Сетевой защитный механизм MS-SPRING

Защитный механизм совместного резервирования мультиплексорных секций в кольце MS-SPRING (Multiplex Section Shared Protection Ring) может быть реализован в двух- и четырехволоконном вариантах (2f и 4f).

Рассмотрим двухволоконный вариант защитного механизма 2f – MS – SPRING, принцип действия которого заключается в следующем (рис. 5.2 и 5.3). Предположим, вся пропускная способность кольца СЦИ на каждом участке составляет N административных блоков AU-4. Тогда N/2 AU-4 назначаются рабочими, а оставшиеся N/2 AU-4 назначаются резервными. Причем в случае аварии (в соответствии с рекомендацией МСЭ-Т G.841) будут защищены только те плезиохронные цифровые потоки, которые в нормальном режиме передаются по рабочим AU-4, как это показано на рис. 5.2 и 5.3. Здесь в аварийном защитном переключении APS участвуют все мультиплексоры, входящие в кольцо. Отметим, что применительно к MS-SPRING вводится понятия высокоприоритетного и низкоприоритетного трафика.

Высокоприоритетный трафик – это сигналы, передаваемые в рабочих AU-4, т.е. сигналы, передача которых будет продолжена и при повреждении линейного тракта. Низкоприоритетный трафик будет передаваться только в нормальном режиме работы – в случае аварии его передача будет прекращена на неопределенно долгое время, вплоть до восстановления линейного тракта. Перерыв связи при APS также не должен превышать 50 мс (для кольца уровня STM-64 предельное значение равно 60 мс).

В случае четырехволоконного MS-SPRING наблюдается совмещение принципов действия MSP и 2f-MS-SPRING. Очевидно, что стоимость реализации 4f-MS-SPRING значительно превышает аналогичную стоимость для 2f-MS-SPRING.

Сравнение SNCP и MS-SPRING

Из изложенного выше следует, что в общем случае в кольцах СЦИ в качестве сетевых защитных механизмов может быть использовано как SNCP, так и MS-SPRING. Поэтому целесообразно сравнить их достоинства и недостатки для определения области их наиболее эффективного применения.

Прежде всего, принципиально SNCP может быть реализовано в кольце СЦИ любого уровня, начиная с STM-0, a MS-SPRING начиная с уровня STM-4. Так как принцип действия SNCP проще, то, следовательно, оно является более надежным.

Для MS-SPRING существует ограничение на предельное число мультиплексоров в кольце – в настоящее время не более 16. Для SNCP такого ограничения нет. В кольце с SNCP из кассет всех мультиплексоров можно вынуть контроллеры (программируемое устройство, осуществляющее контроль и управление всеми блоками мультиплексора) – в случае повреждения линейного тракта произойдет аварийное защитное переключение APS.

В случае MS-SPRING, если вынуть контроллер из одного мультиплексора, то во всем кольце пропадает защита цифровых потоков. С другой стороны MS-SPRING обеспечивает большую технико-экономическую эффективность использования сети СЦИ. В качестве примера рассмотрим передачу по кольцу уровня STM-4 потоков 2 Мбит/с. В случае SNCP максимальное количество таких потоков будет равно 252. Применительно к MS-SPRING максимальное количество потоков будет определяться характером взаимодействия узлов в сети СЦИ. Самые неблагоприятные условия для применения MS-SPRING будут в случае взаимодействия типа «звезда», когда с каким-то «главным» узлом взаимодействуют все остальные, причем эти остальные узлы не взаимодействуют друг с другом. При таком характере взаимодействия узлов максимальное количество защищенных потоков 2 Мбит/с равно 252. Самые же благоприятные условия для MS-SPRING будут в том случае, когда все узлы в сети взаимодействуют только с соседними узлами. В этом случае количество защищенных потоков будет равно 126×К, где К – количество мультиплексоров в кольце с MS-SPRING (предполагается, что число К не превышает 16).

Таким образом, MS-SPRING может обеспечить передачу многократно большего количества защищенных цифровых потоков в сравнении с SNCP. А ведь еще можно передавать незащищенные потоки (низкоприоритетный трафик). Означает ли это, что MS-SPRING следует использовать везде, где только можно? Нет. Предположим, что по данному кольцу СЦИ уровня STM-4 необходимо передать 165 потоков 2 Мбит/с, причем существенного увеличения количества потоков в ближайшие несколько лет не ожидается. В этих условиях целесообразно использование SNCP как более надежного сетевого защитного механизма. Официальная статистика отсутствует, но, как показывает опыт, обслуживающий персонал сетей с SNCP сталкивается со значительно меньшим количеством различных неисправностей в сравнении с сетями, на которых установлен MS-SPRING.

Если бы в рассмотренном выше примере требовалось передать 365 защищенных потоков 2 Мбит/с, тогда применение MS-SPRING было бы оправданным.

В заключение отметим, что нельзя твердо говорить об установке MS-SPRING в том или ином кольце без проверки условий его реализуемости. На этапе проектирования необходимо убедиться, что на каждом участке сети в нормальном режиме количество передаваемых защищенных цифровых потоков не превосходит пропускной способности AU-4 × N/2, где N – уровень STM, передаваемого по кольцу.

Для повышения надежности работы сетей СЦИ могут быть использованы различные сетевые защитные механизмы. Целесообразность использования того или иного механизма определяется видом топологии сети (кольцо, шина, звезда и т.д.), допустимыми капитальными затратами на ее реализацию, а также дальнейшими перспективами увеличения передаваемого трафика.

6 Разработка вариантов организации первичной сети, удовлетворяющих заданию

На рис. 6 изображена схема организации первичной магистральной сети, на рис. 7, 8, 9 - варианты дорожной сети.

В процессе курсового проектирования для отработки навыков составления схем необходимо применить оборудование разных компаний-производителей. Краткие характеристики оборудования, используемого при организации первичной сети связи ОАО «РЖД», приведены в Приложении Б.

На магистральной сети (рис.6) в качестве примера показано применение различного оборудования СЦИ. На участке между ОАО «РЖД» (Упр2) и Упр1 установлена аппаратура СММ-01 АО «Морион». С ее помощью организуются в соответствии с заданием (см. таблицу 2) 30 каналов ПЦК на участке ОАО «РЖД»-Упр1 и 10 каналов ПЦК на участке Упр2-Упр1. Кроме того, еще на двух участках Упр1-Упр4, Упр1-Упр3 также используется оборудование СЦИ СММ-01 АО «Морион» для организации соответственно 10 каналов ПЦК.

На участке сети ОАО «РЖД» (Упр2)- Упр4 применяется оборудование МЦП-155 ЗАО «Новел-ИЛ» для организации 25 каналов ПЦК между ОАО «РЖД» и Упр1, а также 10 каналов между Упр2 и Упр1.

На участке ОАО «РЖД» (Упр2) - Упр3 проектируется оборудование СМК-30-3 НПЛ «Пульсар» для организации 25 каналов ПЦК между ОАО «РЖД» и Упр3 и 10 каналов между Упр2 и Упр3.

Все участки первичной сети магистрального уровня резервируются по схеме 1+1.

В качестве каналообразующего оборудования для мультиплексирования сигналов каналов тональной частоты (ТЧ) и основных цифровых каналов (ОЦК) в первичный цифровой поток уровня Е1 со скоростью передачи 2048 кбит/с используется аппаратура ОГМ-30Е АО «Морион», МВТК-2 ЗАО «Новел-ИЛ» и СМК-30-2 НПЛ «Пульсар» (рис.6).

На рис.7 и 8 приведены два варианта построения дорожной сети с использованием оборудования СЦИ СММ-11 и ПЦИ ТЛС-31 АО «Морион». Количество организуемых каналов ПЦК соответствует заданию (см. таблицу 2). Сравнивая указанные варианты, следует отметить, что применение СММ-11, во-первых, дает возможность внедрить также и на дорожной сети технологию СЦИ, и во-вторых, при примерно одинаковых затратах позволяет организовать 21 канал ПЦК вместо 16 в аппаратуре ТЛС-31.

В обоих вариантах в качестве аппаратуры каналообразования используется ВТК-12, которая одним из интерфейсов А или В, отмеченным стрелочкой, подключается к мультиплексору магистральной сети. Этим достигается резервирование каналов ОТС дорожной сети при выходе из строя ее отдельных элементов.

Кроме того, на рис.7 и 8 показаны еще два варианта резервирования наиболее важных каналов ОТС на участке «главного хода» Упр1 (Ст.1) – Ст.6:

- резервирование мультиплексорной секции (MSP) с использованием схемы 1+1;

- при помощи аппаратуры технологии HDSL, работающей по двум парам симметричного кабеля с медными жилами.

На рис.9 дан пример построения дорожной сети с применением оборудования СЦИ МЦП-155 и каналообразующей аппаратуры МВТК-2 ЗАО «Новел-ИЛ».

На рис.10 приведена схема организации магистральной и дорожной первичной сети с использованием аппаратуры СМК-30-4 и СМК-30-3 НПЛ «Пульсар» в соответствии с заданием, указанным в таблице 2. Мультиплексор СМК-30-3 имеет два агрегатных оптических интерфейса уровня СТМ-1. Мультиплексор СМК-30-4 устанавливается в крупных сетевых узлах: ОАО «РЖД», управлениях дорог, узловых станциях и комплектуется пятью агрегатными интерфейсами, из которых два могут быть СТМ-4 а три СТМ-1, либо все пять – СТМ-1. В качестве каналообразующей аппаратуры используются мультиплексоры СМК-30-1 и СМК-30-2. Аппаратура СМК-30 является более универсальной и имеет более высокую степень интеграции выполняемых функций. Мультиплексор СМК-30-3 может применяться не только для ввода-вывода потоков Е1, но и как каналообразующая аппаратура при наличии свободных мест в кассете для установки интерфейсных плат. Технические характеристики аппаратуры СМК-30 приведены в Приложении Б.

В ряде случаев ОАО «РЖД» для организации резервирования арендует каналы связи у другого ведомства или оператора. Эти каналы при нормальном функционировании железнодорожной сети связи используются как дополнительные, предоставляемые различным абонентам. В случае отказа на железнодорожной сети, арендуемые каналы используются для организации наиболее важных видов оперативно-технологической связи ОТС.

На рис.11 представлен вариант резервирования канала ПЦК, содержащего сигналы ОТС, на одном из самых грузонапряженных участков сети ОАО «РЖД». Участок содержит следующие узлы: ОАО «РЖД», Ст6, Упр1 и промежуточные станции. Для резервирования может использоваться сеть компании «ТрансТелеКом» построенная на оборудовании фирмы «Lucent Technologies»: мультиплексорах ввода-вывода с функцией местного кросс-коммутатора WaveStar LXC-16/1, мультиплексорах ввода-вывода WaveStar ADM-4/1 и регенераторах Phase LR-16/4. С помощью указанного оборудования организуется сеть транспортного сегмента уровня СТМ-4 и сеть технологического сегмента уровня СТМ-1 компании «ТрансТелеКом». При выходе из строя железнодорожной сети связи для резервирования каналов ОТС используются сеть технологического сегмента уровня СТМ-1 компании «ТрансТелеКом» (см. рис. 3). На промежуточных станциях, где необходимо выделение каналов дорожной сети ОТС ОАО «РЖД», резервирование выполняется с помощью мультиплексоров ввода-вывода уровня СТМ-1 WaveStar ADM-4/1. Они комплектуется трибутарными интерфейсными платами для ввода-вывода сигналов потока Е1 каналов ОТС.

На станциях транспортной сети, где нет необходимости в выделении каналов ПЦК, устанавливаются регенераторы оборудования Phase LR-16/4. Они не содержат трибутарных интерфейсных плат для ввода-вывода сигналов потока Е1.

Рассмотрим, как осуществляется резервирование сети ОТС ОАО «РЖД», если в свою очередь произошел выход из строя одного из элементов сети уровня СТМ-1 компании «ТрансТелеКом». Например, при обрыве волокна на первом участке направления Упр1 – Ст6. Тогда мультиплексор WaveStar ADM-4/1, размещенный в Упр1, выполняет переключение сигналов ОТС на западный интерфейс S1, который подключен к мультиплексору WaveStar LXC-16/1 уровня СТМ-4. Таким образом сигналы ОТС передаются в узел связи Ст6 в потоке СТМ-4. На Ст6 сигнал из мультиплексора WaveStar LXC-16/1 переключается по интерфейсу S1 на мультиплексор WaveStar ADM-4/1. То есть сигналы ОТС ОАО «РЖД» приходят на станцию, находящуюся за аварийным участком, со стороны Ст6.

Следует отметить, что оборудование Phase является универсальным и позволяет в процессе развития сети при добавлении соответствующих интерфейсных плат переходить из режима регенератора в режим мультиплексора ввода-вывода. Однако оборудование WaveStar дешевле, т.к. используется под конкретный проект.

Краткие технические характеристики оборудования фирмы «Lucent Technologies», применяемого при организации резервирования первичной сети связи ОАО «РЖД», приведены в Приложении Б.

Рис. 6

Рис.7.

Рис.8.

Рис.9.

Рис.10.

Рис. 11