ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.11.2023
Просмотров: 191
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
NGN – сети следующего поколения
Уровень управления коммутацией
Уровень управления коммутацией
Требования к транспортному уровню
Сегодня при выборе технологической основы перспективной считается IP, ввиду того, что:
В состав базовой сети NGN могут входить:
Современные и будущие сети связи должны удовлетворять следующим требованиям:
При создании оптических сетей доступа должны соблюдаться следующие основополагающие принципы:
Перспективная сеть оптического доступа должна соответствовать следующим требованиям:
Основные преимущества построения ОСД:
Преобразование телефонного соединения в соединение ADSL
Стандарты для технологии xDSL, применяемые в настоящее время
Технология PON может быть совмещена с технологией (плотного) волнового мультиплексирования DWDM.
Сравнительный анализ трех технологий APON, EPON, GPON
Алгоритм принятия решений при выборе технологий строительства
Операция ввода/вывода потока в PDH.
Основные функции, выполняемые сетевыми элементами SDH следующие:
Схема самовосстановления однонаправленного кольца
Схема резервирования в двунаправленном кольце
Волновое мультиплексирование (WDM)
Мультиплексирование с делением по длине волны в оптическом волокне
Оптические системы передачи с линейной регенерацией
DWDM составной сигнал с одним участком разделения по длине волны
DWDM составной сигнал с оптическим усилителем
Первичные сети делятся на магистральные, зоновые и местные сети
Основные характеристики Softswitch
, позволяя гибко и оперативно обслуживать сеть и предоставлять пользователям необходимые потоки, а также реализует механизмы защиты информационных потоков в сети от возможных аварий.
Наличие в PDH потоках выравнивающих битов, делает невозможным прямое извлечение из потока, составляющих его компонентов.
Так, чтобы извлечь из потока 140 Мбит/сек (Е4) поток 2 Мбит/сек (Е1) необходимо демультиплексировать Е4 на четыре потока 34Мбит/сек (Е3), затем один из Е3 на четыре потока 8 Мбит/сек (Е2), и только после этого можно вывести требуемый Е1.
А для организации ввода/вывода требуется трехуровневое демультиплексирование, а затем трехуровневое мультиплексирование.
Использование систем PDH в сетях передачи данных, требует большого количества мультиплексоров, что значительно удорожает сеть и усложняет ее эксплуатацию.
Желание преодолеть указанные недостатки PDH привели к разработке в США иерархии синхронной оптической сети (SONET), а в Европе аналогичной синхронной цифровой иерархии (SDH), предложенными для использования на волоконно-оптических линиях связи.
Целью разработки, в обоих случаях, было создание иерархии, которая позволила бы:
вводить/выводить исходные потоки без необходимости производить сборку разборку;
разработать структуру кадров, позволяющую осуществлять развитую маршрутизацию и управление сетями с произвольной топологией;
загружать и переносить в кадрах новой иерархии кадры PDH иерархии и других типов трафика (АТМ, IP);
разработать стандартные интерфейсы для облегчения стыковки оборудования.
В сетях SDH и SONET, используются синхронные схемы передачи с байт-интерливингом при мультиплексировании.
В качестве формата основного сигнала первого уровня в иерархии SDH был принят синхронный транспортный модуль STM-1 с размером кадра 2430 байт и стандартным периодом повторения кадров 125 мксек, что дает скорость передачи 155.52 Мбит/сек.
Мультиплексирование с коэффициентом кратности 4 дает следующий ряд скоростей SDH иерархии: STM-4, STM-16, STM-64 или соответственно 622.08, 2488.32, 9953.28 Мбит/сек.
Ряд скоростей SONET начинается с сигнала ОС-1, имеющего скорость 51.84 Мбит/сек, а далее сигналы ОС-3, ОС-12, ОС-48 совпадают по скорости с STM-1, STM-4, STM-64.
Самый низкий — физический уровень, представляющий передающую среду.
Секционный уровень отвечает за сборку синхронных модулей STM-N и транспортировку их между элементами сети. Он подразделяется на регенераторную и мультиплексорную секции.
Маршрутный уровень отвечает за доставку сигналов, предоставляемых сетью для конечного пользователя (PDH, ATM и др.), и упакованных в полезной нагрузке STM-N. Согласно терминологии SDH, эти сигналы называют компонентными или трибутарными сигналами, а предоставляемые пользователю интерфейсы доступа к сети — трибутарными интерфейсами.
Передача сигнальной информации для каждого уровня в SDH осуществляется при помощи механизма заголовков. Каждый STM-N кадр имеет секционный заголовок SOH (Section OverHead), состоящий из двух частей: заголовка регенераторной секции RSOH (Regenerator Section OverHead) и мультиплексорной секции MSOH (Multiplex Section OverHead).
Для упаковки и транспортировки в STM-N трибутарных сигналов предложена технология виртуальных контейнеров. Виртуальный контейнер состоит из поля полезной нагрузки — контейнера, на которое отображается трибутарный сигнал, и маршрутного заголовка POH (Path OverHead), который указывает тип контейнера и служит для сбора статистики о прохождении контейнера по сети
Сети SDH строятся из четырех типов функциональных модулей (сетевых элементов):
регенераторы, терминальные мультиплексоры, мультиплексоры ввода/вывода и кросс-коннекторы.
Регенератор используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети путем восстановления входящих сигналов SDH.
Это расстояние зависит от степени затухания сигнала в передающей среде и параметров приемо-передающего оборудования.
Для одномодового оптического кабеля оно составляет 15-40 км для длины волны 1310 нм и 40-110 км для 1550 нм.
Терминальный мультиплексор (TM) предназначен для мультиплексирования и демультиплексирования сигналов PDH и STM (в терминологии SDH их называют трибутарными или компонентными интерфейсами) в агрегатный поток STM-N.
Он также может осуществлять локальную коммутацию с одного трибутарного интерфейса на другой.
Мультиплексор ввода/вывода (ADM) имеет на входе те же наборы интерфейсов, что и ТМ, и, как правило, два агрегатных потока STM-N (условно называемых "восточный" и "западный").
В этих мультиплексорах плезиохронные или синхронные сигналы могут быть извлечены из или добавлены в поток STM-N, при этом часть полезной нагрузки сигнала STM-N проходит через устройство транзитом.
Это дает возможность создавать самовосстанавливающиеся кольцевые структуры (Self Healing Ring — SHR), которые, в случае аварии, автоматически коммутируют потоки в обход поврежденных участков или элементов сети.
Кросс-коннектор (DXC) — распределительный узел сети, осуществляющий неблокируемые перекрестные соединения между любыми его портами.
SDH кросс-коннекторы выполняют эти функции на уровне виртуальных контейнеров VC-n, для этого PDH сигналы отображаются на виртуальные контейнеры соответствующего уровня.
маршрутизация виртуальных контейнеров, проводимая на основе использования информации в маршрутном заголовке РОН соответствующего контейнера;
консолидация или объединение виртуальных контейнеров
;
трансляция потока от точки к нескольким точкам (point-to-multipoint);
сортировка или перегруппировка (grooming) виртуальных контейнеров, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных, например, по типу переносимого сервиса, потоков;
ввод/вывод виртуальных контейнеров.
Топология «точка-точка»
Это простейшая топология, включающая два терминальных мультиплексора, соединенных оптической линией связи с или без регенератора. Каждый из мультиплексоров действует как концентратор трибутарных потоков Е1, Е3 и др.
Эта топология широко используется при передаче больших потоков данных по высокоскоростным магистральным каналам. Она может быть реализована, как по схеме без резервирования канала, так и по схеме со 100% резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный агрегатные каналы.
Топология «последовательная линейная цепь»
Эта топология используется тогда, когда существует необходимость ответвлений в ряде точек линии, где могут вводится и выводится каналы доступа. Реализуется она путем включения вдоль линии связи мультиплексоров ввода/вывода.
Топология «звезда»
В этой топологии один из узлов сети (кросс-коннектор) играет роль концентратора (или хаба), распределяя часть трафика по другим удаленным узлам, а оставшуюся часть на терминалы пользователей.
Топология «кольцо»
Эта топология наиболее широко используется при построении SDH сетей первых двух уровней иерархии (STM-1 и STM-4). Строительными блоками этой архитектуры являются мультиплексоры ввода/вывода, которые соединяются в кольцо с однонаправленной либо двунаправленной передачей трафика.
Широкое использование кольцевой топологии обусловлено тем, что построенные на ее основе сети способны самовосстанавливаться после некоторых достаточно характерных типов отказов.
Линейная защита.
Простейшая форма реализации этой защиты — защита 1+1, используемая в соединениях точка-точка
, где на каждую рабочую линию отводится одна резервная. При обнаружении потери сигнала на рабочей линии, оборудование на обоих концах автоматически переключается на резервную.
Более экономичный вариант — защита 1:N, используемый, в основном, на магистральных участках большой протяженности. В этом случае на несколько рабочих линий отводится одна резервная. Резервная линия может быть использована для передачи низкоприоритетного трафика, который просто прерывается, если необходимо подменить вышедшую из строя рабочую линию.
Механизмы защиты 1+1 и 1:N стандартизированы ITU-T в Рекомендации G.783.
Кольцевая защита.
Различаются для кольцевых структур с однонаправленными и двунаправленными соединениями.
В однонаправленном кольце все данные передаются по одной оптической жиле в одном направлении.
Вторая оптическая жила, с противоположным направлением передачи, рассматривается как резервная.
В случае аварии на одном из сегментов кольца, передача в направлении поврежденного участка автоматически коммутируется на резервное кольцо
Операция ввода/вывода потока в PDH.
PDH
Наличие в PDH потоках выравнивающих битов, делает невозможным прямое извлечение из потока, составляющих его компонентов.
Так, чтобы извлечь из потока 140 Мбит/сек (Е4) поток 2 Мбит/сек (Е1) необходимо демультиплексировать Е4 на четыре потока 34Мбит/сек (Е3), затем один из Е3 на четыре потока 8 Мбит/сек (Е2), и только после этого можно вывести требуемый Е1.
А для организации ввода/вывода требуется трехуровневое демультиплексирование, а затем трехуровневое мультиплексирование.
Использование систем PDH в сетях передачи данных, требует большого количества мультиплексоров, что значительно удорожает сеть и усложняет ее эксплуатацию.
Цели и задачи разработки SDH.
Желание преодолеть указанные недостатки PDH привели к разработке в США иерархии синхронной оптической сети (SONET), а в Европе аналогичной синхронной цифровой иерархии (SDH), предложенными для использования на волоконно-оптических линиях связи.
Целью разработки, в обоих случаях, было создание иерархии, которая позволила бы:
вводить/выводить исходные потоки без необходимости производить сборку разборку;
разработать структуру кадров, позволяющую осуществлять развитую маршрутизацию и управление сетями с произвольной топологией;
загружать и переносить в кадрах новой иерархии кадры PDH иерархии и других типов трафика (АТМ, IP);
разработать стандартные интерфейсы для облегчения стыковки оборудования.
SDH и SONET
В сетях SDH и SONET, используются синхронные схемы передачи с байт-интерливингом при мультиплексировании.
В качестве формата основного сигнала первого уровня в иерархии SDH был принят синхронный транспортный модуль STM-1 с размером кадра 2430 байт и стандартным периодом повторения кадров 125 мксек, что дает скорость передачи 155.52 Мбит/сек.
Мультиплексирование с коэффициентом кратности 4 дает следующий ряд скоростей SDH иерархии: STM-4, STM-16, STM-64 или соответственно 622.08, 2488.32, 9953.28 Мбит/сек.
Ряд скоростей SONET начинается с сигнала ОС-1, имеющего скорость 51.84 Мбит/сек, а далее сигналы ОС-3, ОС-12, ОС-48 совпадают по скорости с STM-1, STM-4, STM-64.
Модель SDH
Многоуровневая модель SDH
Многоуровневая модель SDH
Самый низкий — физический уровень, представляющий передающую среду.
Секционный уровень отвечает за сборку синхронных модулей STM-N и транспортировку их между элементами сети. Он подразделяется на регенераторную и мультиплексорную секции.
Маршрутный уровень отвечает за доставку сигналов, предоставляемых сетью для конечного пользователя (PDH, ATM и др.), и упакованных в полезной нагрузке STM-N. Согласно терминологии SDH, эти сигналы называют компонентными или трибутарными сигналами, а предоставляемые пользователю интерфейсы доступа к сети — трибутарными интерфейсами.
Передача сигнальной информации для каждого уровня в SDH осуществляется при помощи механизма заголовков. Каждый STM-N кадр имеет секционный заголовок SOH (Section OverHead), состоящий из двух частей: заголовка регенераторной секции RSOH (Regenerator Section OverHead) и мультиплексорной секции MSOH (Multiplex Section OverHead).
Для упаковки и транспортировки в STM-N трибутарных сигналов предложена технология виртуальных контейнеров. Виртуальный контейнер состоит из поля полезной нагрузки — контейнера, на которое отображается трибутарный сигнал, и маршрутного заголовка POH (Path OverHead), который указывает тип контейнера и служит для сбора статистики о прохождении контейнера по сети
Структура кадра STM-N
Базовые элементы сетей SDH
Сети SDH строятся из четырех типов функциональных модулей (сетевых элементов):
регенераторы, терминальные мультиплексоры, мультиплексоры ввода/вывода и кросс-коннекторы.
Регенератор
Регенератор используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети путем восстановления входящих сигналов SDH.
Это расстояние зависит от степени затухания сигнала в передающей среде и параметров приемо-передающего оборудования.
Для одномодового оптического кабеля оно составляет 15-40 км для длины волны 1310 нм и 40-110 км для 1550 нм.
Терминальный мультиплексор
Терминальный мультиплексор (TM) предназначен для мультиплексирования и демультиплексирования сигналов PDH и STM (в терминологии SDH их называют трибутарными или компонентными интерфейсами) в агрегатный поток STM-N.
Он также может осуществлять локальную коммутацию с одного трибутарного интерфейса на другой.
Мультиплексор ввода/вывода
Мультиплексор ввода/вывода (ADM) имеет на входе те же наборы интерфейсов, что и ТМ, и, как правило, два агрегатных потока STM-N (условно называемых "восточный" и "западный").
В этих мультиплексорах плезиохронные или синхронные сигналы могут быть извлечены из или добавлены в поток STM-N, при этом часть полезной нагрузки сигнала STM-N проходит через устройство транзитом.
Это дает возможность создавать самовосстанавливающиеся кольцевые структуры (Self Healing Ring — SHR), которые, в случае аварии, автоматически коммутируют потоки в обход поврежденных участков или элементов сети.
SDH кросс-коннектор
Кросс-коннектор (DXC) — распределительный узел сети, осуществляющий неблокируемые перекрестные соединения между любыми его портами.
SDH кросс-коннекторы выполняют эти функции на уровне виртуальных контейнеров VC-n, для этого PDH сигналы отображаются на виртуальные контейнеры соответствующего уровня.
Основные функции, выполняемые сетевыми элементами SDH следующие:
маршрутизация виртуальных контейнеров, проводимая на основе использования информации в маршрутном заголовке РОН соответствующего контейнера;
консолидация или объединение виртуальных контейнеров
;
трансляция потока от точки к нескольким точкам (point-to-multipoint);
сортировка или перегруппировка (grooming) виртуальных контейнеров, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных, например, по типу переносимого сервиса, потоков;
ввод/вывод виртуальных контейнеров.
Топология сетей SDH
Топология «точка-точка»
Это простейшая топология, включающая два терминальных мультиплексора, соединенных оптической линией связи с или без регенератора. Каждый из мультиплексоров действует как концентратор трибутарных потоков Е1, Е3 и др.
Эта топология широко используется при передаче больших потоков данных по высокоскоростным магистральным каналам. Она может быть реализована, как по схеме без резервирования канала, так и по схеме со 100% резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный агрегатные каналы.
Топология «последовательная линейная цепь»
Эта топология используется тогда, когда существует необходимость ответвлений в ряде точек линии, где могут вводится и выводится каналы доступа. Реализуется она путем включения вдоль линии связи мультиплексоров ввода/вывода.
Топология сетей SDH
Топология «звезда»
В этой топологии один из узлов сети (кросс-коннектор) играет роль концентратора (или хаба), распределяя часть трафика по другим удаленным узлам, а оставшуюся часть на терминалы пользователей.
Топология «кольцо»
Эта топология наиболее широко используется при построении SDH сетей первых двух уровней иерархии (STM-1 и STM-4). Строительными блоками этой архитектуры являются мультиплексоры ввода/вывода, которые соединяются в кольцо с однонаправленной либо двунаправленной передачей трафика.
Широкое использование кольцевой топологии обусловлено тем, что построенные на ее основе сети способны самовосстанавливаться после некоторых достаточно характерных типов отказов.
Линейная защита.
Простейшая форма реализации этой защиты — защита 1+1, используемая в соединениях точка-точка
, где на каждую рабочую линию отводится одна резервная. При обнаружении потери сигнала на рабочей линии, оборудование на обоих концах автоматически переключается на резервную.
Более экономичный вариант — защита 1:N, используемый, в основном, на магистральных участках большой протяженности. В этом случае на несколько рабочих линий отводится одна резервная. Резервная линия может быть использована для передачи низкоприоритетного трафика, который просто прерывается, если необходимо подменить вышедшую из строя рабочую линию.
Механизмы защиты 1+1 и 1:N стандартизированы ITU-T в Рекомендации G.783.
Кольцевая защита.
Различаются для кольцевых структур с однонаправленными и двунаправленными соединениями.
В однонаправленном кольце все данные передаются по одной оптической жиле в одном направлении.
Вторая оптическая жила, с противоположным направлением передачи, рассматривается как резервная.
В случае аварии на одном из сегментов кольца, передача в направлении поврежденного участка автоматически коммутируется на резервное кольцо