Синхронная цифровая иерархия.

Синхронная цифровая иерархия задумана как скоростная информацион- ная автострада для транспортировки цифровых потоков с разными скоростями (от единиц мегабит до десятков гигабит в секунду). Эта сеть явилась развитием технологии PDH (Т1/Т3, Е1/Е3). Основная область применения – первичные се- ти операторов связи.

Преобразование и передача данных в этой системе достаточно сложны, в рамках данного пособия рассматриваться не будут. Отметим лишь несколько отличительных моментов.

Сети SDH – сети с коммутацией каналов. Для уплотнения применяется мультиплексирование с разделением времени TDM. В иерархии объединяются и разъединяются цифровые потоки со скоростями 155.520 Мбит/с (базовый уровень скорости) и выше. Способ объединения – синхронный.

Первый уровень иерархии SDH известен как STM-1 (Synchronous Transport Module), который передается со скоростью 155.52 Мбит/с.

STM-1 представляет собой фрейм (кадр) размером 9·270 = 2430 байт с пе- риодом повторения 125 мкс (рис. 5.9).

 

155.520 Мбит/с

125 мкс

 

                                      

 

9	261
PSOH	Полезная нагрузка – 9 строк
PTR
MSOH

Рис. 5.9. Формат кадра STM-1

Первые 9 байт каждой строки отводятся под служебные данные заголов- ков, а из остальных 261 байта – 260 предназначаются для полезной информа- ции (данных), а 1 байт используется для заголовка тракта, что позволяет кон- тролировать соединение из конца в конец.

Чтобы определить маршрут транспортного модуля, в левой части рамки записывается секционный заголовок (Section Over Head, SON), состоящий из двух частей: RSON – секционный заголовок регенератора, где будет осуществ- ляться восстановление потока, поврежденного помехами, и MSON – секцион- ный заголовок мультиплексора, в котором транспортный модуль будет пере- форматироваться. Указатель (Pointer, PTR) определяет начало записи полезной нагрузки.

В стандарте SDH все уровни скоростей (и, соответственно, форматы кад- ров для этих уровней) имеют общее название STM- n. Иерархия скоростей крат- на скорости STM-1. Так, из четырех модулей STM-1 побайтным мультиплекси-

 

рованием формируется модуль STM-4 (скорость 622.080 Мбит/с), четыре моду- ля STM-4 образуют модуль STM-16 (2488.32 Мбит/с), …, STM-256 (39.81 Гбит/с).

В сети SDH применяется принцип контейнерных перевозок. Подлежащие транспортировке сигналы размещаются в стандартных виртуальных контейне- рах (Virtual Container – VC), которые позволяют переносить через сеть блоки PDH.

В технологии SDH стандартизовано шесть типов виртуальных контейне- ров, которые хорошо сочетаются друг с другом при образовании кадра STM- n. Существует ряд правил, по которым контейнеры одного типа могут образовы- вать группы контейнеров, а также входить в состав контейнеров более высоко- го уровня. Информация адресуется путем временного положения внутри со- ставного кадра.

Операции с контейнерами производятся независимо от их содержания. Этим достигается прозрачность сети SDH – способность транспортировать раз- личные структуры сигналов, в частности PDH.

Наличие большого числа указателей (PTR) позволяет четко определять местонахождение в модуле STM- n любого цифрового потока. Это означает, что базовый канал со скоростью 64 кбит/с может быть выделен напрямую из уров- ней высшей иерархии SDH, и наоборот. Мультиплексор SDH выделяет необхо- димые составляющие сигнала, не разбирая весь поток. По сравнению с PDH- технологией SDH позволяет разрабатывать более гибкую структуру сети и избе- жать использования большого числа дорогих мультиплексирующих и демульти- плексирующих устройств.

Стек протоколов SDH включает четыре уровня протоколов (рис. 5.10).

Данные

 

Тракт   Тракт   Линия Кадры STM-N     Линия     Секция Кадры (RSOH)           Секция Свет     Свет       Свет

Данные

Данные

 

 

Терминальный мультиплексор

Мультиплексор ввода-вывода

Терминальный мультиплексор

Рис. 5.10. Стек протоколов технологии SDH

Физический уровень (фотонный) имеет дело с кодированием битов. Ис- пользуется потенциальный код без возвращения к нулю (Non Return to Zero, NRZ).

 

Уровень секции поддерживает физическую целостность системы. Сек- ция – непрерывный отрезок оптоволоконного кабеля, который соединяет пару устройств SONET/SDN (регенератор, мультиплексор). Секцию часто называют регенераторной секцией. Ее протокол имеет дело с определенной частью заго- ловка кадра, называемой заголовком регенераторной секции (RSON).

Уровень линии отвечает за передачу данных между мультиплексорами. Протокол работает c кадрами STM- n, выполняя мультиплексирование и де- мультиплексирование, вставку и удаление пользовательских данных. Этот про- токол отвечает также за проведение операций по реконфигурированию линии в случае отказа какого-либо ее сегмента – оптоволокна, порта или соседнего мультиплексора. Линию называют и мультиплексорной секцией.

Уровень тракта отвечает за доставку данных между двумя конечными пользователями сети. Тракт (путь) – это составное виртуальное соединение между пользователями. Протокол тракта должен принимать данные, поступа- ющие в пользовательском формате (например в формате Е1) и последовательно преобразовывать их в синхронные кадры STM- n.

По своему составу и принципам функционирования транспортная сеть представляет собой совокупность пунктов ввода отдельных цифровых потоков, линий передачи с регенераторами и мультиплексорами.

Мультиплексор SDH имеет две группы интерфейсов: пользовательскую и

агрегатную (рис. 5.11).

 

 

 

Порты ввода- выводв

Трибы                                           

PHD

Мультиплексор

Трибы                                           

SHD

 

 

Агрегатные порты

 

Рис. 5.11. Структура мультиплексора SDH

Первая группа предназначена для создания пользовательской структуры (порты PDH), вторая (SDH) – линейных межузловых соединений. Эти интерфейсы позволяют реализовать три топологии: «кольцо», «цепочку» и «ячейку». На их основе можно строить сеть мультиплексоров практически любого масштаба. В идеале такая сеть состоит из нескольких уровней. На первом осуществляется до- ступ пользователей к сети, которые через согласующие устройства подключаются к мультиплексорам первого уровня. На данном уровне используются, как правило, мультиплексоры STM-1. Второй уровень построен на мультиплексорах STM-4 и отвечает за сбор потоков информации от первого уровня. Третий уровень выпол- няет транспортные функции и строится на мультиплексорах STM-16. Он собирает потоки информации от второго уровня и транспортирует их далее.

Кроме мультиплексоров в состав сети SDH могут входить регенераторы. Они позволяют бороться с затуханием сигнала. Выполняется преобразование: свет → электрический ток → усиление → свет.

 

Устойчивая работа SDH-сети обеспечивается иерархией синхронизиру- ющих источников.

Сети SDH интегрируются с сетями DWDM, обеспечивая передачу ин- формации по оптическим магистралям со скоростями сотни гигабит в секунду за счет мультиплексирования с разделением по длине волны (рис. 5.12).

 

 

Рис. 5.12. Иерархия базовых сетей и сетей доступа

В сетях DWDM сети SDH выступают как сети доступа, т.е. выполняют ту же роль, что по отношению к ним сети PDH.

В настоящее время сети SDH составляют фундамент практически всех крупных телекоммуникационных сетей – региональных, национальных и меж- дународных.

 

Контрольные вопросы

1.

Почему возникает необходимость в объединении сетей?

2. Каковы особенности согласования протоколов на физическом уровне?

3. Чем отличается объединение сетей на физическом уровне от объедине- ния на канальном уровне?

4. Каковы особенности объединения сетей на сетевом уровне?

5. В чем заключается достоинство объединения сетей посредством муль- типлексирования протоколов?

6. В каких ситуациях применяется трансляция протоколов?

7. Какие очевидные недостатки трансляции?

8. Сопоставьте достоинства и недостатки мультиплексирования и транс- ляции протоколов.

9. В чем особенность инкапсуляции протоколов?

10. Когда используются связанные виртуальные каналы?

11. В чем отличается таблица коммутации от таблицы маршрутизации?

12. Чем обусловлена фрагментация пакетов?

13. Можно ли посредством туннелирования объединить сети Ethernet и

Х.25?

14. Какие преобразования выполняет сеть-посредник при инкапсуляции

протоколов?

15. Какой путь называют VPN-туннелем?

 

6.

БЕСПРОВОДНЫЕ ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ. ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ

Беспроводная локальная сеть (англ. Wireless Local Area Network, WLAN) – локальная сеть, в которой объединение устройств в сеть происходит без использования кабельных соединений, и передача данных осуществляется через радиоэфир.

Беспроводные локальные сети (БЛС) популярны в силу ряда своих досто- инств: мобильность, создание временных сетей, работа на местности, где про- кладка обычных кабелей затруднена.

Применение БЛС оправдано:

• в строениях с большими открытыми участками – фабрики, торговые за- лы фондовых бирж и супермаркетов, складские помещения;

• в исторических зданиях, где прокладка кабелей запрещена;

• в офисах, где прокладка кабелей экономически не выгодна;

• при расширении ЛС – объединение кабельной сети и беспроводной (связь с ноутбуками).

Наиболее распространенными на сегодняшний день являются Wi-Fi, Bluetooth и WiMAX, стандарты IEEE 802.11, IEEE 802.15 и IEEE 802.16 соот- ветственно.