1+1, 1:1, 1:N.
Виды резервирования:
Equipment Protection Switching, EPS – защита блоков и элементов оборудования SDH
Card Protection, CP – защита агрегатных и трибутарных карт мультиплексора
Multiplex Section Protection, MSP – защита мультиплексорной секции, то есть участка сети между двумя смежными мультиплексорами SDH
Sub-Network Connection Protection, SNC-P – защита пути (соединения) через сеть для определенного виртуального контейнера
Multiplex Section Shared Protection Ring, MS-SPRing – разделяемая между пользовательскими соединениями защита путей в кольцевой топологии
СиСПИ ЛК-11 Волоконно-оптические системы передачи 1
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ В настоящее время в развитых странах волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) широко внедряются на всех участках сетей связи. По сравнению с существующими системами связи на медных кабелях ВОСП обладают рядом преимуществ, основными из которых являются: широкая полоса пропускания, позволяющая организовать по одному волоконно- оптическому тракту необходимое число каналов с дальнейшим их наращиванием, а также предоставлять абоненту наряду с телефонной связью любые виды услуг связи (телевидение, телефакс, широкополосное радиовещание, телематическое и справочное обслуживание, рекламу, местную связь и др.); высокая защищенность от электромагнитных помех; малое километрическое затухание и возможность организации регенерационных участков большой протяженности; значительная экономия меди и потенциально низкая стоимость оптического кабеля (ОК) и др.
КОООСОПерОРКОООСОПр1 2
N
1 2
N
ОВ
ОВ
А
Б
Промежуточная станция
Рисунок 1. Принцип организации волоконно-оптической связи
На передающей станции А (рис.1 ) первичные сигналы в электрической форме поступают на каналообразующего оборудования (КОО), с выхода которой групповой сигнал подается в оборудование сопряжения (ОС). В ОС электрический сигнал преобразуется в форму, целесообразную для передачи по волоконно-оптическому линейному тракту. Оптический передатчик (ОПер) преобразует электрический сигнал с помощью модуляции оптической несущей в оптический сигнал. при распространении последнего по оптическому волокну (ОВ) происходят его ослабление и искажение. Для увеличения дальности связи через определенное расстояние,
называемое участком ретрансляции, устанавливаются промежуточные обслуживаемые и необслуживаемые станции (оптические ретрансляторы – ОР), где осуществляются коррекция искажений и компенсация затухания.
На промежуточных станциях главным образом по техническим причинам целесообразно производить обработку (усиление, коррекцию, регенерацию и т.д.) электрического сигнала. Поэтому промежуточные станции
ВОСП строятся с преобразованием на входе оптического сигнала в электрический сигнал и обратным преобразованием на выходе. В настоящее время возможно построение чисто оптических ретрансляторов на основе оптических квантовых усилителей и регенераторов. На приемной оконечной
СиСПИ ЛК-11 Волоконно-оптические системы передачи
2 станции Б осуществляется обратное преобразование оптического сигнала в электрический.
Для модуляции оптической несущей информационным сигналом можно использовать частотную модуляцию, фазовую, амплитудную, модуляцию по интенсивности (МИ), поляризационную модуляцию (ПМ) и др.
В подавляющем большинстве случаев применяется модуляция по интенсивности оптического излучения.
При фиксированных пространственных координатах мгновенное значение электрического поля монохроматического оптического излучения можно записать в виде:
E(t)=E
м
cos(ω
0
t+φ
0
), где E
м
– амплитуда поля; ω
0
и φ
0
– соответственно частота и фаза оптической несущей. Тогда мгновенное значение интенсивности равно:
P
мг
= E
2
(t)=E
м
2
cos
2
(ω
0
t+φ
0
), а усреднение по периоду T
0
=2π/ω
0
дает величину P=0,5E
м
2
, которая называется средней интенсивностью или мощностью. При МИ именно величина Р изменяется в соответствии с модулирующим сигналом с(t).
Обладая волновой природой, оптическое излучение в то же время дискретно.
Оно излучается и поглощается только в виде дискретных квантов (фотонов) с энергией hf
0
, где h—постоянная Планка. Поэтому мощность оптического излучения Р можно характеризовать интенсивностью (количеством в единицу времени) потока фотонов J=Р/hf
0
. Следовательно, при модуляции интенсивности J(t) с(t).
Применение МИ объясняется тем, что этот вид модуляции в широком диапазоне частот выполняется для используемых в оптических передатчиках полупроводниковых источников излучения (светодиодов, лазерных диодов) простыми техническими средствами. Для управления интенсивностью излучения полупроводникового источника достаточно изменять ток инжекции
(накачки) в соответствии с модулирующим сигналом. Это легко обеспечивает- ся электронной схемой возбуждения в виде усилителя тока. Модуляция по интенсивности оптического излучения приводит и к простым решениям обратного преобразования оптического сигнала в электрический сигнал.
Действительно, фотодетектор, входящий в состав фотоприемника, является квадратичным прибором, выходной, ток которого пропорционален квадрату амплитуды оптического поля, т. е. мощности падающего на фоточувствительную поверхность оптического сигнала.
Рассмотренный принцип приема оптического сигнала относится к методу прямого фотодетектирования (некогерентный, энергетический прием).
Другим методом приема является метод фотосмещения (когерентный, гетеродинный и гомодинный прием),
Гетеродинный прием реализуется значительно сложнее метода прямого детектирования и требует совмещения волнового фронта поля гетеродинного излучения с волновым фронтом поля сигнала.
В результате
СиСПИ ЛК-11 Волоконно-оптические системы передачи 3 фотодетектирования суммарного поля выделяется сигнал промежуточной
(разностной) частоты, амплитуда, частота и фаза которого соответствуют указанным параметрам принимаемого оптического сигнала.
Гомодинный прием отличается от гетеродинного тем, что частоты излучений гетеродина и передатчика совпадают. Он дает дополнительное улучшение отношения сигнал-шум до 3 дБ, но его практическая реализация еще более затруднена в связи с необходимостью фазовой автоподстройки частоты лазерного гетеродина.
В настоящее время в качестве оконечной аппаратуры ВОСП
используются цифровые системы передачи, т. е. ВОСП строятся как цифровые. Это объясняется существенными преимуществами цифровых СП по сравнению с аналоговыми: высокой помехоустойчивостью; малой зависимостью качества передачи от длины линейного тракта; высокими технико-экономическими показателями и др. Аналоговые СП не применяются на волоконно-оптических трактах из-за сравнительно высокой нелинейности источников оптического излучения и технической сложности обеспечения требуемой помехозащищенности. Тем не менее, исследования в области аналоговых ВОСП показывают их перспективность в ряде областей
(оптическое кабельное телевидение, телеметрия, системы оперативной и служебной связи).
В настоящее время ВОСП строятся как
двухволоконные однополосные однокабельные. При таком построении передача и прием оптических сигналов ведутся по двум волокнам и осуществляются на одной длине волны λ. Каждое
0В является эквивалентом двухпроводной физической цепи. Так как взаимные влияния между оптическими волокнами кабеля практически отсутствуют тракты передачи и приема различных систем организуются по одному кабелю, т. е. ВОСП являются однокабельными.
Принцип построения двухволоконной однокабельной однополосной
ВОСП показан на рис. 1.2, где приняты обозначения: КОО - каналообразующее оборудование; ОС - оборудование сопряжения; ОПер - оптический передатчик; ОВ - оптическое волокно; Опр - оптический приемник. Достоинством такой ВОСП является использование однотипного оборудования трактов передачи и приема оконечных и промежуточных станций, а недостатком весьма низкий коэффициент использования пропускной способности ОВ.
КОО
КОО
ОС
ОС
ОС
ОПр
ОС
ОПер
ОПр
ОПер
1 2
N
2 1
N
ОВ
ОВ
Рис.2 Принцип построения двухволоконной однополосной однокабельной ВОСП
С учетом того, что доля затрат на кабельное оборудование составляет значительную часть стоимости ВОСП, а цены на оптический кабель в
настоящее время остаются достаточно высокими, возникает задача повышения
СиСПИ ЛК-11 Волоконно-оптические системы передачи
4 эффективности использования пропускной способности 0В за счет одновременной передачи по нему большего объема информации. Этого можно добиться, например, передачей информации во встречных направлениях по одному 0В (однополосные одноволоконные однокабельные ВОСП) при использовании на оконечных станциях оптических развязывающих устройств
(ОРУ) (рис.3). Особенностью данной схемы является использование 0В для передачи сигналов в двух направлениях на одной длине волны.
КОО
КОО
ОС
ОС
ОС
ОПр
ОС
ОПер
ОПр
ОПер
1 2
N
2 1
N
ОВ
ОРУ
ОРУ
Рис. 1.3. Принцип построения одноволоконно однополосной однокабельной ВОСП
Принципиальной особенностью двусторонних (дуплексных) систем является наличие переходных помех между информационными потоками, распространяющихся во встречных направлениях. Переходные помехи возникают за счет обратного рэлеевского рассеяния в 0В, ответвителях, из-за отражения света от сварных стыков и разъемных соединений на концах линии, что ограничивает длину участка ретрансляции.
Принцип построения одноволоконной двухполосной однокабепьной
ВОСП, при которой передача в одном направлении ведется на длине волны оптического излучения
1
в одном окне прозрачности, а прием осуществляется в другом окне прозрачности на длине волны
2,
показан на рис. 1.4 Разделение направлений передачи и приема осуществляется с помощью направляющих
оптических фильтров (ОФ), настроенных на соответствующие длины волн оптического излучения.
КОО
КОО
ОС
ОС
ОС
ОПр
ОС
ОПер
ОПр
ОПер
1 2
N
2 1
N
ОВ
1
ОФ
2
ОФ
2
ОФ
1
ОФ
1
2
Рис.4. Принцип построения одноволоконно двухполосной однокабельной ВОСП
Наибольший интерес представляют ВОСП со спектральным разделением (ВОСП-СР). Такие системы строятся как двухволоконные
многополосные однокабельные (рис.5). На передающей станции электрические сигналы от N .систем передачи поступают на передатчики, излучающие оптические несущие с длинами волн λ
1
, λ
2
, λ
3………
λ
N
. С помощью мультиплексоров (МП) и демульти-плексоров (ДМ) осуществляетсся их ввод в одно волокно на передаче и разделение на приеме. Таким образом, по одному
СиСПИ ЛК-11 Волоконно-оптические системы передачи
5
ОВ организуется N спектрально разделенных оптических каналов, что значительно увеличивает коэффициент использования пропускной способности волокна.
Рис.5. Структурная схема ВОСП – СР
Принцип работы мультиплексора и демультиплексора основан на известных явлениях физической оптики: дисперсии, дифракции и интерференции. В основе их структуры может быть оптическая призма, многослойный диэлектрик, дифракционная решетка и др.
МП
ДМ
П
1
ОС
ОПер
N коо
ОС
ОПр коо
N
1 1
ОС
ОПер
N коо
1
ОС
ОПер
N коо
ОС
ОПр коо
N
1
ОС
ОПр коо
N
1
λ
1 ,
λ
2, ……..
λ
n
λ
1
λ
2
λ
N
λ
N
λ
1
λ
2
СиСПИ ЛК-15 Семиуровневая модель OSI
1
Семиуровневая модель взаимодействия открытых систем
Международная организация стандартов (International Standards Organization
- ISO) создала эталонную модель взаимодействия открытых систем (Open
System Interconnection reference model - OSI), которая определяет концепцию и методологию создания сетей передачи данных. Модель описывает стандартные правила функционирования устройств и программных средств при обмене данными между узлами (компьютерами) в открытой системе. Открытая система состоит из программно-аппаратных средств, способных взаимодействовать между собой, при использовании стандартных правил и устройств сопряжения – называемых интерфейсами.
Модель ISO/OSI включает семь уровней взаимодействия двух устройств: узла источника – source и узла назначения – destination. Правила, по которым происходит обмен данными между программно-аппаратными средствами, находящимися на одном уровне, называется
протоколом.
Набор взаимодействующих протоколов называется стеком протоколов и задается определенным стандартом.
7. Данные'>Прикладной
ASCII
Ethernet, FastEthernet
TCP, UDP
IP, IPX
RIP, IGRP, OSPF
Протоколы
5. Сеансовый
3. Сетевой
Узел - источник
Source
Уровни
Application
Application
Presentation
Presentation
Session
Session
Transport
Transport
Network
Network
Data Link
Data Link
Phisical
Phisical
Узел - назначения
Destination
2. Канальный
1. Физический
4. Транспортный
6. Представительский
FTP, TFTP, HTTP,
SMTP, SNMP, DNS
Семиуровневая модель ISO/OSI
Взаимодействие соответствующих уровней является виртуальным, за исключением физического уровня, на котором происходит обмен данными по линиям связи, соединяющим компьютеры. Взаимодействие уровней между собой происходит через межуровневый интерфейс и каждый нижележащий уровень предоставляет услуги вышележащему.
Виртуальный обмен между соответствующими уровнями узлов HostA и
HostB происходит определенными единицами информации. На трех верхних
СиСПИ ЛК-15 Семиуровневая модель OSI
2 уровнях – это сообщения или данные (Data). На транспортном уровне – сегменты
(Segment), на сетевом уровне – пакеты (Packet), на канальном уровне – кадры
(Frame) и на физическом передается поток битов.
Для каждой сетевой технологии существуют свои протоколы и свои технические средства, часть из которых имеет условные обозначения, приведенные на рисунке. Данные обозначения введены фирмой Cisco и стали общепринятыми.
Среди технических средств физического уровня следует отметить кабели, разъемы, повторители сигналов (repeater), многопортовые повторители или концентраторы
(hub), преобразователи среды
(transceiver), например, преобразователи электрических сигналов в оптические и наоборот.
На канальном уровне это мосты (bridge), коммутаторы (switch).
На сетевом уровне – маршрутизаторы (router). Сетевые адаптеры (Network
Interface Card – NIC) функционируют как на канальном, так и на физическом уровне.
Маршрутизатор
(
)
Router
Коммутатор
(Switch)
Концетратор
(
)
Hub
Прикладной
Прикладной
Представительский
Представительский
Сеансовый
Сеансовый
Транспортный
Транспортный
Данные
Данные
Данные
Сегменты
Пакеты
Кадры
Биты
Узел А
Узел В
Сетевой
Сетевой
Канальный
Канальный
Физический
Физический
Устройства и единицы информации соответствующих уровней
При передаче данных от источника к узлу назначения, подготовленные на прикладном уровне передаваемые данные последовательно проходят от самого верхнего Прикладного уровня 7 узла источника информации до самого нижнего –
Физического уровня 1, затем передаются по физической среде узлу назначения, где последовательно проходят от нижнего уровня 1 до уровня 7.
Прикладной самый верхний уровень (Application Layer) 7 оперирует наиболее общей единицей данных – сообщением. На этом уровне реализуется управление общим доступом к сети, потоком данных, сетевыми службами, такими как FTP, TFTP, HTTP, SMTP, SNMP и др.
СиСПИ ЛК-15 Семиуровневая модель OSI 3
Представительский уровень (Presentation Layer) 6 изменяет форму представления данных. Например, передаваемые с уровня 7 данные преобразуются в общепринятый формат
ASCII. При приеме данных происходит обратный процесс. На уровне 6 также происходит шифрация и сжатие данных.
Сеансовый (Session Layer) уровень 5 устанавливает соединение двух компьютеров, определяет, какой компьютер является передатчиком, а какой приемником, задает для передающей стороны время передачи, а для приѐмной – синхронизацию.
Транспортный уровень (Transport Layer) 4 из длинного сообщения узла источника информации формирует сегменты определенного объема, а короткие сообщения может объединять в один сегмент. В узле назначения происходит обратный процесс. Кроме того, транспортный уровень обеспечивает
надежную доставку пакетов. При обнаружении потерь и ошибок на этом уровне формируется запрос повторной передачи, при этом используется протокол
TCP.
Когда необходимость проверки правильности доставленного сообщения отсутствует, то используется более простой протокол
UDP.
Сетевой уровень (Network Layer) 3 адресует сообщение, задавая единице передаваемых данных (
пакету) логический сетевой адрес, определяет
маршрут, по которому будет отправлен
Скачать 6.03 Mb.