8.2.1. Архитектура построения цифровой первичной сети
8.2.2. Радиально-кольцевая архитектура
8.2.3. Архитектура типа "кольцо-кольцо"
Выбор архитектуры должен производиться на основе соображений, изложенных в п. 8.1.5, и на основе детального технико-экономического обоснования по согласованию с фирмами-поставщиками оборудования и кабеля. Архитектурные решения при проектировании сети SDH могут быть сформированы на базе использования элементарных топологий сети в качестве ее отдельных сегментов. Учитывая возможность самостоятельного использования отдельных элементарных топологий, мы рассмотрим здесь только сети, комбинирующие рассмотренные элементарные топологии. Наиболее часто используется сочетание кольцевой и радиальной (типа "точка-точка") топологий или топологии последовательной линейной цепи.
8.2.1. Архитектура построения цифровой первичной сети
Выбор архитектуры построения транспортной сети основывается на применении типовых архитектурно-топологических решений и их комбинаций для отдельных сегментов сети и сети в целом. Однако определение архитектурных решений при проектировании конкретной сети не сводится только к выбору определенных комбинаций типовых топологических структур (сетевых шаблонов). Понятие архитектуры сети шире и включает в себя три логические составляющие: принципы построения, сетевые шаблоны и технические позиции. Применительно к архитектуре ЦПС основные принципы построения определены выше. Так, постоянно открывающиеся новые возможности оборудования СЦИ/SDH расширяют возможности выбора типовых сетевых шаблонов для ЦПС и позволяют по-новому осуществлять интеграцию различных технологий на базе транспортной сети. Техническая позиция определяет и уточняет параметры выбранной технологии, сетевых элементов, протоколов взаимодействия, предоставляемого сервиса и т.д. Применительно к корпоративной сети ее архитектура может быть описана, например, следующими техническими позициями:
- Сетевые транспортные протоколы.
- Маршрутизация в сети.
- Качество обслуживания.
- Адресация в сетях передачи данных.
- Коммутация в локальных сетях.
- Объединение коммутации и маршрутизации.
- Организация городской сети.
- Организация глобальной (магистральной) сети.
- Службы удаленного доступа (сети доступа).
Разработка технических позиций для конкретной цифровой первичной сети требует глубокого знания базовых сетевых технологий и тщательной проработки схем организации и топологии всех сегментов сети и сети в целом.
При планировании транспортной сети наиболее часто находят применение типовые сетевые шаблоны - радиально-кольцевая топология и топология "кольцо-кольцо" с одинаковым или различными уровнями транспортных модулей как в "кольцах", так и в линейных трактах между отдельными "кольцами". В заключение сформулируем основные правила планирования цифровых первичных сетей связи:
- Долгосрочное планирование.
- Выбор среды передачи.
- Анализ существующего и определение планируемого трафика.
- Классификация узлов сети и выбор базовых топологий сети.
- Анализ и определение требований по надежности.
- Обеспечение заданного уровня надежности в сети.
- Определение энергетического потенциала линий связи и оборудования ЦСП.
- Определение стоимости линий связи и оборудования ЦСП.
- Учет специальных условий и требований заказчика (пользователя) сети.
- Полная оптимизация сети (с помощью соответствующих программных средств).
- Деление сети на управляемые части или сегменты.
- Предусматривается необходимый уровень эксплуатации будущей сети.
Рассмотренные общие вопросы планирования цифровых первичных сетей являются основой при планировании реальных современных сетей связи и, естественно, не исчерпывают всего многообразия проблем, возникающих при разработке и планировании транспортных сетей различного масштаба. Наиболее существенным в планировании современных сетей связи становится интеграция первичной и вторичных сетей в единую мультисервисную сеть на основе интеграции современных сетевых технологий.
8.2.2. Радиально-кольцевая архитектура
Пример радиально-кольцевой архитектуры SDH сети приведен на рисунке 8.7. Эта сеть фактически построена на базе использования двух базовых топологий: "кольцо" и "последовательная линейная цепь". Вместо последней может быть использована более простая топология "точка-точка". Число радиальных ветвей ограничивается из соображений допустимой нагрузки (общего числа каналов доступа) на кольцо.
8.2.3. Архитектура типа "кольцо-кольцо"
Другое часто используемое в архитектуре сетей SDH решение - соединение типа "кольцо-кольцо". Кольца в этом соединении могут быть либо одинакового, либо разного уровней иерархии SDH. На рисунке 8.8 показана схема соединения двух колец одного уровня - STM-4 с помощью интерфейсных карт STM-1, а на рисунке 8.9 - каскадная схема соединения трех колец различного (по нарастающей) уровня - STM-1, STM-4, STM-16. При таком соединении можно использовать необходимые оптические трибы предыдущего иерархического уровня при переходе от кольца одного уровня к другому (например, триб STM-1 при переходе на кольцо STM-4 и триб STM-4 при переходе на кольцо STM-16).
8.2.4. Линейная архитектура для сети большой протяженности
Линейные сети обычно содержат два приёмопередающих оконечных устройства, например мультиплексоры SDH, мультиплексоры ввода/вывода ADM и регенераторы. Пример конфигурации линейной сети приведён на рисунке 8.10.
В приведённом примере реализован принцип защиты линейной сети в режиме 1+1, т.е. для одной рабочей секции мультиплексирования создаётся одна резервная, что обозначает полное гарантированное резервирование всего трафика между терминалами.
Для линейных сетей большой протяженности расстояние между терминальными мультиплексорами ТМ больше или много больше того расстояния, которое может быть рекомендовано с точки зрения максимально допустимого затухания волоконно-оптического кабеля. В этом случае на маршруте (в линейном тракте) между ТМ (рисунок 8.10) должны быть установлены кроме общего проходного коммутатора еще и регенераторы для восстановления (регенерации) затухающего оптического сигнала. Эту линейную архитектуру можно представить в виде последовательного соединения ряда секций.
Принято различать три типа стандартизованных участков - секций: оптическая секция (участок от точки электронно-оптического до точки оптоэлектронного преобразований сигнала), которая, по сути, являются участком волоконно-оптического кабеля между элементами сети SDH, регенераторная секция и мультиплексная секция (рисунок 8.10).
Оптические секции нормируются по длине, при этом выделяют три категории: I - внутристанционная секция, длиной до 2-х км,
S – короткая межстанционная секция, порядка 15 км, и L -длинная межстанционная секция, порядка 40 км (при длине волны 1310 нм) и 80 км (при длине волны 1550 нм). Указанные длины секций используются только для классификации (см. ниже) и не могут рассматриваться как рекомендуемые значения используемых технических параметров. Общая длина маршрута может составлять при этом сотни или же тысячи километров. Маршрут рассматривается как участок тракта между терминальными мультиплексорами, допускающий автоматическое поддержание функционирования сети с номинальной производительностью.
Мультиплексная секция рассматривается как участок тракта между транспортными узлами (мультиплексорами и коммутаторами), допускающий аналогичное автоматическое поддержание функционирования.
Регенераторная секция рассматривается как участок тракта между двумя регенераторами или между регенератором и другим элементом сети SDH. Для аналогичных определений используются опорные точки вход/выход волокна и вход/выход начала/окончания регенераторной секции RST в схеме представления регенераторной секции.
Регенераторная секция обрабатывает RSOH, который содержит синхросигнал, а также управляющую и контрольную информацию, позволяющую локализовать поврежденную секцию. Этот заголовок, будучи сформированным и введенным во фрейм на входе RST, считывается каждым регенератором и выводится из фрейма на выходе RST.
Классификация секций приведена в таблице. Она дает стандартное обозначение секций в зависимости от уровня STM (1, 4, 16) и приведена для указанных трех типов применения: внутри станции (код использования I), между станциями - короткая секция (код использования S), между станциями - длинная секция (код использования L). В общем случае кодировка типов использования линейных регенераторных секций как оборудования SDH включает три элемента и имеет формат:
<код использований> <уровень STM> <индекс источника>
Здесь код использования и уровни STM приведены выше, а индекс источника имеет следующие значения и смысл:
- 1 или без индекса - указывает на источник с длиной волны 1310 нм;
- 2 - указывает на источник с длиной волны 1550 нм для волокна, (секции L);
- 3 - указывает на источник с длиной волны 1550 нм для волокна.
Например, обозначение L-4.3 расшифровывается как длинная межстанционная регенераторная секция линейного оборудования STM-4, использующая источник света с длиной волны 1550 нм.
Классификация стандартных оптических интерфейсов:
| Использование | Внутри станции | Между станциями | |||||
| Короткая секция | Длинная секция | ||||||
| Номинальная длина волны источника (нм) | 1310 | 1310 | 1550 | 1310 | 1550 | ||
| Тип волокна | Rec. G.652 | Rec. G.652 | Rec. G.652 | Rec. G.652 | Rec. G.652 Rec. G.654 | Rec. G.653 | |
| Расстояние (км) | ≤ 2 | - 15 | - 40 | - 80 | |||
| Уровни STM | STM - 1 | L - 1 | S – 1.1 | S – 1.2 | L – 1.1 | L – 1.2 | L – 1.3 |
| STM - 4 | L - 4 | S – 4.1 | S – 4.2 | L – 4.1 | L – 4.2 | L – 4.3 | |
| STM - 16 | L - 16 | S – 16.1 | S – 16.2 | L – 16.1 | L – 16.2 | L – 16.3 | |
8.2.5. Архитектура разветвленной сети общего вида
В процессе развития сети SDH разработчики могут использовать ряд решений, характерных для глобальных сетей, таких как формирование своего "остова" (backbone) или магистральной сети в виде ячеистой (mash) структуры, позволяющей организовать альтернативные (резервные) маршруты, используемые в случае возникновения проблем при маршрутизации виртуальных контейнеров по основному пути. Это, наряду с присущим сетям SDH внутренним резервированием, позволяет повысить надежность всей сети в целом. Причем при таком резервировании на альтернативных маршрутах могут быть использованы альтернативные среды распространения сигнала. Например, если на основном маршруте используется волоконно-оптический кабель (ВОК), то на резервном - радиорелейная линия (РРЛ), или наоборот.
На рисунке 8.11 представлена архитектура такой разветвленной (глобальной) сети, остов (или опорная/магистральная сеть) которой сформирован для простоты в виде одной сетевой ячейки, узлами которой являются коммутаторы типа SDXC, связанные по типу "каждый с каждым". К этому остову присоединены периферийные сети SDH различной топологии, которые могут быть "образами" либо корпоративных сетей (с выходом на LAN), либо общегородских сетей SDH или MAN (ОГС), либо сегментов других глобальных сетей WAN (ГСС). Эта структура может рассматриваться как некий образ глобальной сети SDH.
Еще один пример сети SDH общего вида приведен на рисунке 8.12. Эта сеть рассматривается как пример законченного решения сети, связывающей сегменты, использующие как топологии SDH, так и PDH.
Схема сети (рисунок 8.12) состоит из трех колец SDH, связанных между собой тремя сегментами. Два верхних кольца STM-4 связаны последовательной линейной SDH цепью уровня STM-16. Левые верхнее (STM-4) и нижнее (STM-1) кольца связаны линией Е4 PDH (140 Мбит/с), терминальные мультиплексоры PDH которой PSM-1 на уровне триба Е4 непосредственно связаны с SDH мультиплексорами SDM-1. Замыкающее звено между правым верхним и нижним кольцами SDH использует кросс-коммутатор T::DAX, связанный на уровне PDH трибов с двумя мультиплексорами SDM-1 нижнего кольца STM-1 с одной стороны и мультиплексором SDM-1 с другой. Последний выполняет несколько функций:
- терминального мультиплексора последовательной линейной цепи SDM-1;
- мультиплексора ввода/вывода для сети доступа, организуемой через РСМ-2, и потоков от кросс-коммутатора T::DAX;
- концентратора-коммутатора потоков между T::DAX, верхним кольцом STM-4, линейной цепью SDM-1 и PDH мультиплексором РСМ-2 в сети доступа.
Наконец, сети SDH общего вида можно рассматривать как транспортную сеть для ATM трафика, учитывая, что виртуальные контейнеры VC-n могут нести в упакованном виде поток ATM ячеек в качестве полезной нагрузки. Можно отметить, что в настоящее время стандартизованы процедуры такой упаковки (инкапсуляции) ATM ячеек в виртуальные контейнеры VC-4 и VC-4-Xc, используемые в схемах мультиплексирования SDH.
Для сопряжения SDH и ATM сетей (рассматриваемых как сети доступа) уже сейчас существуют коммутаторы доступа ATM, осуществляющие упаковку ячеек ATM в виртуальные контейнеры SDH. Одним из них является, например, коммутатор АТоМ компании ECI. Схема общей сети SDH и ATM сети доступа приведена на рисунке 8.13.
Контрольные вопросы
- Какие существуют типы архитектур построения транспортных сетей SDH?
- На чём основывается выбор архитектуры транспортных сетей?
- Какие основные топологии при планировании транспортных сетей часто находят применение?
- Какой элемент транспортной сети необходим для сопряжения SDH и ATM?
- Перечислите функции, выполняемые мультиплексором SDM-1 в схеме сети общего вида с сегментами PDH и SDH.