книги / Проектирование и эксплуатация инфокоммуникационных сетей. Реализация, моделирование

–АТМ: технология асинхронного режима передачи (переноса);

–SDH: технология СЦИ;

–WDM: технология волнового мультиплексирования;

–DWDM: технология плотного волнового мультиплексирова-

ния.

В настоящее время, по-видимому, наиболее рациональной как для глобальных, так и магистральных транспортных сетей является многоуровневая архитектура сети вида IP/ATM/SDH/WDM (DWDM). Такую архитектуру транспортных сетей можно реализовать на основе современных аппаратных средств, выпускаемых ведущими мировыми производителями аппаратуры ЦСП.

На рис. 1.1 представлены варианты архитектуры интегрированной мультисервисной сети на основе рассмотренных базовых сетевых технологий и некоторых новых, таких как оптический Интернет, Gigabit Ethernet (GЕ), которые более подробно будут рассмотрены далее.

Рис. 1.1. Варианты архитектуры интегрированной мультисервисной сети: а – традиционной; б – перспективной

Для цифровых мультисервисных сетей, включая современные цифровые корпоративные сети большого масштаба, по-видимому, на ближайшие годы определяющей будет многослойная архитектура транспортной сети указанного вида. Именно такая архитектура сети позволит интегрировать на сетевом уровне базовые сетевые

11

технологии в единую мультисервисную инфокоммуникационную сеть различного масштаба.

Взаимосвязь архитектуры и топологии. Выбор архитектуры построения транспортной сети основывается на применении типовых архитектурно-топологических решений и их комбинаций для отдельных сегментов сети и сети в целом. Однако определение ар- хитектурно-топологических решений при проектировании конкретной транспортной сети не сводится только к выбору определенных комбинаций типовых топологических структур, так называемых сетевых шаблонов. Понятие архитектуры транспортной или корпоративной сети шире и включает в себя следующие три базовые логические составляющие: принципы построения, сетевые шаблоны и технические позиции [3].

Применительно к архитектуре транспортных сетей основные принципы построения определены выше. Типовые топологические структуры или типовые сетевые шаблоны для транспортной сети СЦИ/SDH достаточно хорошо описаны в технической литературе. Новые возможности аппаратуры СЦИ/SDH расширяют возможности выбора типовых сетевых шаблонов для транспортных сетей и позволяют по-новому интегрировать различные сетевые технологии на базе ЦПС.

Техническая позиция определяет и уточняет параметры выбранных сетевых технологий, сетевых элементов, протоколов взаимодействия, предоставляемых услуг и т.д. Архитектура современной цифровой корпоративной сети большого масштаба может быть описана, например, следующими техническими позициями:

–сетевые транспортные протоколы;

–маршрутизация в сети;

–качество услуг;

–адресация в сетях передачи данных;

–коммутация в локальных сетях;

–объединение коммутации и маршрутизации;

–организация транспортной сети;

–организация глобальной транспортной (магистральной) сети;

–организация коммутации ЦКП;

–организация ЦВС и/или сетей доступа.

12

Разработка технических позиций для конкретной транспортной или корпоративной сети требует глубокого знания базовых сетевых технологии и их аппаратной реализации и предусматривает тщательную проработку схем организации и топологии всех уровней и сегментов сети, а также сети в целом.

При планировании топологии транспортных сетей чаще применяют элементарные сетевые шаблоны типа кольцо и линейка, образующие сетевые шаблоны кольцо–линейка и кольцо–кольцо с одинаковыми или разными уровнями транспортных модулей, как в кольцах, так и линейных трактах между отдельными кольцами. Основные варианты таких типовых сетевых шаблонов и примеры топологических решений для сетей ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH представлены ниже.

1.2. Принципы построения оборудования и проектирования сетей связи на основе технологии PDH

История. Аппаратура, построенная на основе плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ, PDH), была первым поколением цифровых систем передачи. Первые разработки указанного класса аппаратуры относятся к 70-м гг. XX века. До сравнительно недавнего времени аппаратура PDH имела очень широкое применение в сетях связи различного типа и назначения. Это было обусловлено достаточной простотой применения и отработанной технологией изготовления оборудования. Но с ростом потребностей пользователей услуг связи в значительном увеличении скорости и качества передаваемой информации технология PDH перестала соответствовать требованиям к современным сетям связи. Поэтому в определенных сегментах рынка телекоммуникаций, в основном это касается транспортных сетей, оборудование PDH было практически полностью заменено на оборудование синхронной цифровой иерархии (СЦИ, SDH). Однако остались некоторые области, в которых применение аппаратуры PDH не перестало быть наиболее эффективным по многим параметрам (например, отношение цена/качество) решением. В частности, речь идет об оборудовании сетей доступа – коммутационных станций, активных элементов сетей передачи данных и т.д. К тому же часть транспортных коммуникаций (небольших по протя-

13

женности и не столь требовательных к качеству синхронизации) эффективнее строить на оборудовании PDH. Поэтому рассмотрение вопросов проектирования сетей связи на аппаратуре PDH представляет определенный теоретический и практический интерес [4].

Классификация. Аппаратуру PDH функционально можно разделить на 3 группы:

–оборудование линейного тракта (ОЛТ),

–первичные мультиплексоры (ПМ),

–оборудование кроссовой коммутации (ОКК).

Необходимо отметить, что современная аппаратура PDH, как правило, соединяет в одном корпусе (каркасе) все три функциональных элемента. Рассмотрим назначение, основные характеристики и функциональные схемы оборудования всех указанных групп [5].

Оборудование линейного тракта выполняет функции организации цифровой системы передачи информации по определенной среде передачи с высокой скоростью и качеством.

По применяемым технологиям ОЛТ PDH можно условно разделить на две группы:

–«классическое» оборудование PDH, формирующее в линейном тракте потоки плезиохронной цифровой иерархии (например, европейской E1, Е2, Е3, Е4);

–оборудование xDSL (Digital Subscribe Line), формирующее сложный композитный сигнал для передачи по существующей кабельной сети.

ОЛТ PDH может выполнять функции:

–регенератора в сети связи, увеличивая ее протяженность,

–мультиплексора ввода / вывода (Add / Drop multiplexer – ADM). В данном режиме аппаратура позволяет производить мультиплексирование менее скоростных потоков иерархии PDH в более скоростные и демультиплексирование более скоростных потоков иерархии PDH в менее скоростные.

Основные скорости европейской иерархии ПЦИ/PDH приведены на рис. 1.2. Первичный поток Е1 содержит 32 канальных интервала (КИ) со скоростью передачи 64 кбит/с в каждом.

14

Вамериканском и японском стандартах в первичном потоке (T1

иDS1 соответственно) 24 КИ. Иерархия скоростей:

–T4 = 6×T3, T3 = 7×T2, T2 = 4×T1;

–DS5 = 3×DS4, DS4 = 3×DS3, DS3 = 5×DS2, DS2 = 4×DS1. Первичные мультиплексоры выполняют функции оборудования

сети доступа, поскольку они поддерживают интерфейсы с абонентами сети различного типа, а также подключаются по стандартным информационным потокам в транспортную сеть.

Рассмотрим разновидности абонентских интерфейсов:

–аналоговые и цифровые телефонные аппараты;

–соединительные линии аналоговых и цифровых коммутационных станций;

–абонентские терминалы диспетчерских служб и систем аудио-

ивидеоконференций;

–элементы вычислительных сетей (коммутаторы, роутеры);

–устройства сетей передачи данных (компьютеры, модемы);

–системы телемеханики и релейно-защитной автоматики;

–устройства сигнализации и т.п.

Минимальная типовая скорость, которой обеспечивается один абонент системы, равна скорости основного цифрового канала Е0 (канального интервала КИ) – 64 кбит/с. Скорость может быть уменьшена за счет применения алгоритмов сжатия информации (например, голоса) или увеличена за счет использования нескольких КИ для одного абонента.

15

Оборудование кроссовой коммутации (ОКК) предназначено для коммутации различных элементов в рамках потока одного уровня (например, ОЦК в составе Е1, Е1 в составе Е2 и т.д.).

Основные параметры аппаратуры PDH: 1. Скорость передачи в линейном тракте.

2. Скорость и количество выделяемых потоков.

3. Тип применяемой физической среды (металлический кабель или ВОК).

4. Длина регенерационного участка.

5. Наличие резервирования.

6. Количество и номенклатура компонентных стыков.

7. Размер матрицы кроссовой коммутации (кросс-коннекта).

8. Габаритные размеры.

9. Характеристики протоколов и интерфейсов системы управления и мониторинга.

Топологии. Основной топологией, т.е. способом соединения и организации взаимодействия между элементами сети, для аппаратуры PDH является линейная (магистральная) топология (рис. 1.3).

1 2 N

Рис. 1.3. Линейная топология сети PDH

Оконечные узлы линии имеют одно направление передачи, промежуточные – два. Между каждой парой соседних элементов сети организовано двухточечное соединение, как правило, в режиме полного дуплекса. Это означает наличие двух отдельных (симплексных) каналов передачи и приема соответственно для каждого устройства [6].

Развитием линейной (магистральной) топологии является древовидная топология, которая предусматривает объединение нескольких сегментов (магистралей) в единую сеть (рис. 1.4). Объединение осуществляется стандартными информационными потоками, как правило, на уровне Е1.

16

– формирование электрического сигнала для организации взаимодействия между модулями линейного тракта разных направлений.

Структура ОЛТ в режиме регенератора приведена на рис. 1.5. Оборудование имеет два направления приема/передачи по линейному тракту, которые можно условно обозначить «А» и «В» (латинские буквы). Модули линейного тракта обозначены «ЛТА» и «ЛТВ» соответственно. Модуль управления и мониторинга обозначен «УМ». Его основные задачи сводятся к мониторингу технического состояния модулей блока и передаче для них команд управления. Взаимодействие между модулем УМ и остальными модулями осуществляется по системной шине, организованной на внутриблочной магистрали.

Электрический кабель

Системная шина

Рис. 1.5. Структура блока оборудования линейного тракта в режиме регенератора

Примечание. За рамки рассмотрения вынесены остальные функциональные модули, например, модуль преобразователя напряжения (вторичного питания), модуль служебной связи и т.д.

Оборудование линейного тракта в режиме регенератора с резервированием линейного тракта. Аппаратура PDH предусматривает резервирование на уровне линейного тракта, которое предусматривает резервирование (дублирование по схеме «1+1») модулей линейного тракта и физической среды передачи (рис. 1.6). При указанной схеме в состав блока по модулям каждого направления пе-

18

редачи добавляются один модуль линейного тракта, а также модуль управления переключением (УПА и УПВ соответственно).

Рис. 1.6. Структура оборудования линейного тракта в режиме регенератора с резервированием линейного тракта по методу «1+1»

При указанном способе резервирования реализуется так называемое «горячее резервирование». Это означает, что оба комплекта постоянно включены, при этом один модуль выполняет функции основного, а другой – функции резервного. Выбор модуля, из которого производится прием, осуществляется модулем управления переключением. Передача осуществляется в оба модуля линейного тракта.

Оборудование линейного тракта в режиме мультиплексора ввода/вывода. В такой структуре блока добавляются модули мультиплексирования (М) (рис. 1.7). Они предназначены для выделения и вставки информационных потоков соответствующего уровня (например, Е1, Е2) из подключенного оборудования сети доступа. На промежуточных узлах, имеющих два направления приема/передачи по линейному тракту, модуль мультиплексирования устанавливается на каждое направление, на оконечных узлах, имеющих два направления приема/передачи по линейному тракту, один модуль мультиплексирования устанавливается на соответствующее направление.

Для организации выделения и вставки информационных потоков модуль линейного тракта и соответствующий ему модуль мультиплексирования соединяются электрическим кабелем. Для организации транзита информационных потоков между направлениями модули мультиплексирования соединяются электрическим кабелем.

19