Функциональные модули сетей sdh

Сеть SDH строится из отдельных функциональных модулей определённого набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, усилителей, регенераторов, терминального оборудования.

Задачи функциональных модулей:

1. задача мультиплексирования — объединение входных потоков, поступающих через каналы доступа, в агрегатный поток для транспортировки по сети SDH. Эта задача решается терминальным мультиплексором ТМ или мультиплексором ввода/вывода ADM.

2. задача транспортировки — транспортировка агрегатных потоков по сети SDH с возможностью ввода/вывода входных/выходных потоков. Решается с помощью мультиплексора ADM и физической средой (ВОК).

3. задача концентрации — концентрация или объединение нескольких однотипных частично заполненных потоков в аналогичный, но более полно или полностью заполненный поток в узле-концентраторе (хабе).

4. задача усиления — усиление амплитуды сигнала, передаваемого на большие расстояния, для компенсации его затухания. Решается с помощью оптического усилителя.

5. задача регенерации — восстановление формы, амплитуды и исходных временных параметров сигналов — решается с помощью регенератора.

6. задача коммутации (или кросс-коммутации) — перегрузка виртуальных контейнеровVC в соответствии со схемой маршрутизации из одного потока в другой. Решается с помощью цифровых коммутаторов или кросс-коммутаторов DXC.

7. задача сопряжения — сопряжение сети пользователя с сетью SDH. Решается с помощью оконечного оборудования (интерфейсных модулей).

Основным функциональным модулем сети SDH является синхронный мультиплексор — SMUX (рис. 4).

Мультиплексор SDH выполняет функции:

— мультиплексирование;

— ввод/вывод трибов PDH и SDH;

— коммутация;

— концентрация;

— регенерация.

Решение этих задач возможно в силу модульной конструкции мультиплексора SDH или синхронного мультиплексора SMUX.

Особенность SMUX — наличие 2-х оптических линейных выходов (каналов приема/передачи), называемых агрегатными. Их используют как для приёма/передачи, так и для создания режима полного резервирования по схеме 1+1 для повышения надежности. Эти выходы в зависимости от топологии сети называются основными и резервными (линейная топология), или восточными и западными (кольцевая топология).

Терминальный мультиплексор ТМ (рис. 4) является мультиплексором и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующими трибам SDH и PDH иерархий.

Функции ТМ:

1. вводить каналы;

2. выводить каналы;

3. осуществлять локальную коммутацию.

В PDH трибы являются «электрическими», т.е. использующими электрический формат сигнала для передачи данных, а в SDH трибы могут быть как электрическими (STM-1), так и оптическими (STM-1,4,16,64).

Рис. 4 Синхронный мультиплексор (SMUX): терминальный мультиплексор (ТМ) и мультиплексор ввода/вывода (ADM)

Мультиплексор ввода/вывода ADM. (рис. 4)

Может иметь на входе тот же набор трибов, что и ТМ.

Функции ADM:

1) ввод/вывод каналов соответствующих наборов трибов PDH и SDH;

2) коммутация каналов:

— внутренняя (рис. 7)— осуществление сквозной коммутации выходных потоков в обоих направлениях;

— локальная коммутация (рис. 7) позволяет осуществлять замыкание каналов приёма на каналы передачи на обоих сторонах (восточной и западной) в случае выхода из строя одного из направлений, т.е. осуществляет функцию резервного переключения.

При выводе каналов (трибов) из агрегатного потока используется двойное преобразование потока: оптоэлектронное ОЭ и электрооптическое ЭО. Выходной канал отводится в оптическую среду передачи (ВОК). Число каналов одновременного ввода равно числу однотипных каналов вывода.

Концентратор (HUB). Хаб используется в топологиях типа звезда. Представляет собой мультиплексор, объединяющий несколько однотипных входных потоков, поступающих от удалённых узлов сети, в один распределительный узел сети SDH.

Этот узел позволяет организовать подключение:

1. одной дополнительной ветви к основной линейной цепи или кольцу (а);

2. двух дополнительных ветвей к основной линейной цепи или кольцу (б);

3. нескольких узлов сети к линейной цепи или кольцу SDH (в).

Концентратор позволяет уменьшить общее число каналов, непосредственно подключенных к основной транспортной сети SDH. Суммарный входной поток трибов концентратора не должен превышать его выходной агрегатный, т.е. потоки STM на входных портах должны быть частично заполнены.

в)

Рис. 5 Синхронный мультиплексор в режиме концентратора

Регенераторы и усилители.

Регенератор — мультиплексор, имеющий один входной канал и один или два агрегатных выхода (при использовании схемы защиты 1+1).

Рис. 6 Мультиплексор в режиме регенератора

Задача регенератора — восстановить к исходной форме все параметры оптического сигнала и увеличить допустимое расстояние между терминальными узлами. Регенерация сигнала производится в электрической форме, поэтому оптический сигнал необходимо преобразовать в электрическую форму, восстановить его, а затем снова преобразовать в оптическую форму.

ОЭ → восстановление → ЭО

Для оборудования SDH 1-го поколения использовались регенераторы, расстояние между которыми составляло 15-40 км для длины волны 1,3 мкм и 40-80 км для 1,55 мкм при использовании одномодовых ВОК {мода — волна; 1,3 мкм и 1,55 мкм – окна прозрачности (минимальное затухание)}.

Для оборудования SDH 2-го поколения использовались оптические усилители ОУ. Они позволяют усилить сигнал на 10-20дБ без промежуточных преобразований. Расстояния между оптическими усилителями могут достигать 600-650км. Использование оптических усилителей стало возможным при появлении в промышленной эксплуатации ОУ на оптическом волокне, легированном эрбием (редкоземельный элемент). Они могут встраиваться (вставляться в виде карт) в мультиплексоры SDH или использоваться в виде автономных устройств на линии.

Различают три типа ОУ:

• бустеры — выходные мощные ОУ, устанавливаемые после оптического передатчика;

• линейные усилители — ОУ, устанавливаемые в виде автономных устройств на линии;

• предусилители — ОУ, устанавливаемые на входе оптического приёмника.

Максимальный эффект увеличения длины регенераторной секции достигается при использовании одновременно трёх типов усилителей.

Коммутатор (switch) позволяет устанавливать связь между разными каналами, принадлежащими определенным пользователям сети, путём организации полупостоянной (временной) перекрёстной связи, или кросс-коммутации, между ними. Наличие такой связи даёт возможность осуществлять маршрутизацию в сети SDH на уровне виртуальных контейнеров. Важная особенность таких коммутаторов заключается в отсутствии блокировки других каналов при коммутации.

Коммутатор выполняет следующие функции:

1. внутренняя коммутация;

2. локальная коммутация;

3. общая или проходная коммутация высокоскоростных потоков 34 Мбит/с и выше и STM-n различных уровней.

а)

Рис. 7 Общий или проходной коммутатор высокоскоростных каналов

Функции кросс-коммутаторов:

1. маршрутизация виртуальных контейнеров VC, проводимая на основе использования маршрутного заголовка POН соответствующего контейнера (а);

2. консолидация (объединение) VC, проводимая в режиме работы концентратора (б);

3. трансляция потока от одной точки ко многим точкам, осуществляемая при использовании режима связи точка-многоточка (в);

4. сортировка или перегруппировка VC, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных потоков VC из общего потока VC, поступающего на коммутатор (г);

5. доступ к VC, осуществляемый при тестировании оборудования (д);

6. ввод/вывод VC, осуществляемый при работе мультиплексора ввода/вывода (е).

Рис. Схемы реализации функций, выполняемых коммутатором

Кросс-коммутатор может рассматриваться как внутренняя многопортовая сеть, связывающая 3 типа портов:

1. линейные порты ввода/вывода in;

2. линейные порты вывода/ввода out;

3. трибные порты ввода/вывода trib.

Рис. Схема матричного кросс-коммутатора

Ядром такого коммутатора является неблокируемая полнодоступная матрица NxN. Матрица управляется микроконтроллером и обеспечивает коммутацию сигналов VC-1, VC-2, VC-3, VC-4. Организуются однонаправленные и двунаправленные соединения типа in/out, out/in (проходные соединения), in/trib, trib/in, out/trib, trib/out (внутренние соединения), trib/trib (локальные соединения).

Допускаются соединения 3-х типов:

• точка-точка — отображение (соединение) одного входа/выхода на один выход/вход;

• точка-многоточка — мультикастинг — отображение одного входа на несколько выходов, например, отображение входа 2 на трибные выходы n-2, n-1, n;

• точка-все точки — бродкастинг или вещание — отображение одного входа на все выходы.