книги / Проектирование и эксплуатация инфокоммуникационных сетей. Реализация, моделирование

Как правило, количество выделяемых потоков меньше, чем общее количество потоков в линейном сигнале (например, 4 потока Е1 из 16 в составе потока Е3). Это позволяет упростить модуль, поскольку на промежуточных узлах зачастую нет необходимости в выделении всех потоков.

Оборудование линейного тракта в режиме мультиплексора ввода / вывода тоже может иметь резервирование линейного тракта по схеме «1+1». При этом согласно ранее рассмотренной структурной схеме для регенератора дублируются модули линейного тракта, устанавливается модуль управления переключением на каждое направление, модули соединяются электрическими кабелями. Модули мультиплексирования в такой схеме соединяются не с модулями линейного тракта, а с модулями управления переключениями. Схема указанного вида включения достаточно очевидна и выносится за рамки рассмотрения.

Первичный мультиплексор. Первичный мультиплексор содержит коммутационную матрицу (КМ), модули групповых стыков (ГС), модули компонентных стыков (КС), модуль управления и мониторинга (УМ) (рис. 1.9).

к системе управления

Рис. 1.9. Структурная схема первичного мультиплексора

Групповые сигналы связывают первичный мультиплексор с ОЛТ и могут быть следующими:

–Е1 электрический G.703, HDSL (до 100 км с регенераторами);

–Е1 оптический;

–ИКМ-15;

21

–аналоговые с частотными группами 12-252 и 312-552 кГц;

–другие стандартные информационные потоки.

Компонентные стыки позволяют подключать различных абонентов, каждому из которых выделяется i×64 Е0 (ОЦК, 64 кбит/с), где i = 1,..,k. В некоторых случаях, например при сжатии речи, скорость, предоставляемая абоненту, может быть меньше 64 кбит/с.

В первичном мультиплексоре может быть реализовано резервирование по схеме «1+1» для модулей групповых стыков (или линейного тракта, если они установлены), а также резервирование (защита) по схеме «1:N» для абонентских каналов. Она предусматривает несколько (N) направлений связи между абонентом, подключенным к данному блоку, и соответствующим ему абонентом (или абонентами) в других блоках. Такой способ защиты возможен при наличии резервных путей в сети связи (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Иллюстрация защиты по схеме «1:2»

На рис. 1.10 показана схема защиты абонентского канала по схеме «1:2». Между абонентами проложены два типа связи: основная (показана сплошной линией) и резервная (показана пунктирной линией). В нормальном (штатном, безаварийном) режиме информация передается по основному пути через подсеть 1. При авариях в подсети 1 абонентский канал переключается на резервный путь через подсеть 2. При восстановлении безаварийного состояния подсети 1 абонентский канал снова переключается на основной путь.

Мультиплексор кроссовой коммутации. Мультиплексор кроссовой коммутации (кросс-коннекта) содержит коммутационную матрицу (КМ), модули групповых стыков (ГС) и модуль управления и мониторинга (УМ) (рис. 1.11).

Коммутационная матрица осуществляет кроссовую коммутацию между структурами (канальными интервалами, потоками) информационных потоков, поступающих от ОЛТ.

22

ции. Сеть доступа обеспечивает подключение абонентов различного типа и назначения. Соединение оборудования транспортной сети и сети доступа осуществляется стандартными цифровыми потоками, как правило, уровня Е1.

1.3. Принципы построения оборудования и проектирования сетей связи на основе технологии SDH

История. Опыт применения в сетях связи технологии PDH выявил следующие основные недостатки [4]:

–несинхронность передачи информации;

–необходимость полного демультиплексирования потоков более высокой скорости до уровня потоков более низкой скорости;

–отсутствие встроенных средств для организации сети управления и мониторинга.

Указанные недостатки привели к разработке и внедрению новой технологии синхронной цифровой иерархии (СЦИ, SDH). В ней нивелируются указанные недостатки, к тому же за счет специфических особенностей появляется возможность значительно увеличить скорость передачи.

Основу структуры SDH-кадра составляет синхронный транспортный модуль (STM). Он имеет структуру, в которой предусмотрены управляющие поля, указатели и поле для размещения нагрузки. Использование механизма указателей позволяет извлекать из поля нагрузки необходимый фрагмент данных без полного демультиплексирования кадра, а также аналогично вводить данные в кадр.

В СЦИ существует следующая иерархия скоростей:

–STM-1 (скорость 155 Мбит/с);

–STM-4 (скорость 622 Мбит/с);

–STM-16 (скорость 2 Гбит/с);

–STM-64 (скорость 10 Гбит/с).

Основные функциональные элементы аппаратуры SDH.

Общая схема маршрута передачи информации в сети SDH приведена на рис. 1.13.

24

Рис. 1.15. Мультиплексор ввода/вывода

3. Регенератор – осуществляет прием сигналов из линейного тракта, обработку, усиление, фильтрацию и передачу восстановленного сигнала (амплитуда, длительность, форма сигнала) в другом направлении (рис. 1.16).

Рис. 1.16. Регенератор

Основные виды модулей в составе аппаратуры SDH:

–модули линейного тракта – функции приема и передачи, формирование электрического сигнала STM-n из оптического для его дальнейшей обработки;

–модули вставки и выделения – осуществление операции выделения фрагмента (потока) из кадра STM-n, а также вставки потока

вкадр; например, могут выделять все 63 , 42, 21 потоков Е1 из структуры STM-1, а также Е3 и т.д.;

–модуль синхронизации и генераторного оборудования – выполняет функции выделения частоты тактовой синхронизации из приходящего линейного сигнала, анализа качества синхросигнала, формирование синхросигнала от внутреннего генератора, прием хронирующего сигнала от внешнего источника;

–модуль управления и мониторинга – отвечает за сбор информации о техническом состоянии контролируемых модулей блока, доступ к встроенным каналам сети управления, поддержку интерфейсов и протоколов системы управления и мониторинга;

26

– модуль питания – формирование необходимого напряжения питания (например, 3.5, 5, 12 В).

Основные топологии сетей SDH

1. Топология «точка-точка» является элементарной топологией любой сети [6], в том числе и сети SDH (рис. 1.17).

2. Линейная топология (рис. 1.18) предусматривает двухточечное соединение между соседними узлами. Соединение может быть двухволоконное или четырехволоконное. Последнее имеет место при резервировании регенерационной секции по схеме «1+1».

Рис. 1.18. Линейная топология

3. Звездообразная топология характерна для сети с явными кросс-коммутаторами (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Звездообразная топология

27

4. Кольцевая топология (рис. 1.20) является основной для подавляющего большинства сетей связи, построенных на аппаратуре SDH. Это обусловлено следующими факторами:

–минимальные затраты кабеля связи;

–максимальная площадь охвата;

–возможность для реализации отказоустойчивости за счет наличия двух направлений приема/передачи между любыми узлами в сети.

Рис. 1.20. Кольцевая топология

Передача в кольце может вестись в одном направлении («однонаправленное кольцо») или в двух направлениях («двунаправленное кольцо»). Связь между двумя соседними узлами может быть одноволоконная, двухволоконная или четырехволоконная. В первом случае передача всегда ведется в одном направлении (например, «Запад», «West»), а прием – с другого направления (например, «Восток», «East»). В двухволоконном кольце возможна реализация таких методов повышения отказоустойчивости, как, например, защита на уровне мультиплексной секции (MS-SPRing). При выходе из строя участка между двумя узлами или одного из узлов происходит реконфигурация сети (рис. 1.21). В точках между поврежденным участком или узлом происходит разворот кольца. Таким образом сохраняется возможность обмена информацией между всеми остальными исправными узлами кольца.

28

Рис. 1.21. Защита MS-SPRing

В двухволоконном кольце при отсутствии защиты на уровне мультиплексной секции можно организовать также защиту на уровне трактов нижнего ранга (например, VC-12). Такая защита получила название Sub Network Connection Protection – SNCP. При указанном виде защиты поток нижнего уровня при создании маршрута между двумя узлами направляется сразу в оба кольца (рис. 1.22). При приеме с обоих направлений анализируется качество

принимаемых потоков и принимается решение, с какого направления осуществлять передачу принятых данных пользователю.

В четырехволоконном кольце, кроме защиты на уровне мультиплексной секции, можно осуществить защиту на уровне регенерационной секции (резервирование по схеме «1+1»). Такой вариант организации связи также повышает надежность функционирования сети.

Топологии сетей связи с транспортной системой, построенной с применением технологии SDH. Реальные сети связи строятся, как правило, по комбинированным (гибридным) топологиям. Это означает, что сети комбинируются из разных типовых топологий, а также аппаратуры различных технологий (SDH, PDH и т.д.) и

29

уровней иерархии скоростей. Рассмотрим некоторые варианты организации реальных сетей связи [7].

Современные транспортные сети связи в общем случае включают в себя три уровня иерархии:

–магистральную сеть;

–региональную сеть;

–местную сеть.

Поскольку для транспортных сетей наиболее эффективной является топология типа «кольцо», то типовая структура транспортной сети представляется в виде объединения колец разного уровня (рис. 1.23).

Местная

Региональная

Магистральная

Региональная

Местная

Рис. 1.23. Многоуровневая транспортная сеть

Указанные уровни иерархии строятся по технологии разных скоростей и информационных емкостей, например:

–магистральная сеть – STM-16, STM-64,

–региональная сеть – STM-4, STM-16,

–местная сеть – STM-1, STM-4.

На современном уровне развития телекоммуникационных технологий уровни иерархии SDH ограничены STM-64 (10 Гбит/с). Для увеличения пропускной способности сети без повышения скорости передачи разработаны методы спектрального (волнового) уплотнения волоконно-оптической линии связи (WDM, DWDM). Они позволяют организовать в одном оптическом волноводе передачу нескольких информационных потоков на разных длинах волн, как это

30