Функциональные модули сети SDH

Набор модулей, из которых строятся SDH-сети - мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминальных устройств, определяется следующими основными операциями, выполняемыми при передаче данных по сетям:

* сбор входных потоков с помощью каналов доступа (трибов) в агрегатный блок, транспортируемый по сети;

* передвижение агрегатных блоков по сети с возможностью ввода/вывода входных потоков;

* передача виртуальных контейнеров из одного сегмента сети в другой с помощью коммутаторов или кросс-коннекторов (DigitalCross-Connect - DXC);

* объединение нескольких однотипных потоков в распределительном узле - концентраторе;

* восстановление формы и амплитуды сигналов, передаваемых на большие расстояния;

* сопряжение с сетями пользователей с помощью согласующих устройств - конверторов интерфейсов, скоростей, импедансов и т. д.

Мультиплексор (Multiplexer - MUX) - основной функциональный модуль сетей SDH и PDH. Этим термином обозначают устройства сборки (мультиплексирования) высокоскоростного потока из низкоскоростных и разборки (демультиплексирования), т.е. выделения из высокоскоростного низкоскоростных потоков.

SDH-мультиплексоры (SMUX) в отличие от мультиплексоров, используемых в сетях PDH, могут выполнять и функции собственно мультиплексора и устройства терминального доступа, позволяя подключать низкоскоростные каналы PDH-иерархии непосредственно к своим входным портам. К тому же, они способны решать задачи коммутации, концентрации и регенерации вследствие их конструкции. Таким образом, их возможности зависят лишь от системы управления и состава модулей. Различают два типа мультиплексоров: терминальные и ввода/вывода.

Терминальный мультиплексор (Terminalmultiplexer - ТМ) является оконечным устройством SDH-сети с некоторым числом каналов доступа, соответствующим определенному уровню PDH- и SDH-иерархий. Для мультиплексора четвертого уровня SDH-иерархии (STM-64), имеющего скорость выходного потока 10 Гбит/с, входными каналами могут служить PDH-трибы со скоростью передачи данных 1.5, 2, 6, 8, 34, 45, 140 Мбит/с и SDH-трибы со скоростью 155, 622 и 2500 Мбит/с (соответствующие STM-1, STM-4, STM-16). Если PDH каналы являются электрическими, то SDH каналы могут быть как электрическими (STM-1), так и оптическими. У мультиплексоров третьего уровня исключается входной канал со скоростью 2500 Мбит/с, второго - еще и канал со скоростью 622 Мбит/с. У мультиплексоров первого уровня входными могут быть только PDH-трибы. Конкретный мультиплексор может и не поддерживать полный набор входных каналов доступа.

Важной особенностью SDH-мультиплексора является наличие двух оптических выходов (каналов приема/передачи), называемых агрегатными, используемых для 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), 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 применяется, то достаточно одного выхода.

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.

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.

Этот узел может также иметь не два, а три, четыре или больше линейных портов типа STM-N или STM-N-1 и позволяет организовать ответвление от основного потока или кольца, или, наоборот, подключение двух внешних ветвей к основному потоку или кольцу или, наконец, подключение нескольких узлов ячеистой сети к кольцу SDH. 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.

Регенераторпредставляет 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.

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

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.

Топологии 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). 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. 3Топология "точка-точка", реализованная с использованием ТМ.

Топология "последовательная линейная цепь"

Эта базовая топология используется 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 (рис.4), либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1 (рис.5). Последний вариант топологии часто называют "упрощённым кольцом".

Рис. 4 Топология "последовательная линейная цепь", реализованная на ТМ и TDM.

Рис. 5 Топология "последовательная линейная цепь" типа "упрощённое кольцо" с защитой 1+1.