2.2.4. Возможность мониторинга в рамках транспортной модели

Мониторинг ошибок и показателей производительности сети в процессе эксплуатации одно из са­мых распространенных действий по управлению потоком данных в сети SDH. Его можно провес­ти непосредственно, если использовать соответствующую информацию, записанную в заголовках регенераторной RSOH и мультиплексной MSOH секций или в маршрутных заголовках РОН вир­туальных контейнеров верхнего и нижнего уровней. Эта информация может быть обработана так, чтобы получить сведения о состоянии системы на концах необходимого участка соединения. Та­кой мониторинг называется неразрушающим.

Приведенные выше различные модельные типы соединений LC, NC, SNC, ТС и "маршрут данных" также могут быть использованы для этих целей, если допустить перезапись (на входе в и выходе из данного участка) информации соответствующих маршрутных заголовков. Наиболее часто для этих целей используются тандемныв соединения, учитывая, что их действие распро­страняются на весь административный домен конкретного оператора.

Для того, чтобы проиллюстрировать возможности использования тандемных соединений для мониторинга, а также введенных выше функциональных элементов и функций, на рис. 2-37 (см. след. стр.) приведен пример формализованной прокладки маршрута данных на уровне вирту­ального контейнера VC-4, маршрут которого проходит через два административных домена, ис­пользуемых разными операторами, см. [159 (6.97)]. Используемые здесь обозначения расшифро­ваны в разд. 2.2.4.5.

Из рис. 2-37 видно, что тандемные соединения используются только внутри доменов (под­сеть А одного оператора и подсеть В другого оператора) и не распространяются на участок меж­ду доменами двух операторов. Для этой цели используется маршрут данных VC-4 (он состоит из двух НОРТ и VC-4 NC), который можно мониторить, используя возможности серверного уровня (из табл. 2-1 видно, что для VC-4 серверным уровнем является уровень мультиплексной секции -MS). Терминалы мультиплексной секции, соединенные звеном связи, с элементами функции адап­тации и функции окончания MSA/MST показаны в центре этого рисунка. Такие мультиплексные секции включены и в тандемные соединения, представленные на рис. 2-37.

Тандемные соединения (ТС), кроме MS могут включать и функции матричного соедине­ния МС, встроенные в маршруты верхнего уровня (НОРМ). Причем предпочтительнее включать их на входе и выходе оборудования, с целью создания больших возможностей для защитного пе­реключения.

Обе подсети А и В реализованы как подуровни ТС и формируют так называемые подсети мониторинга. Для этого к подсетям А и В добавляются функции адаптации VC-4 ТС (НОТСА) и функции окончания маршрута данных (НОТСТ).

2.3. Функциональные модули реальных сетей sdh

Инженер, проектируя реальную сеть SDH, исходит не из модельных, а реальных физических мо­дулей - сетевых элементов NE. Поэтому этом разделе мы опишем, такие модули систем передачи данных, использующие технологию SDH, или функциональные модули SDH. Эти модули могут быть связаны между собой в сеть SDH. Связи модулей можно рассматиривать с двух сторон: ло­гической и физической.

С точки зрения первой из них, взаимодействие связанных модулей определяется некото­рым алгоритмом работы. Этот алгоритм, подчинись определенной логике, требует от них выпол­нения определенного набора логических функций, описанных выше в рамках функциональной модели.

Со второй точки зрения необходимо определить/задать функциональные связи модулей, определяющие физическую (а не модельную) топологию, или архитектуру сети SDH. Сетевая архитектура позволяет как анализировать общие закономерности функционирования сети, досто­инства и недостатки различных составляющих ее топологий, так и выбирать топологию сети, оп­тимальную для решения конкретной задачи.

С другой стороны, рассматриваемые модули связаны между собой физической средой распространения SDH сигнала, создаваемой кабелем (как правило, волоконно-оптическим) или эфиром при использовании радио- или спутниковой связи. Совместное рассмотрение функцио­нальных связей и физической среды распространения сигнала позволяет выявить физические пре­делы и ограничения на функционирование систем с заданной топологией.

2.3.1. Типы и задачи функциональных модулей сетей SDH

Сеть SDH, как и любая транспортная сеть, строится из отдельных функциональных модулей огра­ниченного набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, усилителей, регенера­торов и терминального оборудования. Этот набор определяется основными функциональными задачами, решаемыми сетью:

• объединение входных потоков, поступающих через каналы доступа, в агрегатный поток, при­ годный для транспортировки в сети SDH - задача мультиплексирования, решаемая терми­ нальными мультиплексорами - ТМ или мультиплексорами ввода/вывода - ADM;

• транспортировка агрегатных потоков по сети SDH с возможностью ввода/вывода вход­ ных/выходных потоков - задача транспортировки, решаемая мультиплексорами вво­ да/вывода - ADM, логически управляющими информационным потоком в сети, а физически - потоком в физической среде, формирующей в этой сети транспортный канал;

• концентрация (объединение) нескольких однотипных частично заполненных потоков в анало­ гичный, но более полно (или полностью) заполненный поток в узеле-концентраторе (или хабе) - задача концентрации, решаемая концентраторами;

• усиление амплитуды сигнала, передаваемого на большие расстояния, для компенсации его за­ тухания - задача усиления, решаемая с помощью усилителей;

• восстановление (регенерация) формы, амплитуды и исходных параметров сигнала для ком­ пенсации его затухания и других форм деградации - задача регенерации, решаемая с помо­ щью регенераторов - устройств, аналогичных повторителям в ЛВС;

• перегрузка виртуальных контейнеров в соответствии со схемой маршрутизации из одного по­ тока или сегмента сети в другой, осуществляемая в выделенных узлах сети, - задача коммута­ ции, или кросс-коммутации, решаемая с помощью цифровых коммутаторов или кросс- коммутаторов - DXC;

• сопряжение сети пользователя с сетью SDH - задача сопряжения, решаемая с помошью око­ нечного оборудования - в первую очередь интерфейсных модулей, принимающих и обраба­ тывающих для последующего мультиплексирования или коммутации трибы PDH и SDH, a также различных согласующих устройств, например, конвертеров интерфейсов, конвертеров скоростей, конвертеров импедансов и т. д., [26, 215].

2.3.2. Мультиплексоры

Основным функциональным модулем сетей SDH является мультиплексор. Мы будем использовать этот термин как для собственно мультиплексоров, служащих для объединения/сборки (мультип­лексирования) низкоскоростных потоков в высокоскоростной, так и для демультиплексоров, служащих для разборки (демультиплексирования) высокоскоростного потока с целью выделения низкоскоростных потоков.

Мультиплексоры SDH в отличии от обычных мультиплексоров, используемых, например, в сетях PDH, выполняют как функции собственно мультиплексирования, так и функции устройств терминального доступа, позволяя подключать стандартные каналы PDH иерархии (трибы) непо­средственно к своим входным портам. Они являются более универсальными и гибкими устрой­ствами, позволяющими решать практически все перечисленные выше задачи, т.е. кроме задачи мультиплексирования выполнять еще и задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу модульной конструкции SDHмультиплексора - SMUX, при кото­рой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом функциональных модулей (карт), включенных в спецификацию мультиплексора. Принято, однако, выделять два основных типа SDH мультиплексора: терминальный мультиплексор и мультип­лексор ввода/вывода.

2.3.2.1. Терминальный мультиплексор

Терминальный мультиплексор (ТМ) является мультиплексором и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующими трибам PDH и SDH иерархий (рис. 2-38). Терминаль­ный мультиплексор может или вводить каналы, т.е. коммутировать их со входа трибного интер­фейса на линейный выход, или выводить каналы, т.е. коммутировать их с линейного входа на выход трибного интерфейса. Он может также осуществлять локальную коммутацию входа одно­го трибного интерфейса на выход другого трибного интерфейса. Как правило эта коммутация ог­раничена трибами 1,5 и 2 Мбит/с.

Для мультиплексора максимального на данный момент действующего уровня SDH иерар­хии (STM-256), имеющего скорость выходного потока 40 Гбит/'с, максимально полный набор ка­налов доступа может включать PDH трибы 1,5; 2; 6; 34; 45 и 140 Мбит/с и SDH трибы 155, 622 и 2500 и 10000 Мбит/с, соответствующие STM-1, 4, 16, 64 [27, 215]. Если PDH трибы являются "электрическими", т.е. использующими электрический формат сигнала для передачи данных, то SDH трибы могут быть как электрическими (STM-1), так и оптическими (STM-1, 4, 16, 64). Для мультиплексоров SDH уровня STM-64 из этого набора исключается триб 10000 Мбит/с, для уров­ня STM-16 - исключается триб 2500 Мбит/с, для STM-4 - триб 622 Мбит/с, и, наконец, для первого уровня - триб 155 Мбит/с. Ясно, что конкретный мультиплексор может и не иметь полного набора трибов для использования в качестве каналов доступа. Это определяется не только пожеланиями заказчика, но и возможностями фирмы-изготовителя.

Другой важной особенностью SDH мультиплексора является наличие двух оптических ли­нейных выходов (каналов приема/передачи), называемых агрегатными выходами и используе­мых не только собственно для приема-передачи, но и для создания режима полного резервирова­ния, или защиты по схеме 1+1 с целью повышения надежности [22]. Эти выходы (в зависимости от топологии сети) могут называться основными и резервными (линейная топология, см. ниже рис. 2-48) или восточными и западными (кольцевая топология, см. ниже рис. 2-52).

Нужно заметить, что термины "восточный" и "западный", применительно к сетям SDH, используются достаточно широко для указания на два прямо противоположных пути распростра­нения сигнала в кольцевой топологии: один - по кольцу влево - "западный", другой - по кольцу вправо - "восточный". Они не обязательно являются синонимами терминов "основной" и "резервный" (как например, на рис. 2-70, где резервные блоки затенены). Если резервирование не используется (так называемый незащищенный режим), достаточно только одного выхода (одного канала приема/передачи). Резервирование 1 + 1 в сетях SDH является их внутренней особенностью и имеет мало общего с так называемым внешним резервированием, когда используется альтерна­тивный (резервный) путь от одного узла сети к другому и дополнительный комплект оборудова­ния, как это делается, например, в так называемой ячеистой сети SDH, работающей в незащи­щенном режиме (подробнее см. разд. 2.6).

На рис. 2-39 приведена развернутая функциональная схема терминального мультиплексора STM-1, составленная из логических функциональных блоков, описанных выше [58]. На схеме (для простоты) показан один (2 Мбит/с) из двух интерфейсных (входных) блока, осуществляющих об­работку трибов 2 и 34 Мбит/с и мультиплексорный блок, формирующий агрегатный (выходной) канал. Ниже кратко рассмотрены интерфейсный блок, осуществляющих обработку 2 Мбит/с три­бов, и агрегатный блок.

Интерфейсный блок

Интерфейсный блок (рассмотрен только интерфейс 2 Мбит/с) максимально может быть представлен 63 идентичными 2 Мбит/с каналами (мы рассмотрим один из них). Пунктиром пока­заны блоки, используемые в байт-синхронном режиме сборки модулей TU. Блоки, работающие на приеме и передаче, разделены пунктиром на две части. На приеме 2 Мбит/с триб обрабатывается функцией EPPI - электрический физический интерфейс сигнала PDH, являющейся электриче­ской версией функции PPI, описанной выше, формирующей в процессе мониторинга аварийное сообщение LOS. При использовании байт-синхронного режима сборки используются функции РРА/РРТ - адаптации и окончания маршрута PDH, формирующими аварийные сообщения: AIS, DEG (SD), EXC (EXE), FERF, LOF. После этого сигнал обрабатывается функциями LPA/LPT -адаптации и окончания маршрута нижнего уровня, формирующими сообщения DEG (SD), FERF, SLM, SSF, TIM, UNEQ, и поступает на блок НРА - адаптации маршрута верхнего уровня, формирующего сообщения AIS и LOP.

Итак, указанные выше функции следующим образом обрабатывают входной сигнал:

• EPPI/PPA - выделяют синхронизирующий сигнал из линейного кода HDB-3, регенерируют и де­ кодируют данные, мониторят физическое состояние сигнала;

• РРТ - терминируют маршрут данных потока 2 Мбит/с и передают тайм-слоты 1-31 (64 кбит/с) на обработку LPA;

• LPA - отображает полученные тайм-слоты на поле контейнера С-12;

• LPT - генерирует маршрутный заголовок VC-12 РОН, формируя VC-12;

• LUG - если нет нормального виртуального контейнера нижнего уровня на выходе LPT, генератор LUG генерирует VC-12 с нормальным РОН, но без полезной нагрузки, снабжая его меткой UNEQ - незагруженный;

• НРА - генерирует указатель TU-12, отображает VC-12 (а возможно и VC-3) на полезную нагруз­ ку VC-4, генерирует VC-4 РОН, формируя VC-4.

Выходной сигнал интерфейсного блока формируется аналогично предыдущему, но ука­занные функции осуществляют обратные действия, кроме функции LUG, которая не используется.

Агрегатный блок

Агрегатный блок при работе использует следующие функциональные логические элемен­ты (представленные в направлении генерации (передачи) агрегатного потока): НРА, HPT, MSA, MST, RST, OSPI. Большинство функций этих элементов нам уже знакомо, кроме НРТ - окончания маршрута верхнего уровня и OSPI - оптический физический интерфейс сигнала SDH. Как и для интерфейсного блока, на рисунке агрегатного блока показаны аварийные сигналы и сообще­ния, генерируемые при функционировании мультиплексора различными блоками-функциями: LOM (НРА); DEG, FERF, SLM, SSF, TIM, UNEQ (HPT); AIS, LOP (MSA); AIS, DEG, FERF (MST); LOF (RST); LOS (OSPI).

Итак, указанные выше функции следующим образом формируют выходной сигнал:

• НРА/НРТ - принимая сигнал с блока НРА на выходе интерфейсного блока, окончательно форми­ руют блок VC-4 (если требуется), генерирует указатели AU-4 и синхронизирует сигналы путем подстройки указателей AU-4 и TU-12;

• MSA/MST - генерируют и записывает заголовок мультиплексной секции MSOH;

• RST - генерируют и записывает заголовок регенераторной секции RSOH, скремблирует сформи­ рованный сигнал;

• OSPI - конвертирует полностью сформированный электрический STM-1 сигнал в оптическую форму;

Входной сигнал агрегатного блока формируется аналогично предыдущему, но указанные функции осуществляют обратные действия.