Базовые элементы сетей sdh
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.
Терминальный мультиплексор
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.
Мультиплексор ввода/вывода
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. Следует отметить, что возможность осуществления коммутации заложена, также и в SDH мультиплексоры.
Sdh кросс-коннектор
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.
Технология мультиплексирования оптических каналов с разделением по длине волны (wdm)
Сети с цифровой синхронной иерархией позволили магистральным операторам построить глобальные сети со скоростями передачи до 10 Гбит/с (STM-64) на базе одномодового оптоволокна и оптических усилителей сигналов.
Но современное оптоволокно достаточно прозрачно в диапазоне примерно от 1450 до 1650 нм (это несколько излишне оптимистичная оценка, но мы её используем только для иллюстрации). Такой диапазон длин волн соответствует полосе пропускания канала 25000 ГГц (25 ТГц)! Проблема в том, что электронного оборудования, способного обрабатывать (формировать, усиливать, мультиплексировать и демультиплексировать) сигналы с шириной полосы более 10 ГГц в конце 20-го века не было. Проблема формирования и обработки потоков STM-256 и STM-1024 только находится в стадии решения. В результате полоса пропускания носителя используется крайне неэффективно.
Как это часто бывает, решение было найдено с привлечением хорошо известных и ранее проверенных принципов частотного уплотнения. С учетом специфики терминологии оптического диапазона названо это было мультепликсированием с разделением по длине волны - wavelength division multiplexing (WDM).
Вместо одного светового луча, несущего один цифровой поток STM-64, в оптоволокно можно ввести два или более лучей с разной длинной волны. Формирование таких мультиспектральных лучей на стороне передатчика и их разделение на стороне приёмника осуществляется чисто оптическими (фактически аналоговыми) методами.
Первые системы использовали всего несколько длин волн, далеко разнесенных друг от друга. Постепенно количество мультиплицируемых каналов росло. Стандарт в этой области, фактически план разделения частотного спектра, был определен международным союзом электросвязи в документе G.692 в 1998 году. В нем определены центральные частоты и соответствующие длины волн для плотного WDM (Dence WDM, DWDM) с разнесением каналов на 100 ГГц (0,8 нм) и 50 ГГц (0,4 нм). Сверхплотные системы WDM ((High-Dense WDM, HDWDM) в перспективе могут использовать каналы с разнесением в 25 ГГц (0,2 нм) и даже 12,5 ГГц (0,1 нм).
Столь плотное использование окна прозрачности оптоволокна позволило реализовать (пока на экспериментальных образцах оборудования) линии связи с пропускной способностью более 10 Терабит/с (10000 Гбит/с).
Столь гигантские скорости нужны далеко не всегда, а использование близко расположенных частотных диапазонов предъявляет крайне высокие требования к оборудованию и сказывается на его цене.
Для удовлетворения потребностей в бюджетных решениях появился новый класс оборудования, работающего на принципах WDM, но с большим расстоянием между каналами. Данный стандарт называется разреженным WDM (Coarse WDM, CWDM). В нем каналы разнесены на 20 нм (2500 ГГц), что позволяет сильно упростить и удешевить оборудование. Сетка частот для CWDM определена в стандарте международного союза электросвязи G.694 и позволяет использовать 8 несущих в диапазоне 1470 - 1610 нм. Стандарт позволяет при необходимости расширить этот диапазон до 1270 – 1610 нм и тогда число несущих возрастает до 18.
Принимая решение о выборе технологии важно понимать, что оборудование CWDM и HDWDM, хотя и может использовать одно и тоже волокно, но взаимно не совместимо.
Появившись для удовлетворения потребностей магистральных каналов SDH, технология WDM привнесла в арсенал операторов возможность удивительно просто мультиплицировать в оптическом канале самый разнородный цифровой трафик. Теперь нет необходимости грузить, например Ethernet кадры, в виртуальные контейнеры потока STM-N. Мы можем выделить им отдельный оптический канал и мультиплицировать его с другими оптическими каналами, несущими потоки STM-N, в одно оптическое волокно!
