеть, связывающая три вида портов линейные порты ввода/вывода (in), линейные порты вывода/ввода (out) и трибные порты ввода/вывода (trib). Ядром такого коммутатора является неблокируемая, полнодоступная матрица размером n×n рис. 3.53). L in L out . . . . . . t in t Рис. 3.53. Матрица коммутации потоков Матрица управляется микроконтроллером и обеспечивает в общем случае коммутацию сигналов следующих уровней TU-1 (1,5 или 2 Мбит/с), TU-2 (6 Мбит/с), TU-3 (34 или 45 Мбит/с), AU-4 (140 Мбит/с). Возможна коммутация как водном направлении, таки в обоих (передача- прием. Проходная in–out; out–in. Внутренняя коммутация in–trib; trib–in; out–trib; trib–out. Локальная trib–trib. 134 Точка-мультиточка in 2 → (trib1, trib2, trib3) и т.п. Те. все ранее перечисленные типы коммутации типа «точка-многоточка» (broadcasting). Емкости коммутаторов могут быть разные дох соединений. Мультиплексоры с мощными коммутаторами дают возможность организовывать взаимодействие элементов сети SDH и тем самым организовывать различные структуры самой сети. Во-первых, можно осуществлять связь двух колец SDH с перегрузкой трафика с одного кольца на другое. Причем эти кольца могут быть связаны с собой одним или двумя MUX. Во-вторых, MUX, рассматриваемый как автономный узел связи, может работать как концентратор с перегрузкой потоков натри (лучевая звезда) или на четыре (лучевая звезда) направления. Это позволяет использовать мультиплексоры ив ячеистых структурах, каковыми обычно являются телефонные сети общего пользования. В сетях общего пользования кольцевые структуры обычно менее эффективны, т.к. в сегментах может быть очень разное сочетание скоростей потоков. Блочная структура позволяет конфигурировать аппаратуру для конкретных целей. Например, в мультиплексорах типа STM-4 для увеличения количества переключаемых соединений можно вставить 2 дополнительных коммутатора уровня STM-1, каждый из которых сам может коммутировать порядка 126 – 252 первичных канала по 2 Мбит/с каждый. Важно, что применение кросс-коммутаторов позволяет связать в единую сеть и сегменты различных сетей PDH, SDH, SONET. Коммутатор может использоваться в различных конфигурациях сети и может применяться как шлюз между сетями PDH и SDH ив сетях типа звезда. Или может использоваться как шлюз между сетями SDH и SONET. Условное графическое обозначение мультиплексора ввода-вывода STM-1 с трибными портами Е и с кросс-коммутацией на уровне VC-12 показано на рис. 3.54. S -1 E1 S -1 VC-12 1 Рис. 3.54. Мультиплексор ввода-вывода 3.8.3. Типовая структура оборудования SDH Основным элементом мультиплексора ввода / вывода является матрица кросс-коннекта, которая обеспечивает коммутацию на уровне контейнеров верхнего и нижнего рангов (рис. 3.55). Контейнеры передаются по внутренним шинам блока от трибутарных и агрегатных плат. Трибутарными платами называют платы с интерфейсами потоков PDH. Агрегатными платами называют платы с интерфейсами STM-N. Возможно использование дополнительных плат расширения с интерфейсами других технологий передачи данных (Ethernet / IP, 135 ATM и т.д.). Плата синхронизации обеспечивает тактовую синхронизацию для всех остальных блоков мультиплексора. Синхронизация выполняется либо от внутреннего генератора, либо от внешнего задающего генератора, либо от одного из входящих потоков STM-N. Плата управления выполняет конфигуриро- вание узлов мультиплексора и обеспечивает управление от системы управления сетевым элементом через интерфейс локального подключения к блоку (F- интерфейс) или через интерфейс удаленного управления (интерфейс. Агрегатные платы STM-N STM-N STM-N E1 E4 E3 Трибутарные платы Платы расширения IP,ATM Плата синхронизации Питание Управление F Q3 Рис. 3.55. Типовая структура оборудования SDH 3.9. Синхронизация в сетях SDH Система синхронизации сетей SDH строится по иерархическому принципу. Верхний уровень иерархии занимает первичный эталонный задающий генератор (ЗГ), который вырабатывает хронирующий сигнал с долговременным отклонением частоты не более чем 1×10 –11 . От него производится принудительная синхронизация всех остальных (ведомых) ЗГ. Синхронизация производится передачей хронирующего сигнала от одного ЗГ к следующему. Таким образом, образуется иерархия ЗГ, в которых одни из них являются ведомыми по отношению к ЗГ более высоких порядков ив свою очередь, играют роль головных ведущих) ЗГ для ЗГ более низкого порядка. Нижний уровень иерархии образуют ЗГ оборудования SDH. Хронирующие сигналы передаются по так называемым синхротрассам, в качестве которых используются линейные тракты STM-N. На участках с системами синхронизируются сигналы 2 Мбит/с, которые также используются в качестве синхротрасс. Для обеспечения высоконадежной работы системы синхронизации принимается целый ряд специальных мер. Первичный ЗГ обязательно резервируется. Как правило, резервируется и ЗГ, встроенные в оборудование SDH. Для передачи хронирующих сигналов используется несколько географически разнесенных синхротрасс. В качестве резервных могут использоваться радиолинии. Оборудование SDH имеет возможность принимать хронирующие сигналы от нескольких источников, для которых задается приоритет использования. Имеется также несколько выходов синхронизации для других сетевых элементов. В случае потери хронирующих сигналов от ведущего ЗГ ведомый ЗГ переходит в режим удержания частоты, что соответствует переходу данного участка сети в плезиохронный режим, который может использоваться в сети SDH в качестве аварийного. При этом качество работы может снижаться. 3.10. Топологии сетей SDH При проектировании сети связи SDH нужно пройти несколько этапов в зависимости от конкретных условий технического задания. Таких как выбор топологии сети, выбор оборудования узлов и промежуточных пунктов, формирование сетей управления и синхронизации. При выборе топологии сети обычно пользуются базовыми стандартными топологиям, из которых составляют сеть в целом [6]. Топология «точка-точка» Эта топология реализуется с помощью терминальных мультиплексоров (ТМ). основной резервный трибы трибы ТМ ТМ А В Рис. 3.56. Топология «точка-точка» Если прием и передача ведется по одному из агрегатных каналов (оптическому или электрическому, то второй агрегатный канал может использоваться в качестве резервного (рис. 3.56). В случае повреждения основного канала за миллисекунды система переключается на резервный. Такая система защиты называется резервирование 1+1». Такая топология, например, используется в трансокеанских системах. Можно использовать и при отладке отдельных сегментов сложной сети. Топология последовательная линейная цепь Такая топология реализуется при помощи терминальных мультиплексоров и мультиплексоров ввода-вывода (рис. 3.57). В случае организации резервирования линейная топология принимает вид уплощенного кольца рис. 3.58). 137 трибы ТМ ТМ ADM ТМ Система без резервирования Рис. 3.57. Топология последовательная линейная цепь ТМ ТМ ADM Рис. 3.58. Последовательная линейная цепь типа уплощенное кольцо с резервированием 1+1» Такие структуры обычно используются в сетях с малым трафиком, где имеется необходимость ответвления в некоторых точках (узлах) сети. Топология звезда При необходимости сбора каналов относительно малой емкости от удаленных пользователей, с целью их подключения к центральному узлу (мощной цифровой АТС, в сети SDH можно использовать несколько видов мультиплексоров, которые совместно будут выполнять роль хаба (концентратора) в топологии типа звезда (рис. 3.59). ADM SMUX MUX MUX MUX – MUX ввода/вывода – SDH мультиплексор PDH мультиплексоры Рис. 3.59. Топология звезда Топология кольцо Эта топология широко используется в сетях первых двух уровней SDH (155 и 622 Мбит/с). Имеются мультиплексоры с двумя парами агрегатных выходов. Различают топологии двухволоконного кольца и четырехволоконного кольца. В случае двухволоконного кольца по одному волокну передача может 138 вестись по одному направлению, а по другому волокну – в другом направлении двунаправленное кольцо) (рис. 3.60). Рис. 3.60. Топология «двухволоконное кольцо Для четырехволоконного кольца (двойное кольцо) организуют передачу по двум кольцам – одно является основным, а другое – резервным (рис. 3.61). основной резервный резервный основной ADM ADM ADM ADM Рис. 3.61. Топология «четырехволоконное кольцо |