Мультиплексоры синхронной цифровой иерархии

 

Архитектура сетей SDH

 

Архитектура сети SDH использует описанные выше топологии в качестве отдельных сегментов. Мы рассмотрим здесь только сети, построенные на наиболее часто применяемом сочетании «кольцевой» и «радиальной», или «линейной» топологий

Радиально-кольцевая  архитектура SDH-сети, показанная на рис. 17.7.1. в Приложении фактически построена на базе кольцевой и линейной топологий. Вместо линейной может быть использована и топология точка-точка. Число радиальных ветвей зависит от нагрузки (числа каналов доступа) на кольцо.

«Кольцо - кольцо». Еще одно часто используемое в архитектуре SDH-сети сочетание топологий. Необходимо отметить, что кольца здесь могут принадлежать к одному или разным уровням. На рис. 17.7.2. в Приложении показано соединение двух колец одного уровня STM-4 с помощью интерфейсных карт STM-1, а на рисунке 17.8.1. в Приложении – каскадное соединение трех колец уровней STM-1– STM-4 – STM-16. при таком соединении допустимо использовать оптические трибы (n-1)-го уровня при переходе от одного уровня к другому (триб STM-1 при переходе на кольцо STM-4 и STM-4 при переходе на кольцо STM-14).

Сети  большой протяженности. В линейных сетях для восстановления сигнала обычно устанавливают регенераторы там, где расстояние между терминальными мультиплексорами превышает допустимое с точки зрения затухания сигнала в волоконно-оптическом кабеле. Сеть можно представить в виде последовательного соединения ряда секций, перечисленных в рекомендациях ITU-T G.057 [5] и G.058 [6]. Различают оптические секции (от точки электронно-оптического до точки оптоэлектронного преобразований), которые, по сути, являются участками волоконно-оптического кабеля между элементами SDH сети (на схеме рис. 17.8.2. в Приложении не показана), регенерационные секции и мультиплексные секции.

Существует три категории  длины оптических секций: 1 – внутристанционные (до 2 км); S – короткие межстанционные (до 15 км), и L – длинные межстанционные секции (до 40 км при длине волны 1310 нм и 60 км при длине волны 1550 нм). Общая длина маршрута может составлять при этом сотни и тысячи километров. Согласно [7] маршрут – это участок тракта между терминальными мультиплексорами. Мультиплексной секцией называется участок тракта между транспортными узлами (мультиплексорами и коммутаторами). Регенерационная секция рассматривается как участок тракта между двумя регенераторами или между регенератором и другим элементом сети SDH. Все три участка допускают автоматическое поддерживание функционирования сети с номинальной производительностью. В [5] для подобных определений используется эталонные точки А (вход/выход волокна) и С (вход/выход окончаний RST регенерационной секции), приведенные в рекомендации [3]. Более подробно см. [5-8].

Описанный в [1] секционный заголовок SOH кадра STM, содержащий управляющую информацию, делится на две части: RSOH – заголовок регенерационной секции, занимающий 27 байт (столбцы 1-9, строки 1-3) и MSOH – заголовок мультиплексной секции его размер – 47 байт (столбцы 1-9, строки 5-9). Регенерационная секция обрабатывает RSOH, который включает синхросигнал и управляющую и контрольную информацию, позволяющую локализовать поврежденную секцию. Этот заголовок, будучи сформированным и введенным в кадр на входе RST, считывается каждым регенератором и выводится из кадра на выходе RST [8, 9].

Разветвленные сети общего вида. По мере своего развития SDH-сети стали использовать решения, характерные для глобальных сетей. Например, «остов» (backbone) и магистральная ячеистая (mesh) структура, позволяют провести виртуальные контейнеры по альтернативному (резервному) пути в случае возникновения проблем при маршрутизации по основной магистрали. Вместе с внутренним резервированием это повышает надежность всей сети в целом. На рис. 17.9. в Приложении представлена архитектура такой разветвленной сети, остовой каркас которой сформирован в виде одной сетевой ячейки, узлами которой являются коммутаторы типа SDXC, связанные с «каждый с каждым». К остову присоединены различные периферийные SDH-сети: корпоративные (с выходом на локальные сети), общегородские SDH-сети, или сегменты других глобальных сетей. Подобную структуру можно рассматривать и как транспортную сеть АТМ (Asynchronous Transfer Mode), поскольку виртуальный контейнер, например VC-4, может нести в упакованном виде поток АТМ-ячеек в качестве рабочей нагрузки.

Примеры схемных решений  и характеристики синхронных мультиплексоров  приведены в [4], [10].

 

Реализация  мультиплексора STM-1

 

Мультиплексор STM-1 типа TN-1X (рис. 17.10. в Приложении) компании Northen Telecom смонтирован в стойке и содержит:

• Четыре трибных блока с электрическими портами по 2 Мбит/с для приема до 63 входных потоков.
• Два (основной и резервный) менеджера полезной нагрузки для управления, мультиплексирования и локальной коммутации потоков.
• Два оптических или электрических агрегатных блока (STM-1) с выходными портами по 155 Мбит/с для формирования выходных потоков.
• Два (основной и резервный) блока питания (на рисунке не показаны).
• Контроллер и панель оператора (на рисунке не показаны).

Мультиплексор TN-1X может быть сконфигурирован для работы в качестве:

• Терминального мультиплексора (ТМ) с двумя агрегатными блоками, используемыми в режиме основной/резервный для создания защиты типа 1+1 агрегатных портов.
• Мультиплексора ввода-вывода с двумя агрегатными блоком для работы в сетях с топологией «кольцо» и защитой типа 1+1.
• Мультиплексора ввода-вывода с одним агрегатными блоком для работы в качестве ТМ без защиты в сетях с топологией «точка-точка» или в сетях с топологией «линейная цепь».

Мультиплексор и его  блоки имеют следующие характеристики:

Интерфейсные входы  и выходы трибов:

• Скорость передачи данных на входе – 2048 Кбит/с.
• Линейный код – HDВ-3.
• Входной импеданс – 75 Ом (Коаксиальный вход), 120 Ом (симметричный вход).
• Амплитуда импульса на выходе – 2, 37 В (75 Ом) 3, 0 В (120 Ом).
• Номинальная длительность импульса – 244 нс.
• Максимально допустимые потери в кабеле – 6 дБ.
• Максимально допустимые потери на отражение входе/выходе –

     18/8 дБ.

• Соответствие стандарту ITU-T G.703.

Оптические входы и  выходы агрегатных блоков:

• Выходная мощность 1 мВт.
• Чувствительность приемника – -34 дБ (при коэффициенте ошибок

     10^-10).

• Максимально допустимые потери на секцию – 28 дБ.
• Длина волны 1310 нм.
• Тип волокна оптического кабеля – одномодовый.
• Соответствие стандарту ITU-T G.757 (для STM-1).

Электрические входы  и выходы агрегатных блоков:

• Линейный код – CMI.
• Входной импеданс – 75 Ом.
• Максимально допустимые потери на отражение на входе/выходе –

     15 дБ.

• Максимально допустимые потери в кабеле на входе – 12,7 дБ.
• Амплитуда выходного импульса – 1,0 В.
• Соответствие стандарту – ITU-T G.703.

 

Реализация  мультиплексора STM-4

 

Мультиплексор типа STM-4 типа SMA-4 компании GPT (рис. 17.11. в Приложении) смонтирован в двойной стандартной стойке (980х450х280 мм) и содержит:

• Трибные блоки с набором электрических портов для приема входных потоков различной скорости (от 1,5/2 Мбит/с до 140/155 Мбит/с).
• Две пары (основная и резервная) коммутаторов для локальной коммутации и управления потоками.
• Два оптических агрегатных блока (STM-4) с выходными портами по 622 Мбит/с.
• Два (основной и резервный) блока питания (на рисунке не показаны).
• Интерфейсы контроля и управления служебным каналом.

Он обеспечивает мультиплексирование  различных входных потоков, подаваемых на электрические входы до 252/504 1,5- или 2 Мбит или до 12/24 34- или 45 Мбит, или до 4/8 140-Мбит потоков или до 6/12 частично заполненных 155-Мбит потоков (при общем потоке не выше 252/504х2 Мбит/с) в один или два 622-Мбит потока, формируемых на выходе оптических агрегатных блоков.

SMA-4 может быть сконфигурирован как:

• Терминальный мультиплексор (ТМ) с двумя агрегатными блоками, в режиме основной/резервный при создании защиты  типа 1+1.
• Мультиплексора ввода-вывода с двумя агрегатными блоками для функционирования в сетях с топологией «кольцо» и защитой типа 1+1 при организации двойного кольца со встречными потоками или «линейной цепи».
• Мультиплексора ввода-вывода с одним агрегатными блоком для работы в качестве ТМ без защиты в сетях с топологией «точка-точка» или в сетях с топологией «линейная сеть».
• Оптический концентратор, используемый в качестве центрального узла в топологии «звезда» (он выполняет функции «консолидация» и «сортировка»), на вход которого подаются потоки STM-1 (до 12 частично заполненных потоков STM-1 могут консолидироваться на уровне VC-12 в один или два потока STM-1 или STM-4).
• Небольшой коммутатор, функционирующий самостоятельно или объединяющий до четырех колец со скоростью 622 Мбит/с.

Мультиплексор и его  блоки имеют следующие характеристики:

Интерфейсные входы  и выходы трибов:

• Скорость передачи данных на входе – 1,5; 2; 34; 45 и 140 Мбит/с, по стандарту ITU-T G.703 или 155 и 622 Мбит/с по стандарту ITU-T G.709.
• Входной импеданс – 75 Ом (коаксиальный вход) – для скоростей 1,5-140 Мбит/с или 120 Ом (симметричный вход) – для скоростей 1,5 и 2 Мбит/с.

Оптические входы и  выходы трибов и агрегатных блоков:

• Длина волны – 1310 нм для коротких и средних оптических секций, 1550 нм для длинных секций.

Максимально допустимые потери на секцию:

• 12, 12, 24 дБ для STM-4 (соответственно для коротких, средних и длинных секций при длине волны 1310 нм) и 24 дБ для длинных секций при 1550 нм.
• 18, 18, 28 дБ для STM-1 (соответственно для коротких, средних и длинных секций при длине волны 1310 нм) и 28 дБ для длинных секций при 1550 нм.
• Тип волокна оптического кабеля – одномодовый.
• Оптические коннекторы - FC, PC или DIN.
• Соответствие стандартам – ITU-T G.709, G.757.

Электрические входы  и выходы блоков с STM-1:

• Линейный код – CMI.
• Входной импеданс – 75 Ом.
• Соответствие стандартам – ITU-T G.703.

Мультиплексор SMA-4 обладает совершенной системой защиты, позволяющей создавать резервирование следующих типов:

• 1:1 – для любой пары портов и агрегатных блоков.
• 1:n, где n<9 для трибов по 2 Мбит/с.
• Дублирование блоков коммутатора, контроллера, связи и питания.
• Использование обеих ветвей – «восток-запад» для выбора лучшего по качеству принимаемого сигнала.
• Автоматическое переключение на обходной путь основного потока (четыре канала VC-4) в случае неисправности.

Заменив некоторые блоки SMA-4, можно получить мультиплексор SMA-16 работающий на скорости 2,5 Гбит/с.

Литература

 

1. Слепов Н. Н, Принципы плезиохронной и синхронной цифровых иерархий (PDH и SDH)// Сети. 1995. № 9.С.90.
2. Слепов Н. Н. Интерфейс G.703// Сети. 1995. №8. С. 74.
3. ITU-T, Recommendation G.783. Characteristics of SDH Multiplexing Equipment. Functional Blocks. 1990.
4. TN-1X, Technical Handbook issue 2, Northen Telecom, 1993.
5. ITU-T Recommendation G.957. Optical Interfaces for Equipment and System Relating to the SDH. 1990.
6. ITU-T Recommendation G.958. Digital line System based on the SDH for Use on Optical Fibre Cables.1990.
7. Gordon Rhind. The Test Challenge of Synchronous Digital Hierarchy//H.-P. Telecommunications Supplement, pp s53-s60.
8. Ким. Л. Т. Линейные тракты синхронной цифровой иерархии// «Электросвязь». 1991. №6. С.5-8.
9. ITU-T Recommendation G.708. Network Node Interface for the Synchronous Digital Hierarchy. 1989.
10. SMA-4. 2-622 Mbit/s Synchronous Multiplexer. GPT Data Sheet. 1994
11. Слепов Н.Н. Архитектура и функциональные модули сетей SDH. «Сети и системы связи» № 1, 1996, с. 88-96.