Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Оптичні SDH системи. Проект траси на основі обладнання SL16 v.1
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Оптичні та радіоканали телекомунікацій
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Зміст
Вступ 3
Основні принципи побудови синхронних цифрових систем 4
Узагальнена схема мультиплексування потоків в SDH системах 7
Функціональні модулі SDH систем 14
Базові топології SDH мереж 19
Характеристика обладнання SL16 v.1 22
Проект траси Суми – Київ – Одеса – Сімферополь на основі SL16 v.1 27
Розрахунок радіорелейної системи передачі інформації для траси: Суми – Одеса 31
Висновок 39
Література 40
Вступ
На сьогоднішній день не можна уявити свого життя без щоденного користування телефонним апаратом, телевізором, інтернетом і іншими подібними речами. Але ще порівняно у недавньому минулому такими речами могли користуватися дуже обмежене коло людей, і то не всіма з них. Новітні технології з використанням волоконно-оптичних систем передачі значно розширюють можливості користування сучасними телекомунікаційними послугами.
Інтенсивний розвиток нових інформаційних технологій стимулював розвиток цифрових методів передачі голосу і даних, що в кінцевому рахунку привело до створення не тільки технологій локальних мереж, але й нових високошвидкісних транспортних технологій глобальних мереж.
Волоконно-оптичні системи передачі – це сукупність апаратури, оптичних пристроїв і оптичних кабелів, що використовуються на волоконно-оптичних лініях передач, на основі і з допомогою яких створюються, передаються і оброблюються оптичні сигнали. Найбільш цікавою транспортною технологією, що набула широкого застосування – є синхронна цифрова ієрархія SDH. Ця технологія прийшла на зміну імпульсно-кодовій модуляції РСМ і плезіохронній цифровій ієрархії PDH і стала інтенсивно запроваджуватися у результаті масового встановлення сучасних цифрових АТС, що дозволяє оперувати потоками 2 Мбіт/с і утворення у регіонах локальних кілець SDH.
1. Основні особливості побудови SDH мереж
Синхронна цифрова ієрархія (SDH) дає змогу організувати універсальну транспортну систему, яка охоплює всі ділянки мережі й виконує функції передавання інформації контролю та керування. Вона розрахована на транспортування сигналів плезіохронної цифрової ієрархії, а також усіх діючих і перспективних служб, у тому числі й широкосмугової цифрової мережі з інтеграцією служб B-ISDN, яка використовує асинхронний спосіб передавання АТМ.
У синхронній цифровій ієрархії використано останні досягнення електроніки, системотехніки, обчислювальної техніки тощо. Її застосування уможливлює суттєве скорочення обсягу й вартості апаратури ,експлуатаційних витрат, а також тривалості монтажу й настроювання устаткування. Разом з тим її застосування значно підвищує надійність живучість і гнучкість мереж та якість зв'язку.
Будь-яка транспортна мережа (і мережа SDH не являється виключенням) являє собою складний багатокомпонентний комплекс, що виконує дві основні задачі: організацію транспортного потоку даних і управління потоком даних (трафіком).
Лінійні сигнали синхронної цифрової ієрархії організовані в синхронні транспортні модулі SТМ (табл. 1), перший з яких відповідає швидкості 155 Мбіт/с, а кожний наступний має швидкість у 4 рази вищу від попереднього й утворюється байтовим синхронним мультиплексуванням.
Таблиця 1 – Ієрархія швидкостей SDH
Рівень ієрархії
SDH
Швидкість
1
STM 1
155.520 Мбіт/с
4
STM 4
622.080 Мбіт/с
16
STM 16
2.488 Гбіт/с
64
STM 64
9.953 Гбіт/с
256
STM 256
39.81 Гбіт/с
Як уже зазначалося, основним середовищем передавання сигналів для SDH є ВОЛЗ, хоча можливе використання й радіоліній. Якщо пропускна спроможність радіоліній недостатня для STM 1 застосовується субпервинний транспортний модуль STM-RR (STM-0) зі швидкістю передавання 51,8 Мбіт/с (що втричі менше, ніж у STM 1). Проте STM-RR не є рівнем синхронної цифрової ієрархії і не може використовуватись на інтерфейсах мережних вузлів.
У мережі синхронної цифрової ієрархії використовується принцип контейнерних перевезень. Сигнали, що підлягають транспортуванню, попередньо розміщуються в стандартних контейнерах. Всі операції з контейнерами відбуваються незалежно від їхнього вмісту. Завдяки цьому досягається прозорість мережі синхронної цифрової ієрархії, тобто можливість транспортування сигналів плезіохронної цифрової ієрархії, потоків АТМ або будь-яких нових сигналів.
Найвищий шар утворює мережу каналів, якими обслуговуються кінцеві користувачі. Групи каналів об'єднуються в групові тракти різних порядків (середній шар), які організовуються в лінійні тракти, що належать до нижнього шару фізичного середовища передавання. Нижній шар поділяється на підшар секцій (мультиплексних і регенераційних) та підшар фізичного середовища.
Існують контейнери чотирьох рівнів (табл. 1.2, в якій не наведено швидкість 8 Мбіт/с європейської плезіохронної цифрової ієрархії, тому що контейнер С2 призначений для нових сигналів з неієрархічними швидкостями).
Важливою особливістю мережі синхронної цифрової ієрархії є поділ її на функціональні шари та підшари. Кожен нижчий шар обслуговує вищий і має заміняти його. Незалежність кожного шару дає змогу впроваджувати, модернізовувати або заміняти його, не торкаючись інших шарів.
Таблиця 1.2. – Швидкості стандартних каналів доступу
Рівень
Контейнер
Швидкість транспортування сигналів PDH Мбіт/с
1
С11
С12
1.544
2.048
2
С2
8.448
3
С3
34.368
4
С4
140
Найвищий шар утворює мережу каналів, якими обслуговуються кінцеві користувачі. Групи каналів об'єднуються в групові тракти різних порядків (середній шар), які організовуються в лінійні тракти, що належать до нижнього шару фізичного середовища передавання Нижній шар поділяється на підшар секцій (мультиплексних і регенераційних) та підшар фізичного середовища.
Ієрархія SDH включає декілька рівнів STM. Як приклад використання рівнів в мережі SDH на Рис. 1 показана первинна мережа SDH, що включає кільця магістральної мережі, побудованої на потоках STM 16, регіональних мереж, побудованих на потоках STM 4, і локальних мереж з потоками STM 1.
Рис. 1. Приклад первинної мережі, побудованої на технології SDH
Рис. 2. Приклад комбінованої первинної мережі PDH/SDH
В процесі упровадження технології SDH на першому етапі вірогідна поява комбінованих мереж SDH/PDH. Технологія SDH упроваджується звичайно у вигляді «островів», об'єднаних каналами існуючої первинної мережі (Рис. 2). На другому етапі «острови» об'єднуються в первинну мережу на основі SDH. В результаті на сучасному етапі необхідно не тільки розглядати технологію SDH, але і орієнтуватися на вивчення комбінованих мереж і процесів взаємодії SDH і PDH.
Мережі SDH, не дивлячись на їх переваги перед мережами PDH, не мали б такого успіху, якщо б не сприйняття та підтримка стандартів PDH. При розробці технології SONET забезпечувалось прийняття американської, а при розробці SDH – європейської ієрархії PDH. В кінцевому варіанті стандарти SONET/SDH підтримували дві попередні ієрархії. Це виразилось в тому, що термінальні мультиплексори та мультиплексори вводу / виводу мереж
SONET/SDH, через які створювався доступ в мережі, були розраховані на підтримку лише тих вхідних каналів, або каналів доступу, швидкість передачі яких відповідала об’єднаному стандартному ряду американської і європейської ієрархії PDH (1.5, 2, 6, 8, 34, 45, 140 Мбіт/с).
2. Узагальнена схема мультиплексування потоків в SDH системах
Стандартна схема інкапсуляції PDH трибів в контейнери і їх послідовного мультипликсування при формуванні модуля STM 1 представлена на рисунку 3.
Рис. 3. Схема мультиплексування PDH трибів в SDH
В даній схемі мультиплексування використовуються наступні скорочення:
C-n – контейнери рівня n (n= 1,2,3,4);
VC-n – віртуальні контейнери рівня n (n= 1,2,3,4);
TU-n – трибні блоки рівня n (n=1,2,3);
TUG-n – групові трибні блоки рівня n (n=2,3);
AU-n – адміністративні блоки рівня n (n=3,4);
AUG-n – групові адміністративні блоки,
STM-N – синхронний транспортний модуль.
Контейнери C-n призначені для інкапсуляції (розміщення з ціллю послідуючої передачі) відповідних сигналів каналів доступу, або трибів, які живлять їхні входи. Слово «інкапсуляція» більше підкреслює фізичний сенс процесу, тоді коли логічно проходить відображення структури фрейма відповідного трибу на поле корисного навантаження інкапсулюючого його контейнера. Рівні контейнера n відповідають рівням PDH ієрархії (n=1,2,3,4), а кількість типорозмірів контейнерів N повинно бути рівним кількості членів об’єднаного стандартного ряду. Ці числа узгоджені, так як четвертий рівень PDH за стандартом мають лише в ЕС ієрархії. C 4 інкапсулює Е4, а контейнери C – 1,2,3 повинні бути розбиті кожен на два підрівні, для інкапсуляції відповідних трибів АС і ЕС ієрархій.
T-n, E-n – стандартні канали доступу, або триби рівня n (в термінології зв’язківців – «компонентні сигнали») – вихідні потоки (або входи) SDH мультиплексора, відповідні об’єднаному стандартному ряду АС і ЕС ієрархій SDH.
C-n – контейнер рівня n – елемент SDH, який вміщує триби T-n, несучі в собі інформаційне навантаження відповідного рівня ієрархії PDH, контейнери рівня n розбиваються на наступні контейнери підрівнів C-nm:
С 1 – розбивається на контейнер С 11, інкапсулюючий триб Т 1=1.5 Мбіт/с і контейнер С 12, інкапсулюючий триб Е1 = 2 Мбіт/с;
С 2 – розбивається на контейнер С 21, інкапсулюючий триби Т2 =6 Мбіт/с і контейнер С 22, інкапсулюючий триб Е2 =8 Мбіт/с;
С 3 – розбивається на контейнер С 31, інкапсулюючий триби Е3=6 Мбіт/с і контейнер С 32, інкапсулюючий триб Т3 =45 Мбіт/с;
С 4 – ці контейнери не мають підрівнів і інкапсулюють триби Е4=140 Мбіт/с.
У першому стандарті G.708 контейнери С-n були призначені не лише для інкапсуляції PDH трибів, а й інших (тоді ще не контейнерованих) широкосмугових сигналів.
Контейнери можна розглядати в якості перших елементів в номенклатурі елементів SDH ієрархії. До контейнера добавляється маршрутний заголовок. В результаті він перетворюється у віртуальний контейнер VC рівня n. В номенклатурі елементів SDH ієрархії існують такі віртуальні контейнери:
VC -1, VC 2 – віртуальні контейнери нижніх рівнів;
VC 3, VC 4 – віртуальні контейнери верхніх рівнів.
Структура контейнерів достатньо проста і визначається за формулою:
РОН + PL, де РОН – маршрутний заголовок, PL – корисне навантаження.
Віртуальні контейнери VC – 1,2,3 рівнів 1,2,3, також як і контейнери С – 1,2,3 розбиваються на віртуальні контейнери підрівнів nm, а саме:
VC – 1 розбиваються на VC – 11, VC – 12;
VC – 2 розбиваються на VC – 21, VC – 22;
Поля PL і РОН формату віртуального контейнера як логічного елемента мають вигляд:
PL – поле різних розмірів (в залежності від типу віртуального контейнера), формат якого має двомірну структуру по типу фрейму виду 9хm (9 стрічок і m стовпців). Це поле формується або з контейнерів відповідного рівня (наприклад, для віртуальних контейнерів VC – 1,2 воно формується із контейнерів С – 1,2 відповідно), або із інших відповідних елементів структури мультиплексування SDH.
РОН – поле, розміром не більше 9 байт, формат якого має двомірну структуру виду 1×n (наприклад, формат 1×9 для VC-4, або VC-32 і формат 1×6 байт для VC-31). Це поле складається із різних за призначенням байтів.
TU-n – трибні блоки рівня n (n=1,2,3) (в термінології зв’язківців субблоки) – елементи структури мультиплексування SDH, формат яких простий і визначається формулою: PTR +VC, де PTR – вказівник трибного блока (TU-n PTR), який відноситься до відповідного віртуального контейнера, наприклад, TU 1 = (TU 1 PTR) + VC 1. Трибні блоки рівня n, як віртуальні контейнери діляться на трибні блоки підрівнів nm, тобто TU – nm, а саме:
TU 1 розбивається на TU 11 TU 12;
TU 2 розбивається на TU 21 TU 22;
TU 3 розбивається на TU 31 TU 32.
TUG-n – група трибних блоків рівня n (початково використовувався тільки рівень 2, а потім використовується рівень 3), яка формується в результаті мультиплексування декількох трибних блоків.
TUG 2 – група трибних блоків рівня 2 – елемент структури мультиплексування SDH, який формується шляхом мультиплексування трубних блоків TU – 1,2 з своїми коефіцієнтами мультиплексування; TUG 2 також, як і TU – 1,2 розбивається на два підрівні – TUG 21 і TUG 22.
В результаті використання всіх можливих варіантів, яких вимагає наявність підрівнів, наведена загальна схема розгортається в детальну симетричну відносно контейнера С 4 схему мультиплексування, запропоновану в першому варіанті стандарту G.709. Тут xN означають коефіцієнти мультиплексування.
Мультиплексовання STM 1 в STM-N може здійснюватися як каскадно: 4х1→4, 4х4→16, 4х16→64, 4х64→256, так і безпосередньо по схемі N:1→ N, де N =4, 16, 64,256. При цьому для схеми безпосереднього мультиплексування використовується чергування байтів.
Наприклад, якщо шістнадцять STM 1 каналів (0, 1, 2,… 13, 14, 15 або в шіснадцятковій системі числення 0, 1, 2,…, D, E, F) на вході мультиплексора – генерують шістнадцять байт-послідовностей: b0 b0 b0…, b1 b1 b1…, b2 b2 b2…, …, bD bD bD…, bE bE bE…, bF bF bF…, то в результаті мультиплексування на виході – формується байт-послідовність: b0 b1 b2…bD bE bF b0 b1 b2…. Фактично так просто вдається мультиплексувати тільки тоді, коли всі – мають однакову структуру корисного навантаження, якщо ні, то потрібно щоб виконувалися деякі правила безконфліктного взаємозв’язку. В стандарті G.708 вимагається щоб, всі STM 1 належали до одної з трьох категорій:
1 – AU 3 (різного типу), які несуть С 3 як корисне навантаження;
2 – AU-n (різного типу), які несуть той же тип TUG 2 як корисне навантаження;
3 – Різні типи TUG 2 як корисне навантаження.
В тому ж стандарті останній версії (1993) у зв'язку з відмінностями в схемах ETSI і SONET/SDH правила беконфліктного взаємозв’язку STM-N послідовностей стають ще більш строгими, а саме:
при мультиплексуванні послідовностей, які містять AUG, які базуються на різних AU-n (AU 4 або AU 3), перевага надається схемам, що використовують AU 4. Ті ж схеми, що використовують AU 3 повинні бути демультиплексовані до рівня TUG 2 або VC 3 (в залежності від корисного навантаження) і повторно мультиплексвані по схемі: TUG 3 → VC 4→ AU 4;
при мультиплексуванні послідовностей, які містять VC 11, які використовують різні TU-n (TU 11 або TU 12), перевага надається схемам, що використовують TU 11.
Якщо при формуванні модуля STM-N використовується каскадне мультиплексування, то воно здійснюється чергуванням груп байтів, причому число байтів в групі рівне кратності мультиплексування попереднього каскада. Наприклад, якщо формування STM 16 здійснюється по двокаскадній схемі 4xSTM 1 → STM 4, 4xSTM 4 → STM 16, то перший каскад використовує мультиплексування по байтам, а другий – по групам, складених з чотирьох байтів. Якщо припустити, що на вхід кожного з чотирьох STM 4 поступають послідовності {bij } – (де нижні індекси і =0,1,2,3 – номери входів, а верхні індекси j = 1,2,3,4 – номери мультиплексорів STM 4), то процес формування здійснюється наступним чином:
Зрозуміло, що якщо формування STM 64 проходить по трьох каскадній схемі 4xSTM 1 → STM 4, 4xSTM 4 → STM 16, 4xSTM 16 → STM 64, то перший каскад використовує мультиплексування по байтам, другий по групам, складених з чотирьох байтів, а третій по групам з 16 байтів.
Спрощена структура синхронного транспортного модуля STM 1 зображена на Рис. 4.
Рис. 4. Структура синхронного транспортного модуля STM 1
Тривалість циклу передачі STM 1 складає 125 мкс, тобто він повторюється з частотою 8 кГц. Кожна рамка відповідає швидкості передачі 64 Кбіт/с. Значить, якщо витрачати на передачу кожної рамки 125 мкс, то за секунду буде передано 9 * 270 * 64 Кбіт/с = 155520 Кбіт/с, тобто 155 Мбіт/с.
Для утворення вищих цифрових потоків в SDH системах формується наступна цифрова ієрархія: 4 модулі STM 1 об'єднуються шляхом побайтового мультиплексування в модуль STM 4, потім 4 модулі STM 4 об'єднуються в модуль STM 16 і так далі. Існує також можливість прямого мультиплексування STM 1 в STM-N.
Розглянемо принцип мультиплексування STM на прикладі формування модуля STM 16: спочатку кожні 4 модулі STM 1 за допомогою мультиплексорів з чотирма входами об'єднуються в модуль STM 4, потім 4 модулі STM 4 мультиплексуються таким же 4 вхідним мультиплексором в модуль STM 16. Проте існують мультиплексори на 16 входів, дозволяючі з STM 1 відразу одержати STM 16.
Формування модуля STM 1. У мережі SDH застосовні принципи контейнерних перевезень. Необхідні для транспортування сигнали вставляють в стандартні контейнери (Container). Всі операції з контейнерами проводяться незалежно від їх вмісту, чим досягається прозорість мережі SDH, тобто можливість транспортувати будь-які дані, зокрема потоки PDH.
Найближчим по швидкості до першого рівня ієрархії SDH (155.520 Мбіт/с) є цифровий потік E4 плезіохронної цифрової ієрархії PDH з швидкістю, рівною 139.264 Мбіт/с. Простіше всього помістити його в модуль STM 1. Для цього поступаючий цифровий сигнал спочатку «упаковують» в контейнери, тобто розміщують в певних позиціях контейнерів. Ці контейнери називаються C 4.
Контейнер C 4 містить 9 рядків по 260 однобайтових стовпців. Додаванням ще одного стовпця – маршрутного заголовка – (Path Over Head – POH) цей контейнер перетвориться у віртуальний контейнер VC 4.
Нарешті, щоб помістити VC 4 в модуль STM 1, його забезпечують покажчиком (PTR), утворюючи тим самим адміністративний блок AU 4 (Administrative Unit), а останній поміщають безпосередньо в модуль STM 1 разом з секційним заголовком SOH.
Рис. 5. Розміщення контейнерів в модулі STM 1
Синхронний транспортний модуль STM 1 можна схожим чином завантажити і іншими плезіохронними потоками (E1, E2, E3).
Як приклад розглянемо процес формування синхронного транспортного модуля STM 1 з навантаження потоку Е1 (Рис. 6.).
Розглянемо детальніше формування модуля STM 1 на прикладі вхідного потоку 2048 кбіт/с (див. Рис. 6).
Трибний потік Е1 2048 кбіт/с з тактовою частотою 8 кГц (як і у фрейму STM 1) входить у контейнер С 12. У потоці Е1 32 байта. До цієї послідовності можливе додавання вирівнюючих біт і інших фіксуючих, керуючих і упаковуючих біт (показаний блоком «біти»). У підсумку ємність С 12 може бути більше або дорівнює 34 байтам, (приймемо 34 байт).
До контейнера С 12 додається маршрутний заголовок РОН довжиною 1 байт, (буде 35 байт).
До контейнера VС 12 додається покажчик трибного блоку РТR довжиною 1 байт, (разом 36 байт)
За допомогою байт мультиплексування послідовність трибних блоків ТU 12 групується в субблоки по трьох групи 36x3 = 108 байт. Отже, ТUG 2 має довжину 108 байт. Це зручніше представити у виді матриці 9x12 байт.
Послідовність ТUG 2 повторно байт-мультиплексується для формування групи ТUG 3 108x7=774, тобто матриця 9x84 байт.
Послідовність ТUG 3 мультиплексують 3:1. Одержують 774x3 = 2322.
Формується VС 4 шляхом додавання маршрутного заголовка РОН довжиною 9 байт. Фрейм стає довжиною 2322 + 9= 2331 байт.
Додається заголовок РTR довжиною 9 байт для одержання адміністративного блоку
АU 4.
Шляхом формального мультиплексування 1:1 АU 4 і мультиплексування 3:1 АU 3 поєднуються в групу адміністративних блоків АUG.
До групи АUG додається секційний заголовок SОН (з 2 х частин RSОН 3x9 байт, МSОН 5x9 байт) у результаті чого виявляється сформованим стандартний транспортний модуль SТМ 1 у виді кадру довжиною 2430 байт або у виді матричного фрейму 9x270 байт, то при частоті передачі 8 кГц складе швидкість 155.52 Мбіт/с.
Рис. 6. Формування синхронного транспортного модуля STM 1 з навантаження потоку Е1.
Як видно з Рис. 6, в процесі формування синхронного транспортного модуля до навантаження спочатку додаються вирівнюючі біти, а також фіксовані і управляючі біти. До сформованого контейнера С 12 додається заголовок маршруту VC 12 РОН (Path Overhead), в результаті формується віртуальний контейнер.
Додавання до віртуального контейнера 1 байта вказівника (PTR) перетворює перший на блок навантаження (TU). Потім відбувається процедура мультиплексування блоків навантаження в групи блоків навантаження (TUG) різного рівня аж до формування віртуального контейнера верхнього рівня VC 4. В результаті приєднання заголовка маршруту VC 4 РОН утворюється адміністративний блок (AU), до якого під'єднується секційний заголовок SОН (Section Overhead). Враховуючи розділення маршруту на два типи секцій, SОН складається із заголовка регенераторної секції (RSOH) і заголовка мультиплексорної секції (MSOH).
Наявність великого числа вказівників (PTR) дозволяє чітко визначити місцезнаходження того або іншого плезіохронного потоку в синхронному транспортному модулі.
Важливою особливістю SDH є те, що в заголовках, крім маршрутної інформації, є дані, що дозволяють забезпечити управління всією мережею в цілому, забезпечувати дистанційні перемикання в мультиплексорах, реалізовувати ефективність експлуатації мережі і
забезпечувати якість на належному рівні.
3. Функціональні модулі SDH систем
Мережа SDH, як і будь-яка транспортна мережа, складається з окремих функціональних модулів обмеженого набору: мультиплексорів, комутаторів, концентраторів, підсилювачів, регенераторів і термінального обладнання. Цей набір визначається основними функціональними задачами, вирішуваними мережею:
об’єднання вхідних потоків, що поступають через канали доступу, в агрегатний потік, придатний для транспортування в мережі SDH – задача мультиплексування, що вирішується термінальними мультиплексорами – TM або мультиплексорами вводу/виводу - ADM;
транспортування агрегатних блоків по мережі SDH з можливістю введення / виведення вхідних/вихідних потоків – задача транспортування, вирішувана мультиплексорами введення / виведення – ADM, логічно управляючими інформаційним потоком в мережі, а фізично – потоком у фізичному середовищі, що формує в цій мережі транспортний канал;
Концентрація (об'єднання) декількох однотипних частково заповнених потоків в аналогічний, але більш повно заповнений потік у вузлі-концентраторі – задача концентрації, що вирішується концентратором;
Підсилення амплітуди сигналу, що передається на великі відстані, для компенсації його загасання – задача підсилення, що врішується з допомогою підсилювачів;
відновлення (регенерація) форми, амплітуди і початкових параметрів сигналу для компенсації його загасання та інших форм деградації – задача регенерації, що вирішується за допомогою регенераторів – пристроїв, аналогічних повторювачам в ЛВМ;
перевантаження віртуальних контейнерів відповідно до схеми маршрутизації з одного потоку чи сегмента мережі в інший, що здійснюється у виділених вузлах мережі, – задача комутації, або крос-комутації, вирішувана за допомогою цифрових комутаторів або крос-комутаторів – DXC;
сполучення мережі користувача з мережею SDH – задача сполучення, вирішувана за допомогою кінцевого обладнання – в першу чергу інтерфейсних модулів, що приймають і опрацьовують для послідуючого мультиплексування або комутації триби PDH і SDH, а також різних погоджуючих пристроїв, наприклад, конверторів інтерфейсів, конверторів швидкостей, конверторів імпедансу і т.д.
Мультиплексори.
Основним функціональним модулем мереж SDH являється мультиплексор.
Мультиплексори SDH, на відміну від звичайних мультиплексорів, використовуваних, наприклад, в мережах РDH, виконують як функції мультиплексування, так і функції пристроїв
термінального доступу, дозволяючи підключити стандартні канали РDH ієрархії безпосередньо до своїх вхідних портів. Вони являються більш універсальними і гнучкими пристроями, які дозволяють вирішувати практично всі вище перераховані задачі, тобто крім задачі мультиплексування виконувати ще і задачі комутації, концентрації і регенерації.
Термінальний мультиплексор (ТМ) являється мультиплексором і кінцевим пристроєм SDH мережі з каналами доступу, що відповідають трибам PDH і SDH ієрархії (рис.3). Термінальний мультиплексор може або вводити канали, тобто комутувати їх з входу трибного інтерфейсу на лінійний вихід, або виводити канали, тобто комутувати їх з лінійного входу на вихід трибного інтерфейсу. Він також може здійснювати локальну комутацію входу одного
трибного інтерфейсу на вихід другого трибного інтерфейсу. Як правило ця комутація обмежується трибами 1.5 і 2 Мбіт/с.
Рис. 3. Синхронний мультиплексор (SMUX): термінальний мультиплексор (ТМ) або мультиплексор вводу / виводу (ADM).
Для мультиплексора максимального на даний час діючого рівня SDH ієрархії (STM -256), що має швидкість вихідного потоку 40 Гбіт/с, максимально повний набір каналів доступу може включати РDH триби 1.5, 2, 6, 34, 45 і 140 Мбіт/с і SDH триби 155, 622, 2500 і 10000 Мбіт/с. що відповідають STM -1, 4, 16, 64. Якщо РDH триби являються «електричними», то SDH триби можуть бути як електричними (STM -1) так і оптичними (STM – 1, 4, 16, 64). Ясно, що конкретний мультиплексор може і не мати повного набору трибів для використання в якості каналів доступу. Це визначається не лише бажаннями замовника, а й можливостями фірми-виробника.
Другою важливою особливістю SDH мультиплексора являється присутність двох оптичних лінійних виходів (каналів прийомо/передачі), що називаються агрегатними виходами і які використовуються не тільки для прийомо/передачі, але і для створення режиму повного резервування або захисту по схемі 1+1 з ціллю підвищення надійності. Ці виходи можуть називатись основними і резервними, або східними та західними. Східними та західними їх називають, щоб зазначити два протилежних напрямки поширення сигналу в кільцевій топології.
Мультиплексор вводу/виводу ADM може мати на вході такий самий набір трибів, що й термінальний мультиплексор. Він дозволяє вводити/виводити відповідні їм канали. Додатково до можливостей комутації, мультиплексор ADM дозволяє здійснювати наскрізну комутацію вихідних потоків в двох напрямках.
ADM також дозволяє здійснювати замикання каналу прийому на канал передачі на двох сторонах (східній та західній) у випадку виходу із ладу одного із напрямків, а також дозволяє пропускати основний оптичний потік в обхід мультиплексора. Це дає можливість використовувати ADM в топологіях типу кільця.
Концентратори.
Концентратор являє собою мультиплексор об’єднуючий кілька, як правило однотипних потоки даних, які поступають від віддалених вузлів мережі в один розподілюючий вузол мережі SDH, не обов’язково також віддалений, але зв’язаний з основною транспортною мережею. Цей вузол може також мати не один, а два, три або більше портів типу STM-N або STM-N 1 і дозволяє організувати підключення однієї додаткової вітки в основному лінійному колі, або підключення двох додоаткових гілок до основного потоку чи кільця, або підключення декількох вузлів мережі до лінійної мережі або кільця SDH.
В загальному випадку концентратор дозволяє зменшити загальне число каналів, підключених безпосередньо до основної мережі SDH. Мультиплексор розподільного вузла в порті розгалуження дозволяє локально комутувати підключені до нього канали, даючи можливість віддаленим вузлам обмінюватись через нього між собою, не завантажуючи трафік основної транспортної мережі.
Регенератор
Регенератор являє собою вироджений випадок мультиплексора, що має один вхідний канал – як правило, оптичний триб STM-N і один або два агрегатні виходи (Рис. 4).
Завдання регенератора – збільшити допустиму відстань між термінальними вузлами мережі SDH за рахунок регенерації оптичних сигналів корисного навантаження. Регенерація оптичного сигналу не зводиться лишень до підсилення сигналу, амплітуда якого зменшилася до критичного рівня в результаті затухання сигналу при проходженні по волокну на довжині регенераційної секції. Необхідно також відновити до початкового вигляду всі параметри оптичного сигналу: його форму, крутизну фронтів, ширину на рівні половинної амплітуди та відношення сигнал/шум. Регенерація сигналу може проводитися лише в електричній формі.
Рис. 4. Мультиплексор в режимі регенератора
Підсилювачі.
Оптичні підсилювачі дозволяють підсилити на 10-20 дБ ослаблений при проходженні по волокну сигнал без використання проміжних ОЕ-ЕО перетворювачів. Вони можуть вмонтовуватися в мультиплексори SDH або використовуватися у вигляді автономних пристроїв на лінії. Розрізняють три типи оптичних підсилювачів:
бустери – вихідні потужні ОП, що встановлюються після оптичного передавача;
лінійні підсилювачі – ОП, що встановлюються у вигляді автономних пристроїв на лінії;
перед підсилювачі – ОП, що встановлюються на вході оптичного приймача.
Комутатори.
В синхронній мережі комутатор дозволяє встановити зв'язок між різними каналами, що асоціюються з визначеними користувачами мережі, шляхом організації тимчасового перехресного зв’язку або крос-комутації між ними.
Фізично можливості внутрішньої комутації каналів закладені в самому мультиплексорі SDH, що дозволяє говорити про мультиплексор як про внутрішній або локальний комутатор. На рис. 5, наприклад, менеджер корисного навантаження може динамічно змінювати логічну відповідність між трибним блоком TU і каналом доступу, що рівносильне внутрішній комутації каналів. Окрім цього, мультиплексор, як правило, має можливість комутувати власні канали доступу, (рис. 6), що рівносильне локальній комутації каналів. На мультиплексори, наприклад, можна покласти задачі локальної комутації на рівні однотипних каналів доступу, тобто задачі, вирішувані концентраторами (рис. 6).
У загальному випадку доводитися використовувати спеціально розроблені синхронні комутатори – SDXC, що здійснюють не тільки локальну, але і загальну або прохідну комутацію високошвидкісних потоків (34 Мбіт/с) і синхронних транспортних модулів STM-N (рис. 7). Важливою особливістю таких комутаторів є відсутність блокування інших каналів при комутації, коли комутація одних груп TU (VC) не накладає обмежень на процес обробки інших груп TU (VC). Така комутація називається неблокуючою.
Рис. 5. Мультиплексор вводу / виводу в режимі внутрішнього коммутатора
Рис. 6. Мультиплексор вводу / виводу в режимі локального комутатора
Рис. 7. Загальний або прохідний комутатор високошвидкісних каналів
Можна виділити шість різних функцій, виконуваних крос-комутатором:
маршрутизація (routing) віртуальних контейнерів VC, що проводиться на основі використання інформації в маршрутному заголовку POH відповідного контейнера;
консолідація або об'єднання (consolidation/hubbing) віртуальних контейнерів VC, що проводиться в режимі концентратора / хаба;
трансляція (translation) потоку від однієї точки до декількох точок, або до мультиточки (point-to-multipoint), здійснювана при використанні режиму зв'язку «точка – мультиточка»;
сортування або перегрупування (drooming) віртуальних контейнерів VC, здійснювана з метою створення декількох впорядкованих, наприклад по типу контейнерів, потоків VC із загального потоку контейнерів VC, що поступає на комутатор;
доступ до віртуального контейнера VC (test access), здійснюваний при тестуванні устаткування;
введення / виведення (drop/insert) віртуальних контейнерів, здійснюване при роботі мультиплексора введення / виведення;
4. Базові топології SDH мереж
Розглянемо базові топології реальних мереж SDH і особливості їх вибору при побудові архітектури реальних мереж SDH.
Топологія «крапка-крапка».
Сегмент мережі, що зв'язує два вузли А і B, або топологія «крапка – крапка», є найпростішим прикладом базової топології SDH мережі (рис. 8). Вона може бути реалізована
за допомогою термінальних мультиплексорів ТМ, як по схемі без резервування каналу прийому/передачі, так і по схемі із 100% резервуванням типу 1+1, використовуючи основний і резервний електричні або оптичні агрегатні виходи (канали прийому/передачі). При виході з ладу основного каналу мережа в лічені десятки мілісекунд може автоматично перейти на резервний.
Рис. 8. Топологія «крапка-крапка», реалізована з використанням ТМ
Не дивлячись на свою простоту саме ця топологія найбільш широко застосовується при передачі великих потоків даних по високошвидкісних магістральних каналах, що обслуговують магістральний цифровий телефонний трафік. Цю ж технологію застосовують для налаштування мережі при переході до нової більш високій швидкості в ієрархії SDH.
Топологія «послідовне лінійне коло»
Ця базова топологія використовується тоді, коли інтенсивність трафіку в мережі не така велика і існує необхідність відгалужень у ряді точок на лінії, де можуть вводитися і виводитися канали доступу.
Вона реалізується як з використанням термінальних мультиплексорів на обох кінцях кола, так і мультиплексорів вводу/виводу в точках розгалужень. Топологія може бути представлена або у вигляді простого послідовного лінійного кола без резервування, як на рис. 9., або складнішим колом з резервуванням типу 1+1, як на рис. 10. Останній варіант топології часто називають «приплюснутим кільцем».
Рис. 9. Топологія «послідовне лінійне коло», реалізована на ТМ і TDM
Рис. 10. Топологія «послідовне лінійне коло» типу «приплюснуте кільце» із захистом 1+1.
Топологія «зірка», що реалізовує функцію концентратора.
У цій топології один з віддалених вузлів мережі, пов'язаний з центром комутації або вузлом мережі SDH на центральному кільці, виконує роль концентратора, або хаба, де частина трафіку може бути виведена на термінали користувача, тоді як інша його частина, що залишилася, може бути розподілена по других віддалених вузлах (рис. 11).
Рис. 11. Топологія «зірка» з мультиплексором як концентратор
Топологія «кільце».
Ця топологія (рис. 12) широко використовується для побудови SDH мереж перших трьох рівнів SDH ієрархії: 155, 622, 2500 Мбіт/с. Основна перевага цієї топології – легкість організації захисту типу 1+1, завдяки наявності в синхронних мультиплексорах SMUX двох пар оптичних каналів прийому/передачі: схід – захід, що дають можливість формування подвійного кільця із зустрічними потоками.
21.06.2013 13:06-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора