Анализ мультиплексоров, регенераторов, коммутаторов

АНАЛИЗ МУЛЬТИПЛЕКСОРОВ, РЕГЕНЕРАТОРОВ, КОММУТАТОРОВ

1. Измерения мультиплексоров

Мультиплексоры MUX обеспечивают мультиплексирование нескольких потоков PDH или STM низкого уровня иерархии в потоки STM-n, таким образом, эти устройства осуществляют переходы между различными уровнями иерархии SDH, например, от STM-1 к STM-16.

Мультиплексирование внутри синхронной цифровой иерархии выполняется синхронно с сохранением структуры модулей STM, так что модуль STM-4 состоит из 4 синхронно мультиплексированных модулей STM-1.

Поскольку в процессе мультиплексирования и демультиплексирования структура модуля STM остается без изменений, измерения мультиплексоров фактически аналогичны измерениям МВВ, но актуальны только на секционном уровне, так как работа MUX практически не влияет на параметры маршрутов, а может влиять только локально, на секционном уровне.

Синхронные мультиплексоры, осуществляющие взаимодействие между различными уровнями иерархии SDH, -- важные элементы системы передачи. Они являются ключевыми для эксплуатации, поскольку отключение загружаемых и выгружаемых потоков (большой емкости) даже на короткое время на этапе эксплуатации сети не рекомендовано, а именно:

1.1 Функциональные тесты синхронных мультиплексоров {2.1.1}

Для этого анализатор обеспечивает загрузку потока STM-1 в MUX и мониторинг параметров STM-N на выходе. Главным тестом является проверка правильности порядка мультиплексирования.

Для этого в потоке STM-1 передается тестовый сигнал (например, ПСП), который затем выделяется из потока STM-N и сравнивается с загружаемым.

При отсутствии ошибок передачи тестового сигнала делается вывод о правильности работы MUX.

Также можно проводить мониторинг информационных полей заголовков, анализ активности указателей, измерение параметров ошибок и т.д.

Такие измерения могут быть важны в случае совмещения в одном мультиплексоре функций МВВ и MUX. В этом случае вся спецификация измерений группы {1.Y.Z} переносится на измерения рассматриваемой группы.

Для анализа обратной процедуры -- демультиплексирования -- анализатор генерирует поток STM-N, из которого мультиплексор выделяет тестовый сигнал в STM-1, который затем обрабатывается анализатором. Так же, как и в случае измерений МВВ, требуется отключение MUX от системы передачи.

1.2 Стрессовое тестирование мультиплексоров {2.1.2}

Стрессовое тестирование MUX также соответствует основной функции этого устройства в системе SDH -- осуществлять корректное сопряжение между различными уровнями иерархии SDH. В загружаемом потоке передаются различные стрессовые воздействия.

2. Измерения регенераторов

Функции регенераторов не ограничиваются только усилением линейного сигнала, они также обеспечивают восстановление цикловой структуры.

В результате маршрут помимо мультиплексорной секции может включать одну или несколько регенераторных секций. Эта функция регенераторов нашла отражение в формате заголовка SОН, где помимо заголовка мультиплексорной секции (MSOH) имеется информационное поле заголовка регенераторной секции (RSOH).

В результате группа измерений регенераторов {3.Y.Z} в соответствии с функциями регенераторов включает измерения только секционного уровня, которые условно можно разделить на две группы измерений, связанных с функциями регенераторов по усилению линейного сигнала и с анализом секционного заголовка RSOH.

Соответственно с последними разделяются и измерения стрессового тестирования. Заметим, что обе группы измерений относятся к функциональным тестам секционного уровня {3.1.1}, так же как и стрессовое тестирование обеих групп относится в нашей классификации к группе {3.1.2}. Рассмотрим их более подробно:

2.1 Измерения регенераторов, связанные с функциями по усилению линейного сигнала {3.1.1}

Эти измерения сводятся к измерениям уровня оптической мощности сигнала на входе и выходе регенератора. Ранее рассматривалась методология измерений параметра уровня оптической мощности линейного сигнала SDH, когда говорилось об измерениях группы {1.1.1}.

Рисунок 1 -- Измерение параметра усиления линейного сигнала регенератором

Схема измерений представлена на рис. 1. Согласно этой схеме, прибор измеряет уровень оптической мощности на входе и выходе регенератора.

Данные об уровне оптической мощности, выраженные в виде абсолютных единиц (дБм) или единиц затухания относительно номинального сигнала систем SDH (дБ), позволяют судить об уровне усиления, который обеспечивает регенератор.

Следует отметить, что такие измерения могут быть выполнены как с отключением канала, так и в режиме пассивного мониторинга через оптический разветвитель.

В последнем случае необходимо учитывать вносимое разветвителем затухание линейного сигнала (обычно оптический разветвитель вносит затухание 90%, поскольку 10% оптической мощности передает на измерительный прибор).

Наиболее точными измерениями будут измерения с отключением канала, однако такие измерения проводятся только на этапе пуско-наладочных работ, так как нарушают связность маршрута.

Поскольку описываемые измерения не связаны с анализом цикловой структуры потока SDH, они могут выполняться как специализированными анализаторами PDH/SDH, так и портативными оптическими измерителями мощности (ОРМ).

2.2 Измерения регенераторов, связанные с анализом заголовка RSOH {3.1.1}

Наиболее важным для эксплуатационных измерений являются только два поля регенераторной секции: байт С1 (JO), определяющий трассу регенераторной секции, и байт В1, используемый для контроля ошибок четности.

Анализ байта JO наиболее важен для анализа трассы всего маршрута и его связности по идентификатору. На уровне анализа регенераторов мониторинг заголовков обычно производится на входе и выходе регенератора согласно схеме рис. 1.

В результате производится анализ тех изменений, которые вносит регенератор в заголовок RSOH.

Сравнивая данные о параметре байта JO на входе и выходе регенератора, делается вывод о связности маршрута при его передаче через регенераторную секцию.

В случае сильного затухания линейного сигнала при восстановлении регенератором цикловой структуры STM возможно возникновение ошибок в рамках одной регенераторной секции.

Для мониторинга ошибок регенераторной секции используется байт В1 в составе заголовка RSOH. Данные по контролю четности используются системой управления для поиска и диагностики ошибок.

2.3 Стрессовое тестирование регенераторов {3.1.2}

Стрессовое тестирование регенераторов включает в себя две группы тестов:

- имитация затухания в волоконно-оптической системе передачи и анализ работы регенератора в режиме компенсации различного затухания линейного сигнала;

- имитация неисправности в заголовке RSOH, куда в первую очередь относится внесение изменений в информационное поле байта JO и анализ реакции регенератора и всего маршрута на такие изменения.

Измерения выполняются с частичным или полным отключением канала.

3. Измерения коммутаторов

Коммутаторы (SDXC) выполняют в сети SDН следующие две функции:

коммутация на уровне потоков первичной сети, что позволяет повысить гибкость системы SDН;

режим восстановления готов, резервное переключение (АРS), что позволяет повысить надежность и живучесть системы SDН.

Эти устройства выполняют операции с информационными полями заголовков всех уровней (SOH, LO-POH, HO-POH), при этом основным объектом процедур работы коммутаторов выступает маршрут.

Коммутация на уровне потоков первичной сети подразумевает наличие в системе SDН определенной схемы нумерации загруженных потоков. Один синхронный транспортный модуль STM-1 обеспечивает передачу до 63 потоков Е1.

Рисунок 2 -- Функциональные тесты коммутатора методом локальных шлейфов по потокам Е1 в STM

Функциональные тесты коммутатора на уровне маршрута {4.5.1}

Тесты направлены на проверку правильности переключения потока с заданным номером (а1, b1, с1) на номер (а2, b2, с2).

Наиболее простым методом проверки правильности коммутации является проверка вручную путем трассировки каждого конкретного маршрута Е1 через коммутатор. Такой метод требует большого времени тестирования, поскольку оказывается необходимым трассировать поток по всему маршруту.

Более простым способом является анализ работы коммутатора методом сканирования передаваемой нагрузки STM-1. Такой метод включает два этапа: анализ структуры загруженного потока STM-1 и непосредственно анализ работы коммутатора.

Схема анализа структуры загруженного потока STM-1 представлена на рис. 2. Как видно из рисунка, для тестирования корректности подключения для каждого канала 2 Мбит/с устанавливается временный шлейф внутри кросс-коннектора (коммутатора).

Анализатор SDH генерирует сигнал STM-1, содержащий 63 виртуальных контейнера с нагрузкой Е1. Приемник сигнала STM-1 обеспечивает анализ нагрузки каждого виртуального контейнера.

После определения состава и распределения по номерам каналов нагрузки проводятся функциональные тесты коммутатора. Для этого используется ПСП, генерируемая в исследуемом канале. По наличию ПСП в каналах на выходе определяется правильность переключения.

Например, на рис. 3 для проверки правильности переключения в кросс-коннектор, представляющий собой объединение МВВ и коммутатора, заводят поток Е1 с тестовым сигналом, содержащим ПСП. Кросс-коннектор осуществляет загрузку тестового потока и коммутацию между входящим и исходящим потоками STM-1, оканчивающихся на анализаторе.

Рисунок .3 -- Тестирование корректного переключения

Как видно из рис. 3, измерения по данной методике могут выполняться только в режиме с отключением устройства, поэтому актуальны для приемосдаточных испытаний.

На этапе эксплуатации, когда измерения обычно выполняются методами пассивного мониторинга, для анализа работы коммутаторов возможно только использование методики пошаговой трассировки канала или нескольких ее оптимизаций.

Использование в качестве тестового сигнала ПСП заданного типа позволяет контролировать работу коммутатора без отключения канала, что наиболее существенно для эксплуатационных измерений.

Рисунок 4 -- Функциональные тесты коммутатора на этапе эксплуатации без отключения потока

В качестве примера на рис. 4 показана схема функционального теста коммутатора, осуществляющего коммутацию между несколькими потоками STM-1.

Измерения выполняются в режиме пассивного мониторинга.

В качестве тестового сигнала используется поток 34 Мбит/с с цикловой структурой FAS, содержащий ПСП 223-1.

На входе коммутатора анализируется наличие тестового сигнала в потоке STM-1 (1). На выходе коммутатора тестовый сигнал обнаруживается в другом потоке STM-1 (3). Результат такого теста позволяет проверить корректность работы коммутатора без отключения потоков.

4. Тесты автоматического переключения (APS) {4.1.1}, {4.2.1} и {4.3.1}

Второй группой функциональных тестов коммутатора является группа измерений, связанная с функциями автоматического резервного переключения (APS) в случае нарушения работы тракта системы передачи. APS описано детально в ITU-T G.783 (линейное переключение) и G.841 (переключение на резерв).

Для переключения используются байты К1 и К2 в составе секционного заголовка SOH. До последнего времени для резервного переключения использовались также байты КЗ и К4 в составе заголовков РОН виртуальных контейнеров VC-3/4 или VC-11/12/2.

Контроль режима APS предусматривает комплексные измерения на всех уровнях с параллельным мониторингом байтов К в составе секционного заголовка и заголовков маршрутов высокого и низкого уровней.

В режиме APS коммутатор функционирует следующим образом. Как только в тракте SDH возникает неисправность (превышение порогового значения параметра ошибки, потеря сигнала, потеря цикловой синхронизации и т.д.) первый элемент тракта, обнаруживший эту неисправность использует байты

К для передачи информации о неисправности по тракту в направлении, необходимом для организации резервного пути.

В результате в течение нескольких миллисекунд производится переход на резерв, так что это практически не влияет на параметры работы системы передачи.

Для анализа процедур перехода на резерв двух компонентов тракта SDH они должны анализироваться отдельно. В процессе организации измерений необходимо ответить на следующие вопросы.

* Используют ли все элементы тракта один и тот же протокол резервного переключения?

В результате формулируется задача измерения: имитация сигналов протокола APS, получение отклика от устройства и интерпретация сообщений протокола.

* Насколько корректна реализация протокола APS на анализируемом устройстве? В результате формулируется задача измерения: трассировка и анализ байтов К.

* Насколько оперативно осуществляется переход на резерв? В результате формулируется задача измерения: измерение времени резервного переключения.

Методика анализа предусматривает проведение измерений с отключением коммутатора от сети SDH, поэтому она наиболее существенна на этапе приемосдаточных испытаний и не столь часто используется на этапе эксплуатационных измерений.

Для проведения стрессового тестирования помимо стандартных команд APS анализатор может генерировать и нестандартные. Также могут вноситься изменения в состав байтов К заголовков различных уровней.

Отдельно стрессовое тестирование на уровне маршрута предусматривает использование схемы рис. 4 и имитирует пропадание тестового сигнала (AIS соответствующего уровня).

В результате анализируются сигналы о неисправностях в коммутируемом потоке.

Параметры коммутаторов как в режиме коммутации внутри и между потоками STM-1, так и в режиме APS чрезвычайно сложно имитировать.

В связи с этим стрессовое тестирование коммутаторов обычно не выполняется ни на этапе эксплуатации, ни на этапе пуско-наладочных работ. Таким образом, настоящая группа измерений актуальна для лабораторного тестирования оборудования систем передачи SDH.