Модулі мереж SDH

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Функціональні модулі мереж SDH

Функціональними модулями мереж SDH є синхронні мультиплексори (SMUX). Набір функціональних модулів визначається задачами, що вирішуються мережею:

- задача мультиплексування компонентних потоків в агрегатний вирішується термінальними мультиплексорами - ТМ;

- транспортування агрегатних блоків з можливістю введення/виведення компонентних потоків здійснюються мультиплексорами введення/виведення - АДМ;

- комутація віртуальних контейнерів у відповідності зі схемою маршрутизації забезпечується цифровими комутаторами (кроскомутаторами, кросконекторами) - DXC;

- об'єднання (концентрація) декількох однотипних потоків здійснюється концетраторами HUB;

- регенерація сигналів забезпечується регенераторами - R;

Таким чином, мультиплексори SDH є універсальними пристроями, що крім задач мультиплексування спроможнi виконувати задачі комутації, концентрації і регенерації цифрових потоків, переданих по мережних трактах SDH.

Мультиплексори SDH класифікуються на первинні, вторинні, третинні і т.д. Первинний синхронний мультиплексор (ПСМ) забезпечує поєднання мереж PDH і SDH. Він формує STM-1 на основі мультиплексування типових потоків PDH Е1, Е3 і Е4 (рис. 1) зі швидкістю цифрового потоку 155,52 кбіт/с.

Вторинний синхронний мультиплексор (ВСМ) з 4-х вхідних синхронних потоків ПСМ формує вихідний потiк зі швидкістю 155,52 4=622,08 Мбіт/с.

Третинний синхронний мультиплексор (ТСМ) з 4-х потоків ВСМ формує потiк зі швидкістю 622,08 4=2488,32 Мбіт/с .

Технічна реалізація мультиплексорів має ряд особливостей.

По-перше, всі мультиплексори мають у своєму складі високошвидкісні комутатори, що забезпечують маршрутизацію, перегрупування, об'єднання віртуальних контейнерів відповідно до інформації, розміщеної в маршрутному заголовку відповідного контейнера. У залежності від можливостей комутатора мультиплексор може працювати в режимі кінцевого термінала (T) або проміжного лінійного термінала введення/виведення (АDМ).

По-друге, всі мультиплексори мають оптичне введення/виведення. Використання оптичних приймачiв-передавачів і мультиплексорів-регенераторів забезпечує передачу сигналів на великі відстані. У локальних мережах з невеликими відстанями між кінцевими вузлами мультиплексори-регенератори можуть бути не потрібні.

По-третє, всі блоки, пов'язані з передачею, прийомом і обробкою цифрового оптичного сигналу мають 100%-е резервування, що забезпечує високу надійність телекомунікаційних мереж. Під час обриву оптичного кабелю в тракті основного (працюючого) маршруту виробляється автоматичне переключення на резервний. Тому перерва зв'язку складає не більше 10 мс.

Термінальний мультиплексор (ТМ) (рис.2) є кінцевим пристроєм з визначеною кількістю каналів доступу (компонентних портів) і одним або двома, оптичними виходами (агрегатними портами). Термінальний мультиплексор забезпечує введення/виведення трібів (компонентних потоків PDH і SDH ієрархій) або складання/розбирання контейнерів і локальну комутацію входу одного компонентного порту (трібного інтерфейсу) на вхід іншого трібного інтерфейсу. Як правило, ця комутація обмежена трібами 1,5 і 2 Мбіт/с.

Особливістю синхронного мультиплексора (SMUX) є наявність двох агрегатних оптичних виходів (каналів прийому/передачі), що забезпечують стовідсоткове резервування (захист за схемою 1+1) з метою підвищення надійності. Ці виходи називають основними і резервними під час використання ТМ у мережі з лінійною структурою (топологією) або східними і західними під час використання в мережі з кільцевою топологією. Тому виходи „захід” і „схід” визначають два протилежних напрямки шляху передачі сигналу: по кільцю вправо „східний”, по кільцю вліво „західний”. Резервування 1+1 є внутрішньою особливістю мереж SDH. Якщо резервування не використовується (незахищений режим), то мультиплексор має один агрегатний вихід. На рис. 3 наведений фрагмент транспортної мережі, що пояснює функції ТМ на прикладі передачі компонентних потоків 2М у транспортному потоці STM-1.

Мультиплексор вводу/виводу (АДМ) забезпечує ввiд/вивід окремих компонентних потоків (2М, 34М, 140М або 155М) транзиту й автоматичне резервування ушкоджених трактів і секцій. Таким чином, на вхід АДМ може надходити той самий набір компонентних потоків (трибів), що і на вхід ТМ. На відміну від ТМ АДМ можуть комутувати вихідні потоки в обох напрямках, а також переключати канал прийому на канал передачі на обох сторонах („східної” і „західної”) при виході з ладу одного з напрямків.

Рисунок 1. Фрагмент транспортної мережі

Більш того, АДМ дозволяє організувати обхідний режим: при виході АДМ із ладу основний потік проходить мимо АДМ, в обхід його. Зазначені можливості дозволяють використовувати АДМ у кільцевій топології. На рис. 4 наведено фрагмент транспортної мережі, що пояснює функції АДМ на прикладі передачі потоків 2М в STM-1.

Рисунок 2. Фрагмент транспортної мережі

Кроскомутатор (DXС) призначений для з'єднання каналів, закріплених за користувачами, шляхом постійних або напівпостійних (часових) перехресних з'єднань між ними. Він містить компонентні й агрегатні порти і забезпечує комутацію каналів різної пропускної спроможності (від 2М до 155М). На рис. 5 наведено фрагмент транспортної мережі, що пояснює функцію комутатора - маршрутизацію.

Фрагмент транспортної мережі

Рисунок 3

З рис. 5 видно, що компонентні потоки, які надходять у складі агрегатного потоку (STM-1), у кросовому комутаторі (DXC) пункту Е комутуються для передачі по відповідних напрямках. Так, наприклад, за рахунок комутації забезпечується передача потоку 4 між пунктами А i В, потоку 5 - між А і Д, потоку 8 - між В і С, потоку 10 - між Д і С і т.д.

Крім маршрутизації віртуальних контейнерів, яка виконується на основі інформації, що утримується в маршрутному заголовку відповідного контейнера, комутатори DХС можуть виконувати ряд інших функцій:

- об'єднання (консолідацію, концентрацію) декількох, як правило, однотипних потоків, що надходять від вилучених вузлів SDH в один або кілька потоків;

- сортування або перегрупування віртуальних контейнерів, що здійснюються з метою формування декількох упорядкованих, наприклад, однотипних віртуальних контейнерів із загального потоку віртуальних контейнерів, що надходять на вхід комутатора;

- ввiд/вивід віртуальних контейнерів, здійснюваний під час роботи мультиплексора АДМ.

- доступ до віртуального контейнера, здійснюваний під час тестування устаткування;

- трансляцію потоку від однієї точки до декількох (розгалуження цифрового потоку по декількох напрямках).

Регенератор забезпечує відновлення форми і тривалості імпульсних сигналів. Він є мультиплексором з одним вхідним каналом (як правило, оптичним трибом STM-N) і одним або двома (під час використання схеми захисту 1+1) агрегатними виходами (каналами). Використання регенератора дозволяє збільшити відстань між вузлами мережі SDH.

Синхронні мультиплексори розробляються різними зарубіжними компаніями і мають визначені розходження характеристик і можливостей. Разом з тим високий рівень стандартизації технології SDH дозволяє значною мірою уніфікувати основні параметри мультиплексорів.

2. Топологія мереж SDH

У мережах SDH використовуються практично усі види топологій: коміркова (кожний з кожним), зіркоподібна (радіальна), шинна (лінійна) і кільцева. Таким чином, у мережах SDH використовуються топології, аналогічні існуючій в мережах РDH, що дозволяє зменшити витрати коштів на прокладку нової кабельної каналізації і проектування нової мережі.

В ідеальній комірній мережі кожен вузол зв'язку з'єднується з кожним. Очевидною перевагою такої мережі є її висока надійність за рахунок наявності альтернативної маршрутизації. Недоліком цієї мережі є збільшення кількості шляхів непропорційно збільшенню кількості мережних вузлів. Комірні структури використовуються головним чином у невеликих і спеціальних мережах, у яких висуваються підвищені вимоги до надійності передачі інформації.

У зіркоподібній (радіальній) мережі (рис.6) усі вузли мережі пов'язані з центральним вузлом, що відіграє роль концентратора, у якому частина трафіка може бути виведена на термінали користувачів, а інша частина може бути розподілена по інших вилучених вузлах. Цей концентратор (SMUX HUB) має бути мультиплексором введення/виведення з розвинутими можливостями крос-комутації.

Рисунок 4

Багаторівневі ієрархічні зіркоподібні (радіально вузлові) мережі складають основу глобальних мереж. Їхньою перевагою є те, що при відмовленні одного з центрів інші приєднані зіркоподібні мережі є працездатними.

Шинна (лінійна) структура (рис. 7) використовується при порівняно низькiй інтенсивності трафіка і необхідності забезпечувати ввiд/вивід трибів у проміжних пунктах.

Рисунок 5

На кінцевих пунктах використовуються термінальні мультиплексори (ТМ), а на проміжних - мультиплексори введення/виведення (АDМ).

Лінійна структура вiдiграє в мережах SDH підлеглу роль, оскільки послідовне з'єднання мережних елементів особливо ненадійно.

Якщо в мережі з лінійною структурою кінцеві вузли з'єднуються разом, то вийде мережа з кільцевою топологією (рис.6).

Рисунок 6

Ця топологія широко використовується для побудови мереж SDH перших двох рівнів SDH ієрархії (STM-1 і STM-4). Основною перевагою цієї топології є легкість організації захисту типу 1+1 завдяки наявності в мультиплексорах двох пар (основних і резервного) оптичних агрегатних виходів - „схід-захід”, що дозволяє організувати подвійне кільце з зустрічними потоками.

Кільцева топологія дозволяє мережі самовідновлюватися під час відмовлення того або іншого її вузла, або під час обриву оптичного кабелю одного з кілець.

3. Методи підвищення відмовостійкості синхронних потоків

Однією з основних переваг технології SDH є можливість такої організації мережі, при якій досягається висока надійність її функціонування, за рахунок чого забезпечується збереження і відновлення працеспроможності мережі навіть у випадку відмовлення одного з її елементів або середовища передачі - кабелю.

Існує декілька різних методів забезпечення швидкого відновлення працеспроможності синхронних мереж:

- резервування ділянок мережі по схемах 1+1 або 1:1 по рознесених трасах. У цьому випадку ділянки між двома вузлами мережі з'єднуються по двох рознесених трасах, сигнали по яких поширюються одночасно. У вузлі прийому вони можуть оброблятися за однією із двох схем: під час резервування за схемою 1+1 прийняті сигнали аналізуються і вибирається той, який має найкращі параметри; під час резервування за схемою 1:1 - альтернативним маршрутам призначаються пріоритети - низький і високий. У робочому режимі знаходиться маршрут з високим пріоритетом, а маршрут з низьким пріоритетом знаходиться в режимі гарячого резерву.

- організація кільцевих мереж, що самовідновлюються, резервованих за схемами 1+1 і 1:1. У цьому випадку використовується топологія типу «кільце», що може бути організована за допомогою двох волокон (топологія «здвоєного кільця») або чотирьох волокон («два здвоєних кільця»). Незважаючи на більш високу вартість чотириволоконного варіанта він використовується, тому що він забезпечує більш високу надійність мережі;

- резервування термінального устаткування за схемами 1:1 і N:1. У цих схемах відновлення працеспроможності здійснюється за рахунок резервування на рівні трібних інтерфейсів. Схема резервування в загальному випадку N:1, тому з N основних трібних інтерфейсних карт використовується одна резервна, яка автоматично вибирається системою крос-комутації при відмовленні однієї з основних;

- відновлення працеспроможності мережі шляхом обходу непрацездатного вузла за рахунок його виключення зі схеми функціонування. Так, системи керування SDH мультиплексорів звичайно дають можливість організувати обхідний шлях, що дозволяє пропускати агрегатні потоки мимо мультиплексора у випадку його відмовлення;

- використання системи оперативного переключення. За принципом організації захисту цей метод нагадує метод резервування 1:1 з використанням рознесених трас. Різниця в тому, що в останньому випадку фізичний або віртуальний канал вже існує, тоді як у першому він формується в момент оперативного переключення.

Зазначені методи захисту синхронних потоків можуть використовуватися як окремо, так і в комбінації один з одним, що значно підвищує відмовостійкість мережі в цілому.

4. Загальна характеристика мережного керування SDH

Основні функції керування в SDH убудовані в канали заголовка (Д1…Д12 - вбудовані канали керування). Канали Д1,Д2,Д3 (у RSOH) і Д4…Д12 (у МSОH), швидкості передачі яких 192 і 576 кбіт/с відповідно, використовуються для обміну керуючою інформацією вузловими елементами мережі безпосередньо під час передачі основних інформаційних потоків.

Мережна система керування (TMN) - це логічно окрема мережа, що підключена до користувальницької мережі у визначених точках. Користувальницька мережа є для мережі керування фізичним середовищем передачі. Базова функціональна модель TMN наведена на рис. 9.

Основою TMN є комунікаційна мережа передачі даних (DСN), що забезпечує необхідні з'єднання з мережними елементами й устаткуванням керування мережі (наприклад, операційної системи з проміжними пристроями).

Операційна система (OS) забезпечує менеджмент даних у регіональних або централізованих пунктах керування.

Рисунок 7

Проміжний пристрій (MD) забезпечує необхідне перетворення протоколів і збереження даних.

Для локальних додатків до MD може бути підключена окрема локальна комунікаційна мережа (LCN).

Зараз передбачається, що TMN підтримуватиме п'ять основних функцій:

- керування робочими характеристиками систем;

- керування відновленнями і забезпечення надійності роботи систем;

- керування конфігурацією систем;

- ведення бухгалтерської звітності і тарифікації в системі;

- керування безпекою систем і забезпечення конфіденційності інформації, яка передається.

5 Загальна характеристика синхронізації мереж SDH

модуль мережа мультиплексор керування

Тактова синхронізація елементів синхронної мережі здійснюється сигналами від одного джерела такту. Якщо в мережі використовується більше одного джерела синхронізації, то така мережа є мережею плезіосинхронною. Прикладом такої мережі є мережа SDH з міжнародними лініями.

Існують два методи тактової синхронізації: ієрархічний метод примусової синхронізації з парами провідний-відомий таймери і неієрархічний метод взаємної синхронізації. Найбільш широко в мережах SDH використовується перший метод, який передбачає розподіл тактових імпульсів від первинного (еталонного) джерела (рис 7.)

Рисунок 7

Для забезпечення тактової синхронізації елементів мережі SDH використовується високоточний генератор тактових імпульсів або таймер і система передачі сигналу синхронізації на усі вузли мережі зв'язку. Система такого розподілу побудована за ієрархічною схемою, у якій сигнали від первинного еталонного генератора тактових імпульсів (первинного таймера) PRC розподіляються по мережі, створюючи вторинні (відомі) еталонні генератори. Як первинний еталонний генератор можуть використовуватися сигнали атомного генератора тактових імпульсів (з точністю не гірше 10^-11), або сигнали супутникової системи синхронізації і служби єдиного часу.

Світовий скоординований час (UTC) є найбільш універсальним і точним джерелом хронуючого сигналу. Для його трансляції використовуються супутникові системи LORAN-C і глобальна система позиціювання GPS. Реалізація прийому сигналів UTC вимагає значних витрат і здійснюється в центрах супутникового зв'язку. Сигнали UTC використовують для підстроювання локальних первинних джерел (SSU), установлених на транзитних вузлах. Як локальні джерела такту використовуються поліпшені рубідієві годинники. Створення розподілених джерел первинних еталонних джерел хронуючих сигналів підвищує надійність синхронізації мереж SDH. Якщо сигнал PRC пропадає, то SSU виробляє високоякісний синхронізуючий сигнал, принаймні, протягом 24 годин. Якщо всі такти (PRC і SSU) пропадають, мережний елемент SDH може підтримувати синхронізацію тільки близько 15 с.

Размещено на Allbest.ru