Лекция 10 Первичные сети

Первичные сети предназначены для создания коммутируемой инфраструктуры, с помощью которой организовывается постоянный канал с двухточечной топологией между двумя пользовательскими устройствами, подключенными к такой сети. В первичных сетях используется техника коммутации каналов. Существует три поколения технологий первичных сетей: плезиохронная цифровая иерархия (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH); синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy, SDH), в Америке соответствует стандарт SONET; уплотненное волновое мультиплексирование (DWDM). Основы первичных сетей

Сети PDH Цифровая аппаратура мультиплексирования и коммутации была разработана в конце 60-х годов компанией АТ&T для решения проблемы связи крупных коммутаторов телефонных сетей между собой. Мультиплексор Т-1: передача трафика до 24 абонентов; оцифровывал голос с частотой 8000Гц; кодировал голос методом импульсно-кодовой модуляции; Результат: На каждый абонентский канал выделяется скорость 64Кбит/с; Система Т-каналов Т-1 обеспечивал передачу со скоростью 1,544 Мбит/с. (24*64=1536+8Кбит/с синхронизации) Т-2 – объединение 4-х Т-1 - скорость 6,312 Мбит/с. Т-3 – объединение 7-ми Т-2 - скорость 44,736 Мбит/с. Т-4 – объединение 6-ти Т-3 - скорость 247 Мбит/с. Аналогом Т-каналов в международном стандарте являются каналы Е-1, Е-2, Е-3, Е-4

Иерархия скоростей Обознач ение скорост и АмерикаССITТ (Европа) DS-n (Digital Signal n) Количество голосовых каналов Количество каналов предыдущего уровня Скорость, Мбит/с Количество голосовых каналов Количество каналов предыдущего уровня Скорость, Мбит/с DS Кбит/с 11 DS-124 1, ,048 DS-29646, ,488 DS , ,368 DS , ,264 На практике в основном используются каналы Т-1/Е-1 и Т-3/Е-3

Выделение низкоскоростного канала с помощью полного демультиплексирования DS0 T1 = 24 x DS0 T3 = 28x T1 Вывод одного потока DS0 T1 MUX T3 MUX T1 MUX DS0 Терминал пользователя Терминалы пользователей T3 T1

Ограничения сети PDH затруднённый ввод/вывод цифровых потоков в промежуточных пунктах; отсутствие средств сетевого автоматического контроля и управления; многоступенчатое востановление синхронизма требует достаточно большого времени; наличие различных иерархий.

Технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) Разработана для создания надежных транспортных сетей, позволяющих гибко формировать цифровые каналы широкого диапазона скоростей от единиц мегабит до десятков гигабит в секунду. ( первый вариант стандарта появился в 1984г.) Основная область применения технологии SDH первичные сети операторов связи. SDHSONETСкорость STS-1, OC-151,84 Мбит/с STM-1STS-3, OC-3155,520 Мбит/с STM-3OC-9466,560 Мбит/с STM-4OC-12622,080 Мбит/с STM-6OC-18933,120 Мбит/с STM-8OC-241,244 Гбит/с STM-12OC-361,866 Гбит/с STM-16OC-482,488 Гбит/с STM-64OC-1929,953 Гбит/с STM-256OC-76839,81 Гбит/с

Внедрение сети SDH

Особенности сети SDH Гибкая иерархическая схема мультиплексирования цифровых потоков разных скоростей, позволяющая вводить в магистральный канал н выводить из него пользовательскую информацию любого поддерживаемого технологией уровня скорости. Отказоустойчивость сети. Сети SDH обладают высокой степенью «живучести» технология предусматривает автоматическую реакцию оборудования на такие типичные отказы, как обрыв кабеля, отказ порта, выход из строя мультиплексора или отдельной его карты, направляя трафик по резервному пути или переходя на резервный модуль, Мониторинг и управление сетью на основе информации, встроенной в заголовки кадров. Это обеспечивает обязательный уровень управляемости сети, не зависящий от производителя оборудования, и создает основу для наращивания функций менеджмента в фирменных системах управления. Высокое качество транспортного обслуживания для трафика любого типа голосового, видео и компьютерного. Техника мультиплексирования TDM, лежащая в основе SDH, обеспечивает трафику каждого абонента гарантированную пропускную способность, а также низкий и фиксированный уровень задержек.

Схема мультиплексирования данных в SDH Операции мультиплексирования и ввода- вывода выполняются при помощи вир­ туальных контейнеров (Virtual Container, VC). Типы контейнеров: VC-11 (1,5 Мбит/с), VC-12 (2 Мбит/с), VC-2 (6 Мбит/с), VC3 (34/45 Мбит/с) и VC-4 (140 Мбит/с).

Схема мультиплексирования данных в SDH Мультиплексор SDH Мультиплексор ввода-вывода Терминальный мультиплексор Оборудование пользователей Терминальный мультиплексор Оборудование пользователей Типы мультиплексоров SDH trib, tributary - компонентный сигнал

Стек протоколов SDH

Топологии SDH a)Кольцо SDH строится из мультиплексоров ввода-вывода, имеющих, по крайней мере, по два агрегатных порта. b)Цепь это линейная последовательность мультиплексоров, из которых два оконечных играют роль терминальных мультиплексоров, а остальные мультиплексоров ввода-вывода. c)Плоское кольцо обеспечивает более высокий уровень отказоустойчивости за счет двух дополнительных волокон в магистральном кабеле и по одному дополнительному агрегатному порту у терминальных мультиплексоров. d)ячеистая топология сети, при которой мультиплексоры соединяются друг с другом большим количеством связей, за счет чего сеть может достичь очень высокой степени производительности и надежности.

Схемы защиты в сети SDH 1+1 резервный элемент выполняет туже работу, что и основной 1:1 переключение на защитный элемент только в случае отказа основного элемента 1:N выделение одного защитного элемента на N защищаемых

Технология плотного волнового (спектрального) мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM) Предназначена для создания оптических магистралей нового поколения, работающих на мультигигабитных и терабитных скоростях Метод мультиплексирования информация в оптическом волокне передастся одновременно большим количеством световых волн (лямбд от традиционного для физики обозначения длины волны). Работают по принципу коммутации каналов, при этом каждая световая волна представляет собой отдельный спектральный канал. Каждая волна несет собственную информацию, при этом оборудование DWDM не занимается непосредственно проблемами передачи данных на каждой волне, то есть способом кодирования информации и протоколом ее передачи. Устройства DWDM занимаются только объединением различных волн в одном световом пучке, а также выделением из общего сигнала информации каждого спектрального канала.

Принципы работы Оборудование DWDM позволяет передавать по одному оптическому волокну 32 и более волн разной длины в окне прозрачности 1550 нм, при этом каждая волна может переносить информацию со скоростью до 10 Гбит/с (при применении протоколов технологий STM или 10 Gigabit Ethernet для передачи информации на каждой волне). В настоящее время ведутся работы по повышению скорости передачи информации на одной длине волны до Гбит/с. Мультиплексирование DWDM называется «уплотненным», потому что в нем используется существенно меньшее расстояние между длинами волн, чем в WDM. На сегодня рекомендацией G.692 сектора ITU-T определены два частотных плана (то есть набора частот, отстоящих друг от друга на некоторую постоянную величину): частотный план с разнесением частот между соседними каналами 100 ГГц (АХ « 0,8 нм), в соответствии с которым для передачи данных применяется 41 волна в диапазоне от 1528,77 (196,1 ТГц) до 1560,61 нм (192,1 ТГц); частотный план с шагом 50 ГГц (АХ « 0,4 нм), позволяющий передавать в этом же диапазоне 81 длину волны.

Дальняя связь «точка-точка» на основе терминальных мультиплексоров DWDM

Цепь DWDM с вводом-выводом в промежуточных узлах OADM – Optical Add-Drop Multiplexer (оптические мультиплексоры ввода-вывода)

Кольцо мультиплексоров DWDM

Ячеистая топология сети DWDM Оптические кросс-коннекторы (Optical Cross-Connect, OXC), необходимы для реализации этой топологии, которые не только добавляют волны в общий транзитный сигнал и выводят их оттуда, как это делают мультиплексоры ввода-вывода, но и поддерживают произвольную коммутацию между оптическими сигналами, передаваемыми волнами разной длины.

Полное демультиплексирование сигнала с помощью дифракционной фазовой решетки

Первичная сеть SDH компании ABC- Power - M4 (STM-4/16) - M1 (STM-1) - MA (STM-1)

Подключение оборудования к сети SDH SDH MUX PDH MUX Telemetry equipment Computer network PBX