1 Расчетная часть

1.1 Выбор оптимальной структуры сети SDH.

1.1.1 Уровни иерархии SDH.

Синхронная цифровая иерархия имеет шесть уровней N со скоростями передачи, соответствующими STM-N (таблица 1)

Таблица 1

Уровень N	0	1	4	16	64	256
V, Кбит/с	51840	155520	622080	2488320	9953280	39813120

1.1.2 Анализ способов построения сети на базе SDH

1.1.2.1 Сеть на базе SDH строится с помощью различных функциональных модулей. Состав модуля определяется основными операциями, которые необходимо выполнить для обеспечения передачи высокоскоростных потоков по сети связи. Эти операции следующие:

1 Сбор потоков, поступающих в сеть SDH, в синхронные транспортные модули (STM).

2 Передача по сети с возможностью выделения потоков в промежуточных пунктах.

3 Объединения потоков в потоки более высокого уровня

4 Восстановление формы и длительности сигналов, передаваемых на большие расстояния

1.1.2.2 Для решения поставленных задач в состав SDH входят следующие модули :

-терминальные мультиплексоры

-мультиплексоры ввода-вывода

-регенераторы

-концентраторы

-коммутаторы

Мультиплексоры – основной модуль в сети SDH, выполняет следующие функции:

- объединяет низкоскоростные потоки в высокоскоростной поток на передаче и разъединяет на приеме

-производит локальную коммутацию, концентрацию и регенерацию цифровых потоков

Основные типы мультиплексоров :

-терминальный(TM);

-мультиплексор ввода-вывода (ADM).

TM – оконечное устройство сети SDH . Имеет определённое количество каналов доступа . Для скоростей потоков E1,E3,E4,STM-0,STM-1- каналы доступа электрические. Для STM-1,STM-4 и выше каналы доступа – оптические.

TM имеет один или два входа/выхода. Два агрегатных выхода/входа используются для повышения надежности.

К агрегатным входам/выходам подключаются линейные тракты первичной сети.

ADM имеют 2 или 4 агрегатных входа/выхода , число каналов доступа определяется необходимым количеством каналов ввода-вывода для конкретного узла сети SDH

ADM позволяет осуществить :

-сквозную коммутацию цифровых потоков в направлениях ”восток” - “запад”

-осуществлять замыкание канала приема на канал передачи на обеих сторонах (“восточной” и ”западной”) в случае выхода из строя одного из направлений.

-пропускать основной поток мимо мультиплексора, в случае выхода его из строя

Это дает возможность использовать ADM в топологиях типа “кольцо”.

Концентратор – мультиплексор, объединяющий несколько однотипных потоков, поступающих от удаленных узлов сети, в один распределительный узел. Матрица кросс-коммутатор должна работать в режиме консолидации виртуальных контейнеров.

Этот узел может иметь не два, а три или четыре или больше линейных портов типа STM-1 или STM-N и позволяет организовать ответвления от основного потока или подключения нескольких узлов к ячеистой сети к кольцу SDH.

Мультиплексор распределительного узла в порте ответвления позволяет локально коммутировать подключенные к нему каналы, давая возможность удаленным узлам обмениваться через него между собой, не загружая основную сеть.

Регенераторы и усилители – это вырожденные мультиплексоры . Регенератор имеет один входной канал – как правило, оптический триб STM-N и один или два (1+1) агрегатных входа/выхода

Задачи – увеличить допустимое расстояние между терминальными узлами сети SDH

Для SDH первого поколения, не использовавшего оптические усилители, допустимое расстояние составляло 15-40 км для длины волны порядка 1300нм или 40-80км для длины волны 1500нм. При ОУ оно может составлять 600-650км. Появился новый тип секции – усилительная секция или пролёт.

1.1.2.3 Базовые топологии, на основе которых может быть построена топология сети в целом.

Топология “точка-точка”

В этом случае соединение осуществляется с большой пропускной способностью и большой протяженностью (уровни STM-16,STM-64) при 100% резервировании линий и группового оборудования аппаратуры (мультиплексоров и регенераторов).

Рисунок 1 - Точка – Точка.

Топология “линейная цепь”

Эта конфигурация используется тогда, когда интенсивность нагрузки в сети невелика и существует необходимость ответвления в ряде точек на линии, где могут вводится и выводится каналы доступа.

Линейная цепь реализуется с помощью TM на обоих концах цепи и мультиплексоров ADM в точках ответвления (рисунок 2).

Рисунок 2 - Последовательная линейная цепь без резервирования.

Указанная структура может быть реализована без резервирования или при 100% резервировании (резервировании типа 1+1).Структура “линейная цепь” с резервированием типа 1+1 представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Линейная цепь с резервированием 1+1 (уплощенное кольцо).

Топология ”звезда”

В этой топологии из удаленных узлов сети, связанный с центрами коммутации (цифровой АТС) или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль коммутатора, или хаба, где часть тракта может быть разделена в терминалы пользователей, тогда как оставшаяся его часть может быть распределена по другим удаленным узлам. Коммутатор должен быть активным и интеллектуальным, т.е. мультиплексором ввода-вывода развитыми возможностями кросс-коммутации.

Такую схему называют также оптическим концентратором, если на его вход подаются частично заполненные потоки уровня STM-N(или потоки уровня на ступень ниже), а его вход соответствует STM-N.

Другим примером использования топологии “звезда” может служить сеть SDH, в которой роль хаба (концентратора) играет мощный кросс-коммутатор, коммутирующий модули STM-N и виртуальные контейнеры VC-n на лучевые сегменты, которых может быть существенно больше 3-4.

Топология “кольцо”

Эта топология широко используется для построения сетей SDH первых трех уровней иерархии: 155, 622 и 2500 Мбит/с. Основное преимущество этой топологии – простота организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в мультиплексорах SMUX двух пар (основной и резервный) оптических агрегатных выходов (каналов приема и передачи): восток – запад дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками (рисунок 5).

Особенность кольцевой топологии в том, что потоки в различных сечениях кольца должны быть одинаковы. Схема организации потоков в кольце может быть либо двухволоконной (однонаправленной, двунаправленной, с защитой потоков 1+1 или без нее) либо четырехволоконной (как правило, двунаправленной позволяющей организовать разные варианты защиты потоков данных). Кольцевая топология обладает рядом интересных свойств, позволяющих сети самовосстанавливаться, т.е. быть защищенной от некоторых характерных типов отказов. Рассмотренные топологии характерны для магистральной транспортной сети.

Рисунок 5 – Кольцо

Топология ”Ячеистая сеть” используется при построении городских телефонных сетей, сети при этом составляются из замкнутых ячеек или контуров, или технологических колец. Особенность ячеистой топологии – возможность расширения без потери топологической однородности сети.

Архитектурные решения при проектировании сети могут быть сформированы на базе использования рассмотренных элементарных топологий сети в качестве её отдельных сегментов.

В качестве исходных данных при разработке структуры сети используем карту местности, на которой показаны заданные населенные пункты. Судя по расположению и расстоянию между населенными пунктами, а, также учитывая преимущества, выберем топологию “кольцо”.

1.2 Определение уровня мультиплексорного оборудования.

Синхронный транспортный модуль STM – это информационная структура, используемая для осуществления соединений в SDH. Для определения типа STM используют результаты, полученные в предыдущих разделах проекта, а именно структуру сети с указанием местоположения мультиплексоров ввода – вывода (ADM), количество цифровых потоков E1 между различными узлами сети. На основании этого строится матрица M емкостей кратчайших путей и ребер. Она включает перечень взаимодействующих узлов сети, количество цифровых потоков, перечень участков цепи которые используются для создания основных и резервных путей.

Таблица 2 –Матрица кратчайших путей и ребер

Исход станции	Вход станции	Кол-во Е1	Путь передачи	Участки кольца
				A-B	В-A	A-С	С-А	А-D	D-А	B-С	C-В	C-D	D-С
A	B	10	Осн.	10
		10	Рез.						10	10		10
	C	8	Осн.	8						8
		8	Рез.						8			8
	D	10	Осн.	10						10		10
		10	Рез.						10
B	A	10	Осн.						10	10		10
		10	Рез.	10
	C	16	Осн.							16
		16	Рез.	16					16			16
	D	8	Осн.							8		8
		8	Рез.	8					8
C	A	8	Осн.						8			8
		8	Рез.	8						8
	B	10	Осн.	10					10			10
		10	Рез.							10
	D		Осн.
			Рез.
D	A	10	Осн.						10
		10	Рез.	10						10		10
	B	8	Осн.	8					8
		8	Рез.							8		8
	C		Осн.
			Рез.
Суммарное количество потоков Е1				98					98	98		98

Кольцо двунаправленное со стопроцентным резервированием на случай аварии на участках кольца.

После заполнения матрицы определим суммарное число трактов Е1 для каждого участка первичной сети (Sтреб). Получили Sтреб=98. С учетом коэффициента запаса на развитие сети (Кр) необходимое число цифровых потоков должно удовлетворять следующему условию:

Sн  Кр*Sтреб.

Рекомендуется коэффициент развития Кр = 1,4…1,5. Тип STM выбирается с учетом стандарта уровней. Если 0 < Sн < 63, то выбираем STM 1, если 63  Sн  252, то – STM 4, если 252  Sн  1008, то – STM 16, если 1008  Sн  4032, то STM-64.

Sн  1.5*98=147

63  147  252, значит оборудование уровня STM-4.

1.3 Выбор метода защиты синхронных потоков и оборудования SDH.

Одним из преимуществ технологии SDH является возможность такой организации сети, при которой достигается высокая надёжность её функционирования, обусловленная

-аппаратной надёжностью

-надежностью среды передачи

-системной надёжностью

Такие сети называют самовосстанавливающимися.

Под защитой в сетях SDH понимается не только резервирование (которое является одним из методов защиты), но и обеспечение таких вариантов работы оборудования сети и сети в целом, которые в конечном итоге приводят к бесперебойному функционированию. Для выбора методов защиты в сетях SDH предварительно рассмотрим трехуровневую модель архитектуры транспортной сети, состоящую из слоёв каналов, трактов и секций (рисунок 1).

Для защиты используются специально заложенные “емкости” между узлами. Под “емкостью” понимаются в этом случае свободные трейлы и соединения, их дублирования, а также дополнительное оборудование.

При проектировании сети можно использовать следующие схемы:

1. резервирование участков сети по схеме 1+1 и 1:1 по разнесенным трассам;

2. организация кольцевых и линейных сетей, резервированных по схемам 1+1, 1:1 и 1:N;

3. резервирование терминального оборудования по схемам 1:1, N:1 и N:m;

4. восстановление работоспособности сети в целом путем обхода отказавшего участка;

5. использование оперативного переключения на работоспособный участок.

В линейной топологии «точка-точка» могут использоваться методы защиты (1+1) и (1:1). Последний метод обладает большой экономичностью, поскольку защитить трейл или соединение может использоваться для подключения сигнала дополнительного трафика, иногда его называют вторичным, специальным трафиком. В топологии «кольцо» применяется особенная классификация методов защиты. В каждом мультиплексоре типа ввода/вывода (ADM), включенным в «кольцо», передача осуществляется в двух направлениях – на восток и на запад. Прием же только с одного направления. При повреждении оптического волокна или оборудования на одном участке между любыми мультиплексорами прием будет осуществляться с других направлений.

В кольцевой топологии будем использовать защиту трейлов мультиплексных секций типа:

• 2F SP RING – двухволоконное кольцо с совместной используемой защитой (Shared Protection) мультиплексной секции. Этот метод предполагает защиту мультиплексной секции при транспортировке STM-4 и STM-16. При этом в каждой секции АU-4 разделяются на рабочие и защитные поровну. Так для STM-4 в каждой мультиплексной секции 2 АU-4 рабочие, а 2 АU-4- резервные, но рабочие и защитные АU-4 должны размещаться в мультиплексных секциях, которые организуются в разных волокнах.

140 45/34 новые 2Мбит/с 1,5Мбит/с

Мбит/с сл

	Cлой ТР VC3	Сл ТР VC2		Cл ТР VC-12	Сл ТР VC-11		Cл Вирт ТР VP (АТМ)
Слой тракта VC4
Слой мультиплексной секции STM-16			Слой мультиплексной секции STM-4			Слой мультиплексной секции STM-1
Cлой регенерационной секции STM-16			Слой регенерационной секции STM-4			Слой регенерационной секции STM-1
Слой оптической секции STM-16			Слой оптической секции STM-4			Слой Оптичесческой секцииции STM STM-1 Электри кой сек -1

Сигнал STM-16 сигнал STM-4 сигнал STM-1O STM-1E

Рисунок 6