Топологія та архітектура мереж СЦІ

 

Структура (або архітектура) транспортних мереж незалежно від технологій мультиплексування й передачі прийнято представляти:

- лінійні з'єднання “ точка-точка” і “лінійний ланцюг”;

- “зіркоподібні”, які в складі мають мережні концентратори та підключеними до них терміналами;

- кільцеві з'єднання, 2-х і 4-х волоконні кільця;

- змішані лінійно-кільцеві схеми.

Структура “точка-точка” з'єднує два мережні елементи, утворені термінальними мультиплексорами. Якщо це з'єднання протяжне, то воно може включати проміжні регенератори (рис. 1.3.1). Основний і резервний агрегатні виходи формують систему захисту типу 1+1 або 1:1 (у цьому випадку в резервній лінії можливий пропуск додаткового навантаження). При відмові основного фізичного з'єднання мережа автоматично за час не більш 50 мс переходить на резервне фізичне з'єднання. Топологія широко використовується на магістральних мережах зі швидкостями 2,5 Гбіт/с, 10 Гбіт/с и в режимах CWDM, DWDM (рис.1.3.1). При цьому захисні функції можуть реалізуватися як мультиплексорами OM (Optical Multiplex) так і засобами мультиплексорів SDH.

 

 

Рисунок 1.3.1. З'єднання “ точка-точка”

 

У структурі з оптичними мультиплексорами може застосовуватися проміжне підсилення й корекція оптичних багатохвильових сигналів. Для цього встановлюють оптичні підсилювачі, які заміняють 2n (n=2…32 і більше) регенераторів. Перевага цього методу полягає в можливості нарощування ємності транспортної мережі поступово в міру необхідності введенням нових хвильових каналів без зміни проміжних підсилювачів і збереженням гарантованого захисту в секції оптичного мультиплексування між OM.

Рисунок 1.3.2 Структура “точка-точка” із числом хвильових каналів n

 

Структура “Лінійний ланцюг” з'єднує термінальні мережні елементи й проміжні мережні елементи з каналами доступу (рис. 1.3.2).

“Лінійний ланцюг” застосовується при обмеженій дальності передачі й мало завантаженому трафіку, наприклад, у технологічній транспортній мережі. При цьому формується частий доступ до каналів у проміжних мультиплексорах виводу/введення ADM. Схема не має лінійного захисту й відрізняється простотою побудови й відносно низькою вартістю в реалізації.

 

Рисунок 1.3.3 Структура “Лінійний ланцюг”

 

При необхідності введення лінійного захисту в структурі “Лінійний ланцюг” вводиться резервна лінія між термінальними мультиплексорами ТМ і в цьому випадку топологія перетвориться в плоске кільце (рис. 1.3.3).

Для підвищення ефективності використання “Лінійного ланцюга” можливе застосування режиму передачі з WDM і обладнання OADM (рис.2.13).

Рисунок 1.3.4 Структура “Плоске кільце”

 

У структурі “Оптичний лінійний ланцюг” проміжні оптичні мультиплексори виконують функцію оптичних фільтрів, тобто пасивних пристроїв, настроєних на фіксовані хвилі для їхнього виділення й введення. При цьому число хвиль виділення й введення обмежене (2, 4, 8). У наведеному прикладі мультиплексори SDH у складі мережних елементів виконують функції термінування. Однак можливо реалізувати й функції виводу/введення ADM (рис.1.3.5).

 

Рисунок 1.3.5 Структура “Оптичний лінійний ланцюг”

 

Принцип платформної побудови мережних елементів транспортної мережі дозволяє реалізувати структуру типу “зірка”. У цьому випадку термінали мережі дозволяють концентрувати трафік для введення в магістральну мережу (рис.1.4).

Структура “Зірка” також може бути виконана в оптичній мережі з WDM. При цьому мультиплексори SDH оснащують “кольоровими” агрегатними інтерфейсами (рис.1.5).

У структурі “Кільце” усі мережні елементи однакові в агрегатній частині й об'єднані в безперервну замкнену фізичну мережу. Розрізняють дві топології в цій структурі: 2-х волоконне кільце (рис.1.6); 4-х волоконне кільце (рис. 1.7).

 

Рисунок 1.3.6 Структура “Зірка”

Рисунок 1.3.7 Структура “Зірка” в оптичній мережі

 

Структура “Кільце” відрізняється високою “живучістю”, реалізованої через розвинені схеми захисту. Фізичний захист ділянки передачі між парою сусідніх мультиплексорів гарантована в топології “4-х волоконне кільце” завдяки використанню двох окремих кабельних ліній і незалежних агрегатних портів, кількість яких становить 4 у кожному мультиплексорі. У топології “2-х волоконне кільце” захист реалізується за рахунок використання внутрішньої ємності передачі в кільці, тобто ємності STM-N.

Рисунок 1.2.8 Структура “ 2-х волоконне кільце”

Більш ефективне, з погляду на можливості волокна, використання ресурсів структури “Кільце” можливе в оптичній мережі із застосуванням WDM (рис.1.3.8, 1.3.9).

 

Рисунок 1.3.9 Структура “ 4-х волоконне кільце”

 

На рис. 2.9 представлений приклад з'єднання секцій мультиплексування WDM типу “точка-точка” у кільцеву топологію через мультиплексори SDH. При цьому всі захисні функції покладені на мультиплексори SDH. Режим передачі WDM забезпечує тільки ефективне використання ресурсів оптичного волокна. Ця структура відрізняється великою надмірністю електричного й оптичного обладнання (оптичних інтерфейсів, транспондерів в ОМ), складністю побудови систем керування, обмеженою масштабованістю. Від цього ряду проблем суттєво виграє топологія оптичного кільця з мультиплексорами ROADM. У цій топології засобами ROADM забезпечуються живучість, гнучкість, масштабованість і економічність мережі.

Кільцеві транспортні мережі застосовуються на міських і внутрішнзонових мережах. На магістральних мережах часто використовується структура “Гніздо”. У цій структурі великі мережні вузли з'єднуються захищеними магістралями топології “точка-точка”. При цьому вузли зв'язані за принципом кожний з кожним.

Рисунок 1.3.10 Структура “Оптичне кільце”

 

В обладнанні та мережах SDH застосовуються такі основні види автоматичного захисту:

- захист блоків і елементів обладнання SDH (Equipment Protection Switching, EPS);

- захист агрегатних і трибутарних карт мультиплексора (Card Protection, CP);

- захист мультиплексної секції, тобто ділянки мережі між двома суміжними мультиплексорами SDH (Multiplex Section Protection, MSP);

- захист шляху (з'єднання) через мережу для певного віртуального контейнера (Sub-Network Connection Protection, SNC-P);

- колективна між користувацькими з’єднаннями захист шляхів в кільцевій топології (Multiplex Section Shared Protection Ring, MS-SPRing).

У SDH передбачені схеми захисту «1 +1», «1:1» і «1: N».

Захист «1 +1» означає, що резервний тракт передає ту ж інформацію, що й основний. Наприклад, при захисті трибутарних блоків за схемою «1+1» трафік проходить як через робочі блоки, так і через захисні (резервні).

Схема «1:1» має на увазі, що захисний елемент у нормальному режимі не виконує функції захисту, а перемикається на них тільки в разі відмови основних.

«1:N» передбачає виділення одного захисного елемента із N які захищаються; при відмові одного з них його функції починає виконувати захисний, при цьому інші елементи залишаються без прикриття - до тих пір поки відмовивший елемент не буде замінений.