Новые возможности sdh

Содержание:

2. Технология SDH

Особенности технологии SDH:
• предусматривает синхронную передачу и мультиплексирование. Элементы первичной сети SDH используют для синхронизации один задающий генератор, как следствие, вопросы построения систем синхронизации становятся особенно важными;

• предусматривает прямое мультиплексирование и демультиплексирование потоков PDH, так что на любом уровне иерархии SDH можно выделять загруженный поток PDH без процедуры пошагового демультиплексирования. Процедура прямого мультиплексирования называется также процедурой ввода-вывода;

• опирается на стандартные оптические и электрические интерфейсы, что обеспечивает лучшую совместимость оборудования различных фирм-производителей;

• позволяет объединить системы PDH европейской и американской иерархии, обеспечивает полную совместимость с существующими системами PDH и, в то же время, дает возможность будущего развития систем передачи, поскольку обеспечивает каналы высокой пропускной способности для передачи ATM, MAN и т.д.;

• обеспечивает лучшее управление и самодиагностику первичной сети. Большое количество сигналов о неисправностях, передаваемых по сети SDH, дает возможность построения систем управления на основе платформы TMN.Технология SDH обеспечивает возможность управления сколь угодно разветвленной первичной сетью из одного центра.

Выделим общие особенности построения синхронной иерерхии:

— поддержка в качестве входных сигналов каналов доступа только трибов(прим. от trib, tributary — компонентный сигнал, подчинённый сигнал или нагрузка, поток нагрузке) PDH и SDH;

— трибы должны быть упакованы в стандартные помеченные контейнеры, размеры которых определяются уровнем триба в иерархии PDH;

— положение виртуального контейнера может определяться с помощью указателей, позволяющих устранить противоречие между фактом синхронности обработки и возможным изменением положения контейнера внутри поля полезной нагрузки;

— несколько контейнеров одного уровня могут быть сцепленывместе и рассматриваться как один непрерывный контейнер, используемый для размещения нестандартной полезной нагрузки;

— предусмотрено формирование отдельного поля заголовков размером 81 байт.

Иерархия SDH включает в себя несколько уровней STM. В качестве примера использования уровней в сети SDH на рис.2.1 показана первичная сеть SDH, включающая кольца магистральной сети, построенной на потоках STM-16, региональных сетей, построенных на потоках STM-4,и локальных сетей с потоками STM-1.

Рис.2.1. Пример первичной сети, построенной на технологии SDH

В процессе внедрения технологии SDH на первом этапе вероятно появление комбинированных сетей SDH/PDH. Технология SDH внедряется обычно в виде «островов», объединенных каналами существующей первичной сети (рис. 2.2). На втором этапе «острова» объединяются в первичную сеть на основе SDH. В результате на современном этапе необходимо не только рассматривать технологию SDH, но и ориентироваться на изучение комбинированных сетей и процессов взаимодействия SDH и PDH.

Рис.2.2.Пример комбинированной первичной сети PDH/SDH

3.2. Ввод в сеть SDH цифровых потоков 34.368 Мбит/с

3.2.1. Размещение сигнала 34.368 Мбит/с в VC3

Контейнер СЗ организует последовательную передачу информационных битов, появляющихся на выходе аппаратуры асинхронной иерархии со скоростью 34,368 Мбит/с. Структура контейнера представляется матрицей полезной нагрузки, состоящей из 9 строк и 84 столбцов и имеющей протяженность 125 мкс.

Структура матрицы полезной нагрузки представлена тремя подциклами с тремя строками в подцикле. Каждый подцикл содержит:

— 1431 информационный бит (i);

— 5 групп по 2 бита для сообщения о выравнивании скоростей (C1, C2);

— 2 бита для выравнивания скоростей: (S1, S2);

— 573 бита балластной загрузки (R).

Наличие битов сообщения о выравнивании скоростей (С) и битов для выравнивания скоростей (S) необходимо для компенсации разницы скоростей цифрового потока 34,368 Мбит/с, выходящего из асинхронной аппаратуры, и скорости передачи содержимого контейнера С3.

Виртуальный контейнер VC3 — это структура, получаемая посредством присоединения к контейнеру СЗ трактового заголовка POH.

Расположение битов внутри подкадра приведено на рисунке 3.20.

Рисунок 3.20. Структура нагрузки подцикла Т3

3.2.2. Транспортный блок TU3

Транспортный блок TU3 — это матрица из 9 строк и 86 столбцов.

Структура виртуального контейнера VC3, проанализированная ранее, включена в матрицу TU3 на позиции, находящиеся между двумя байтами НЗ.

Чтобы определить начало контейнера VC3 внутри матрицы TU3, используются байты, обозначенные аббревиатурами HI и Н2, которые несут в себе величину указателя транспортного блока (TUOH).

Допустимые для указателя значения содержатся между 0 и 764 (включены крайние пределы), что соответствует количеству байтов матрицы VC3.

С этим числом байтов (765) связана нумерация их от 0 до 764, где номером 0 обозначен байт, следующий сразу же за байтом НЗ.

Рисунок 3.23. Структура блока TU3

Приведенный пример свидетельствует о том, что необходимо отмечать начало контейнера VC3 внутри цифрового потока, образованного транспортным блоком TU3.

Возникающие изменения начала контейнера VC3, вводимого в структуру TU3, сигнализируются с помощью флага новых данных (New Data Flag, NDF).

3.2.3. Виртуальный контейнер VC4

Виртуальный контейнер VC4 — это структура, формируемая побайтовым объединением трех отдельных TUG3 и добавлением 18 байт балластной загрузи и 9 байт, относящихся к трактовому заголовку.

Таким образом, структура VC4 — это матрица из 261 столбца и 9 строк, время формирования которой составляет 125 мкс.

Рисунок 3.25. Размещение VC3 (34 Мбит/с) в STM 1

Контрольные вопросы

Схема алгоритма ввода ЦП 34 Мбит/с в SDH?
Чем отличаются структуры C3 и VC3?
Каким образом формируется транспортный блок TU3?
С выхода какой системы передачи PDH можно ввести ЦП в контейнер C3 системы SDH?

Интерфейсы

Электрические интерфейсы

Стандартизация интерфейсов определяет возможность соединения различного оборудования разных производителей. Система SDH обеспечивает универсальные стандарты для сетевых узловых интерфейсов, включая стандарты на уровне цифровых скоростей, структуру фрейма, метод мультиплексирования, линейные интерфейсы, мониторинг и управление. Поэтому SDH оборудование разных производителей может легко соединяться и устанавливаться в одной линии, что наилучшим образом демонстрирует системную совместимость.

Система SDH обеспечивает стандартные уровни информационных структур, то есть набор стандартных скоростей. Базовый уровень скорости — STM-1 (155,52 Mбит/с). Цифровые скорости более высоких уровней определяются умножением скорости потока STM-1, соответственно, на 4, 16, 64 и т. д.: STM-4 (622 Мбит/с), STM-16 (2,5 Гбит/с), STM-64 (10 Гбит/с) и STM-256 (40 Гбит/с).

Оптические интерфейсы

Линейные (оптические) интерфейсы работают, используя универсальные стандарты. Линейный сигнал только скремблируется (англ. scrambled — шифровать, перемешивать), вставки избыточного кода нет.

Стандарт скремблирования — универсальный. Поэтому и на приеме, и на передаче должны использоваться стандартные скремблер и дескремблер. Цель скремблирования — сделать вероятность возникновения «1» бита и «0» бита близкой к 50 % для облегчения извлечения синхросигнала из линейного сигнала. Поскольку линейный сигнал только скремблируется, линейная скорость сигнала SDH соответствует стандартной скорости сигнала на электрическом интерфейсе SDH. Таким образом, потребление оптической мощности передающими лазерами остается неизменным, однако, снижается их тепловыделение (так как исключается возможность следования большого количества «1» подряд), что увеличивает их ресурс. Еще одной причиной по которой используется скремблирование — длительная последовательность «1» («0») автоматической петлей регулировки усиления воспринимается как увеличение (уменьшение) уровня входного сигнала, что может привести к неправильной регулировке.

Мультиплексор доступа 1655 Metropolis AMU

Семейство мультиплексоров Metropolis компании Lucent Technologies (с декабря 2007 года Alcatel-Lucent) дополнено новой серией устройств Metropolis AMU — компактными мультиплексорами доступа уровня STM-1, STM-4 и STM-16 (new!) с высокой плотностью портов, которые позволяют операторам связи рентабельно предоставить надежные, высокопроизводительные и высокоскоростные коммуникационные услуги, например удаленное подключение локальных сетей абонентов, обеспечение доступа в Интернет или поддержку голосовых каналов. Эти устройства могут использоваться как мультиплексоры вставки/выделения ADM, терминальные мультиплексоры, либо устройства местного кросс-коннекта LXC. Мультиплексоры AMU обеспечивают соединения «точка-точка», кольцевое подключение, а также подключение по схеме «звезда».

Широкий спектр интерфейсов (оптические STM-1, STM-4 , STM -16 (new!) и GbE вместе с электрическими E1, E3, FE, GbE, SHDSL) на одной коммуникационной платформе позволяют передавать по существующим сетям SDH голосовой трафик TDM (включая межстанционные соединения по каналам E1) и трафик данных Ethernet вплоть до Gigabit Ethernet на полной скорости линии. Семейство Metropolis AMU позиционируется для класса скоростей до 2,5G включительно и применения как в сетях доступа или на территории абонента (CPE), так и в городских сетях операторов, и занимает место в ряду мультиплексоров линейки Metropolis между Metropolis AMS (в настоящее время переименован в Alcatel-Lucent 1643 AMS (Access Multiplexer, Small)) и Metropolis ADM Compact. Наличие этого устройства в линейке продуктов позволяет предлагать более гибкие и эффективные сетевые решения и легко наращивать мощность сети без замены основного оборудования.

Системы Metropolis AMU поставляются в двух вариантах: шасси 2m/4o (с двумя резервируемыми слотами для плат управления и 4 слотами для интерфейсных плат), либо шасси 1m/1o с одним слотом управляющей платы и слотом интерфейсной платы. Два шасси 2m/4o помещаются на одну полку стандартной 19-дюймовой стойки, что позволяет установить в эту стойку 8 систем. Оба шасси не требуют дополнительных блоков вентиляторов, а доступ организован только с передней (лицевой) панели.

Базовые платы Metropolis AMU могут быть двух типов и имеют источники питания постоянного тока и синхронизации, неблокируемую фабрику коммутации, VC-4/3/12 и четыре оптических линейных интерфейса SFP — 2 × STM-16/4 и 2 × STM-1/4 (1 тип) или четыре оптических линейных интерфейса SFP — 2 × STM-1/4 и 2 × STM-1 (2 тип).

Мультиплексор комплектуется следующими типами трибутарных плат:

63 × E1 (варианты 120 или 75 Ом).
2 × 10/100 BaseT + 2 × 10/100/1000 BaseT или 2 × GbE (SX или LX с разъемами SFP) + 4 × E1 (120 или 75 Ом). Плата позволяет организовать частные линии Ethernet, Fast Ethernet или Gigabit Ethernet на полной скорости линии и отображением GFP для контейнеров VC-4/3/12 вместе с LCAS для каждого порта региональной сети WAN.
4 × 10/100 BaseT + 32 × E1 (75 Ом). Плата позволяет организовать частные линии Ethernet, Fast Ethernet или Gigabit Ethernet на полной скорости линии и отображением GFP для контейнеров VC-3/12 вместе с LCAS для каждого порта региональной сети WAN.
2 × E/FE, 2 × FE/GE, 4 × E1, L2 switch: службы Fast Ethernet (10/100BASE-T), Gigabit Ethernet (1000BASE-SX/LX), транспорт ЛВС «точка-точка», многоточечное межсоединение ЛС, алгоритм Rapid Spanning Tee Protocol (для коммутации IEEE 802.1w Layer 2), виртуальные ЛВС (по 802.1q), двойное тегирование для «прозрачного» транспорта VLAN пользователей, LCAS по G7041.
2 × STM4 / 8 × STM-1, SFP: S1.1, L1.1, L1.2, S4.1, L4.1, L4.2.

Кроме того, через специальную плату адаптер, занимающую два слота шасси 2m/4o, можно использовать интерфейсные модули мультиплексоров Metropolis AM/AMS.

Для управления Metropolis AMU служат программные продукты семейства Navis Optical Management Solution, применяемые для оптического оборудования Alcatel-Lucent. Планируется поддержка оборудования объединенной системой управления 1350 OMS.

Защита

В системах SDH термин «защита» используется для описания способа повышения надежности сети. Для этого все сети SDH стараются строить в виде замкнутых колец, передача по которым ведётся одновременно в обоих направлениях. При этом в случае повреждения кабеля сеть продолжает работать. Вопреки распространённому мнению, эти возможности доступны и в оборудовании PDH некоторых производителей.

Обратной стороной такого повышения надёжности является уменьшение количества резервных оптических волокон в ка́белях сети.

В SONET и SDH используются схемы защиты: 1+1, 1:N, UPSR, SNCP, BLSR / MS-SPRing.

Компоненты NG SDH

Принято считать, что система SDH относится к новому поколнию, если она включает поддержку следующих компонент:

Общая процедура разбиения на кадры (General Framing Procedure, GFP), которая обеспечивает адаптацию асинхронного трафика данных на основе кадров переменной длины к байт ориентированному трафику SDH с минимальными задержками и избыточностью заголовков; ITU-T G.7041
Виртуальная конкатенация (Virtual Concatenation, VCAT), обеспечивает возможность объединения на логическом уровне нескольких контейнеров VC-12, VC-3 или VC-4 в один канал передачи данных. ITU-T G.707, G.783
Схема регулировки емкости канала (Link Capacity Adjustment Scheme, LCAS) позволяет реализовать любые изменения пропускной способности без прекращения передачи данных. ITU-T G.7042

Рассмотрим их более подробно.

Совместимость

SDH имеет высокую совместимость. Это означает, что сеть передачи SDH и существующая сеть PDH могут работать совместно, пока идет установление сети передачи SDH. Сеть SDH может быть использована для передачи услуг PDH, а также сигналов других иерархий, таких как ATM, Ethernet (, ) и FDDI.

Базовый транспортный модуль (STM-1) может размещать и три типа сигналов PDH, и сигналы ATM, FDDI, DQDB. Это обуславливает двустороннюю совместимость и гарантирует бесперебойный переход от сети PDH к сети SDH и от SDH к АТМ. Для размещения сигналов этих иерархий SDH мультиплексирует низкоскоростные сигналы различных иерархий в структуру фрейма STM-1 сигнала на границе сети (стартовая точка — точка ввода) и затем демультиплексирует их на границе сети (конечная точка — точка вывода). Таким образом цифровые сигналы различных иерархий могут быть переданы по сети передачи SDH.

Принцип работы SDH

Процедура контейнирования нагрузки

Вся информация в системе SDH передается в контейнерах. Контейнер представляет собой структурированные данные, передаваемые в системе. Если система PDH генерирует трафик, который нужно передать по системе SDH, то данные PDH так и SDH сначала структуризуются в контейнеры, а затем к контейнеру добавляется заголовок и указатели, в результате образуется синхронный транспортный модуль STM-1. По сети контейнеры STM-1 передаются в системе SDH разных уровней (STM-n), но во всех случаях раз сформированный STM-1 может только складываться с другим транспортным модулем, то есть имеет место мультиплексирование транспортных модулей.

Понятие виртуального контейнера

Еще одно важное понятие, непосредственно связанное с общим пониманием технологии SDH — это понятие виртуального контейнера VC.В результате добавления к контейнеру трактового (маршрутного) заголовка получается виртуальный контейнер. Виртуальные контейнеры находятся в идеологической и технологической связи с контейнерами, так что контейнеру C-12 соответствует виртуальный контейнер VC-12 (передача потока E1), C-3 — VC-3 (передача потока E3), C-4 — контейнер VC-4 (передача потока STM-1).

Метод мультиплексирования

Поскольку низкоскоростные сигналы PDH мультиплексируются в структуру фрейма высокоскоростных сигналов SDH посредством метода побайтового мультиплексирования, их расположение во фрейме высокоскоростного сигнала фиксировано и определено или, скажем, предсказуемо. Поэтому низкоскоростной сигнал SDH, например 155 Мбит/с (STM-1) может быть напрямую добавлен или выделен из высокоскоростного сигнала, например 2.5 Гбит/с (STM-16). Это упрощает процесс мультиплексирования и демультиплексирования сигнала и делает SDH иерархию особенно подходящей для высокоскоростных волоконно-оптических систем передачи, обладающих большой производительностью.

Поскольку принят метод синхронного мультиплексирования и гибкого отображения структуры, низкоскоростные сигналы PDH (например, 2Мбит/с) также могут быть мультиплексированы в сигнал SDH (STM-N). Их расположение во фрейме STM-N также предсказуемо. Поэтому низкоскоростной трибутарный сигнал (вплоть до сигнала DS-0, то есть одного тайм-слота PDH, 64 kbps) может быть напрямую добавлен или извлечен из сигнала STM-N. Заметьте, что это не одно и то же с вышеописанным процессом добавления/выделения низкоскоростного сигнала SDH в/из высокоскоростного сигнала SDH. Здесь это относится к прямому добавлению/выделению низкоскоростного трибутарного сигнала такого как 2Мбит/с, 34Мбит/с и 140Мбит/с в/из сигнала SDH. Это устраняет необходимость использования большого количества оборудования мультиплексирования / демультиплексирования (взаимосвязанного), повышает надежность и уменьшает вероятность ухудшения качества сигнала, снижает стоимость, потребление мощности и сложность оборудования. Добавление/выделение услуг в дальнейшем упрощается.

Этот метод мультиплексирования помогает выполнять функцию цифровой кросс-коммутации (DXC) и обеспечивает сеть мощной функцией самовосстановления. Абонентов можно динамически соединять в соответствии с потребностями и выполнять отслеживание трафика в реальном времени.

Интерфейсы

Электрические интерфейсы

Оптические интерфейсы

Указатель

Помимо блоков данных PDH в виртуальный контейнер помещается еще некоторая служебная информация, в частности заголовок пути (Path OverHead, РОН). Также AU и TU содержат дополнительный заголовок с указателем, который указывает на начало полезной нагрузки в VC. Данный указатель позволяет совместить в рамках одной сети синхронный характер SDH и асинхронный характер PDH.

Именно благодаря системе указателей мультиплексор находит положение пользовательских данных в синхронном потоке байтов кадров STM-N и «на лету» извлекает их оттуда, чего механизм мультиплексирования, применяемый в PDH, делать не позволяет. Следовательно в линиях связи, построенных на основе сетей SDH значительно уменьшается количество активного оборудования, поскольку затраты на извлечение пользовательского канала из общего потока значительно ниже, чем в сетях PDH.