3.4. Топология сетей sdh
Для того, чтобы спроектировать сеть в целом, нужно пройти несколько этапов, на каждом из которых решается та или иная функциональная задача, поставленная в техническом задании на стадии проектирования. Это могут быть задачи выбора топологии сети, выбора оборудования узлов сети в соответствии с указанной топологией, формирование сетей управления и синхронизации. Первой из них является задача выбора топологии сети. Эта задача может быть решена достаточно легко, если знать возможный набор базовых стандартных топологий, из которых может быть составлена топология сети в целом.
3.4.1. Топология «точка-точка»
Сегмент сети, связывающий два узла А и В, или топология «точка-точка», является наиболее простым примером базовой топологии SDH сети (рис. 18). Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как по схеме без резервирования канала приема/передачи, так и по схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приема/передачи). При выходе из строя основного канала сеть в считанные десятки миллисекунд автоматически переходит на резервный.
Несмотря на свою простоту, именно эта базовая топология наиболее широко используется при передаче больших потоков данных по высокоскоростным магистральным каналам, например, по трансокеанским подводным кабелям, обслуживающим цифровой телефонный трафик. Эту же топологию используют для отладки сети при переходе к новой более высокой скорости в иерархии SDH, например, с 622 Мбит/с (STM-4) на 2,5 Гбит/с (STM-16) или с 2,5 (STM-16) на 10 Гбит/с (STM-64). Она же используется как составная часть радиально-кольцевой топологии (используется в качестве радиусов) и является основой для топологии «последовательная линейная цепь». С другой стороны, топологию «точка-точка» с резервированием можно рассматривать как вырожденный вариант топологии «кольцо».
3.4.2. Топология «последовательная линейная цепь»
Эта базовая топология используется тогда, когда интенсивность трафика в сети не так велика и существует необходимость ответвлений в ряде точек на линии, где могут вводиться и выводиться каналы доступа. Она реализуется с использованием как терминальных мультиплексоров на обоих концах цепи, так и мультиплексоров ввода/вывода в точках ответвлений. Эта топология напоминает последовательную линейную цепь, где каждый мультиплексор ввода/вывода является отдельным ее звеном. Она может быть представлена либо в виде простой последовательной линейной цепи без резервирования (рис. 19), либо более сложной цепью с резервированием типа 1 + 1 (рис. 20). Последний вариант топологии часто называют уплощенным кольцом .
3.1 Базовые топологии сетей sdh
В этом случае соединение осуществляется с большой пропускной способностью и большой протяженностью (уровни STM-16, STM-64) при 100% резервировании линий и группового оборудования аппаратуры (мультиплексоров и регенераторов).
В этой топологии из удаленных узлов сети, связанный с центрами коммутации (цифровой АТС) или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль коммутатора, или хаба, где часть тракта может быть разделена в терминалы пользователей, тогда как оставшаяся его часть может быть распределена по другим удаленным узлам. Коммутатор должен быть активным и интеллектуальным, то есть мультиплексором ввода-вывода с развитыми возможностями кросс-коммутации.
Эта топология широко используется для построения сетей SDH первых трех уровней иерархии. Основное преимущество этой топологии – простота организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в мультиплексорах SMUX двух пар (основной и резервный) оптических агрегатных выходов (каналов приема и передачи), дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками.
Топология «ячеистая сеть».
Используется при построении городских телефонных сетей, сети при этом составляются из замкнутых ячеек или контуров, или технологических колец.
В данном курсовом проекте используется топология «линейная цепь». Эта конфигурация используется тогда, когда интенсивность нагрузки в сети невелика и существует необходимость ответвления в ряде точек на линии, где могут вводиться и выводиться каналы доступа. Линейная цепь реализуется с помощью TM на обоих концах цепи и мультиплексоров ADM в точках ответвления. Последовательная линейная цепь без резервирования представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – Последовательная линейная цепь без резервирования
Указанная структура может быть реализована без резервирования или при 100% резервировании (резервирование типа 1+1). Структура такой сети (уплощенное кольцо) представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 – Линейная цепь с резервирование 1+1
Исходя из выше сказанного, получаем, что в городах Тобольск и Тюмень будут терминальные мультиплексоры, а в промежуточных пунктах Сетово, Усть-Тавда, Картымская будут установлены мультиплексоры ввода-вывода.
4 Расчет уровня мультиплексорного оборудования
Синхронный транспортный модуль STM – это информационная структура, используемая для осуществления соединений в SDH. Для определения типа STM используют результаты, полученные в предыдущих разделах проекта, а именно структуру сети с указанием местоположения мультиплексоров ввода – вывода (ADM), количество цифровых потоков E1 между различными узлами сети. На основании этого строится матрица M емкостей кратчайших путей и ребер. Она включает перечень взаимодействующих узлов сети, количество цифровых потоков, перечень участков цепи которые используются для создания основных и резервных путей.
Таблица 2 – Матрица кратчайших путей и ребер
22 Топология сети sdh
Сегмент сети, связывающий два узла A и B, или топология «точка — точка», является наиболее простым примером базовой топологии SDH сети (рисунок 7.22). Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМX, как по схеме без резирвирования канала приёма/передачи, так и по схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приёма/передачи).
Рисунок 7.22 – Топология «точка-точка», реализованная с использованием ТМX
Топология «последовательная линейная цепь».
Эта базовая топология используется тогда, когда интенсивность трафика в сети не так велика и существует необходимость ответвлений в ряде точек линии, где могут вводиться каналы доступа. Она может быть представлена либо в виде простой последовательной линейной цепи без резервирования, как на рисунке 7.23, либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1, как на рисунке 7.24. Последний вариант топологии часто называют «упрощённым кольцом».
Рисунок 7.23 – Топология «последовательная линейная цепь», реализованная на ТМ и ADM
Рисунок 7.24 – Топология «последовательная линейная цепь» типа «упрощённое кольцо» с защитой 1+1
Топология «звезда», реализующая функцию концентратора.
В этой топологии один из удалённых узлов сети, связанный с центром коммутации или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль концентратора, или хаба, где часть трафика может быть выведена на терминалы пользователя, тогда как оставшаяся его часть может быть распределена по другим удалённым узлам (рисунок 7.25).
Рисунок 7.25 – Топология «звезда» c мультиплексором в качестве концентратора
Эта топология (рисунок 7.26) широко используется для построения SDH сетей первых двух уровней SDH иерархии (155 и 622 Мбит/с). Основное преимущество этой топологии – лёгкость организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX двух пар оптических каналов приёма/передачи: восток — запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками.
Рисунок 7.26 – Топология «кольцо» c защитой 1+1
23 Архитектура сети sdh
Архитектурные решения при проектировании сети SDH могут быть сформированы на базе использования рассмотренных выше элементарных топологий сети в качестве её отдельных сегментов.
Пример радиально-кольцевой архитектуры SDH сети приведён на рисунке 7.27. Эта сеть фактически построена на базе использования двух базовых топологий: «кольцо» и «последовательная линейная цепь».
Рисунок 7.27 – Радильно-кольцевая сеть SDH
Архитектура типа «кольцо-кольцо».
Другое часто используемое в архитектуре сетей SDH решение — соединение типа «кольцо-кольцо». Кольца в этом соединении могут быть либо одинакового, либо разного уровней иерархии SDH. На рисунке 7.28 показана схема соединения двух колец одного уровня — STM-4, а на рисунке 7.29 каскадная схема соединения трёх колец — STM-1, STM-4, STM-16.
Рисунок 7.28 – Два кольца одного уровня
Рисунок 7.29 – Каскадное соединение трёх колец
Линейная архитектура для сетей большой протяженности.
Для линейных сетей большой протяженности расстояние между терминальными мультиплексорами больше или много больше того расстояния, которое может быть рекомендовано с точки зрения максимально допустимого затухания волоконно-оптического кабеля. В этом случае на маршруте между ТМ (рисунок 7.30) должны быть установлены кроме мультиплексоров и проходного коммутатора ещё и регенераторы для восстановления затухающего оптического сигнала. Эту линейную архитектуру можно представить в виде последовательного соединения ряда секций, специфицированных в рекомендациях ITU-T G.957 и ITU-T G.958.
Рисунок 7.30 – Сеть SDH большой протяженности со связью типа «точка-точка» и её сегментация
В процессе развития сети SDH разработчики могут использовать ряд решений, характерных, для глобальных сетей, таких как формирование своего «остова» (backbone) или магистральной сети в виде ячеистой (mush) структуры, позволяющей организовать альтернативные (резервные) маршруты, используемые в случае возникновения проблем при маршрутизации виртуальных контейнеров по основному пути. Это наряду с присущими сетям SDH внутренним резервированием, позволяет повысить надёжность всей сети в целом. Причём при таком резервировании на альтернативных маршрутах могут быть использованы альтернативные среды распространения сигнала. Например, если на основном маршруте используется ВОК, то на резервном – РРЛ, или наоборот.