Главная Статьи АТМ & SDH Новые возможности аппаратуры SDH

НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ АППАРАТУРЫ SDH

Первые образцы аппаратуры SDH появились на рынке в начале 90-х годов. И сегодня ведущие производители предлагают уже второе, а то и третье поколение такой аппаратуры, обладающей рядом новых возможностей. Между тем имеющиеся на русском языке публикации описывают в основном аппаратуру первого поколения. Постараемся восполнить этот пробел и рассказать о новых возможностях, которые появились в аппаратуре SDH конца 90-х годов (системы управления аппаратурой и сетями SDH заслуживают отдельного рассмотрения).

Миниатюризация и приближение к пользователю

Прогресс микроэлектроники позволил значительно снизить массогабаритные характеристики и энергопотребление аппаратуры SDH. Все это, а также удешевление аппаратуры SDH дают возможность устанавливать ее в уличных шкафах или непосредственно в помещениях пользователей. Ниже рассмотрены типичные представители такой аппаратуры. Ультракомпактный мультиплексор SMA1K уровня STM-1 (155 Мбит/с) принадлежит к семейству продуктов TransXpress фирмы Siemens. В минимальной конфигурации оконечного мультиплексора без защиты он состоит всего из одной платы, в вариантах оконечного мультиплексора с защитой или мультиплексора ввода-вывода - из двух плат. Основная конфигурация обрабатывает 21 поток Е1 (2 Мбит/с). На основную плату может устанавливаться дополнительная плата-расширение с 42 интерфейсами Е1 или одним Е3 (34 Мбит/с).

Габариты устройства: ширина 108 мм, высота 449 мм, глубина 279 мм. В стандартную стойку ETSI можно установить 16 таких устройств по четыре на каждой полке. Возможно и настенное размещение мультиплексора. Потребляемая мощность - от 12 до 47 Вт в зависимости от комплектации. Миниатюрный мультиплексор mSDM-1 (микро) принадлежит к семейству SYNCOM аппаратуры SDH фирмы ECI Telecom. Он также относится к уровню STM-1 и имеет основную конфигурацию 21 _ Е1, которая может быть расширена до 63 _ Е1, 3 _ Е3 и т.д. Имеется возможность передачи и приема агрегатного потока по одному оптическому волокну с использованием разделения по длинам волн (WDM). Габариты основного блока: ширина 60 или 90 мм, высота 300 мм, глубина 220 мм. Устройство может размещаться в стандартных стойках ETSI, на стене в помещениях или в уличных шкафах. Потребляемая мощность 23 Вт (при емкости 21 _ Е1).

В семействе синхронных мультиплексоров серии 3 SMA Series 3 фирмы Marconi Communications платы компонентных потоков Е1 имеют высокую плотность интерфейсов - 32 на плате (обычно их 8, 16 или 21). Это позволяет освободить часть гнезд для установки новых типов плат, которые описаны ниже. В частности, эта фирма предлагает продукт, называемый Extender (в дословном переводе - расширитель) или VC-TS (транспортная система виртуальных контейнеров). Он предоставляет возможность доставлять потоки E1 от основных сетей SDH к пользователю без использования отдельной аппаратуры передачи. Extender состоит из двух основных частей: модуля доступа VC-AM и оконечного модуля VC-TM.

Модуль доступа представляет собой плату, которая вставляется в синхронный мультиплексор SMA и имеет от одного до четырех оптических или электрических интерфейсов subSTM-1 с линейной скоростью 34 Мбит/с. Каждый поток subSTM-1 транспортирует 8 или 14 виртуальных контейнеров VC-12 с потоками Е1, а также имеет заголовок, позволяющий осуществлять присущие SDH функции по контролю и управлению. Таким образом, каждый VC-AM может взаимодействовать с четырьмя модулями VC-TM. Оконечный модуль VC-TM имеет 8 или 14 интерфейсов Е1. Существует несколько вариантов его размещения: вместе с другим оборудованием, настенный, настольный. Например, в настенном варианте габариты устройства (вместе с блоком питания и резервными батареями) следующие: ширина 280 мм, высота 450 мм, глубина 150 мм.

Extender поддерживает защиту на уровне плат, мультиплексных секций (MSP) и подсетевых соединений (SNCP). Семейство мультиплексоров доступа SDH Soneplex AM фирмы ADC Telecommunications также содержит вариант Micro. Его емкость составляет четыре потока Е1 или один Е3. Размеры: ширина 178 мм, высота 223 мм, глубина 254 мм. Возможно размещение как в стандартные стойки, так и на стене. Другие интересные возможности этого семейства рассмотрены ниже.

Интерфейсы

Удобство и эффективность пользования аппаратурой SDH в значительной мере зависит от того, какими интерфейсами она обладает. Не удивительно, что ее производители вносят изменения, касающиеся традиционных с одной стороны, электрических и оптических (в соответствии с рекомендациями G.703 и G.957 соответственно) интерфейсов PDH и SDH, а с другой - предлагают новые пользовательские интерфейсы, потребность в которых особенно возрастает при установке аппаратуры SDH непосредственно в помещениях пользователей. Помимо компонентных интерфейсов PDH и SDH в настоящее время на рынке стали предлагаться продукты, расширяющие диапазон пользовательских интерфейсов.

Интерфейс Е1 в мультиплексорах STM-16. Мультиплексоры ввода-вывода уровня STM-16 (2,5 Гбит/с) первого поколения имели только высокоскоростные компонентные интерфейсы: STM-1 (155 Мбит/с), STM-4 (622 Мбит/с) или Е4 (140 Мбит/с). Возможность непосредственного ввода-вывода наиболее широко используемых потоков Е1 отсутствовала. Если в линии или в кольце STM-16 нужно было выделить такой поток, то требовалась дополнительная аппаратура, например мультиплексор уровня STM-1 (рис. 1а). В настоящее время появились мультиплексоры STM-16, имеющие компонентные интерфейсы Е1, что позволяет избежать применения дополнительной аппаратуры (рис. 1б). Такие интерфейсы имеют, например, мультиплексоры SDM-16 (ECI Telecom), WaveStar ADM 16/1 (Lucent Technologies), SMA16 Series 3 (Marconi Communications), SMA16 R2 (Siemens).

Оптические интерфейсы в аппаратуре оперативного переключения. В первом поколении автономных систем оперативного переключения (кросс-коннекторах) имелись, как правило, только электрические интерфейсы STM-1 или Е4. Поэтому для формирования линейного оптического сигнала требовалось дополнительно использовать мультиплексоры или линейные системы (рис. 2а). Это обстоятельство снижало надежность, затрудняло управление сетью и вообще в ряде случаев делало экономически нецелесообразным применение систем оперативного переключения, хотя в техническом плане они в ряде случаев позволяют оптимизировать структуру сети.

В системах оперативного переключения нового поколения уже имеются оптические интерфейсы, что позволяет непосредственно в них формировать линейный сигнал, не примененяя дополнительную аппаратуру (рис. 2б). Такая возможность реализована, в частности, в системах SXA series 3 (Siemens), AXD 4/1-2 (Ericsson), T:DAX (Tadiran Telecommunications), FOCUS AC4 и iMNT (DSC Communications). PRI ISDN. Рассмотренный выше оконечный модуль Extender VC-TM (Marconi Communications) позволяет вместо обычного интерфейса Е1 в соответствии с G.703 организовать интерфейс первичного доступа (PRI) ISDN в соответствии с I.421. При этом отпадает необходимость в отдельном устройстве сетевого окончания, а переконфигурирование стандартного интерфейса G.703 в PRI осуществляется программным способом. Интерфейсы передачи данных. С помощью мультиплексоров Soneplex AM фирмы ADC Telecommunications могут быть организованы интерфейсы для передачи данных V.35 и для взаимосвязи локальных сетей типа Ethernet (10BaseTX, 100BaseTX и 100BaseFX). Аппаратура оперативного переключения T:DAX (Tadiran Telecommunications) также может иметь интерфейс HSSI/V.35.

Интерфейс ATM. Еще один продукт Marconi Communications - CellSpan предназначен для транспортирования трафика АТМ через сеть SDH. Он, также как и описанный выше Extender, состоит из двух частей: ATA (ATM Traffic Adapter) и ATC (ATM Traffic Combiner). Каждое из этих устройств представляет собой плату, которая вставляется в мультиплексор SMA. ATA поддерживает интерфейс АТМ пользователь-сеть (UNI) уровня Е3 или STM-1, а ATC подключается к коммутатору АТМ и обеспечивает с ним связь для нескольких модулей ATA. В семействе аппаратуры SDH FOCUS AC1 (DSC Communications) также может использоваться модуль АТМ, называемый ATEX, с интерфейсами UNI на уровнях Е1, Е3 и STM-1. Он имеет три варианта: 16 _ Е1, 2 _ Е3, 1 _ STM-1.

Интерфейсы для видеосигналов. Фирма ECI Telecom предлагает продукт Qual-Vid, позволяющий передавать видеосигналы по сетям SDH. При этом в мультиплексор SDH вставляется специальная плата, к которой может непосредственно подключать, например, видеокамеру или студийное телевизионное оборудование. Поддерживаются различные стандарты сигналов: PAL, NTSM, SECAM, а также цифровые стандарты сжатия MPEG-2 и DVB. Аппаратура SDH фирмы Ericsson AXD 155-2 и AXD 4/1-2 имеет электрические интерфейсы на скорости 34 Мбит/с для видеосигнала (с видео-кодеком). Транспортирование этого сигнала осуществляется в сцепках пяти виртуальных контейнеров VC-2 (VC-2-5c), что позволяет разместить в STM-1 четыре потока 34 Мбит/с, а не три, как при их обычном размещении в VC-3.

Оперативное переключение

Наряду с интерфейсами функциональность аппаратуры SDH определяют и возможности оперативного переключения (кросс-коннекта), т.е. установления соединений между портами. Полная емкость переключений в мультиплексорах STM-16. Как уже отмечалось, вначале мультиплексоры STM-16, как правило, не могли осуществлять ввод-вывод потоков Е1. Затем такая возможность стала появляться, однако лишь для части емкости агрегатных портов. Например, из 16 STM-1, составляющих STM-16, только 8 могли разбираться дальше на VC-12 для переключения между портами, а остальные 8 STM-1 должны были следовать транзитом между агрегатными портами "восток" и "запад" (рис. 3а). В настоящее время есть мультиплексоры, имеющие четыре агрегатных порта STM-16 и соответствующую их полной емкости матрицу переключений (рис. 3б) на 4032 VC-12 (4 порта по 16 STM-1, 63 VC-12 в каждом STM-1: 4 _ 16 _ 63 = 4032). Это, например, WaveStar ADM 16/1 (Lucent Technologies), SMA16 Series 3 (Marconi Communications), SMA16 R2 (Siemens).

Переключение типа 1/0. Еще один интересный тип устройства предоставляет возможность оперативного переключения типа 1/0, т.е. каналов 64 кбит/с внутри потоков Е1. Оно имеет доступ к 63 портам Е1 и представляет собой полностью неблокируемый переключатель, соединяющий между любые два канала 64 кбит/с в пределах любого из этих 63 потоков. Устройство выполнено на одиночной плате, которая вставляется в аппаратуру SDH. Подобный продукт, предлагаемый фирмой Marconi Communications и предназначенный для семейства мультиплексор SMA, называется Combiner. Nokia имеет аналогичный модуль TSW0 для своей аппаратуры SYNFONET STM-1/STM-4 Node.

Аппаратура оперативного переключения T:DAX (Tadiran Telecommunications) также позволяет оперировать с каналами 64 кбит/с. Для этого предусмотрены специальные узкополосные секции (полки), каждая из которых является полностью неблокируемым переключателем в пределах 224 потоков Е1. Аналогичный модуль имеется и в аппаратуре iMNT (DSC Communications). Возможность переключения типа 1/0 особенно полезна операторам, предоставляющим в аренду каналы 64 кбит/с. Она позволяет избежать применения отдельной аппаратуры, осуществляющей аналогичные функции и более рационально использовать пропускную способность путем объединения частично используемых потоков Е1 или перераспределения каналов в зависимости от того, требуется ли им защита.

Синхронизация

Целый ряд новых возможностей аппаратуры SDH позволяет более эффективно строить систему тактовой сетевой синхронизации.

Восстановление тактовой частоты исходящего потока Е1. Вследствие использования в системах SDH механизма смещения указателей в компонентных сигналах возникает фазовое дрожание (джиттер) значительно большей величины, чем в системах PDH, которое к тому же содержат интенсивные низкочастотные составляющие, трудно поддающиеся фильтрации. По этой причине поток Е1, прошедший через системы SDH, не следует использовать для синхронизации другого оборудования. По-видимому, из-за это обстоятельства и появилось ошибочное мнение, что компонентные потоки Е1 должны быть исключены из схемы синхронизации сети SDH. Это справедливо только для сигналов, прошедших через сеть SDH. В тех же случаях, когда такие сигналы поступают непосредственно от цифровых коммутационных станций или систем PDH, их можно использовать для синхронизации, более того, это является основным способом сопряжения систем синхронизации PDH и SDH. В некоторой новой аппаратуре SDH предусмотрено восстановление тактовой частоты исходящего сигнала 2048 кбит/с, и такой сигнал может использоваться для синхронизации другого оборудования. Такая возможность заложена, например, во второй версии аппаратуры SDH Siemens, SMA Series 3 Marconi Communications, платах компонентных потоков TR2-8T и TR2-16T ECI Telecom.

Генератор G.812. Задающий генератор, устанавливаемый в аппаратуре SDH, должен соответствовать требованиям рекомендации МСЭ-Т G.813. В последнее время некоторые фирмы-производители стали предусматривать возможность использования генератора более высокого качества, соответствующего требованиям рекомендации G.812 (уровня транзитного или местного узла). Подобная комплектация может найти применение в аппаратуре, устанавливаемой в крупных узлах. В этом случае отпадает необходимость в использовании отдельной аппаратуры синхронизации - ведомых задающих генераторов, на которые должен подаваться синхросигнал после прохождения определенного числа сетевых элементов SDH для фильтрации фазовых дрожаний. Такая возможность имеется в аппаратуре AXD 4/1-2 (Ericsson), WaveStar DACS 4/4/1 (Lucent Technologies), FOCUS AC4 (DSC Communications).

Сообщения о статусе синхронизации. Современная аппаратура SDH обеспечивает формирование и передачу сообщений о статусе синхронизации (SSM), содержащихся в битах 5-8 байта S1 (ранее обозначаемого Z1) секционного заголовка (SOH) STM-N. Они передаются последовательно по всей цепочке синхронизации и несут информацию об уровне качества находящегося в начале этой цепочки источника синхросигнала (G.811, G.812 транзитный, G.812 местный, генератор сетевого элемента SDH). Для внешних источников синхронизации, т.е. сигналов 2048 кбит/с или 2048 кГц, не несущих SSM, уровни их качества (G.811, G.812 транзитный, G.812 местный) устанавливают вручную программным способом при конфигурировании синхронизации соответствующих сетевых элементов. Следует отметить, что последняя редакция рекомендации G.704 (1996 г.) предусматривает возможность размещения SSM и в заголовке цикла сигнала 2048 кбит/с.

Использование SSM позволяет осуществлять автоматическую реконфигурацию системы тактовой сетевой синхронизации при возникновении различных отказов. В целом возможности применения SSM для организации синхронизации сетей SDH достаточно полно описаны в статье И.В. Зеленяк-Кудрейко и др. "Восстановление синхронизации в SDH-сетях ("ВС", 1998, № 1). К сожалению, приведенная в ней таблица SSM содержит некоторые неточности. Приводим откорректированную таблицу. К ней необходимы некоторые пояснения:

• статус "качество неизвестно" устанавливается более старой аппаратурой SDH, не поддерживающей SSM; зарезервированные коды могут использоваться отдельными администрациями;
• сообщение "не использовать для синхронизации" порождается отказами аппаратуры и сигналами индикации аварийных состояний (AIS) мультиплексной секции; оно также может посылаться в направлении сетевого элемента, с которого получен сигнал, используемый для синхронизации данного элемента, что позволяет предотвращать возникновение петель по синхронизации;
• самый правый столбец таблицы содержит возможные обозначения, используемые различными фирмами.

Итак, последние достижения в области SDH показывают, что ведущие производители вовсе не считают это направление малоперспективным (как это можно, например, сказать про PDH) и что в обозримом будущем на сетях связи найдут свое место различные технологии, в том числе и SDH. Таким образом, высказывания, которые иногда приходится слышать, что технология SDH уже устарела и в ближайшем будущем будет вытеснена ATM или WDM, не соответствуют действительности. Напротив, можно ожидать все более тесной интеграции возможностей различных технологий, причем зачастую это осуществляется именно на основе SDH.

В подтверждение этого можно также привести тот факт, что на выставке CeBIT, проходившей с 18 по 24 марта 1999 г. в Ганновере, компания Alcatel представила новое семейство оборудования передачи Optinex, предполагающее интеграцию механизмов WDM, SDH, ATM и IP. К сожалению, имеющаяся о нем информация пока весьма краткая и поступила она, когда статья была уже готова. Поэтому возможности Optinex не нашли отражения в данной статье.

В.А. НЕТЕС

Главный специалист НТЦ "КОМСЕТ", доктор технических наук