Обзор технологий для транспортных сетей Транспортные сети (тс). Общие принципы построения тс на базе pdh,sdh и WDM.

Для построения современных транспортных и корпоративных сетей наибольшее применение находят сетевые технологии ПЦИ/РDН, СЦИ/SDH и ATM. В последние годы получили развитие такие технологии как DWDM, IP поверх ATM и IP поверх СЦИ/SDH В настоящее время наибольший прогресс достигнут в создании глобальных магистральных сетей на ос­нове вышеназванных технологий. Совсем недавно появились новые технологии передачи IР-трафика с унифицированными соединениями IР-маршрутизаторов, использующими в качестве канальной среды такие технологии как WDM, DWDM, СЦИ/SDH и ОВ в виде «темных волокон».

Технологии ПЦИ/PDH, СЦИ/SDH и ATM широко применяются для построения транспортных сетей разного масштаба. Из перечисленных только первые две в настоящее время можно рассматривать в качестве основы для построения цифровых первичных или транс­портных сетей. В качестве технологии построения транспортных сетей технология ATM все еще находится в стадии становления и не до конца стандартизована. В отличие от ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH эта технология охватывает не только уровень первичной или транс­портной сети, но и объединяет уровни вторичных сетей и сетей доступа с первичной сетью.В транспортных сетях используется иерархия скоростей передачи в соответствии с меж­дународными рекомендациями ITU-T и получившим наибольшее распространение, европей­ским стандартом, который применяют на сетях связи Российской Федерации. Технология ПЦИ/PDH поддерживает следующие уровни иерархии цифровых каналов: абонентский или основной канал ЕО (64 кбит/с) пользовательские каналы уровней Е1 (2,048 Мбит/с), Е2 (8,448 Мбит/с), Щ {34,368 Мбит/с), Е4 (139,264 Мбит/с). Уровень цифрового канала Е5 (564,992 Мбит/с) определен в рекомендациях ITU-T, но на практике его обычно не использу­ют. Цифровые каналы ПЦИ/PDH являются входными (полезной нагрузкой) для пользователь­ских" интерфейсов сетей СЦИ/SDH. Применительно к европейскому стандарту интерфейсы передачи уровней El, ЕЗ, Е4 ПЦИ/PDH (в соответствии с Рек. G.703 ITXJ-T) являются важными каналами для транспортной сети СЦИ/SDH, в которой они передаются по сетевым трактам в магистралях сети в виде виртуальных контейнеров соответствующего уровня.

Таблица 1.2. Общие характеристики ОЦК и сетевых трактов ПЦИ/PDH   Уровень передачи   Номинальная скорость передачи Е0 64 Кбит/с Е1 2048 Кбит/с Е2 8448 Кбит/с Е3 34368 Кбит/с Е4 139264 Кбит/с

Современная цифровая первичная или транспортная сеть, как правило, строится на основе совокупности аппаратуры ПЦИ/PDH. и. СЦЙ/SDН.-Цифровые каналы транспортной сети с пропускной способностью (скоростью передачи) от 64 кбит/с до Л 40 Мбит/с создаются на основе технологий ПЦИ/PDH, а каналы со. скоростью передачи 2 Мбит/с и болёё созда­ются на основе технологии СЦИ/SDH(табл. 1.2 и 1.3). Технологии ПЦИ/PDHи СЦИ/SDHвзаимодействуют друг с другом через процедуры мультиплексирования я демультиплексирования цифровых потоков Е1, ЕЗ и Е4 ПЦИ/PDHв аппаратуре СЦИ/SDH. Здесь и далее для соответствующей технологии ПЦИ/PDHили СЦИ/SDHограничимся в основном европейским стандартом цифровых иерархий, который получил применение в России. В табл. 1.2 приведены общие характеристики ОЦК ЕО и сетевых трактов El, Е2, ЕЗ и Е4 ПЦИ/PDH.

 

В технологии ПЦИ/PDH используют принцип плезиохронного (или почти синхронного) мультиплексирования, в соответствии с которым, например, четыре потока Е1 (2048 кбит/с) мультиплексируются в один Е2 (8448 кбит/с) с выравниванием тактовых частот входных сигналов (процедура стаффинга). С учетом того, что общая синхронизаци (полезной нагрузки), подаваемых на мультиплексор от разных пользователей, от­сутствует, в технологии ПЦИ/PDH для второго и более я входных высоких уровней применяют метод мультиплексирования с чередованием битов (а не байтов). Поэтому для цифровых потоков высшего уровня иерархии требуется пошаговое мультиплексирование принятыми в технологииПЦИ / PDH.

Таблица 1.3. Уровни иерархии и скорости передачи СЦИ/SDH   Уровень передачи   Номинальная скорость передачи STM-0 51,84 Мбит/с STM-1 155,52 Мбит/с STM-4 622,02 Мбит/с STM-16 2,488 Гбит/с STM-64 9,953 Гбит/с STM-256 40 Гбит/с

Основным отличием технологии СЦИ/SDH от ПЦИ/PDH является переход на новый принцип мультиплексирования. Технология СЦИ/SDH является базовой сетевой технологи­ей и представляет собой современную концепцию построения цифровой первичной или транспортной сети. В настоящее время эта технология достигла своего совершенства как одна из наиболее разработанных и стандартизованных. Она и доминирует на рынке.

 

Технология СЦИ/SDH в окончательной версии поддерживает уровни иерархии каналов со скоростями передачи 155,52; 622,08; 2488,32; 9953,28; и 39813,12 Мбит/с, (интерфейсы передачи, соответствующие синхронным транспортным модулям STM-N '(Nур 1, 4, 16, 64, 256)), В транспортной сети пользовательские интерфейсы, соответствующие синхрон­ным транспортным модулям STM-N более низкого уровня иерархии, могут служить полез­ной нагрузкой для сетевых элементов более высокого уровня. Технология СЦИ/SDH осно­вана на полной синхронизации цифровых каналов и сетевых элементов в пределах всей се­ти, что обеспечивается с помощью соответствующих систем синхронизации и управления транспортной сетью. В табл. 1.3 приведены значения скоростей передачи синхрон­ных транспортных модулей STM-N (N = 1,4,16,...) в технологии СЦИ/SDH.

Технология СЦИ/SDH по сравнению с ПЦИ/PDH имеет следующие особенности и пре­имущества:

a) предусматривает синхронную передачу и мультиплексирование, что приводит к не­обходимости построения систем синхронизации сети;

b) предусматривает прямое мультиплексирование и прямое демультиплексирование (ввод- вывод) цифровых потоков ПЦИ/PDH;

c) основана на стандартных оптических и электрических интерфейсах, что обеспечивает совместимость аппаратуры различных производителей;

d) позволяет объединить системы ПЦИ/PDH европейской и американской иерархии;

e) обеспечивает полную совместимость с аппаратурой ПЦИ/PDH, ATM и IP; ан’— обеспечивает многоуровневое управление и самодиагностику транспортной сети.

Эти преимущества обусловили широкое применение СЦИ/SDH как современной базо­вой технологии построения цифровых первичных или транспортных сетей.

 

Технология АТМ, основанная на статистическом мультиплексировании различ­ных входных сигналов, разрабатывалась сначала, как часть широкополосной технологии В-ISDN. Она предназначена для высокоскоростной передачи разнородного трафика: голоса, данных, видео и мультимедиа и ориентирована на использование физического уровня вы­сокоскоростных сетевых технологий, таких как СЦИ/SDH, FDDI и др.

В технологии АТМ базовые значения скоростей передачи для интерфейсов доступа (пользователь­ских интерфейсов) соответствуют цифровым каналам Е0 (64 кбит/с), nxEO, Е1 (2 Мбит/с), ЕЗ (34 Мбит/с), Е4 (140 Мбит/с) ПЦИ/PDH, ATM (25 Мбит/с), Fast Ethernet, FDDI (100 Мбит/с) и некоторым другим, а базовые скорости линейных интерфейсов передачи со­ответствуют скоростям передачи цифровых каналов STM-N (N = 1, А, 16, 64 (см. табл. 1.3)) СЦИ/SDH. Несмотря на достаточно высокий уровень развития, стандартизация технологии ATM, начатая еще в рамках технологии В-ISDN, еще полностью не завершена.

Технология ATM опирается на механизмы статистического мультиплексирования и подчиняется его законам. Разработчики технологии ATM стремились к компромиссу между механизмами мультиплексирования SyTDM и StTDM, стараясь взять все самое лучшее от Обоих, в надежде обеспечить однородную структуру сетей связи. Закономерно, что эта тех­нология обладает и некоторыми недостатками обоих механизмов мультиплексирования, но она была первой технологией, на основе которой вместо стандартных и многочисленных сетей телефонной, телеграфной, факсимильной связи и сетей передачи данных (каждая из которых в свою очередь рассчитана на обеспечение только одного вида связи со своим спо­собом переноса информации) предполагалось построить единую цифровую сеть на базе широкого использования ВОЛС. Однако из-за высокой стоимости аппаратуры ATM и ши­рокого проникновения протокола IP в сети в глобальных масштабах, высокоскоростные ин­терфейсы для транспортировки которого появились в последние годы, не позволили осуще­ствлению этих планов в полной мере.

Технологию ATM не удалось на аппаратном уровне довести до конкретного пользова­теля, поэтому потребовалась прослойка из протокола IP, приводящая к дополнительным непроизводительным затратам на передачу сетевого трафика. Все эти факторы сдерживают развитие технологии ATM и, вполне возможно, приведут к ограниченному ее применению на телекоммуникационном рынке.

Технология IP является основной в сети Интернет и представляет собой набор протоко­лов TCP/IP, а протокол управления передачей IP - прото­колом сети Интернет. Именно он реализует межсетевой обмен. Главным достоинством яв­ляется то, что стек протоколов TCP/IP обеспечивает надежную связь между сетевым обору­дованием различных производителей. Протоколы стека TCP/IP описывают формат сообще­ний и указывают, каким образом следует обрабатывать ошибки, предоставляют механизм передачи сообщений в сети независимо от типа применяемого оборудования.

Стек протоколов ТСРДР предоставляет пользователям две основные службы, которые используют прикладные программы: программное средство доставки пакетов в сети и на­дежную транспортную среду с логическими соединениями между сетевыми элементами.

Основные преимущества стека протоколов TCP/IP и технологии IP в целом, как сетевой технологии:

n независимость от вида и технологии сетевого оборудования;

n обеспечение всеобщей связанности элементов сети;

n обеспечение подтверждений правильности передачи сообщений;

n стандартные сетевые протоколы.

Стеку TCP/IP предстоит еще долгое время быть базовым в корпоративных и глобаль­ных сетях. Это обусловлено практически полным отсутствием новых приложений, способ­ных работать самостоятельно поверх сетей ATM.

 

Развитие инфотелекоммуникационных технологий постоянно стимулируется поиском возможностей и технологий, способных наиболее эффективно объединять сети, превращая их в мультисервисные широкополосные и сверхширокополосные. В настоящее время наи­больший прогресс достигнут в создании глобальных магистральных сетей на основе техно­логий IP поверх ATM и IP поверх СЦИ/SDH. В последние годы появились новые техноло­гии передачи IP-трафика, предусматривающие унифицированные соединения маршрутиза­торов через системы и среды, такие как WDM, DWDM, СЦИ/SDH, «темное волокно». При­мером такой технологии может быть предложенный в 1999 г. компанией Cisco Systems про­токол SRP (Spatial Reuse Protocol), который впоследствии стал называться DPT {Dynamic Packet Transport). В технологии DPT воплотились лучшие качества таких технологий как 'СЦИ/SDH, FDDI и др. Технология DPT (которую иногда называют «1Р по волокну») позво­ляет избежать промежуточных протоколов других сетевых технологий, например СЦИ/SDH и ATM, при передаче трафика IP по волокну.

К основным преимуществам технологии DTP можно отнести следующие. Применение формата СЦИ/SDH (уровня STM-1) позволяет передавать трафик DTP по сетям СЦИ/SDH, благодаря чему обеспечивается их совместимость. При этом магистральные тракты зани­мают полосу пропускания лишь между точками передачи и приема сигналов, что позволяет более эффективно использовать пропускную способность кольцевой топологии сети DPT. Технологии DPT присущи развитые возможности резервирования трафика за счет реализа­ции механизмов восстановления в кольцевой топологии сети. Применение протокола IP по­зволяет реализовать сквозной мониторинг всей сети DPT, начиная от магистральной транс­портной и заканчивая сетями доступа.

В качестве альтернативы ATM и Frame Relay предлагается технология POS (Pasket over SDH), позволяющая осуществлять инкапсуляцию пакетов IP непосредственно в кадры СЦИ/SDH. Технология POS, как и DPT, уже вышла на мировой телекоммуникационный рынок. Одним из ее достоинств является снижение доли служебной информации в общем объеме кадра передаваемой информации. По сравнению с технологией ATM, для которой до 10% объема ячейки ATM занимает заголовок, служебные данные в кадре POS занимают всего 3%. Другим конкурентом ATM может стать технология DPT.

Многие авторитетные эксперты предрекают безусловное доминирование технологии TCP/IP в будущей инфраструктуре связи.