Консп. лекц.ЗО ССО МСП. Руководство по дисциплине многоканальные системы передачи для студентов заочного отделения специальности 2 45 01 03 Сети телекоммуникаций
 Скачать 5.55 Mb.
|
|
СТРУКТУРА И СБОРКА МОДУЛЕЙ STM-N Сборка модулей STM – N Существуют следующие уровни SDH иерархий: STM-1 (155,52 Мбит/с); STM-4 (622,08 Мбит/c); STM-16 (2488,32 Мбит/c); STM-64 (9953,28 Гбит/c). Мультиплексирование STM-1 в STM-n осуществляется по следующим схемам: 1. покаскадное мультиплексирование STM-1 STM-4 STM-16  STM-64 4:1=4; 4:4=16; 4:16=64; Рисунок 27 - покаскадное мультиплексирование Покаскадное мультиплексирование осуществляется по схеме чередования групп байтов. Число байтов в группе равно кратности мультиплексирования предыдущего каскада. 2. непосредственное мультиплексирование по схеме N:1=N, N=4,16,64  STM-11 STM-16 N=16 . 16 Рисунок 28 - непосредственное мультиплексирование по схеме N:1=N, N=4,16,64 При непосредственном мультиплексировании используется чередование байтов. При мультиплексировании STM-1 нужно, чтобы они имели одинаковую структуру полезной нагрузки. Структура модуля STM-N Модуль STM-N формируется в виде двумерной структуры (фрейма) размером 9 строк×270×N однобайтных столбцов. Структуру можно развернуть в виде одномерной цифровой последовательности (кадра) с частотой 8 кГц и длиной 2430×N байтов. Развертка осуществляется построчно в соответствии со схемой мультиплексирования, начиная с первой строки по 9-ю. Фрейм состоит из трех групп полей: — поле секционных заголовков SOH, которое разбито на RSOH (3×9×N) и MSOH (5×9×N байтов) — поле указателя размером (1×9×N байт) — поле полезной нагрузки PL, размером 9×261×N байт, где N=1,4,16,64.  Рисунок 29 - Структура модуля STM-N ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МОДУЛИ СЕТЕЙ SDH: ТИПЫ И ЗАДАЧИ Сеть SDH строится из отдельных функциональных модулей определённого набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, усилителей, регенераторов, терминального оборудования. Задачи функциональных модулей 1. задача мультиплексирования — объединение входных потоков, поступающих через каналы доступа, в агрегатный поток для транспортировки по сети SDH. Эта задача решается терминальным мультиплексором ТМ или мультиплексором ввода/вывода ADM. 2. задача транспортировки — транспортировка агрегатных потоков по сети SDH с возможностью ввода/вывода входных/выходных потоков. Решается с помощью мультиплексора ADM и физической средой (ВОК). 3. задача концентрации — концентрация или объединение нескольких однотипных частично заполненных потоков в аналогичный, но более полно или полностью заполненный поток в узле-концентраторе (хабе). 4. задача усиления — усиление амплитуды сигнала, передаваемого на большие расстояния, для компенсации его затухания. Решается с помощью оптического усилителя. 5. задача регенерации — восстановление формы, амплитуды и исходных временных параметров сигналов — решается с помощью регенератора. 6. задача коммутации (или кросс-коммутации) — перегрузка виртуальных контейнеровVC в соответствии со схемой маршрутизации из одного потока в другой. Решается с помощью цифровых коммутаторов или кросс-коммутаторов DXC. 7. задача сопряжения — сопряжение сети пользователя с сетью SDH. Решается с помощью оконечного оборудования (интерфейсных модулей). Основным функциональным модулем сети SDH является синхронный мультиплексор — SMUX. Мультиплексор SDH выполняет функции: — мультиплексирование; — ввод/вывод трибов PDH и SDH; — коммутация; — концентрация; — регенерация. Решение этих задач возможно в силу модульной конструкции мультиплексора SDH или синхронного мультиплексора SMUX. Особенность SMUX — наличие 2-х оптических линейных выходов (каналов приема/передачи), называемых агрегатными. Их используют как для приёма/передачи, так и для создания режима полного резервирования по схеме 1+1 для повышения надежности. Эти выходы в зависимости от топологии сети называются основными и резервными (линейная топология), или восточными и западными (кольцевая топология). ТОПОЛОГИЯ И АРХИТЕКТУРА СЕТЕЙ SDH Для проектирования сети необходимо выбрать её топологию, т.е. выбрать оборудование узлов сети в соответствии с решаемой задачей. Основными элементами (функциональными модулями), на которых строится сеть SDH, являются мультиплексоры. В зависимости от конфигурации и комплектации мультиплексоры могут работать в различных режимах и выполнять различные функции. Функциональный набор оборудования SDH:     Рисунок 30 - Функциональный набор оборудования SDH Топология — это способ соединения конкретных базовых элементов в соответствии с решаемой задачей. Определено несколько стандартных базовых топологий, на основе которых строится вся сеть SDH: 1) Последовательная линейная цепь: все функциональные модули выстроены в линию и последовательно включены в тракт передачи.  Рисунок 31 - Последовательная линейная цепь Надежность такой топологии минимальна. Тем не менее, она широко используется на начальном этапе строительства и развития разветвленной сети, при модернизации сети связи, когда оборудование SDH устанавливается на реально существующей сети РDH. Частный случай линейной цепи — топология "точка-точка". 2) Топология звезда: В центральном узле-концентраторе (DXC) объединяются ветви, построенные по топологии линейная цепь. Недостатки: 1. невысокая надёжность в линейной цепи; 2. зависимость всех транзитных соединений от устойчивого функционирования концентратора DXC.  Рисунок 32 - Топология звезда При таком соединении можно организовать более гибкое резервирование и возможность нескольких альтернативных путей резервирования за счет увеличения числа кабельных соединений. 3) Топология кольцо: наиболее распространенная топология при построении сети SDH, имеет большое количество вариантов построения, что дает возможность обеспечения резервирования различных типов. Простейший вариант кольца: каждый ADM связан с соседним по линейному стыку. Существует два типа резервирования кольца: — однонаправленный    основной трафикрезервный трафик — двунаправленный  основной трафикрезервный трафик Рисунок 33 - Топология кольцо Недостаток обоих режимов: уменьшение использования пропускной способности оборудования. Для исключения этого недостатка используют топологию кольца с дополнительными связями по линейному стыку. EMBED Word.Picture.8  Рисунок 34 - Топология кольцо При таком соединении можно организовать более гибкое резервирование и возможность нескольких альтернативных путей резервирования за счет увеличения числа кабельных соединений. 4) Ячеистая топология используется для соединения между несколькими сетями или между отдельно развивающимися частями одной сети. С помощью дополнительных соединений между элементами сети образуется структура, каждый элемент которой является частью нескольких колец одновременно. При объединении нескольких синхронных колец используются дополнительные связи для увеличения пропускной способности между соседними кольцами и организации резервирования передаваемого между ними трафика. Пропускная способность, отводимая резервным трассам, незначительна на каждом участке. Вероятность одновременного возникновения нескольких аварий в различных частях сети достаточно мала. Поэтому единичное повреждение восстанавливается распределением аварийного трафика по остальной сети, имеющей большое число альтернативных связей между каждыми 2-мя элементами (станциями).  Рисунок 35 -Ячеистая топология Архитектуры сетей SDH 1. Радиально-кольцевая архитектура сформирована с использованием базовых стандартных топологий линейных цепей и кольца.  Рисунок 36 - Радиально-кольцевая 2. Кольцо – кольцо. При соединении 2-х колец одного уровня (например, STM-4) используются интерфейсные карты предыдущего уровня иерархии (STM-1).  Рисунок 37 - Кольцо – кольцо. С использованием интерфейсных карт предыдущего уровня иерархии (STM-1) Возможна каскадная схема соединения трёх колец различного уровня (STM-1, STM-4, STM-16). Здесь используют оптические трибы предыдущего иерархического уровня для перехода из одного кольца к другому.  Рисунок 38 - Кольцо – кольцо . Каскадная схема 3. Линейная архитектура для сети большой протяжённости. Для линейных сетей с большой протяженностью расстояние между ТМ значительно больше оптического регенерационного участка. Такую структуру можно представить в виде последовательного соединения ряда секций, которые стандартизированы ITU-T G.957,G.958.  Рисунок 39- Сеть SDH большой протяженности со связью типа "точка-точка" и ее сегментация Различают три типа стандартизированных участков или секций: 1. оптическая секция — участок ВОК между элементами сети. Оптические секции нормируются по длине и выделяют три категории: — внутристанционная I<2км. — короткая межстанционная S=15÷ 20км — длинная межстанционная секция L=40км при λ=1,3мкм; L=80км при λ=1,55мкм. 2. регенераторная секция (RS) — участок тракта между 2-мя соседними регенераторами или регенератором и другим прилегающим элементом сети. 3. мультиплексная секция (MS) — участок тракта между транспортными узлами, которые допускают автоматическую поддержку работоспособности сети (мультиплексоры, коммутаторы). Маршрут — участок тракта между терминальными мультиплексорами ТМ, допускающими автоматическое поддержание работоспособности сети с номинальной производительностью. Архитектура разветвлённой сети общего вида.  Рисунок 40 - Архитектура разветвлённой сети общего вида. Такая архитектура используется для построения глобальных сетей. Основой формирования сети является остов. Остов (магистральная или опорная сеть) сформирован в виде одной сетевой ячейки, узлами которой являются цифровые кросс-коммутаторы DXC, связанные между собой по схеме «каждый с каждым». К остову присоединены периферийные сети SDH различных топологий — корпоративные, общегородские или сегменты других глобальных сетей. СИСТЕМА ТАКТОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИИ СЕТИ (ТСС) SDH: ЗАДАЧИ, ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ Основным показателем качества передачи цифровых трактов и каналов является наличие проскальзываний (SLIPS). Под проскальзыванием понимают исключение или повторение одного или группы передаваемых по сети двоичных символов, происходящие вследствие различия скоростей записи и считывания из буферных устройств мультиплексора. Это приводит к потере или неверной передаче части информации. Основной причиной проскальзываний в цифровом сигнале является наличие большого количества оборудования временного группообразования (ОВГ). ОВГ подстраивает тактовую частоту входных цифровых потоков под частоту своего внутреннего задающего генератора. Большое количество таких подстроек и нестабильность частоты задающего генератора ОВГ приводят к искажению информации. Для устранения этих недостатков используют следующие методы: 1. стаффинг — введение балластных битов; 2. организация буферов памяти; 3. синхронизация внутренних задающих генераторов ОВГ. Система тактовой синхронизации сети (ТСС) предназначена для синхронизации внутренних задающих генераторов оборудования SDH. Задача ТСС — устранить искажения в передаваемой информации, вызываемые различием частот передачи и обработки этой информации в различных узлах сети. Система ТСС для сетей SDH является одним из основных факторов, обеспечивающих высокое качество передачи информации. ТСС строится по строго иерархическому принципу принудительной синхронизации с парами “ведущий-ведомый” (MASTER-SLAVE). Для этого используются хронирующие источники (таймеры) — высокостабильные задающие генераторы, которые вырабатывают тактовые импульсные последовательности и размещаются в узлах синхронизации сети SDH.  PRС (ITU-T G.811— первичный эталонный ЗГ) SSU (ITU-T G.812 — ведомый ЗГ) SEC ( ЗГ оборудования SDH) Рисунок 41 – Иерархия оборудования Верхний уровень иерархии занимает первичный эталонный ЗГ (PRC), который вырабатывает сигнал синхронизации высокого качества (нестабильность частоты составляет 10־¹¹). Возможен прием и подстройка частоты PRC от глобальной системы позиционирования GPS. В подчинённых цифровых сетях вместо PRC можно использовать тактовые сигналы генераторов высших по статусу синхронизации сетей. В качестве PRC может использоваться цезиевый стандарт частоты. Второй уровень иерархии занимают ведомые ЗГ (SSU), которые синхронизируются от генератора более высокого порядка. Относительная нестабильность частоты SSU составляет 10-9 . Третий уровень иерархии — это ЗГ оборудования SDH (SEC), подстраиваемые от внешнего источника синхросигнала (СС) и устанавливаемые во всех элементах сети (NE). Относительная нестабильность частоты SEC составляет 10-8 (для транзитного узла) или 10-6 (для местного узла). Режимы синхронизации оборудования SDH Возможны два режима синхронизации оборудования: — нормальный — аварийный 1. Нормальный режим. Система ТСС строится по радиально-узловому принципу. Синхронизация производиться передачей сигнала синхронизации от одного ЗГ элемента сети (NEC) к следующему. Для обеспечения высокой надёжности работы системы синхронизации NEC обязательно резервируются, а сигналы, используемые для синхронизации, передаются по СП, изолированным от синхронизируемой сети. Оборудование SDH синхронизируется от нескольких источников, для каждого из которых задаётся соответствующий приоритет использования: — от внешнего источника; — от линии (информация о синхронизации содержится в секционном заголовке SOH в STM-N); — от порта распределительного блока – синхронизация по сигналу, восстановленному из трибов 2, 34 или 140 Мбит/с (8 Мбит/с в международной классификации не используется).  NEC (Network Element Clock) — ЗГ элемента сети Рисунок 42 – система синхронизации — от порта распределительного блока – синхронизация по сигналу, восстановленному из трибов 2, 34 или 140 Мбит/с (8 Мбит/с в международной классификации не используется). 2. Аварийный режим. Если NE теряет принудительную синхронизацию, то его NEC способен автономно поддерживать требуемый уровень качества сигнала синхронизации, передаваемого к другим NEC. В случае потери сигналов синхронизации от ведущего NEC, ведомый NEC переходит в режим удержания (в этом режиме он может работать около 48 часов), что соответствует переходу данного участка сети SDH в плезиохронный режим. В этом режиме частота и фаза сигнала на выходе ЗГ отражает параметры внешнего сигнала ещё некоторое время с достаточной точностью. По истечении 48 часов NEC переходит в режим свободного генерирования, что соответствует аварийному режиму. После устранения неисправности ведомый NEC автоматически возвращается в режим принудительной синхронизации по восстановленному СС от ведущего NEC либо любого другого хронирующего источника высшего приоритета. Передача СС происходит по стандартным топологиям сети SDH. При топологии линейная цепь или звезда СС обычно передаётся в цикле STM-N без резервирования. Для резервирования применяются другие сети. При топологии кольцо используются ресурсы резервирования самого кольца. Классификация цифровых сетей связи Все цифровые сети связи согласно рекомендациям ITU-T G.803 делятся на: 1. синхронные — практически отсутствуют проскальзывания цифровых последовательностей на входах каналов доступа; 2. псевдосинхронные — низкий уровень проскальзываний (1проскальзывание за 70 суток); 3. плезиохронные — средний уровень проскальзываний (1 проскальзывание за 17 часов); 4. асинхронные — высокий уровень проскальзываний (1 проскальзывание за 7 секунд); Определены четыре режима работы сетей синхронизации 1. Синхронный режим — нормальный режим работы сети SDH. Используется в пределах районов синхронизации, границы которых совпадают с границами национальных цифровых сетей государств средних размеров; 2. Псевдосинхронный режим — используется на цифровой сети связи, где независимо друг от друга работают два или несколько ЗГ класса PRC. Такой режим работы возникает при соединении 2-х независимых синхронных национальных сетей или регионов синхронизации одной большой национальной сети; 3. Плезиохронный режим — возникает, когда ЗГ ведомого узла полностью теряет возможность внешней принудительной синхронизации вследствие отказов как основных, так и всех резервных путей синхронизации. ЗГ переходит в режим удержания, при котором запоминается частота сети принудительной синхронизации. С течением времени вследствие нестабильности генератора, он переходит в свободный режим. (Аварийный режим работы сети SDH). Длительность работы в этом режиме должна быть жестко ограничена во времени; 4. Асинхронный режим — характерен для сетей PDH и предполагает использование ЗГ-ов со значительно большим расхождением частот и относительной нестабильностью частоты 10־5. В SDH такой режим работы не применяется, используется только в качестве аварийного в течение непродолжительного времени. ЛИТЕРАТУРА 1. Цифровые системы передачи: Учебник для техникумов/ Ю. В. Скалин, А. Г. Бернштейн, А. Д. Финкевич. — М.: Радио и связь, 1988. — 272 с.: ил. 2. Н. Н. Слепов. Синхронные цифровые сети SDH. — М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1997. План 2007/2008, поз. __ Куприянова Ирина Вадимовна МЕТОДИЧЕСКое руководство по дисциплине «МНОГОКАНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ» для студентов заочного отделения специальности 2-45 01 03 – Сети телекоммуникаций Редактор Е.Б. Левенкова Подписано к печати «___»____________200__г. Формат 60х84/16 Усл.печ.л.____ Уч.-изд.листов______ Тираж ____ экз. Заказ______ Учреждение образования «ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ» 220114, Минск |