2.3.3.2. Мультиплексор ввода/вывода

Мультиплексор ввода/вывода ADM может иметь на входе тот же набор трибов, что и терми­нальный мультиплексор (рис. 2-38). Он позволяет вводить/выводить соответствующие им каналы.

Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, мультиплексор ADM позволя­ет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях (например, на уровне контейнеров VC-4 в потоках, поступающих с линейных или агрегатных выходов, т.е. опти­ческих каналов приема/передачи). Такой мультиплексор имеет как правило достаточно мощную матрицу кросс-коммутации, позволяющую решать (хотя и в меньшем объеме) те же задачи, что и специализированный кросс-коммутатор.

ADM также позволяет осуществлять замыкание канала приема на канал передачи на обоих сторонах (восточной и западной) в случае выхода из строя одного из направлений, т.е. осуществ­лять модельную матричную функцию резервного переключения. Наконец, он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать (в аварийном пассивном режиме) основ­ной оптический поток в обход мультиплексора. Все это дает возможность использовать ADM в топологиях типа кольца.

Нужно иметь ввиду, что решение задачи вывода каналов (трибов) из агрегатного потока осуществляется на уровне матрицы кросс-коммутации. При этом используется двойное преобра­зование потока: оптоэлектронное (ОЭ) на входе матрицы и электрооптическое (ЭО) на выходе. В результате выходной канал (триб) должен отводиться в оптическую среду передачи (ВОК) или до­полнительно преобразовываться в электрический сигнал внешним ОЭ преобразователем. Важным моментом здесь является то, что, как правило, число каналов одновременного вывода равно числу однотипных каналов ввода или равно эквивалентно-пересчитанной на каналы емкости кросс-коммутатора.

В последнее время в связи с использованием чисто оптических технологий мультиплекси­рования может оказаться так, оптический мультиплексор ввода-вывода, будет иметь существенной разные возможности по числу каналов одновременного ввода и вывода (последних может быть значительно меньше в силу ограничений оптического демультиплексора, см. разд. 10.5)

2.3.4. Концентраторы

Концентратор (иногда называемый "хабом", так как используется в топологических схемах типа "звезда"), представляет собой мультиплексор, объединяющий несколько, как правило однотипных (со стороны входных портов) потоков данных, поступающих от удаленных узлов сети в один рас­пределительный узел сети SDH, не обязательно также удаленный, но связанный с основной транспортной сетью (см. рис. 2-40).

Этот узел (допустим типа STM-N) может также иметь не один, а два, три или больше пор­тов типа STM-N или STM-N-1 (рис. 2-40,а,б,в), что позволяет организовать подключение одной дополнительной ветви к основной линейной цепи (рис. 2-40,а), или кольцу, или подключение двух дополнительных ветвей к основной линейной цепи (рис. 2-40,6), или кольцу, или, наконец, подключение нескольких узлов сети к линейной сети, или кольцу SDH (рис. 2-40,в).

В общем случае концентратор позволяет уменьшить общее число каналов, подключенных непосредственно к основной транспортной сети SDH. Мультиплексор распределительного узла в порте ответвления позволяет локально коммутировать подключенные к нему каналы, давая воз­можность удаленным узлам обмениваться через него между собой, не загружая трафик основной транспортной сети. Нужно заметить, что суммарный входной поток трибов концентратора не дол­жен превышать его выходной (агрегатный) поток, поэтому при использовании всех портов одного уровня, потоки на входных портах должны быть частично заполнены, а матрица кросс-коммутации концентратора должна работать в режиме консолидации (объединения) виртуальных контейнеров (см. рис. 2-45).

2.3.5. Регенераторы и усилители

Регенератор представляет собой вырожденный случай мультиплексора, имеющего один входной канал - как правило оптический триб STM-N и один или два (при использовании схемы защиты 1 + 1) агрегатных выхода (рис. 2-41).

Задача регенератора - увеличить допустимое расстояния между терминальными узлами се­ти SDH за счет регенерации оптических сигналов полезной нагрузки. Регенерация оптического сигнала не сводится только к усилению сигнала, амплитуда которого уменьшилась до критическо­го уровня в результате затухания сигнала при прохождении по волокну на длине регенерационной секции. Необходимо также восстановить к исходной форме все параметры оптического сигнала, например: его форму, крутизну фронтов, ширину на уровне половинной амплитуды и отношение сигнал/шум.

Регенерация сигнала вплоть до настоящего времени может проводится только в электриче­ской форме. В результате оптический сигнал в регенераторе сначала преобразуется в электриче­скую форму, потом регенерируется, а затем преобразуется в оптическую форму. Это достаточно сложно, если учесть частотный диапазон работы электронных устройств, регенерирующих сигна­лы, распространяющиеся со скоростями 2,5 - 40 Гбит/с в режиме реального времени.

Для оборудования SDH первого поколения, не использовавшего оптические усилители -ОУ допустимое расстояние между регенераторами (учитывая практику использования одномодо-вых ВОК) составляло 15-40 км для длины волны порядка 1300 нм или 40-80 км - для 1500 нм. При использовании оптических усилителей оно может достигать 600-650 км, что практически на поря­док уменьшает число требуемых в настоящее время регенерационных секций. Более точно это расстояние определяется отношением допустимых для секции регенератора суммарных потерь на затухание на 1 км длины кабеля (см. более подробно ниже).

Усилители (как правило оптические) стали применяться в аппаратуре SDH второго поко­ления, после того как в промышленной эксплуатации появились ОУ на оптическом волокне, леги­рованном эрбием (см. подробнее разд. 10.1).

Оптические усилители позволяют усилить на 10-20 дБ ослабленный при прохождении по волокну сигнал без использования промежуточных ОЭ-ЭО преобразований. Они могут встраи­ваться (вставляться в виде карт) в мультиплексоры SDH или использоваться в виде автономных устройств на линии. При этом различают три типа ОУ:

• бустеры - выходные мощные ОУ, устанавливаемые после оптического передатчика;

• линейные усилители - ОУ, устанавливаемые в виде автономных устройств на линии;

• предусилители - ОУ, устанавливаемые на входе оптического приемника.

Максимальный эффект увеличения длины регенераторной секции достигается тогда, когда одновременно используются три типа усилителей: бустеры и предусилители, встраиваемые в мультиплексорное оборудование, и автономные линейные усилители, устанавливаемые на линии между двумя мультиплексорами.

Такие усилители позволяют сформировать новый тип секций - усилительные секции (на­зываемые нами пролетами) в дополнение к мультиплексным и регенераторным секциям. Их ис­пользование было ускорено широким внедрением технологии WDM и более подробно рассмотре­но в разд. 11.1)

2.3.6. Коммутаторы

Подавляющее большинство современных мультиплексоров ввода/вывода строятся по модульному принципу. Среди этих модулей центральное место занимает кросс-коммутатор или просто ком­мутатор - DXC.

В синхронной сети коммутатор позволяет установить связи между различными каналами (маршрутами потоков данных, виртуальными контейнерами), ассоциированными с определенны­ми пользователями сети, путем организации полупостоянной (временной) перекрестной связи, или кросс-коммутации, между ними. Наличие такой связи дает возможность осуществить маршру­тизацию в сети SDH на уровне виртуальных контейнеров VC-n (см., например, рис. 2-3), управ­ляемую сетевым менеджером в соответствии с заданной конфигурацией сети.

2.3.6.1. Типы коммутаторов SDH

Физически возможности внутренней коммутации каналов заложены в самом мультиплексоре SDH, что позволяет говорить о мультиплексоре как о внутреннем или локальном коммутаторе. На рис. 2-42, например, менеджер полезной нагрузки может динамически изменять логическое со­ответствие между трибным блоком TU и каналом доступа (трибным интерфейсом), что равно­сильно внутренней коммутации каналов. Кроме этого, мультиплексор, как правило, имеет воз­можность коммутировать собственно каналы доступа, (рис. 2-43), что равносильно локальной коммутации каналов (такие возможности отмечались как у ТМ, так и у ADM выше). На мультип­лексоры, например, можно возложить задачи локальной коммутации на уровне однотипных кана­лов доступа, т.е. задачи, решаемые концентраторами (рис. 2-43).

Все это говорит о возможности распределенного управления процессом коммутации в уз­лах сети SDH. Однако эти возможности в большинстве своем ограничены как по числу коммути­руемых каналов, так и по типу виртуальных контейнеров VC, доступных для коммутации. Поэто­му в общем случае приходится использовать специально разработанные синхронные коммута­торы - SDXC, осуществляющие не только локальную, но и общую или проходную коммутацию высокоскоростных потоков (34 Мбит/с и выше) и синхронных транспортных модулей STM-N (рис. 2-44).

Важной особенностью таких коммутаторов является отсутствие блокировки других ка­налов при коммутации, когда коммутация одних групп TU (VC) не накладывает ограничений на процесс обработки других групп TU (VC). Такая коммутация называется неблокирующей.

Вопросы, касающиеся общей теории, типов и методов построения коммутирующих цепей рассмотрены ниже в разд. 10.2, касающемся оптических коммутаторов.

Существуют несколько типов коммутаторов SDXC в зависимости от того, какие виртуаль­ные контейнеры они могут коммутировать. Их обозначение в общем случае имеет вид SDXC п/т, где и означает номер виртуального контейнера, который коммутатор может принять на вход, а т -номер максимально возможного уровня виртуального контейнера, который он способен коммути­ровать. Иногда вместо номера виртуального контейнера т указывают набор коммутируемых вир­туальных контейнеров, например, m/p/q. Так например, для уровня STM-1 могут быть указаны следующие типы коммутаторов:

• SDXC 4/4 - коммутатор, позволяющий принимать и обрабатывать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с;

• SDXC 4/3/2/1 - коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и обрабатывать VC-3, VC-2 и VC-1, или потоки 34 или 45, 6 и 1,5 или 2 Мбит/с;

• SDXC 4/3/1 - коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и об­ рабатывать VC-3 и VC-1, или потоки 34 или 45 и 1,5 или 2 Мбит/с;

• SDXC 4/1 - коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и обра­ батывать VC-1, или потоки 1,5 или 2 Мбит/с.

Коммутатор выполняет ряд специфических функций в зависимости от режима работы и состава оборудования, с которым он работает.

2.3.6.2. Функции, выполняемые коммутатором

Можно выделить шесть различных функций, выполняемых кросс-коммутатором. Они проиллюст­рированы на рис. 2-45:

• маршрутизация (routing) виртуальных контейнеров VC, проводимая на основе использования информации в маршрутном заголовке РОН соответствующего контейнера (рис. 2-45,а);

• консолидация или объединение (consolidation/hubbing) виртуальных контейнеров VC, прово­ димая в режиме работы концентратора/хаба (рис. 2-45,6);

• трансляция (translation) потока от одной точки к многим точкам, или к многоточие, (point-to- multipoint), осуществляемая при использовании режима связи "точка-многоточка" (рис. 2-45,в);

• сортировка или перегруппировка (grooming) виртуальных контейнеров VC, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных, например по типу контейнеров, потоков VC из общего потока контейнеров VC, поступающего на коммутатор (рис. 2-45,г);

• доступ к виртуальному контейнеру VC (test access), осуществляемый при тестировании обору­ дования (рис. 2-45,д);

• ввод/вывод (drop/insert) виртуальных контейнеров, осуществляемый при работе мультиплексо­ ра ввода/вывода (рис. 2-45,е).

Штриховкой на рис. 2-45 указаны блоки, участвующие в схеме реализации конкретной функции.