Оптические системы связи / 3_Volokonno-opticheskie_sistemy_svyazi_Friman_R

дящего сигнала OC-N в каждом направлении (называемая проходная синхронизация), г) от своего локального источника, в зависимости от сетевых приложений. Каждый интерфейс DS1 считывает данные с входящего OC-N и вводит данные в исходящий поток OC-N, как и требуется. На рис. 9.16 показан интерфейс синхронизации, для коммутации локальных приложений, с внешней синхронизацией и интерфейсным эксплуатационным модулем (OIM), который обеспечивает локальную служебную связь, локальную аварийную сигнализацию и интерфейс для дистанционной эксплуатации системы. Контроллер является частью каждого ADM, который поддерживает и управляет функциями ADM для подключения к локальным и удаленным интерфейсам и для подключения к требуемым (или по выбору) операционным каналам, которые допускают обслуживание, конфигурацию и тестирование.

Рис. 9.17. Терминальная конфигурация ADM.

На рис. 9.17 показан пример ADM в терминальном режиме работы с интерфейсами DS1. В этом случае ADM мультиплексирует вплоть до N 28DS1 сигналов (или эквивалентных им, один DS3 содержит 28DS1) в один поток OC-N. Синхронизация для такой терминальной конфигурации берется: от внешнего источника синхронизации, принятого сигнала OC-N (по петле синхронизации), либо от собственного локального источника синхронизации, в зависимости от сетевых приложений [9.11].

9.2.6. Автоматическое защитное переключение (APS)

Во-первых, мы будем различать схемы защиты 1+1 и N+1. Эти две опции линейного APS показаны на рис. 9.18. APS может быть реализована в схеме линейной цепи или кольцевой архитектуры. Сетевой элемент SONET,

имеющий линейное оконечное оборудование (LTE) и возможность терминировать оптические линии, может обеспечить линейное APS. Поддержка функции линейного APS для электрического интерфейса STS-N в соответствующих стандартах ANSI и Telcordia не предусмотрена.

Рис. 9.18. Опции линейной APS, защиты: 1+1 и N+1. (а) линейная APS типа 1

+ 1, (б) линейная APS типа 1+N.

Линейный APS и, в частности, протокол для канала APS, стандартизуется для того, чтобы допустить возможность взаимодействия между SONET LTE различных производителей. Поэтому, все SPE модуля STS, переносимые сигналом OC-N, защищены совместно. Стандарты ANSI и Telcordia определяют две линейных APS-архитектуры:

1.1+1;

2.N+1 (обозначаемые также 1:1 и 1: n).

Архитектура 1 + 1 является такой архитектурой, в которой головной блок непрерывно переключается то к рабочему, то к резервному оборудованию, так что та же самая полезная нагрузка передается идентично к замыкающему блоку рабочего и резервного оборудования (см. верхнюю часть рис. 9.18). На замыкающем конце рабочие и резервные сигналы OC-N мониторятся независимо и идентично на отказ (или деградацию) сигнала. Принимающее оборудование выбирает либо рабочий, либо резервный сигнал на основе критерия переключения (напр., сигналов аварийного состояния, таких как LOS — потеря сигнала, или деградация сигнала и др.). Благодаря такому непрерывному переключению, архитектура 1+1 не позволяет организовать дополнительный (не резервированный) канал.

Резервирование по схеме 1+1 очень эффективный способ достичь полного резервирования. Этот тип конфигурации обычно широко распространен в кольцевой архитектуре. В основной схеме кольца, трафик от источника передается одновременно по обоим несущим, и решение о переключении с основного на резервный канал осуществляется на приемном конце. В этой ситуации только LOS, или подобные сигналы индикации аварийного состояния, требуются, чтобы инициировать резервное переключение, и нет необходимости в пересылке команды и управляющей информации между этими двумя точками. Предполагается, что после отказа в основной линии ремонтная бригада восстановит ее работоспособность. После этого, она, вместо того, чтобы снова стать основной линией, назначается как резервная. Следовательно, имеет место только одно переключение, и процесс ремонта не

требует второго перерыва сервиса.

Лучший способ конфигурирования сервиса 1+1 — это назначить в качестве резервной такую линию, которая географически отнесена от основной линии. Это минимизирует общий отказ линий. В силу простоты этого подхода, он гарантирует скорейшее восстановление и минимальные требования к оборудованию мониторинга и управления. Однако это решение и наиболее дорого и менее эффективно с точки зрения использования оборудования, по сравнению с резервированием по схеме N+1 (l:N). Его неэффективность в том, что резервное оборудование находится рядом, но не используется и, следовательно, не приносит дохода.

Резервирование по схеме N+1 (или 1:N, т.е. 1 для N) является архитектурой, в которой любые N рабочих линий могут быть перекрыты одной резервной линией (см. нижнюю часть рис. 9.18). Допустимыми для N могут быть значения от 1 до 14. Канал APS использует байты К1 и К2 линейного заголовка (LOH) для осуществления сигнализации между головной и замыкающей точками такой линии. Учитывая, что головная точка переключаема, резервная линия может быть использована для переноса дополнительного трафика. В некоторых публикациях выделяют подмножество 1:1 архитектуры N+1.

Схема резервирования N+1 дает возможность более эффективного использования резервного оборудования. Она является, по сути, расширением схемы резервирования 1+1, описанной выше. При условии высокой надежности современного оборудования, можно быть уверенным в отсутствии двух одновременных отказов на одном маршруте. Это дает возможность использовать одну общую резервную линию среди N работающих.

Схема резервирования N+1 делает возможным более эффективное использование оборудование, но одновременно требует реализации более сложного управления и не может предложить тот же уровень доступности, как схема резервирования 1+1. Достичь использования различных путей распространениядляосновногоирезервноготрафикатакжедостаточнотрудно.

9.2.7. Кольцевая архитектура SONET

Кольцевая сеть состоит из сетевых элементов, соединенных по схеме точка-точка так, что образуется замкнутая кольцевая конфигурация, как показано на рис. 9.19. Как можно понять, основной причиной осуществления режима переключения кольцевых маршрутов является улучшение выживаемости сети. Кольцо обеспечивает защиту против обрыва волокна и отказа оборудования.

Рис. 9.19. Схема кольцевой сети — направление рабочего маршрута. (См. [9.1], рис. 5-6.)

Ряд терминов используется для описания функциональных характеристик кольца с переключением маршрутов: например,

однонаправленное кольцо с защитным переключением маршрута (UPPS), однонаправленное кольцо с переключением маршрута (UPSR), одиночное кольцо, кольцо с левым вращением.

Можно рассматривать архитектурные особенности кольцевых схем в классе собственно кольцевых схем, однако мы будем рассматривать кольцо концептуально, в терминах резервирования типа 1 + 1. Обычно, когда мы думаем о кольцевой архитектуре, мы думаем о многообразии маршрутов; существует два различных направления передачи сигнала. Кольцевая

топология наиболее популярна в кругах специалистов дальней оптоволоконной связи. Она предлагает то, что называют географическим многообразием маршрутов. Здесь же мы имеем в виду, что имеем круг достаточно большого диаметра (например, больше 16 км), такой, что существует определенная вероятность, что по крайней мере одна сторона кольца уцелеет при лесном пожаре, наводнении, ураганах, землетрясениях и других форс-мажорных обстоятельствах. Это значит, что только одна сторона кольца пострадает от обычного отказа оборудования или обрыва кабеля экскаватором.

Существуют некоторые виды кольцевой топологии, которые используются в телевизионных системах CATV HFC не столько с целью увеличения выживаемости, сколько для достижения возможности соединения, эффективного по стоимости. Кольца не используются в оптоволоконных сетях в помещениях или кампусах.

Существуют две основные схемы архитектуры

самовосстанавливающихся колец (SHR): однонаправленные и двунаправленные. В зависимости от картины трафика и некоторых других факторов, одни типы колец могут подходить больше, чем другие.

Воднонаправленном кольце SHR, показанном в левой части рис. 9.19, рабочий трафик передается только в одном направлении. Например, трафик, идущий от узла А к узлу D, распространяется по часовой стрелке (по маршруту ABCD), также, как и трафик, идущий от узла D к узлу А (маршрут DA). Емкость однонаправленного кольца определяется суммарными требованиями трафика между парой узлов кольца.

Вдвунаправленном кольце SHR, показанном в правой части рис. 9.19, рабочий трафик передается в кольце в обоих направлениях, используя два параллельных пути между узлами (используя один и тот же кабель). Используя пример, аналогичный приведенному выше, можно заметить, что если трафик от узла А к узлу D идет по часовой стрелке через промежуточные узлы В и С, то трафик от узла D к узлу А мог бы возвратиться по тому же

пути, проходя те же промежуточные узлы В и С.

В двунаправленном кольце, трафик в обоих направлениях передачи между двумя узлами проходит через те же самые наборы промежуточных узлов. Следовательно, в отличие от тайм-слота однонаправленного кольца, тайм-слот двунаправленного кольца может быть повторно использован несколько раз в том же кольце, обеспечивая лучшую утилизацию его емкости. Все узлы на таком кольце вместе используют емкость защитного трафика, независимо от того, какое количество раз данный тайм-слот был повторно использован. Двунаправленная маршрутизация также более удобна на больших кольцах, где приходится принимать во внимание задержку на распространение сигнала, так как она обеспечивает механизм, позволяющий надеяться, что при нормальных условиях используется кратчайший путь, в отличие от ситуации с отказами, влияющими как на рабочие, так и резервные пути, а также с отказами узла.

Telcordia в [9.6] указывает, что термин однонаправленный имеет двойственное значение (см. Замечание). Поэтому, переключение влияет только на одно направление в двунаправленной схеме. В результате этого, различные узлы, через которые проходят любые пути, пострадавшие от обрыва волокна или других отказов, на обязательно должны быть связаны друг с другом. Это делает архитектуру UPSR существенно проще, чем двунаправленное кольцо.

Замечание. Термин «однонаправленный» в UPSR относится к направлению трафика вокруг кольца, и это не надо путать с тем фактом, что UPSR построено в расчете на двунаправленную симметричную передачу.

9.3.Синхронная цифровая иерархия SDH

9.3.1.Введение

Технология SDH во многом напоминает SONET. Она использует

отличную от SONET терминологию, часто при описании тех же функций. Она отстает на несколько лет от SONET по срокам внедрения. История говорит нам, что SDH будет больше распространена в мире, чем SONET, так как будет распространена во всех странах, использующих ветвь PDH, основанную на Е1.

9.3.2. Стандартные скорости передачи SDH

Иерархия SDH была построена на основной скорости синхронного транспортного модуля STM-1 - 155,520 Мбит/с. Более высокая емкость STM формируется на скоростях, которые в N раз выше этой основной скорости. В настоящее время определены уровни STM для N = 4, 16, 64 (скорость с коэффициентом 256 пока еще не стандартизована). Таблица 9.2 показывает скорости, допустимые для иерархии SDH (G.707, [9.5]), и их эквиваленты в технологии SONET. Основная структура мультиплексирования SDH показана на рис. 9.2.

9.3.3. Определения

Синхронный транспортный модуль (STM). Модуль STM является информационной структурой, используемой для поддержки соединений на уровне секций в сети SDH. Он состоит из полезной нагрузки и секционного заголовка (SOH) — информационных полей, организованных в виде фрейма, повторяющегося каждые 125 мкс. Эта информация подготавливается определенным образом для последовательной передачи по выбранной среде

передачи на скорости, которая синхронизируется с сетью. Как упомянуто выше, основной модуль STM соответствует скорости 155,520 Мбит/с и называется STM-1. Модули большей емкости формируются на скоростях, равных базовой, умноженной на N. На сегодня емкости STM определены для N = 4, 16, 64 (и 256, см. замечание выше). На рис. 9.20 приведена структура модуля STM-1.

Рис. 9.20. Структура фрейма STM-1: RSOH - заголовок регенераторной

секции, MSOH - заголовок мультиплексной секции.

Модуль STM-1 включает одну группу административных блоков (AUG) вместе с секционным заголовком (SOH). Модуль STM-./V содержит N групп AUG вместе с SOH. На рис. 9.21 показан модуль STM-N.

Рис. 9.21. Структура фрейма STM-N.

Виртуальные контейнеры (VC-n). Виртуальный контейнер является информационной структурой, используемой для поддержки соединений на маршрутном уровне в сети SDH. Он состоит из полезной нагрузки и маршрутного заголовка (РОН) — информационных полей, организованных в виде фрейма, который повторяется каждые 125 или 500 мкс. Информация по выравниванию фрейма для идентификации начала фрейма VC-n обеспечивается сетью обслуживания.

Виртуальные контейнеры делятся на два типа:

1. Виртуальные контейнеры нижнего уровня: VC-n (п = 1,2,3). Они состоят из контейнера уровня п и соответствующего ему заголовка РОН;

2. Виртуальные контейнеры верхнего уровня: VC-n (n = 3,4). Они состоят из контейнера уровня n и соответствующего ему заголовка РОН или групп трибных блоков TUG-2 и TUG-3 (последние обычно не включаются в класс виртуальных контейнеров, см. [А-20, А-21]).

Административные блоки (AU-n). Административный блок является информационной структурой, которая осуществляет адаптацию между маршрутным уровнем верхнего порядка и уровнем мультиплексной секции. Он состоит из полезной нагрузки (виртуальных контейнеров верхнего уровня) и указателя административного блока, который показывает смещение начала полезной нагрузки по отношению к началу мультиплексной секции.

Определены два административных блока. Блок AU-4 состоит из VC-4 и указателя административного блока, который определяет фазовое выравнивание VC-4 по отношению к фрейму STM-N. Блок AU-3 состоит из VC-3 и указателя административного блока, который определяет фазовое выравнивание VC-3 по отношению к фрейму STM-N. В каждом случае положение указателя AU фиксируется по отношению к фрейму STM-N.

Один или более AU, занимающих определенные фиксированные позиции в полезной нагрузке STM, образуют группу AU (AUG). Группа AUG состоит из однородных блоков: AU-3 или AU-4.