SDH аппаратураларыны функционалды блоктары

 

SDH стандартында барлы жылдамдытар дегейлері (жне, сйкесінше, осы дегейлерге арналан кадрлар форматтары) жалпы ата ие: STM-N - Synchronous Transport Module level N. SONET технологиясында жылдамдытар дегейлерін белгілеу шін екі ат олданылады: STS-N - Synchronous Transport Signal level N, бны деректерді электр сигналымен беру жадайында олданады; жне OC-N - Optical Carrier level N, деректерді талшыты-оптикалы кабельмен бергенде олданылады. Ары арай тек SDH технологиясы арастырылады.

STM-N кадрларыны рылымы айтарлытай крделі, яни ол жалпы магистральдік аына р трлі жылдамдыты SDH жне PDH аындарын енгізуге ммкіндік тудыратындай болуы ажет, жне магистральді аынды толы демультиплексерлеусіз енгізу–шыару операцияларын орындау ажет.

Мультиплексорлау жне енгізу–шыару операциялары виртуалды контейнерлерді (Virtual Container, VC) олдану арылы іске асады, олар SDH желілері арылы РDH деректер блоктарын тасымалдауа ммкіндік береді. Виртуалды контейнерлерде PDH деректер блоктарынан баса, кейбір ызметтік апараттардан трады, негізінен бл контейнер жолыны заголоквасы (Path OverHead, POH). Жол заголовкасында контейнерді бастапы нктесінен соы нкесіне дейін (ателіктер туралы хабарлама) жру жолы туралы статикалы аапарат тасымалданады, жне баса ызметтік деректер болады, мысалы соы нктелер арасында байланысты орнау индикаторы. Нтижесінде виртуалды контейнерді размері, PDH жктемесіне сйкес размерден лкен болады. Мысалы E1 аыныны 32 байт деректерін тасымалдайтын, VC-12 виртуалды контейнері 35 байттан трады.

SDH технологиясында PDH деректер блоктарын тасымалдауа арналан виртуалды контейнерлерді бірнеше трі аныталан: VC-11 (1,5 Мбит/c), VC-12 (2 Мбит/с), VC-2 (6 Мбит/с), VC3 (34/45 Мбит/с) жне VC-4 (140 Мбит/c).

Виртуалды контейнер SDH мультиплексорларыны коммутация бірлігі болып табылады. р мультиплексорда жалау кестесі (матрицасы) болады, оны кросс-жалау матрицасы деп атайды, бл матрицада мысалы P1 портыны VC-12 контейнеріні P5 портыны VC12 контейнерімен жалананы крсетіледі. Жалау кестесін торап администраторы желіні соы нктелерін толассыз жалауды амтамасыз ететіндей, басару жйесі немесе р мультиплексорда бар басару терминалы арылы іске асырады.

Бір желіде синхронды STM-N кадрларын жне осы кадрлар тасымалдайтын, асинхронды сипаттаы PDH ттынушылы деректерін біріктіріп беру шін, SDH технологиясында нсаыштар (pointers) олданылады. Нсаыштар концепциясы SDH технологиясында маызды болып табылады, ол, РDH технологиясында абылданан, асинхронды бастауларды жылдамдытарын тегістеуді толыымен алмастырады. Нсаыш виртуалды контейнерді жоары дегейді - трибутарлы блок (Tributary Unit, TU) немесе административті блок (Administrative Unit, AU) рылымындаы аымды жадайын анытайды. Нсаышты олдану виртуалды контейнерге зіні трибутарлы немесе административті блоктарында белгілі шекте «жзуге» ммкіндік береді, ал оларды зі кадрда аныталан орына ие болады. Бл блоктарды виртуалды контейнерден негізгі айырмашылыы – нсаыштарды осылан рісі. Осы нсаыштар жйесі мультиплексора ттынушылы деректерді STM-N байт кадрларды синхронды аындаы орынын анытауа жне лезде ол жерден шыаруа ммкіндік береді, бл діс PDH олданылатын мультиплексорлау механизмнде ммкін болмайтын.

Трибутарлы блоктар топтара бірігеді, олар з кезегінде административті блоктара енеді. N административті блоктардан AUG тратын, топ STM-N кадрыны пайдалы жктемесін райды, бдан баса бл кадра барлы AU бріне жалпы болып табылатын, ызметтік апарат заголовкасы кіреді. Трленуді р адамында бастапы деректерге бірнеше ызметтік байт осылады, олар блоктар тобыны немесе блокты рылымын анытауа жне содан кейін нсаыш кмегімен ттынушылы деректерді басын анытауа ммкіндік береді.

SDH мультиплексорлау слбасы PDH ттынушылы аындарын біріктіруді р трлі ммкіндіктерін сынады. Мысалы, STM-1 кадры шін мына нсаны іске асыруа болады:

- E4 бір аыны;

- E3/T3 екі потока;

- потока E1 ш аыны;

- E3 трт аыны жне E1 ыры екі аындары жне т.б..

SDH торабыны негізгі элементі мультиплексор. Мультиплексор детте бірнеше PDH жне SDH порттарымен жабдыталады, мысалы PDH 2 Мбит/с, 34 Мбит/с порттарымен жне SDH 155 Мбит/c STM-1 жне 622 Мбит/c STM-4. SDH мультиплексорыны порттары агрегатты жне трибутарлы (трибтар) болып блінеді. Трибутарлы порттарды таы енгізу-шыару, ал агрегатты портты – желілі деп атайды. Бл терминдер SDH тораптарыны типтік топологиясын анытайды, торап топологиясында тізбек немесе саина тріндегі аны крінетін магистраль болады, сол магистраль арылы енгізу-шыару (агрегитты аына енетін, tributary - йылу) порттарынан торап ттынушыларынан тсетін, дерктер аыны беріледі.

SDH мультиплексорларын детте терминалды мультиплексорлара (Terminal Multiplexor, TM) жне енгізу-шыару мультиплексорларына (Add-Drop Multiplexor, ADM) бледі. Оларды арасындаы айырмашылы SDH торабындаы мультиплексорларды орналасуында.

Терминалды мультиплексор SDH трафигі шін соы нкте болып табылады, ол жерде STM-N кадрларында тасымалданатын, деректер демультиплекстенеді (блінеді) жне PDH кадрларын немесе рылымсыз деректер аынын (мысалы, V.35 интерфейстері) олдайтын енгізу-шыару интерфейстері бойынша таратылады. зіні ызметін атару шін терминалды мультиплексора бір агрегатты порт жне бірнеше трибутарлы порт жеткілікті. Бгінгі тада зіні конструкциялы параметрлері бойынша терминалды болып табылатын, SDH мультиплексорлары санаулы болып шыарылады. детте бл порттарды наты жиынынан тратын – бір агрегатты жне бірнеше трибутарлы, STM-1 дегейіні терминалды мультиплексоры.

Енгізу-шыару мультиплексоры торап магистралінде (саинада, тізбекте немесе аралас топологияда) аралы орын алады. ADM агрегатты порттары транзитарылы STM-N кадрларын береді, трибутарлы порттарды деректерін кадрлара енгізу (add) немесе кадрлардан шыару(drop) операцияларын орындайды, яни трибутарлы порттар STM-M (M<N) немесе PDH порттары болуы ммкін. Мультиплексорды агрегатты порттары берілген модельге максималды болатын, STM-N жылдамдытар дегейін олдайды, ол мультиплексорды жалпы сипаттамасы болып табылады, мысалы STM-4 немесе STM-64 мультиплексорлары болуы ммкін. ADM мцультиплексорлары детте модульдік болып жасалады, яни олар терминалды мультиплексорлар ретінде де олданыла береді, егер мультиплексора бір агрегатты порты бар карта орнатылса.

детте жаа енгізу-шыару мультиплексорлары кросс-коннекторлар болып табылады (Digital Cross-Connect, DXC). Бл, мультиплексор кез келген виртуалды контейнерлерге енгізу-шыару операцияларынан баса, коммутация операциясын да іске асыра алатындыын крсетеді, яни агрегатты порттаы контейнерді осы дегейдегі трибутарлы портты контейнерімен коммутациялайды. Кросс- коннекторде порттар енді агрегатты жне трибутарлы болып блінбейді, йткені олар SDH немесе PDH кадрлары олдайтын дегейілермен ана айрышаланады, ал атаратын ызметтері бірдей.

Мультиплексорлардан баса, SDH торабыны рамына регенераторлар кіруі ммкін, олар мультиплексорлар арасындаы ашыты шектеуін болдырмау шін ажет. Регенератор оптикалы сигналды электрлік сигнала жне кері трлендіруді іске асырады, осы трлену барысында сигнал формасы бойынша жне уаытты параметрлері бойынша алпына келеді. азіргі кезде SDH регенераторлары сирек олданылады, йткені оларды баасы мультиплексорларды баасынан айтарлытай тмен емес, ал оларды функционалды ммкіндіктерін салыстыруа келмейді.

Бдан баса SDH мультиплексорларын олдану облысы бойынша екі топа бледі: мегаполис масштабыны торабын руа арналан жабды (Metro) жне алыс байланыс тораптарыны жабдытары (Long Haul, LH). Metro классыны жабдыы торапа р трлі абоненттерді осуа арналан, р трлі интерфейстермен жабдыталуы тиіс: PDH мультиплексорларын, телефонды коммутаторларын, IP-маршрутизаторларын, ATM коммутаторларын, Ethernet (Fast, Gigabit и 10G). SDH Metro мультиплексорлары бл технологияа стандартты емес ттынушылы форматтарды (яни SDH технологиясы есептелген РDH кадрларынан згеше) виртуалды контейнерлерге тиімді біріктіре алуы ажет. Ал Long Haul – жабдытарына ойылатын негізгі талап – жоары жылдамды (STM-16, STM-64) жне регенераторлы жне мультиплексты секцияларды лкен ашытыы. Бгінгі тада SDH LH жабдыы біртіндеп DWDM LH жабдыымен ыыстырылып жатыр, йткені DWDM LH торап магистрлі шін те лкен жылдамдытарды амтамасыз етеді (бл технология туралы кейнгі блімдерде толы млімет келтіріледі).

9.1 суретте Е1 трибыны аынынан STM-1 модуліні логикалы рылу слбасыны мысалы крсетілген.

Бл слбадаы ® символы заголовканы немесе нсаышты SDH мультиплексорлау слбасыны баса элементтеріне конкатенация (физикалы немесе логикалы тйісу) операциясын крсетеді, ал < символы ішінде крсетілген мультиплексорлау коэффициентіне сйкес келетін мультиплексорлау операциясын крсетеді.

 

 

9.1 - сурет. Е1 трибыны аынынан STM-1 модуліні логикалы

рылу слбасыны мысалы

 

Слба ке олданыс шін аны боланымен, іс жзінде болатын физикалы трленулерді толы крсете алмайды, ал тереірек тсіну шін р болатын трлеулерге тотала кеткен жн.

адам 1. Барлыы С-12 контейнерін рудан басталады, ол Е1 трибынан оректенетін, ол жеткізу арнасынан толытырылады. Оны аыны 2,048 Мбит/с, келесі тжырымдар оай болу шін, оны 32-байтты цифрлы кезектілік трінде сынан жн, ол кезектілік 8 кГц жиілікпен айталанады, яни STM-1 фрейміні айталану жиілігі (бл солай, егер 2048000/8000=256 бит немесе 32 байт екені ескерілетін болса).

адам 2. Ары арай С-12 контейнеріне затыы бір байт, контейнерді ту статистикасын жинау шін олданылатын, маршрутты апарат крсетілетін, VC-12 РОН маршрутты заголовкасы осылады. Нтижесінде размері 35 байт, VC-12 виртуалды контейнері рылады.

адам 3. затыы бір байт TU-12 PTR нсаышын VC-12 виртуалды контейнерге осу, оны затыы 36 байт TU-12 трибты блогына немесе 9х4 байт фрейміне келеді, яни соы рылым - модуль STM-1 - 9х270 байт тріндегі фрейм ретінде арастыруа болады, ол 9 жол жне 270 бааннан трады.

адам 4. TU-12 трибты блоктар кезектілігі 3:1 байт-мультиплексорлау нтижесінде суммарлы зындыы 108 байт (36х3 = 108) кезектілігінен тратын, TUG-2 трибты блоктар тобына айналады. Логикалы трыдан TUG-2 рылымын 9х12 байт фрейм трінде сыну ыайлы.

адам 5. TUG-2 кезектілігі айтадан 7:1 байт-мультиплексорланады, оны нтижесінде TUG-3 трибты блоктар тобы рылады - фрейм зындыы 756 байт (108х7 = 756), ол 9х84 байт фрейміне сйкес келеді.

адам 6. Алынан кезектілік айтадан 3:1 байт-мультиплексорланады, нтижесінде суммарлы зындыы 2322 байт (774х3 = 2322), TUG-3 блоктарыны кезектілігі рылады.

адам 7. Алынан кезектілікке зындыы 9 байт РОН маршрутты заголовкасы жоары дегейді VC-4 виртуалды контейнеріне осылады, ол з кезегінде зындыы 2331 байт (2322+9 = 2331) фреймні рылуына келеді.

адам 8. Соы кезеде синхронды транспортты модульді рылуы жреді.

SDH функционалды модульдері SDH желісіне зара байланысты болуы ммкін. Желідегі жмыс істеуді логикасы немесе модульдерді зара серлесуі ажетті модульдерді функционалды байланыстарын анытайды, яни SDH желісіні топологиясын немесе архитектурасын анытайды.

SDH желісі, кез-келген баса желі сияты рамы шектелген блек функционалды модульдерден ралады. Олар: мультиплексорлар, коммутаторлар, концентраторлар, регенераторлар жне терминалды рылылар. Бл жиын желімен шешілетін функционалды негізгі мселелермен аныталады:

- кіріс аындарды рсат арналары арылы агрегатты блока жинау, ал агрегатты блок SDH желісінде тасымалдау шін олданылады – рсат желісінде терминалды мультиплексор ТМ шешетін мультиплексирлеу мселесі;

- агрегатты блоктарды желі бойымен кіріс/шыыс аындарды енгізу/шыару ммкіндігімен тасымалдау – енгізу/шыару мультиплексорларымен ADM шешілетін тасымалдау мселесі. Енгізу/шыару мультиплексоры ADM логикалы жаынан желіде апаратты аынды басарады, ал физикалы жаынан осы желіде транспортты арнаны алыптастыратын физикалы орта арнасын басарады;

- желіні ерекшеленген тйіндерінде орындалатын бір сегменттен екіншісіне орын ауыстыру слбасына сйкес виртуалды контейнерлерді арты жктелуі – цифрлы коммутаторлар немесе кросс-коммутаторлар DXC кмегімен шешілетін коммутация немесе кросс-коммутация мселелері;

- бір трдегі бірнеше аындарды таратушы тйінге – концентратора (немесе хаба) біріктіру – концентраторлар арылы шешілетін концентрация мселесі;

- снуді алпына келтіру шін алыс ашытыа таратылан сигналды амплитудасын жне формасын алпына келтіру (регенерациялау) – LAN-даы айталаыштара сас рылылар, яни регенераторлар кмегімен шешілетін регенерациялау мселесі;

- пайдаланушыны желісіні SDH желісімен тіркесуі – соы рылыларды, яни ртрлі келістіруші ондырыларды кмегімен шешілетін келістіру мселесі. Мндай рылылара интерфейстер конверторлары, жылдамдытар конверторлары, импеданстар конверторлары жне т.б. жатады.

SDH желілеріні негізгі функционалды модулі мультиплексор болып табылады.

SDH мультиплексорлары негізгі мультиплексорды функцияларын да, терминалды рсат рылыларыны функцияларын да орындайды. Олар тмен жиілікті PDH иерархияны арналарын тікелей зіндік кіріс порттарына осуа ммкіндік береді, олар жоарыда атап тілген барлы дерлік мселелерді шеше алатын мбебап жне иілгіш рылылар болып табылады. Яни мультиплексерлеу мселелерінен баса, коммутация, концентрация жне регенерация мселелерін шешеді. Бл SDH мультилексорды – SMUX модульді рылымыны арасында ммкін болады, яни осы рылым бойынша орындалатын функциялар мультиплексорды спецификациясына осылан модульдер рамымен жне басару жйесіні ммкіндіктерімен ана аныталады. Алайда, SDH мультиплексорды екі негізгі трі болады: терминалды мультиплексор жне енгізу/шыару мультиплексоры.

Терминалды мультиплексор ТМ РDH жне SDH иерархияны рсатындаы трибтерге сйкес келетін рсат арналары бар SDH желісіні соы рылысы жне мультиплексоры болып табылады. Терминалды мультиплексор не арналарды енгізе алады, яни оларды трибті интерфейс кірісінен сызыты шыыса коммутациялайды, не арналарды шыарады, яни оларды сызыты кірістен трибті интерфейс шыысына коммутациялайды.

 

 

9.2 – сурет. Регенератор режиміндегі мультиплексор

 

Енгізу/шыару мультиплексорыды кірісінде ADM терминальды мультиплексордаыдай секілді трибтер жиыны болуы ммкін (9.2-сурет). Ол олара сйкес арналарды енгізуге/шыаруа ммкіндік береді. ТМ амтамасыз ететін коммутация ммкіндіктерімен бірге ADM екі баытта да шыыс аындарды коммутациясын орындауа ммкіндік береді, сонымен атар екі баыттарды бірі жмысын тотатан жадайда екі жата да («батыс» жне «шыыс») тарату арналарына абылдау арнасын тйытауды орындауа ммкіндік береді. Осыны серінен, ол мультиплексор апатты жадайда істен шыанда оны жанынан негізгі оптикалы аынды ткізуге ммкіндік береді. Осыны барлыы ADM мультиплексорларды шебер топологиясында пайдалануа ммкіндік береді. Регенератор – бл бір кіріс арнасы детте STM-N оптикалы трибі жне бір немесе екі агригатты шыысы болатын мультиплексорды ерекше трі.

Ол SDH желісіні тйіндеріні шектік ара-ашытыын пайдалы жктеме сигнадарын регенерациялау жолымен арттыру шін олданылады. детте бл ашытыты 1300 нм зындытаы толындар шін 15-40 км немесе 1500 нм толын шін 70-80 км райды.

Физикалы жаынан арналарды іштей коммутациялау ммкіндіктері SDH мультиплексорыны зінде орналасады, ал бл мультиплексорды локалды коммутатор ретінде есептеуге ммкіндік береді. Мысалы, 9.2-суретте пайдалы жктеме менеджері трибті блок TU жне рсат арнасыны арасындаы логикалы сйкестікті динамикалы згерте алады, бл арналарды іштен коммутациялауа те. Сонымен атар, мультиплексор зіні рсат арналары дегейіндегі локалды коммутация есептерін, яни концентраторлар шешетін есептерді жктеуге болады (9.3 сурет).

 

9.3 – сурет. Ішкі коммутатор режимінде егізу-шыару мультиплексоры

 

Жалпы жадайда жасалан синхронды коммутаторларды SDXC олдануа тура келеді. Олар тек ана локалды емес, сонымен атар орта немесе жоары жылдамдыты аындарды жне синхронды транспортты модульдерді STM-N орта немесе тпелі коммутациясын орындайды (9.4 сурет). Мндай коммутаторларды маызды ерекшеліктері бір TU тобыны коммутациясын екінші TU тобын деу процесіне шектеулер оймаан жадайда коммутацияны жне зге араналарды блоктау болмауы болып саналады. Мндай коммутация блоктайтын коммутация деп аталады.

9.4 – сурет. Жоары жылдамдыты орта немесе тпелі коммутатор

 

Коммутатор орындайтын 6 ртрлі функциялар крсетуге болады:

- ROH маршрутты атауды сйкес контейнерінде апаратты пайдалану негізінде орындалатын VC виртуалды контейнерлерді маршрутизациясы (routing);

- концентратор хаб режимінде орындалатын виртуалды контейнерді VC консолидациясы немесе бірігу (consolidation/hubbing);

- нкте-мультинкте байланыс режимін пайдалану кезінде орындалатын нктеден мультинктеге немесе бірнеше нктеге аынды трансляциялау (translation);

- коммутатора келіп тсетін VC аыныны ру масатымен орындалатын VC виртуалды контейнерлерді сорттау немесе айта топтау (drooming);

- ондырышты тестілеу кезінде орындалатын VC виртуалды контейнеріне рсат;

- енгізу/шыару мульиплексорыны жмысы кезінде орындалатын виртуалды контейнерді егізу/шыару (drop/insert).