ARUBA INSTANT WI-FI: ПРОСТІ, ПОТУЖНІ, ДОСТУПНІ
Устаткування, формат кадрів, топологія.
Oсновной елементом мережі SDH є мультиплексор (див. Малюнок 1). Зазвичай він оснащений деякою кількістю портів PDH і SDH: наприклад, портами PDH на 2 і 34/45 Мбіт / с і портами SDH STM-1 на 155 Мбіт / c і STM-4 на 622 Мбіт / c. Порти мультиплексора SDH діляться на агрегатні і трибутарних. Трибутарних порти часто називають також портами введення / виведення, а агрегатні - лінійними. Ця термінологія відображає типові топології мереж SDH, де є яскраво виражена магістраль у вигляді ланцюга або кільця, по якій передаються потоки даних, що надходять від користувачів мережі через порти введення / виводу (т. Е. Втікає в агрегований потік: tributary дослівно означає «приплив» ).
Мультиплексори SDH зазвичай ділять на термінальні (Terminal Multiplexor, TM) і введення / виводу (Add-Drop Multiplexor, ADM). Різниця між ними полягає не в складі портів, а в положенні мультиплексора в мережі SDH. Термінальний пристрій завершує агрегатні канали, мультіплексіруя в них велика кількість каналів вводу / виводу (трибутарних). Мультиплексор вводу / виводу транзитом передає агрегатні канали, займаючи проміжне положення на магістралі (в кільці, ланцюги або змішаної топології). При цьому дані трибутарних каналів вводяться в агрегатний канал або виводяться з нього. Агрегатні порти мультиплексора підтримують максимальний для даної моделі рівень швидкості STM-N, значення якої служить для характеристики мультиплексора в цілому, наприклад мультиплексор STM-4 або STM-64.
Іноді розрізняють так звані крос-конектори (Digital Cross-Connect, DXC) - на відміну від мультиплексорів вводу / виводу, вони виконують комутацію довільних віртуальних контейнерів, а не тільки контейнера з агрегатного потоку з відповідним контейнером трибутарних потоку. Найчастіше крос-конектори реалізують з'єднання між трибутарних портами (точніше - віртуальними контейнерами, які формувались з даних трибутарних портів), але можуть застосовуватися крос-конектори і агрегатних портів, т. Е. Контейнерів VC-4 і їх груп. Останній вид мультиплексорів поки зустрічається рідше, ніж інші, так як його застосування виправдане при великій кількості агрегатних портів і комірчастої топології мережі, а це суттєво збільшує вартість як мультиплексора, так і мережі в цілому.
Більшість виробників випускає універсальні мультиплексори, які можуть використовуватися в якості термінальних, введення / виведення і крос-конекторів - в залежності від набору встановлених модулів з агрегатними і трибутарних портами. Однак можливості використання таких мультиплексорів як крос-конекторів вельми обмежений, оскільки виробники часто випускають моделі мультиплексорів з можливістю установки тільки однієї агрегатної карти з двома портами. Конфігурація з двома агрегатними портами є мінімальною, що забезпечує роботу в мережі з топологією кільце або ланцюг. Така конструкція мультиплексора не надто дорога, але здатна ускладнити проектування мережі, якщо потрібно реалізувати ячеистую топологію на максимальній для мультиплексора швидкості.
Крім мультиплексорів до складу мережі SDH можуть входити регенератори, вони необхідні для подолання обмежень по відстані між мультиплексорами, що залежать від потужності оптичних передавачів, чутливості приймачів і загасання волоконно-оптичного кабелю. Регенератор перетворює оптичний сигнал в електричний і назад, відновлюючи при цьому форму сигналу і його тимчасові параметри. В даний час регенератори SDH застосовуються досить рідко, так як вартість їх не набагато менше вартості мультиплексора, а функціональні можливості непорівнянні.
Стек протоколів SDH складається з протоколів чотирьох рівнів.
- Фізичний рівень, названий в стандарті фотонним (photonic), має справу з кодуванням біт інформації за допомогою модуляції світла.
- Рівень секції (section) підтримує фізичну цілісність мережі. Під секцією в технології SDH мається на увазі кожен безперервний відрізок волоконно-оптичного кабелю, за допомогою якого пара пристроїв SONET / SDH з'єднується між собою, наприклад мультиплексор і регенератор, регенератор і регенератор. Її часто називають регенераторной секцією, маючи на увазі, що від кінцевих пристроїв не потрібно виконання функцій цього рівня мультиплексора. Протокол регенераторной секції має справу з певною частиною заголовка кадру, званої заголовком регенераторной секції (RSOH), і на основі службової інформації може проводити тестування секції і підтримувати операції адміністративного контролю.
- Рівень лінії (line) відповідає за передачу даних між двома мультиплексорами мережі. Протокол цього рівня працює з кадрами рівнів STS-n для виконання різних операцій мультиплексування і демультиплексування, а також вставки і видалення призначених для користувача даних. Він здійснює також проведення операцій реконфигурирования лінії в разі відмови будь-якого її елемента - оптичного волокна, порту або сусіднього мультиплексора. Лінію часто називають мультиплексной секцією.
- Рівень тракту (path) контролює доставку даних між двома кінцевими користувачами мережі. Тракт (шлях) - це складене віртуальне з'єднання між користувачами. Протокол тракту повинен прийняти надходять в призначеному для користувача форматі дані, наприклад форматі E1, і перетворити їх в синхронні кадри STM-N.
На рисунку 2 показано розподіл протоколів SDH за типами обладнання SDH.
КАДРИ STM-N
На рисунку 3 наведені основні елементи кадру STM-1. Кадр зазвичай представляють у вигляді матриці, що складається з 270 стовпців і дев'яти рядків. Перші 9 байт кожного рядка відводяться під службові дані заголовків, а з наступних 261 байт 260 зайняті корисним навантаженням (дані таких структур, як AUG, AU, TUG, TU і VC - див. Статтю В. Оліфера «Технологія синхронної цифрової ієрархії» в попередньому номері), а один байт кожного рядка містить заголовок тракту, що дозволяє контролювати з'єднання «від краю до краю».
Тема регенераторной секції RSOH містить:
- синхронизирующие байти;
- байти контролю помилок для регенераторной секції;
- один байт службового аудіоканалу (64 Кбіт / с);
- три байта каналу передачі даних (Data Communication Channel, DCC), що працює зі швидкістю 192 Кбіт / с;
- байти, зарезервовані для використання на розсуд національних операторів зв'язку.
Покажчики H1, H2, H3 задають положення початку віртуального контейнера VC-4 або трьох віртуальних контейнерів VC-3 щодо поля покажчиків.
У заголовку протоколу мультиплексной секції містяться:
- байти контролю помилок для мультиплексной секції;
- шість байт каналу передачі даних (Data Communication Channel, DCC), що працює зі швидкістю 576 Кбіт / с;
- два байта протоколу автоматичного захисту трафіку (байти K1 і K2), що забезпечує живучість мережі;
- один байт передачі повідомлень статусу системи синхронізації.
Решта байти заголовка MSOH або зарезервовані національними операторами зв'язку, або не використовуються.
Механізм роботи покажчика H1-H2-H3 розглянемо на прикладі кадру STM-1 з контейнером VC-4. Покажчик займає 9 байт четвертого ряду кадру, причому під кожне з полів H1, H2 і H3 в цьому випадку відводиться по 3 байт. Дозволені значення покажчика знаходяться в діапазоні 0-782; покажчик вказує на початок контейнера VC-4 в трехбайтових одиницях. Наприклад, якщо покажчик має значення 27, то перший байт VC-4 знаходиться на відстані 27 x 3 = 81 байт від останнього байта поля покажчиків, т. Е. Є 90-м байтом (нумерація починається з одиниці) в четвертому рядку кадру STM- 1. Фіксоване значення покажчика дозволяє врахувати зрушення фази між конкретним мультиплексором і джерелом даних, в якості якого може виступати мультиплексор PDH, обладнання користувача з інтерфейсом PDH або інший мультиплексор SDH. В результаті віртуальний контейнер передається в двох послідовних кадрах STM-1.
Покажчик може задавати не тільки фіксований зсув, а й враховувати неузгодженість тактової частоти мультиплексора з тактовою частотою пристрою, від якого надходять призначені для користувача дані. Для компенсації цього ефекту значення покажчика періодично нарощується або зменшується на одиницю.
Якщо швидкість надходження даних контейнера VC-4 менше, ніж швидкість відправки STM-1, то у мультиплексора періодично (цей період залежить від величини неузгодженості частоти синхронізації) виникає нестача призначених для користувача даних для заповнення відповідних полів віртуального контейнера. Тому мультиплексор вставляє три «холостих» (незначущих) байта в дані віртуального контейнера, після чого продовжує заповнення VC-4 «підоспілими» за час паузи даними. Покажчик нарощується на одиницю, що відображає запізнювання початку чергового контейнера VC-4 на 3 байт. Ця операція над покажчиком називається позитивним вирівнюванням. В результаті середня швидкість відправляються призначених для користувача даних стає рівною швидкості їх надходження, причому без вставки додаткових біт в стилі PDH.
Якщо ж швидкість надходження даних VC-4 вище, ніж швидкість відправки кадру STM-1, то у мультиплексора періодично виникає потреба вставки в кадр «зайвих», т. Е. Передчасно прийшли байт, для яких в поле VC-4 немає місця. Їх розміщення відбувається за допомогою трьох молодших байтів покажчика, т. Е. Поля H3 (саме значення покажчика уміщається в байти полів H1 і H2). Покажчик при цьому зменшується на одиницю, тому така операція носить назву негативного вирівнювання.
Те, що вирівнювання контейнера VC-4 відбувається з дискретністю в 3 байт, пояснюється досить просто. У кадрі STM-1 може переноситися або один контейнер VC-4, або три контейнери VC-3. Кожен з контейнерів VC-3 має в загальному випадку незалежне значення фази щодо початку кадру, а також власну величину неузгодженості частоти. Покажчик VC-3, на відміну від покажчика VC-4, складається вже не з 9, а з 3 байт: H1, H2, H3 (кожне з цих полів - довжиною 1 байт). Останні містяться в ті ж байти, що і покажчик VC-4, але за схемою з чергуванням байт (byte interleaving), т. Е. В порядку H1-1, H1-2, H1-3, H2-1, H2-2 , H2-3, H3-1, H3-2, H3-3 (другий індекс - це приналежність певній VC-3). Значення покажчиків VC-3 інтерпретуються в байтах, а не трехбайтових одиницях. При негативному вирівнюванні контейнера VC-3 зайвий байт поміщається у відповідний байт H3-1, H3-2 або H3-3 - в залежності від того, над яким з контейнерів VC-3 проводиться ця операція.
Ось ми і дійшли до пояснення вибору розміру зсуву для контейнерів VC4 - він був обраний для уніфікації цих операцій над контейнерами будь-якого типу, розміщеними безпосередньо в AUG кадру STM-1. Вирівнювання контейнерів нижчого рівня завжди відбувається з кроком в 1 байт.
При об'єднанні блоків TU і AU в групи виконується їх послідовне побайтное розшарування, так що період проходження призначених для користувача даних в кадрі STM-N збігається з періодом їх слідування в трибутарних портах, що виключає необхідність в їх тимчасової буферизації - тому говорять, що мультиплексори SDH передають дані в реальному масштабі часу.
ТИПОВІ ТОПОЛОГІЇ
У мережах SDH застосовуються різні топології зв'язків. Найбільш споживані кільце і шина; проте все частіше зустрічається Mesh-мережі, близька до повно-.
Кільце SDH будується з мультиплексорів вводу / виводу, що мають принаймні по два агрегатних порту (див. Малюнок 4а). Призначені для користувача потоки вводяться і виводяться з кільця через трибутарних порти, утворюючи з'єднання «точка-точка» (на малюнку показані як приклад два таких сполуки). Кільце є класичною регулярною топологією, що володіє потенційною отказоустойчивостью - при одноразовому обриві кабелю або виході з ладу мультиплексора з'єднання збережеться, якщо його направити в протилежному напрямку. Кільце зазвичай будується на основі кабелю з двома оптичними волокнами, але іноді для підвищення надійності та пропускної здатності застосовують чотири волокна.
Шина (див. Малюнок 4б) - лінійна послідовність мультиплексорів, з яких два кінцевих грають роль термінальних, а решта - мультиплексорів вводу / виводу. Зазвичай мережу з шинної топологією застосовується в тих випадках, коли вузли мають відповідне географічне розташування, наприклад уздовж магістралі залізниці або трубопроводу. Правда, тоді підходить і плоске кільце (див. Малюнок 4в), оскільки воно забезпечує більш високий рівень відмовостійкості за рахунок використання двох додаткових волокон в магістральному кабелі і по одному додатковому агрегатному порту у термінальних мультиплексорів.
Ці базові топології можуть комбінуватися при побудові складної і розгалуженої мережі SDH, утворюючи ділянки з радіально-кільцевої топологією, з'єднаннями «кільце-кільце» і т. П. Найбільш загальним випадком є Mesh-мережі мережі (див. Малюнок 4г), при якій мультиплексори мають велика кількість взаємних зв'язків, а мережа може досягти дуже високої продуктивності і надійності.
Поділіться матеріалом з колегами і друзями