Синхронная цифровая иерархия

Рис. 3.2.Мультиплексор в режиме регенератора.

    Коммутатор. Физически возможности внутренней коммутации каналов заложены в самом мультиплексоре SDH, что позволяет говорить о мультиплексоре как о внутреннем или локальном коммутаторе. На рис.3.3., например, менеджер полезной нагрузки может динамически изменять логическое соответствие между трибным блоком TU и каналом доступа, что равносильно внутренней коммутации каналов. Кроме этого, мультиплексор, как правило, имеет возиожность коммутировать собственные каналы доступа, (рис.3.4.), что равносильно локальной коммутации каналов.

    На  мультиплексоры, например, можно возложить  задачи локальной коммутации на уровне однотипных каналов доступа, т.е. задачи, решаемые концентраторами (рис.3.4.). 
В общем случае приходиться использовать специально разработанные синхронные коммутаторы - SDXC, осуществляющие не только локальную, но и общую или проходную (сквозную) коммутацию высокоскоростных потоков и синхронных транспортных модулей STM-N (рис.3.5). 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. 3.3.Мультиплексор ввода/вывода в режиме внутреннего коммутатора.

Рис. 3.4.Мультиплексор ввода/вывода в режиме локального коммутатора.  

    Можно выделить шесть различных функций, выполняемых коммутатором:

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

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

    - трансляция (translation) потока от точки к нескольким точкам, или к мультиточке, осуществляемая при использовании режима связи "точка - мультиточка";

    - сортировка или перегрупировка (drooming) виртуальных контейнеров VC, осуществляемая с целью создания несколких упорядоченных потоков VC из общего потока VC, поступающего на коммутатор;

    - доступ к виртуальному контейнеру VC, осуществляемый при тестировании оборудования;

    - ввод/вывод (drop/insert) виртуальных контейнеров, осуществляемый при работе мультиплексораввода/вывода; 

Топология сети SDH.

    Рассмотрим  топологию сетей SDH. Существует базовый  набор стандартных топологий. Ниже рассмотрены такие базовые топологии.

    Топология "точка-точка".

    Сегмент сети, связывающий два узла A и B, или  топология "точка - точка", является наиболее простым примером базовой  топологии SDH сети (рис.3.6.). Она может  быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как по схеме без резирвирования канала приёма/передачи, так и по схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приёма/передачи).

    

Рис. 3.6.Топология "точка-точка", реализованная с использованием ТМ.

    Топология "последовательная линейная цепь".

    Эта базовая топология используеться  тогда, когда интенсивность трафика  в сети не так велика и существует необходимость ответвлений в  ряде точек линии, где могут вводиться каналы доступа. Она может быть представлена либо в виде простой последовательной линейной цепи без резервирования, как на рис.3.7., либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1, как на рис.3.8. Последний вариант топологии часто называют "упрощённым кольцом".

Рис. 3.7.Топология "последовательная линейная цепь", реализованная на ТМ и TDM.

Рис. 3.8.Топология "последовательная линейная цепь" типа "упрощённое кольцо" с защитой 1+1.

    Топология "звезда", реализующая  функцию концентратора.

    В этой топологии один из удалённых узлов сети, связанный с центром коммутации или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль концентратора, или хаба, где часть трафика может быть выведена на терминалы пользователя, тогда как оставшаяся его часть может быть распределена по другим удалённым узлам (рис.3.9.)

    

Рис. 3.9.Топология "звезда" c мультиплексором в качестве концентратора.

Топология "кольцо".

Эта топология (рис.3.10.) широко используется для построения SDH сетей первых двух уровней SDH иерархии (155 и 622 Мбит/с). Основное приемущество этой топологии - лёгкость организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX двух пар оптических каналов приёма/передачи: восток - запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками.

Рис. 3.10.Топология "кольцо" c защитой 1+1.

Архитектура сети SDH.

    Архитектурные решения при проектировании сети SDH могут быть сформированы на базе использования рассмотренных выше элементарных топологий сети в качестве её отдельных сегментов.

Радиально-кольцевая  архитектура.

    Пример  радиально-кольцевой архитектуры SDH сети приведён на рис.3.11. Эта сеть фактически построена на базе использования  двух базовых топологий: "кольцо" и "последовательная линейная цепь".

Рис. 3.11.Радильно-кольцевая сеть SDH.

Архитектура типа "кольцо-кольцо".

Другое  часто используемое в архитектуре  сетей SDH решение - соединение типа "кольцо-кольцо". Кольца в этом соединении могут быть либо одинакового, либо разного уровней  иерархии SDH. На рис.3.12 показана схема соединения двух колец одного уровня - STM-4, а на рис.3.13 каскадная схема соединения трёх колец - STM-1, STM-4, STM-16.

Рис. 3.12.Два кольца одного уровня.

Рис. 3.13.Каскадное соединение трёх колец.  

Линейная  архитектура для  сетей большой протяженности.

    Для линейных сетей большой протяженности  растояние между терминальными  мультиплексорами больше или много  больше того растояния, которое может  быть рекомендованно с точки зрения максимально допустимого затухания  волоконно-оптического кабеля. В этом случае на маршруте между ТМ (рис.3.14) должны быть установленны кроме мультиплексоров и проходного коммутатора ещё и регенераторы для востановления затухающего оптического сигнала. Эту линеёную архитектуру можно представить в виде последовательного соединения ряда секций, специфицированных в рекомендациях ITU-T G.957 и ITU-T G.958.  

    В процессе развития сети SDH разработчики могут использовать ряд решений, характерных, для глобальных сетей, таких как формирование своего "остова" (backbone) или магистральной сети в виде ячеистой (mush) структуры, позволяющей организовать альтернативные (резервные) маршруты, используемые в случае возникновения проблем при маршрутизации виртуальных контейнеров по основному пути. Это наряду с присущими сетям SDH внутренним резирвированием, позволяет повысить надёжность всей сети в целом. Причём при таком резервировании на альтернативных маршрутах могут быть использовнны альтернативные среды распространения сигнала. Например, если на основном маршруте используется ВОК, то на резервном - РРЛ, или наоборот. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЧАСТЬ2

ЧАСТЬ2

4. Построение SDH

Процессы  загрузки/выгрузки цифрового  потока.

    Рассмотрим  процессы, связанные с загрузкой  и выгрузкой цифрового потока в транспортный модуль системы SDH (транспортный модуль STM-N). Процесс загрузки цифрового потока в транспортные модули представлен схематически на рис. 4.1.

 
Рис. 4.1.Процесс загрузки цифрового потока в синхронные транспортные модули (STM-N)

    В качестве примера рассмотрим процесс формирования синхронного транспортного модуля STM-1 из нагрузки потока Е1 (рис.4.2).

    

 

    Рис.4.2.Формирование синхронного транспортного модуля STM-1 из нагрузки потока Е1.

    Как видно из рисунка, в процессе формирования синхронного транспортного модуля к нагрузке сначала добавляются выравнивающие биты, а также фиксированные, управляющие и упаковывающие биты. Ниже более подробно остановимся на процессе выравнивания скорости нагрузки при формировании контейнера С-n (процессе стаффинга в системе SDH). К сформированному контейнеру С-12 добавляется заголовок маршрута VC-12 РОН (Path Overhead), в результате формируется виртуальный контейнер.

    Добавление  к виртуальному контейнеру 1 байта  указателя (PTR) превращает первый в блок нагрузки (TU). Затем происходит процедура мультиплексирования блоков нагрузки в группы блоков нагрузки (TUG) различного уровня вплоть до формирования виртуального контейнера верхнего уровня VC-4. В результате присоединения заголовка маршрута VC-4 РОН образуется административный блок (AU), к которому подсоединяется секционный заголовок SОН (Section Overhead). Учитывая разделение маршрута на два типа секций (рис. 3.14), SОН состоит из заголовка регенераторной секции (RSOH) и заголовка мультиплексорной секции (MSOH). К структуре заголовка еще вернемся при рассмотрении форматов заголовков, где будут рассмотрены значения байтов SОН.

    Как видно, процесс загрузки цифрового  потока связан с использованием процессов  выравнивания (битового стаффинга), активностью  указателей, а также с использованием заголовков РОН и SOH. В этом разделе мы рассмотрим процессы выравнивания скорости загружаемого цифрового потока и их влияние на параметры цифровой нагрузки.

    Известно, размер контейнера в системе передачи SDH стандартизирован. Его размер несколько больше размера, необходимого для загрузки потока PDH соответствующего уровня иерархии с учетом максимально допустимой вариации скорости загружаемого потока. При загрузке цифрового потока производится процедура выравнивания его скорости методом битового стаффинга, для этого используется часть контейнера.  

Различают два тида битового стаффинга:

• плавающее выравнивание предусматривает не только компенсацию разницы в скоростях загружаемых цифровых потоков, но и ее вариацию. В этом случае полезная нагрузка в контейнере может гибко увеличиваться и уменьшаться, давая возможность грузки в контейнер потока с вариацией скорости. Для обеспечения плавающего выравнивания в нескольких частях контейнера предусматриваются поля переменного стаффинга. Периодически повторяемые индикаторы стаффинга определяют, является ли бит в поле переменного стаффинга информационным или битом выравнивания и подлежит уничтожению в процессе выгрузки;
• фиксированное выравнивание предусматривает добавление в состав контейнера дополнительных битов для того, чтобы его размер соответствовал стандартному. В отличие от процесса плавающего выравнивания, где стаффинговые биты идентифицируются индикаторами, в процессе фиксированного выравнивания индикаторы не используются. Место расположения стаффингового поля определено структурой контейнера.

    В процессе загрузки и выгрузки цифрового  потока в синхронный транспортный модуль обычно используются оба вида выравнивания.

    В качестве примера рассмотрим загрузку потока 140 Мбит/с в транспортный модуль STM-1 (рис. 4.3).

    

 
Рис. 4.3. Загрузка потока 140 Мбит/с в синхронный транспортный модуль

    Как видно из рисунка, в процессе загрузки потока 140 Мбит/с в синхронный транспортный модуль используются процедуры фиксированного выравнивания (биты R) и плавающего выравнивания (биты S, индикаторы С). Процедура фиксированного стаффинга используется чаще и связана с полями X, Y и Z. Процедура плавающего выравнивания связана с использованием полей Х и Z, причем непосредственно стаффинговые биты плавающего выравнивания передаются в поле Z. Поле Х содержит индикатор стаффинга, передаваемый периодически (до появления поля Z индикатор передается 5 раз).