Модели и элементы транспортных сетей
Лекции по дисциплине: «Многоканальная связь на железнодорожном транспорте» для студентов 6 курса специальности СПИ
Содержание
1 ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ.. 2
1.1 Общие требования к транспортным сетям. 2
1.2 Модели и элементы транспортных сетей. 4
1.3 Сравнительный анализ технологий. 7
1.4 Системы передачи для транспортной сети. 9
1.5 Элементы транспортной сети. 14
1.6 Классификация узлов сети. 19
1.7 Архитектура построения транспортных сетей SDH. 21
1.7.1 Архитектура построения первичной сети. 21
1.7.2 Основы построения топологии цифровой первичной сети. 23
1.7.3 Линейная архитектура для сети большой протяженности. 25
1.7.4 Архитектура разветвленной сети общего вида. 28
1.8 Защита оборудования SDH.. 30
1.8.1 Общие положения. 30
1.8.2 Архитектура линейной защиты.. 31
1.8.3 Режимы функционирования. 31
1.8.4 Временные категории переключений. 32
1.8.5 Защита кольца. 33
1.9 Тактовая синхронизация сети SDH.. 37
2 От SDH к NGSDH.. 42
2.1 Закономерность перехода к новой концепции систем SDH.. 42
2.2 Рост уровня пакетного трафика. 44
2.3 Изменение концепции построения систем связи. 45
2.4 Требование к системам NGSDH.. 49
2.5 Основные направления развития технологии NGSDH.. 49
3.1 Недостатки временного мультиплексирования TDM.. 51
3.2 Системы и оборудование волнового мультиплексирования WDM.. 55
3.2.1 Общее описание систем WDM.. 55
3.2.2 Компоненты систем WDM.. 56
3.2.3 Передатчики и фотоприемники. 57
3.2.4 Классификация WDM на основе канального плана. 58
|
|
|
3.2.5 Оптические мультиплексоры и демультиплексоры.. 61
3.2.6 Оптические усилители. 63
3.2.7 Модель взаимодействия транспортных технологий. 63
ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ
Общие требования к транспортным сетям
Определение: Транспортная сеть (transport network) – часть сети связи, охватывающая магистральные узлы, междугородние станции, а также соединяющие их каналы и узлы (национальные, междугородные).
Первичные сети, являющиеся базовыми транспортными или магистральными сетями, служат основой для построения всего многообразия современных мультисервисных сетей связи. Таким образом, первичной сетью называется совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи системы электросвязи.
Обычно каналы первичной сети приходят на узлы связи и оканчиваются в линейно-аппаратном цехе (ЛАЦе), откуда кроссируются для использования во вторичных сетях. Можно сказать, что первичная сеть представляет собой “банк каналов”, которые затем используются вторичными сетями (сетью телефонной связи, сетями передачи данных, сетями специального назначения и т.д.). Существенно, что для всех вторичных сетей этот “банк каналов” един, откуда и вытекает обязательное требование, чтобы каналы первичной сети соответствовали стандартам.
|
|
|
Главным требованием, предъявляемым к транспортным сетям, является выполнение сетью основной функции – обеспечения пользователям возможности доступа ко всем разделяемым ресурсам сети. Все остальные требования – производительность (скорости передачи), надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость – связаны с качеством обслуживания конечных пользователей сети.
Основные информационно-технические характеристики цифровых первичных сетей (ЦПС), которые существенно определяют ее возможности по предоставлению гарантированного качества обслуживания пользователей сети и возможности сети в целом, следующие:
- пропускная способность транспортных магистралей или базовые скорости передачи, определяемые уровнем транспортных модулей (STM-N, N = 1, 4, 16...);
- объем входящего и исходящего трафика в узлах сети;
- суммарный трафик в трактах и магистралях сети;
- надежность или коэффициент готовности сети в целом.
|
|
|
К современным ЦПС и корпоративным сетям предъявляют следующие основные требования, обеспечивающие возможность не только гарантировать необходимое качество обслуживания, но и дальнейшее развитие сети:
- необходимая полоса пропускания;
- расширяемость и масштабируемость сети;
- управляемость сети;
- интеграция различных видов трафика;
- совместимость оборудования;
- резервирование трафика, трактов и каналов;
- наивысшая заданная надежность и готовность.
Большинство требований, сформулированных выше, не нуждается в специальном определении. Остановимся на наиболее существенных из них.
Для оценки надежности таких сложных систем, какими являются ЦПС, применяют понятие готовности, или коэффициента готовности. Готовность, или коэффициент готовности, определяется долей времени, в течение которого сеть может быть использована по назначению. Готовность сети может быть повышена путем аппаратного резервирования элементов (узлов) сети, резервирования трафика, трактов и каналов за счет соответствующей организации архитектуры всей сети, ее топологии, управления и синхронизации сети, включая сети доступа к ЦПС.
Расширяемость и масштабируемость сети иногда используют как синонимы, но это несколько различные понятия.
|
|
|
Расширяемость означает возможность сравнительно легкого (в ограниченных пределах) добавления отдельных элементов сети (пользователей, служб), наращивания сегментов сети доступа и замены существующей аппаратуры более мощной.
Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество сетевых узлов и протяженность трактов в очень широких пределах без снижения пропускной способности транспортных магистралей. Для обеспечения хорошей масштабируемости сети приходится применять специальное телекоммуникационное оборудование и определенным образом структурировать топологию сети.
Управляемость сети подразумевает возможность централизованно осуществлять конфигурацию, наблюдение, контроль и управление, как каждым сетевым элементом, так и всей сетью в целом, включая управление графиком и планированием развития сети.
Модели и элементы транспортных сетей
Принципы построения транспортных сетей определены сектором телекоммуникаций Международного Союза Электросвязи (МСЭ-Т) в серии рекомендаций:
- G.803 - транспортная сеть SDH;
- G.805 - общая функциональная архитектура транспортных сетей;
- I.326 - функциональная архитектура транспортной сети на основе ATM;
- G.872 - оптическая транспортная сеть.
В этих рекомендациях предложено рассматривать транспортные сети в виде многоуровневых моделей (таблица 1). Каждый уровень обычно представлен отдельной службой электросвязи, предоставляющей услуги другой службе, расположенной выше.
В структурах моделей определены функциональные уровни: физический, трактов и каналов.
Таблица 1 - Структуры многоуровневых моделей транспортных сетей
Физический уровень. Данный уровень образован средой передачи сигналов (волоконно-оптической линией, медной линией, радиолинией) и секциями – участками, где происходит регенерация (ретрансляция) сигналов и мультиплексирование (объединение и разделение) различных сигналов. Благодаря наличию секции регенерации (ретрансляции) удается "очистить" сигнал от искажений и помех. Организация секций мультиплексирования позволяет эффективно использовать физическую среду за счет временного разделения передачи каналов. При этом можно реализовать резервирование любой секции мультиплексирования, если предусмотреть дополнительную физическую цепь, оборудование для передачи сигналов по ней и оборудование автоматического переключения.
Физический уровень оптической транспортной сети имеет свою особенность, которая состоит в том, что все преобразования сигналов (усиление, ретрансляция, объединение и разделение, вывод и ввод) производятся исключительно оптическими средствами. Таким способом достигаются наивысшие скорости передачи информационных данных – от десятков гигабит до десятков терабит в секунду (ТБит/с). В физической среде, представляемой одномодовым стекловолокном, объединяются (мультиплексируются) множество оптических несущих частот (от 2х до 132 и более), каждая из которых модулирована информационным сигналом.
Уровень трактов. Тракты каждой транспортной сети создаются, чтобы обеспечить сквозное прохождение информационных сигналов. Их можно сравнить с маршрутами движения поездов на железной дороге (железнодорожные пути – это физическая среда, а крупные узловые станции подобно мультиплексорам объединяют и разделяют транспортные потоки). По маршрутам железных дорог могут следовать различные поезда и перевозить различные грузы. Аналогично в транспортной телекоммуникационной сети через физические цепи могут передаваться строго циклически цифровые потоки в виде двоичных импульсных последовательностей, сформированных из различных сигналов. Каждому сигналу отведены в циклах временные позиции. Эти позиции могут быть закреплены за соединениями - маршрутами в сети. В сети SDH маршруты прописываются в заголовках циклически передаваемых данных под названием виртуальные контейнеры (VC-12, VC-3, VC-4). При этом виртуальные контейнеры VC-12 могут быть объединены в блоки данных и помещены в виртуальные контейнеры VC-3, VC-4, имеющие большую емкость, но отправляемые также циклически, как VC-12. Это совмещение данных VC-12 и VC-3, VC-4 можно сравнить с размещением железнодорожных контейнеров на специальных платформах, которые перемещаются по железной дороге от станции формирования состава до станции его расформирования.
Тракты в сети ATM отличаются от трактов сети SDH тем, что они образуются только при наличии информационного сообщения, а в его отсутствии физические ресурсы транспортной сети отдаются для передачи других сигналов. Сравните, на место ожидавшего пассажира в пассажирском вагоне поезда может быть посажен на любой станции пассажир, следующий своим маршрутом. По этой причине путь следования данных в сети ATM называют виртуальным. Он прописывается в специальных таблицах коммутатором ATM и ячейках, переносящих информационные сообщения. По данным таблиц считываются заголовки ячеек ATM для каждого участка сети, и происходит маршрутизация групповых информационных потоков.
Маршруты в оптической транспортной сети определяются номиналами несущих частот оптического диапазона. При этом частота может быть одной и той же или изменяться на разных участках сети, однако маршрут следования информационных данных сохраняется.
Уровень каналов. Для любой из рассмотренных моделей транспортных сетей этот уровень выполняет функции интерфейса с вторичными сетями (коммутаторами телефонных, широкополосных, компьютерных сетей и т.д.). Как правило, на уровне каналов создаются типовые электрические и оптические интерфейсы.
Примеры этих каналов: E1 для скорости передачи 2,048 Мбит/с; Е2 для скорости передачи 8,448 Мбит/с; ЕЗ для скорости передачи 34,368 Мбит/с; Е4 для скорости передачи 139,264 Мбит/с; STM-1 для скорости передачи 155,520 Мбит/с.
Транспортные сети, построенные в соответствии с различными моделями, совместимы между собой на уровнях каналов или трактов.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 642; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!