Федеральное агентство связи


Рис. 2.6. Размещение байтов заголовка SOH для фреймов STM-N В результате мы получаем расширенную матрицу



страница3/7
Дата22.06.2019
Размер1.12 Mb.
ТипКонспект
1   2   3   4   5   6   7

Рис. 2.6. Размещение байтов заголовка SOH для фреймов STM-N

В результате мы получаем расширенную матрицу (рис. 2.6), новые координаты которой (row, col) могут быть вычислены по а, b, с: row = a, col = N(b-1) + с.

Структура заголовка SOH фрейма STM-4, полученная с соблюдением указанных правил, имеет формат 9x36 байтов и приведена на рис. 2.7, а аналогичная структура SOH фрейма STM-16 имеет формат 9x144 байта и приведена на рис. 2.8. Структуры заголовка SOH для других скоростей фор­мально не стандартизованы, хотя STM-64 уже используется на практике. Она, очевидно, будет иметь формат 9x576 байтов, а внутренняя структура может быть реконструирована на основе общих правил формирования row, col, проиллюстрированных на рис. 2.6.



Рис. 2.7. Структура заголовков SOH фрейма STM-4



Рис. 2.8. Структура заголовков SOH фрейма STM-16

Лекция 4. 2.5. Функциональные модули сетей SDH

В этом разделе мы опишем основные элементы систем передачи данных на основе SDH, или функ­циональные модули SDH. Эти модули могут быть связаны между собой в сеть SDH. Связи модулей можно рассматривать с двух сторон: логической и физической. С одной стороны, логика работы или взаимодействия модулей в сети определяет необходимые функциональные связи модулей - топологию, или архитектуру сети SDH. Она позволяет, как анализировать общие закономерности функционирования сети, достоинства и недостатки различных топологий, так и выбирать топологию сети оптимальную для решения конкретной задачи. С другой стороны, модули связаны между собой физической средой распространения SDH сигнала, создаваемой кабелем (как правило, волоконно-оптическим) или эфиром при использовании радиосвязи. Это позволяет выявить физические преде­лы и ограничения на функционирование систем с заданной топологией.



      1. Функциональные задачи и модули сетей SDH

Сеть SDH, как и любая сеть, строится из отдельных функциональных модулей ограниченного набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминального оборудо­вания. Этот набор определяется основными функциональными задачами, решаемыми сетью:

  • сбор входных потоков через каналы доступа в агрегатный блок, пригодный для транспорти­ровки в сети SDH - задача мультиплексирования, решаемая терминальными мультип­лексорами - ТМ сети доступа;

  • транспортировка агрегатных блоков по сети с возможностью ввода/вывода вход­ных/выходных потоков - задача транспортирования, решаемая мультиплексорами вво­да/вывода - ADM, логически управляющими информационным потоком в сети, а физически - потоком в физической среде, формирующей в этой сети транспортный канал;

  • перегрузка виртуальных контейнеров в соответствии со схемой маршрутизации из одного
    сегмента сети в другой, осуществляемая в выделенных узлах сети, - задача коммутации,
    или кросс-коммутации, решаемая с помощью цифровых коммутаторов или кросс-
    коммутаторов - DXC;

  • объединение нескольких однотипных потоков в распределительный узел - концентратор
    (или хаб) - задача концентрации, решаемая концентраторами;

  • восстановление (регенерация) формы и амплитуды сигнала, передаваемого на большие
    расстояния, для компенсации его затухания - задача регенерации, решаемая с помощью
    регенераторов - устройств, аналогичных повторителям в LAN;

  • сопряжение сети пользователя с сетью SDH - задача сопряжения, решаемая с помощью
    оконечного оборудования - различных согласующих устройств, например, конвертеров ин­терфейсов, конвертеров скоростей, конвертеров импедансов и т. д.



      1. Мультиплексоры

Основным функциональным модулем сетей SDH является мультиплексор. Мы будем использовать этот термин как для собственно мультиплексоров, служащих для сборки (мультиплексирования) высокос­коростного потока из низкоскоростных, так и для демультиплексоров, служащих для разборки (демультиплексирования) высокоскоростного потока с целью выделения низкоскоростных потоков.

Мультиплексоры SDH в отличие от обычных мультиплексоров, используемых, например, в сетях PDH, выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств терминального доступа, позволяя подключать низкоскоростные каналы PDH иерархии непосредственно к своим вхо­дным портам. Они являются более универсальными и гибкими устройствами, позволяющими решать практически все перечисленные выше задачи, т.е. кроме задачи мультиплексирования выполнять еще и задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу модульной конструкции SDH мультиплексора - SMUX, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включенных в спецификацию мультиплек­сора. Принято, однако, выделять два основных типа SDH мультиплексора: терминальный мульти­плексор и мультиплексор ввода/вывода.



Терминальный мультиплексор ТМ является мультиплексором и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующими трибам PDH и SDH иерархий (рис. 2.9). Терминальный мультиплексор может или вводить каналы, т.е. коммутировать их со входа трибного интерфейса на линейный выход, или выводить каналы, т.е. коммутировать их с линейного входа на выход трибного интерфейса. Он может также осуществлять локальную коммутацию входа одного трибного интер­фейса на выход другого трибного интерфейса. Как правило эта коммутация ограничена трибами 1,5 и 2 Мбит/с.



Рис. 2.9. Синхронный мультиплексор (SMUX): терминальный мультиплексор (ТМ) или мультиплексор ввода/вывода (ADM)

Для мультиплексора максимального на данный момент действующего уровня SDH иерархии (STM-64), имеющего скорость выходного потока 10 Гбит/с, максимально полный набор каналов дос­тупа может включать PDH трибы 1.5, 2, 6, 34, 45, 140 Мбит/с и SDH трибы 155, 622 и 2500 Мбит/с, соответствующие STM-1,4,16. Если PDH трибы являются "электрическими", т.е. использующими электрический сигнал для передачи данных, то SDH трибы могут быть как электрическими (STM-1), так и оптическими (STM-1,4,16). Для мультиплексоров SDH уровня STM-16 из этого набора исключа­ется триб 2500 Мбит/с, для уровня STM-4 из него исключается триб 622 Мбит/с, и, наконец, для пер­вого уровня - триб 155 Мбит/с. Ясно, что конкретный мультиплексор может и не иметь полного набо­ра трибов для использования в качестве каналов доступа. Это определяется не только пожеланиями заказчика, но и возможностями фирмы-изготовителя.

Другой важной особенностью SDH мультиплексора является наличие двух оптических линейных выходов (каналов приема/передачи), называемых агрегатными выходами и используемых для соз­дания режима стопроцентного резервирования, или защиты по схеме 1+1 с целью повышения наде­жности. Эти выходы (в зависимости от топологии сети) могут называться основными и резерв­ными (линейная топология, см. ниже рис. 2.15) или восточными и западными (кольцевая тополо­гия). Нужно заметить, что термины "восточный" и "западный", применительно к сетям SDH, используются достаточно широко для указания на два прямо противоположных пути рас­пространения сигнала в кольцевой топологии: один - по кольцу влево - "западный", другой - по коль­цу вправо - "восточный". Они не обязательно являются синонимами терминов "основной" и "резервный". Если резервирование не ис­пользуется (так называемый незащищенный режим), достаточно только одного выхода (одного канала приема/передачи). Резервирование 1+1 в сетях SDH является их внутренней особенностью и не име­ет ничего общего с так называемым внешним резервированием, когда используется альтернатив­ный (резервный) путь от одного узла сети к другому, как это делается в так называемой ячеистой сети SDH, работающей в незащищенном режиме.

Мультиплексор ввода/вывода ADM может иметь на входе тот же набор трибов, что и терми­нальный мультиплексор (рис. 2.9). Он позволяет вводить/выводить соответствующие им каналы. До­полнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, ADM позволяет осуществлять сквоз­ную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях (например, на уровне контейнеров VC-4 в потоках, поступающих с линейных или агрегатных выходов, т.е. оптических каналов прие­ма/передачи), а также осуществлять замыкание канала приема на канал передачи на обоих сторонах ("восточной" и "западной") в случае выхода из строя одного из направлений. Наконец, он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Все это дает возможность использовать ADM в топологиях типа кольца.

2.5.3. Концентраторы

Концентратор (иногда называемый по-старому - хаб, так как используется в топологических схемах типа "звезда"), представляет собой мультиплексор, объединяющий несколько, как правило однотип­ных (со стороны входных портов) потоков, поступающих от удаленных узлов сети в один распреде­лительный узел сети SDH, не обязательно также удаленный, но связанный с основной транспортной сетью (рис. 2.10).

Этот узел может также иметь не два, а три, четыре или больше линейных портов типа STM-N или STM-N-1 (рис. 2.10а,б,в) и позволяет организовать ответвление от основного потока или кольца (рис. 2.10а), или, наоборот, подключение двух внешних ветвей к основному потоку или кольцу (рис. 2.106) или, наконец, подключение нескольких узлов ячеистой сети к кольцу SDH (рис. 2.10в). В общем случае он позволяет уменьшить общее число каналов, подключенных непосредственно к основной транспортной сети SDH. Мультиплексор распределительного узла в порте ответвления позволяет локально коммутировать подключенные к нему каналы, давая возможность удаленным узлам обмениваться через него между собой, не загружая трафик основной транспортной сети.





Рис. 2.10. Синхронный мультиплексор (SMUX) в режиме концентратора

2.5.4. Регенераторы

Регенератор представляет собой вырожденный случай мультиплексора, имеющего один входной канал - как правило, оптический триб STM-N и один или два (при использовании схемы защиты 1 + 1) агрегатных выхода (рис. 2.11).

Он используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети SDH путем регенерации сигналов полезной нагрузки. Обычно это расстояние (учитывая практику использования одномодовых волоконно-оптических кабелей) составляет 15-40 км для длины волны порядка 1300 нм или 40-80 км - для 1500 нм, хотя при использовании оптических усилителей оно может достигать 100-150 км.





Рис. 2.11. Мультиплексор в режиме регенератора

Более точно это расстояние определяется отношением допустимых для секции регенератора суммарных потерь к затуханию на 1 км длины кабеля.



Лекция 5.

2.5.5. Коммутаторы

Подавляющее большинство современных мультиплексоров ввода/вывода строятся по модульному принципу. Среди этих модулей центральное место занимает кросс-коммутатор или просто комму­татор - DXC. В синхронной сети он позволяет установить связи между различными каналами, ассо­циированными с определенными пользователями сети, путем организации полупостоянной (временной) перекрестной связи, или кросс-коммутации, между ними. Возможность такой связи позволяет осуществить маршрутизацию в сети SDH на уровне виртуальных контейнеров VC-n, управляемую сетевым менеджером (управляющей системой) в соответствии с заданной конфигурацией сети.

Физически возможности внутренней коммутации каналов заложены в самом мультиплексоре SDH, что позволяет говорить о мультиплексоре как о внутреннем или локальном коммутаторе. На рис. 2.12, например, менеджер полезной нагрузки может динамически изменять логическое соответ­ствие между трибным блоком TU и каналом доступа (трибным интерфейсом), что равносильно внут­ренней коммутации каналов. Кроме этого, мультиплексор, как правило, имеет возможность комму­тировать собственные каналы доступа, (рис. 2.13), что равносильно локальной коммутации каналов (как отмечалось у ТМ и ADM выше). На мультиплексоры, например, можно возложить задачи локаль­ной коммутации на уровне однотипных каналов доступа, т.е. задачи, решаемые концентраторами (рис. 2.13).




Все это говорит о возможности распределенного управления процессом коммутации в узлах сети SDH. Однако эти возможности в большинстве своем ограничены как по числу коммутируемых каналов, так и по типу виртуальных контейнеров VC, доступных для коммутации. Поэтому в общем случае приходится использовать специально разработанные синхронные коммутаторы - SDXC, осуществляющие не только локальную, но и общую или проходную (сквозную) коммутацию высо­коскоростных потоков (34 Мбит/с и выше) и синхронных транспортных модулей STM-N (рис. 2.14). Важной особенностью таких коммутаторов является отсутствие блокировки других каналов при коммутации, когда коммутация одних групп TU не накладывает ограничений на процесс обработки других групп TU. Такая коммутация называется неблокирующей.

Рис. 2.12. Мультиплексор ввода/вывода в режиме внутреннего коммутатора






Рис. 2.13. Мультиплексор ввода/вывода в режиме локального коммутатора



Рис. 2.14. Общий или проходной коммутатор высокоскоростных каналов

Существуют несколько типов коммутаторов SDXC в зависимости от того, какие виртуальные контейнеры они могут коммутировать. Их обозначение в общем случае имеет вид SDXC п/т, где п означает номер виртуального контейнера, который коммутатор может принять на вход, am- номер максимально возможного уровня виртуального контейнера, который он способен коммутировать. Иногда вместо номера виртуального контейнера т указывают набор коммутируемых виртуальных контейнеров, например, m/p/q. Так например, для уровня STM-1 могут быть указаны следующие ти­пы коммутаторов:

- SDXC 4/4 - коммутатор, позволяющий принимать и обрабатывать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с;

- SDXC 4/3/2/1 - коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и обрабатывать VC-3, VC-2 и VC-1, или потоки 34 или 45, 6 и 1,5 или 2 Мбит/с;

- SDXC 4/3/1 - коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и обрабатывать VC-3 и VC-1, или потоки 34 или 45 и 1,5 или 2 Мбит/с;

- SDXC 4/1 - коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и обрабатывать VC-1, или потоки 1,5 или 2 Мбит/с.

Коммутатор выполняет ряд специфических функций в зависимости от режима работы и состава оборудования, с которым он работает.

2.5.6. Функции, выполняемые коммутатором

Можно выделить шесть различных функций, выполняемых коммутатором. Они иллюстрируются

рис. 2.15:


  • маршрутизация (routing) виртуальных контейнеров VC, проводимая на основе использова­ния информации в маршрутном заголовке РОН соответствующего контейнера;

  • консолидация или объединение (consolidation/hubbing) виртуальных контейнеров VC, про­водимая в режиме работы концентратора/хаба;

  • трансляция (translation) потока от точки к нескольким точкам, или к мультиточке, (point-to-multipoint), осуществляемая при использовании режима связи

"точка-мультиточка";

  • сортировка или перегруппировка (grooming) виртуальных контейнеров VC, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных, например, по типу контейнеров, потоков VC из общего потока VC, поступающего на коммутатор;

  • доступ к виртуальному контейнеру VC (test access), осуществляемый при тестировании обо­рудования;

  • ввод/вывод (drop/insert) виртуальных контейнеров, осуществляемый при работе мультиплек­сора ввода/вывода.



Рис. 2.15. Схемы реализации функций, выполняемых коммутатором Штриховкой указаны блоки, участвующие в данной схеме реализации конкретной функции.

2.5.7. Методы кросс-коммутации и взаимодействие сетей SDH

Как было указано выше кросс-коммутатор может осуществлять три типа коммутации: внутреннюю, локальную и проходную. Рассмотрим кратко, как это осуществляется.

Коммутатор может рассматриваться как некоторая внутренняя многопортовая сеть, связываю­щая три типа портов: линейные порты ввода/вывода (in), линейные порты вывода/ввода (out) и трибные порты ввода/вывода (trib). Ядром такого коммутатора является неблокируемая, полно­доступная (в общем случае с трех сторон - in, out, trib) матрица размера n x n (рис. 2.16). Матрица управляется микроконтроллером и обеспечивает в общем случае коммутацию сигналов следующих уровней: TU-1 (1,5 или 2 Мбит/с), TU-2 (6 Мбит/с), TU-3 (34 или 45 Мбит/с) и AU-4 (140 Мбит/с). При этом возможна организация как однонаправленных, так и двунаправленных соединений типа: in-out, out-in, in-trib, trib-in, trib-out, out-trib, trib-trib.



Рис. 2.16. Схема матричного кросс-коммутатора

Первые два типа (in-out, out-in) относятся к классу проходных соединений, следующие четыре (in-trib, trib-in, trib-out, out-trib) - к классу внутренних и последнее (trib-trib) - к классу локальных. Как правило, допускаются соединения типа "точка-точка" - отображение одного входа/выхода на один выход/вход; "точка-мультиточка" - отображение одного входа на несколько выходов (называемое иногда мультикастинг), например, входа 2 на трибные выходы n-2, n-1, n; "точка - все точки" (отображение, называемое иногда бродкастинг или вещание).

Емкость кросс-коммутаторов может быть достаточно большой до 4096 х 4096 (или 4032 х 4032) соединений. Например, коммутатор компании Siemens, входящий в состав мультиплексоров SM-1/4, имеет емкость 1008x1008 неблокируемых соединений.

Мультиплексоры, имеющие такие мощные коммутаторы, дают возможность осуществлять два ти­па взаимодействия в сети SDH. Во-первых, осуществить связь двух колец SDH с перегрузкой трафика с одного кольца на другое. Причем, два кольца могут быть связаны как с помощью одного, так и двух мультиплексоров. Во-вторых, мультиплексор, рассматриваемый как автономный узел сети, может осу­ществлять функции концентратора с перегрузкой потоков на три (трехлучевая звезда) или на четыре (четырехлучевая звезда) направления. Это позволяет использовать их в сетях с ячеистой структурой, характерной для телефонных сетей общего пользования, где кольцевые схемы иногда менее эффектив­ны ввиду большого различия потоков в сегментах замкнутого маршрута, называемого "технологическим кольцом", чтобы отличать его от топологического кольца SDH, где число потоков во всех сегментах оди­наково. Для осуществления таких типов соединений можно использовать блоки коммутаторов, вставля­емые в стойку центрального узла (в топологии "звезда"). Для мультиплексоров уровня STM-4 это могут быть, например, 2 дополнительных коммутатора уровня STM-1, способных коммутировать порядка 126-252 первичных цифровых каналов по 2 Мбит/с каждый, как показано на рис. 2.10б.

Другим важным примером применения кросс-коммутаторов является организация связи не только различных сегментов сети SDH, но и связи в единую сеть сегментов сетей, различных по тех­нологии, например сетей PDH, SONET и SDH. Характерным примеров таких коммутаторов (класса SDXC 4/3/1), выпускаемых, как правило, в виде отдельных устройств, являются T::DAX компании ECI и 1641SX компании Alcatel.

Коммутатор T::DAX поддерживает европейские стандарты PDH и SDH и американские стандар­ты Async и SONET и позволяет осуществлять форматные преобразования PDH, SDH и SONET фрей­мов, обрабатывая следующий набор трибов PDH, SDH и SONET: 1,5 или 2 Мбит/с, 34 или 45 Мбит/с; STM-1; STS-1,3; ОС-3. Его эквивалентная коммутирующая емкость: основная - 1792x2 Мбит/с, рас­ширенная - 3584x2 Мбит/с.

Коммутатор 1641SX также поддерживает стандарты трех основных технологий PDH, SDH и SONET и позволяет локально или дистанционно обрабатывать потоки с суммарным эквивалентом STM-1 портов: 48, 112 или 192 с квадратной матрицей коммутации или с эквивалентом STM-1 пор­тов: 224 или 560 со специальной матрицей. В конфигурации с эквивалентом 48 STM-1 портов он поз­воляет, например, коммутировать: 448 каналов 2 Мбит/с, 24 канала 34 Мбит/с и по 16 каналов 140 Мбит/с и STM-1. Коммутатор может широко использоваться в различных топологиях типа "звезда" (рис. 2.17). Либо как шлюз между сетями PDH и SDH (рис. 2.17а) или между сетями SDH и SONET (рис. 2.176), либо вместо мультиплексоров более высокого уровня (рис. 2.17в), либо как мно­гопортовый концентратор для связи с узловыми мультиплексорами ячеистой сети (рис. 2.17г).



Рис. 2.17. Схемы использования коммутатора Alcatel 1641SX

Используя описанные выше функциональные элементы SDH, можно построить различные сети SDH, отличающиеся топологией, выбираемой в соответствии с целями и задачами, которые требует­ся решить.



Каталог: wp-content -> uploads -> 2013 -> ССТ
2013 -> Офис в Великобритании
2013 -> Методические указания по подготовке к защите выпускной квалификационной работы для студентов 4курса очной формы обучения по специальности 190604
2013 -> Руководство по применению строительных материалов ООО «стройдеталь»
2013 -> Консолидированный текст конвенции солас-74 consolidated text of the 1974 solas convention
2013 -> Ключевые слова: фармакологический аборт, менструальная функция, пенкрофтон, мизопростол. E. M. Pichushkina, S. B. Radynova, T. K. Paramonova analysis menstrual function in women with pharmacological abortion abstract
2013 -> Нэнси Мак-Вильямс
2013 -> Крок Лечебное дело и педиатрия. Буклет 2003 год
ССТ -> Учебное пособие по курсовому проектированию по курсу


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница