Разработка схемы организации сети

В таких случаях может оказаться, что экономически целесообразнее, т. е. дешевле, использовать сети ячеистой структуры, основанные на топологиях «точка-точка» и «звезда», так как современные мультиплексоры позволяют использовать последнюю топологию с достаточно большим количеством лучей за счет применения более гибких схем кроссового соединения в центральном узле сети.

Кольцевая топология. Объединение всех шести цифровых АТС в кольцо требует применения мультиплексоров уровня STM-1 с результирующим цифровым потоком 1 х 63 = 63 первичных цифровых канала со скоростью передачи E11-2048 кбит/с, так как общий цифровой поток по кольцу, определяемый максимальным потоком на одном из его участков, равен 50 первичных цифровых потоков. Преимуществом такого решения может быть только стопроцентное резервирование всех цифровых каналов.

Представленная структура приводит к минимальному количеству требуемых мультиплексоров и с этой точки зрения она оптимальна.

Полученные данные подтверждает правильность выбора уровней мультиплексоров в узлах сети и может служить показателем эффективности использования коммутационной способности этих узлов.

В результате проведенного краткого анализа топологий проектируемой сети с кольцевую топологией, можно рекомендовать для использования как оптимальную, удовлетворяет по резервированию указанных первичных цифровых каналов.

1.3 Проектирование архитектуры  транспортной сети

В соответствии с заданием узлы транспортной сети должны содержать следующее оборудование:

- оконечный мультиплексор Terminal Multiplexer (TM);

- мультиплексор ввода-вывода  Add/Drop Multiplexer (ADM);

- кросс-коннект Digital Cross-Connect (DXC).

Рассмотрим это оборудование подробнее.

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.

На основании вышеизложенного спроектируем транспортную сеть с учетом оборудования расположенного в узлах.

Рисунок 3  – Предварительная архитектура транспортной  сети

2 Структуры мультиплексирования SDH

Для передачи информации в SDH для каждого потока используются следующие информационные блоки:

• контейнер (С);
• виртуальный контейнер (VC);
• трибутарный блок (TU);
• трибутарный групповой блок (TUG);
• административный блок (AU);
• административный групповой блок (AUG);
• синхронный транспортный модуль (STM).

Схема мультиплексирования трибов приведена на рисунке 4:

С - контейнер. Информационный блок, который с помощью стаффинга согласовывает с модулем STM-1 определенный объем трибутарного сигнала с точностью до одного или нескольких битов. Различают несколько типов контейнеров:

• низкого уровня (LO) - С - 11, С - 12, С - 2,

Рисунок 4 – схема преобразований в SDH

• высокого уровня (НО) - С-3, С - 4.

Указанные контейнеры предназначены для передачи плезиохронных сигналов соответственно с частотой 1,544 Мб/с; 2,048 Мб/с; 6,312 Мб/с; 34,368 (44,736) Мб/с; 139,264 Мб/с.

VC - виртуальный контейнер. Информационный блок, состоящий из контейнера С и трактового заголовка РОН. РОН добавляется в пункте формирования VC и устраняется в пункте расформирования VC. Различают VC высокого уровня (НО): VC-3, VC-4 и VC низкого уровня (LO): VC-11, VC-11, VC-2.

ТU - трибутарный блок. Информационный блок, согласованный с циклом модуля STM-1, состоящий из указателя PTR и полезного пространства, предназначенного для загрузки виртуального контейнера своего уровня. Указатель содержит информацию о положении виртуального контейнера по отношению к началу виртуального контейнера следующего более высокого уровня, в котором размещается TU. Кроме того, указатель осуществляет выравнивание скорости транзитного VC под скорость загружаемого TU. Различают следующие TU: TU-11,TU-11,TU-2,TU-3.

TUG - трибутарный групповой блок. Информационный блок, полученный из одного трибутарного блока и стаффинга или нескольких трибутарных блоков путем их побайтного мультиплексирования и стаффинга. Различают следующие TUG: TUG-2, TUG-3.

AU-4 - административный блок. Информационный блок, согласованный с циклом модуля STM-1, состоящий из указателя PTR и полезного пространства, предназначенного для загрузки виртуального контейнера VC-4.

Указатель содержит информацию о положении начала VC-4 относительно начала цикла модуля STM-1. Кроме того, указатель осуществляет выравнивание скорости транзитного VC - 4 под скорость загружаемого AU.

AUG - административный групповой блок. Блок формируется в том случае, когда образуются административные блок AU-3 для передачи VC-3. В этом случае AU-3 уплотняются по байтам в одну группу административных блоков AUG. При передаче VC-4 групповой административный блок полностью соответствует AU-4.

STM-1 - синхронный транспортный модуль 1-го уровня. Основной элемент синхронной цифровой иерархии, состоящий из AUG и секционного заголовка SOH. Предназначен для передачи по линиям и для образования транспортных модулей более высокого порядка STM-N.

Особенности систем передачи SDH. Главными отличительными особенностями систем передачи SDH являются:

• формирование вышестоящих информационных модулей, в том числе и синхронных транспортных модулей, посредством объединения (побайтного мультиплексирования) выровненных по фазе административных и трибутарных блоков, загруженных информацией, предназначенной для передачи;
• реализация систем передачи на базе программно-технических средств;
• наличие избыточной информационной емкости в информационных блоках, которая используется для контроля их состояния и обслуживания.

Согласно задания и на основании выше приведенной схемы спроектируем тракт формирования модуля STM-1 из потока трибов Е11.

Обобщенная структурная схема ТМ, осуществляющая мультиплексирование и демультиплексирование плезиохронных потоков Е11, представлена на рисунке 5.

Компонентный цифровой поток Е11 поступает на модуль LOI (Lower Order Interface) - интерфейс низшего порядка или интерфейс формирования виртуального контейнера VC-11.

Рисунок 5 - Структура терминального мультиплексора для формирования STM-1 на основе компонентного потока Е11

Модуль LOI состоит из трех функциональных блоков.

Блок PPI (Plesiochronous Physical Interface) – плезиохронный физический интерфейс, предназначен для выделения из потока Е11 тактовой частоты, декодирования стыковочного кода и передачи преобразованного потока Е11 в блок LPА. При выводе компонентного потока из ТМ (т. е. при приеме) в этом блоке происходят обратные преобразования: формирование стыковочного кода и адаптация соответствующего сигнала к физической среде.

Блок LPA (Lower order Path Adaptation) - адаптация тракта низшего порядка (компонентного потока Е11), состоящая в том, чтобы осуществить ввод преобразованного в PPI компонентного потока в синхронный контейнер С-11 и на приеме выполнить обратные преобразования. Кроме того, блок LPA выполняет операцию выравнивания скоростей (положительного/отрицательного) на уровне битов.

Блок LPT (Lower order Path Termination) – окончание (терминал) тракта низшего порядка. Этот блок предназначен для формирования виртуального контейнера VC-11 путем добавления в контейнер С-11 байтов трактового заголовка (РОН). На приеме в блоке осуществляется анализ трактового заголовка РОН на оценку качества приема: наличия ошибок и информации об аварии.

Модуль LPC (Lower order Path Connection) – модуль коммутации трактов низшего порядка, обеспечивает гибкость расположения виртуального контейнера VC-11 в цифровых структурах мультиплексирования в цикле передачи субблоков TU-11.

Модуль LPC состоит из матриц оперативного подключения (ввода-вывода, передачи по тракту, конфигурирования) временных позиций (Time Slot - TS) в структуру более высокого порядка. Конфигурация матрицы изменяется под воздействием команд из системы управления.

Модуль НОА (Higher Order Assembler) – модуль сборки информационных структур высшего порядка и состоит из двух функциональных блоков НРА и НРТ.

Блок HPA (Higher order Path Adaptation) – блок адаптации тракта высшего порядка, предназначенный для ввода виртуального контейнера VC-11 в матрицу транспортного блока TU-11 и формирования указателя PTR. Кроме того, в этом блоке производится побайтное мультиплексирование различных транспортных блоков TU-11 и формирование, тем самым, по порядку информационных структур TUG-2 и TUG-3. При приеме информации блок НРА выполняет операцию демультиплексирования и последующего декодирования в каждом восстановленном блоке TU-11 величины указателя до тех пор, пока не определится начало виртуального контейнера VC-11.

Блок HPT (Higher order Path Termination) - блок окончания (терминал) тракта высшего порядка. Функция блока НРТ состоит в формировании матрицы, относящейся к виртуальному контейнеру высшего порядка (VC-4), путем добавления в структуру группового блока TUG-3 девяти байтов, относящихся трактовому заголовку РОН. В тракте приема в этом блоке извлекается и дешифруется заголовок РОН, пока не будет осуществлена проверка маршрута.

Модуль НРС (Higher order Path Connection) – модуль подключения трактов высшего порядка и выполняет те же функции, что и модуль LPC, рассмотренный выше.

В практической реализации модуль НРС представляет собой матрицу, которая создает возможность гибкого размещения виртуального контейнера VC-4 в структуре цикла STM-N.

Модуль TTF (Transport Terminal Function) – модуль с функциями транспортного терминала, формирующего информационную структуру синхронного транспортного модуля соответствующего порядка STM-1. Модуль TTF состоит из пяти блоков: MSA. MSP, MST, RST и SPI.

Блок MSA (Multiplex Section Adaptation) – блок адаптации секции мультиплексирования. Этот блок осуществляет ввод виртуального контейнера VC-4 в матрицу административного блока AU-4 и формирование его указателя PTR. При приеме блок осуществляет декодирование величины указателя до тех пор, пока не определит начало структуры VC-4 внутри блока AU-4.

Блок MSP (Multiplex Section Protection) - блок защиты секции мультиплексирования в информационной структуре STM-1. Все установки (опции) в блоке MSP практически осуществляются на основе управляющей информации из блока MST.

Блок MST (Multiplex Section Termination) – блок окончания (терминал) секции мультиплексирования, осуществляющий ввод/вывод байтов, относящихся к заголовку мультиплексной секции MSOH.

В специально отведенных в заголовке MSOH байтах К1 и К2 блок MST формирует информацию о критериях переключения направлений передачи с целью защиты информации, посылая соответствующие команды для выполнения блоку MSP.

Блок RST (Regenerator Section Termination) – блок окончания (терминал) регенерационной секции, осуществляющий ввод/вывод байтов, относящихся к заголовку регенерационной секции RSOH. Кроме того, в блоке RST имеется скремблер, который преобразует псевдослучайным образом передаваемый сигнал STM-1, за исключением первой строки заголовка RSOH, содержащей байты синхросигналов А1 и А2. При приеме осуществляются обратные операции.

Блок SPI (SDH Physical Interface) – блок, представляющий физический интерфейс между ступенью мультиплексирования и физической средой передачи (электрическим кабелем, волоконно-оптическим кабелем или радиорелейной линией передачи). При приеме информации, кроме декодирования линейных сигналов, блок SPI извлекает из сигнала STM-1 синхросигнал цикловой синхронизации.

Для транспортирования групп виртуальных контейнеров без изменения полезной нагрузки используются тандемные соединения. Подслой тандемного соединения виртуальных контейнеров низкого порядка размещается между слоями трактов виртуальных контейнеров низкого порядка и слоем тракта виртуального контейнера высокого порядка. Подслой виртуальных контейнеров высокого порядка размещается между слоями виртуальных контейнеров высокого порядка и слоем мультиплексной секции. На рисунке 6 с использованием элементов архитектуры приведен трейл VC-4 в сети, которая разделена на три области обслуживания. Тандемное соединение организуется в области промежуточного оператора.

Рисунок 6 - Тандемное соединение в области промежуточного оператора

3 Функции секционных и трактовых  заголовков

3.1 Назначение и структура байтов  секционных заголовков 

В SDH трактах широко используются функции контроля, управления и обслуживания в каждом слое сети. Это достигается включением достаточного количества служебных байтов в цикл STM-N. Возможности контроля, управления и обслуживания каждого слоя сети отдельно позволяют легко локализовать неисправность, осуществить переключение и вести оперативный контроль и управление цифровыми потоками. Функции завершения в каждом слое создают/разбирают, а сеть управления наблюдает и анализирует трактовые заголовки в слое трактов и секционные заголовки в слоях мультиплексной и регенерационной секций. На рисунке 7 изображены зоны действия заголовков.