SDH-Сети

Оптический коммутатор и кросс

Оптические узловые сети базируются на применении оптических кроссов и оптических коммутационных системах и нашли широкое применение в транспортных сетях.

Цель оптических коммутаторов - доставить многоволновой сигнал от входного порта к выходному без демультиплексирования. рис. 4.15 показывает принцип взаимодействия между оптическим коммутатором и кроссом. Оптический сигнал, который переносится по принципу разделения по длине волны, достигает входа узла. Оптические сигналы, которые предназначены для этого узла, коммутируются к местному кроссу; оптические сигналы, которые проходят только транзитом, коммутируются дальше через узел. Оптические сигналы, которые поступают на вход кросса, демультиплексируются до необходимых компонентов. Сигналы, предназначенные для данного узла, выводятся. После этого генерируются в волновую форму сигналы, которые предназначены для ввода и передачи на другую станцию. Выход оптического кросса передает их на вход мультиплексора и далее на вход оптического коммутатора, коммутирующего его к исходящему оптическому кабелю. Заметим: система кроссовой коммутации должна гарантировать, что сигналы, входящие в мультиплексор, имеют соответствующую длину волны. Для этого могут понадобиться специальные средства (например, лазеры с настройкой).

увеличить изображение
Рис. 4.15. Оптический коммутатор и кросс

Оптические сети упрощают сохранение нормальной работы сети при увеличении объема нагрузки. Они позволяют производить коммутацию без демультиплексирования. Стоимость мультиплексирования WDM-сигналов объемом сотни гигабит и обработка их компонентов в электронном виде чрезвычайно высока. С экономической точки зрения WDM-сигнал при транзитах лучше сохранять в оптическом виде. Комбинация магистральной оптической передачи с оптическим коммутатором, который позволяет проключение "насквозь" транзитных сигналов, позволяет свести к минимуму преобразование "оптика-электроника" и обратно.

Краткие итоги

• SDH обеспечивает значительное уменьшение стоимости аппаратуры благодаря установке мультиплексора ввода/вывода - МВВ ( Add Drop Multiplexer - ADM), который может "распаковывать" или замещать информацию в потоке без демультиплексирования потока.
• Транспортные сети с использованием SDH МВВ могут быть линейными или кольцевыми. Мультиплексоры ввода/вывода позволяют создавать виртуальные топологии сетей.
• SDH-стандарты определяют схемы автоматической защитной коммутации - АЗК. Защита осуществляется на уровне линии связи (мультиплексорная секция) или на уровне маршрута.
• Терминальный мультиплексор (ТМ) является мультиплексором и одновременно оконечным устройством SDH-сети.
• SDH-кольца могут выполняться с возможностью самовосстановления (self-hearing - самолечение) при возникновении ошибок или повреждений. Самовосстановление кольца можно обеспечить на уровне линейной секции, а также осуществлять защиту на уровне маршрута.
• При методе однонаправленного коммутируемого кольца (Unidi-rectional Path Switched Ring - UPSR) каждый узел следит за сигналами, приходящими по двум маршрутам, и выбирает лучший из них.
• Метод однонаправленного коммутируемого кольца (Unidirectional Path Switched Ring - UPSR) обеспечивает быструю защиту, но неэффективен в смысле использования пропускной способности каналов, поскольку задействует для одного и того же сигнала два пути.
• Двунаправленное кольцо с защитным переключением линейных сегментов восстанавливает связь, переключая основные и рабочие линии на линии защиты между узлами. Этот тип восстановления назван переключением по участкам (span switching).
• Если двунаправленное кольцо с защитным переключением линейных сегментов использует для передачи участок линии защиты, направленный в другую сторону от поврежденного узла, и информация между узлами проходит несколько участков, удаленных от смежных узлов по резервной линии, то такой способ называется переключением по кольцу.
• Двунаправленное кольцо с защитным переключением линейных сегментов более эффективно, чем однонаправленное кольцо с переключением маршрута, поскольку трафик может быть переключен по самому короткому пути, чтобы не загружать кольцо, которое может в этом случае поддерживать передачу большой нагрузки.
• Кольцевые сети весьма трудно модернизируются при росте сети. Модернизация одного участка кольца требует модернизации всех МВВ. Такое обновление влечет за собой большие расходы.
• SDH-система кроссовой коммутации (SDH - Cross Connect Systems) с оптическими линиями образуют узловую сеть, предназначенную для передачи SDH-сигналов. Узловая сеть имеет преимущества перед кольцевой сетью в случае возрастания нагрузки. В этом случае наращивается только перегруженный сегмент сети.
• ОМВВ принимает многоволновой сигнал на входе оптического кабеля, выбирает один или несколько сигналов на заранее согласованных длинах волн и добавляет один или несколько сигналов на заданных длинах волн в многоволновый сигнал, после чего передает его на выход в оптический кабель. Волны, на которых переносится транзитная нагрузка, "проходят насквозь" МВВ.
• Разделение по длинам волн и оптические мультиплексоры ввода/вывода в сети добавляют абстрактный логический уровень между оптическим кабелем и логической топологией, который может учитывать нагрузку, проходящую через сеть.
• Комбинация магистральной оптической передачи с оптическим коммутатором, который позволяет проключение "насквозь" транзитных сигналов, позволяет свести к минимуму преобразование "оптика-электроника" и обратно.

Задачи и упражнения

1. Рассмотрите группу из 16 узлов в иерархии, содержащей два уровня. Первый — двунаправленный, состоящий из 4 станций. Второй уровень — двунаправленное SDH-кольцо, соединяющее кольца первого уровня. Предположим, что каждый из них генерирует нагрузку STM-3.
   • Рассмотрите необходимую пропускную способность, если 80% нагрузки, генерируемой каждым узлом, предназначено для другой станции в кольце этого уровня.
   • Рассмотрите необходимую пропускную способность, если 80% нагрузки, генерируемой каждым узлом, предназначено для узла другого кольца.
2. Сравните эффективность однонаправленного кольца с переключением маршрута (Unidirectional Path Switched Ring — UPSR) и двунаправленного кольца с защитным переключением линейных сегментов (Bidirectional Line Switched Ring — BLSR) в двух случаях:
   • Вся нагрузка всех узлов в кольце предназначена для данного центрального узла.
   • Исходящая нагрузка каждого узла равномерно распределяется всем другим узлам.
3. Рассмотрите работу с двумя шлюзами двунаправленного кольца, показанного на рис. 4.8, при повреждении линейной секции 3-4.
4. Рассмотрите SDH-кольца с четырьмя станциями. Предположим, что каждая пара станций соединена логической топологией, как это показано на рис. 4.7. Найдите пропускную способность на каждом участке SDH-кольца в следующих трех случаях:
   • Нагрузка между каждой парой станций STM-1.
   • Каждая станция передает 3 (три) STM-1к следующей станции в кольце и не передает нагрузку к другим станциям.
   • Каждая станция передает три STM-1 самой дальней станции по кольцу и не передает другим.
5. Сравните работу терминального мультиплексора, мультиплексора ввода/вывода, коммутатора и цифрового кросса.