Принципи побудови первинних мереж на основі SDH

Сьогодні системи передачі SDH визнані в усьому світі як найсучасніша й добре відпрацьована технологія для побудови транспортних мереж зв'язку. Практично всі розвинені країни широко застосовують системи передачі SDH, а деякі розвивають свої мережі тільки на базі систем передачі SDH уже з 1996 року. Провідні фірми - виробники різко скоротили виробництво апаратури плезіохронних ЦСП. Альтернативи застосуванню систем передачі SDH на широкосмугових мультисервісних мережах донедавна фактично не існувало.

Однак надання користувачам мережі все більшого числа нових послуг і перехід на пакетні принципи передачі й комутації цифрових сигналів вимагають застосування в мережі високопродуктивного й багатофункціонального устаткування, що має необхідну масштабованість, гнучкість та надійність. Зазначена проблема успішно вирішується шляхом комбінованого застосування цілого спектра новітніх технологій:

1) одномодовых  оптичних волокон типу Truewave RS, Truewave XL, Allwave компанії Lucent і типу SMF-28; LEAF, Metrocor фірми Cornіng;

2) технології  тимчасового мультиплексування  сигналів, зокрема,технології SDH різних  рівнів;

3) технології  щільного хвильового мультиплексування  сигналів DWDM.

Використання цих технологій дозволяє збільшити трафік до сотень Гігабіт у секунду й більше без заміни волоконно - оптичного кабелю (ВОК) і незначними змінами складу обладнання систем передачі на пунктах доступу транспортної цифрової мережі.

Сучасна технологія SDH забезпечує мультиплексування, пряму передачу цифрового потоку рівня STM-256 (40 Гбіт/с) по одному ООВ і демультиплексування прийнятого потоку.

 

Сутність технології DWDM полягає в одночасній передачі по одному волокну декількох десятків потоків, наприклад, технології SDH з різними швидкостями передачі по «вузьких» спектральних смугах, наприклад, 50 або 100 ГГЦ у заданому діапазоні довжин хвиль ООВ. Зазначені вище типи одномодових волокон з нульовою зміщеною дисперсією спеціально розроблені для технології DWDM.

Таким чином, сучасні тенденції розвитку засобів телекомунікацій свідчать про перспективність систем передачі, що працюють по ООВ. У них сполучаються часове мультиплексування для утворення сигналів STM-N (SynchronousTransportModuleoflevel N) і їх передача по одному ООВ з використанням технології DWDM.

На сьогоднішній день установлене на транспортній мережі обладнання волоконно - оптичного магістрального зв'язку в основному підтримує потоки рівнів від STM-1 до SТM-16. Системи передачі SDH рівня STM-64 уже з'явилися на ринку й користуються великим попитом. Їхній продаж для встановлення на транспортних мережах буде тривати високими темпами. Технологія, що дозволяє створювати апаратуру й устаткування SDH рівня STM-256, також відпрацьована. Однак з економічних міркувань реальне надходження на ринок мультиплексорів рівня STM-256 почнеться не раніше 2012 р. Основою інтегральної цифрової мережі наступного покоління будуть системи передачі SDH високої пропускної здатності (рівнів STM-64, STM-256), системи передачі DWDM і оптична апаратура оперативного перемикання, або оптичні кросс-коннектори.

Технологія SDH продовжує розвиватися, її останніми досягненнями є:

1) недорогі  й прості в установці й обслуговуванні  мультиплексори доступу (термінальні  мультиплексори ТМ (TermіnalMultіplexer), мультиплексори  виділення/вставки DІM (Drop/ІnsertMultіplexer), або  МВВ) рівнів STM-1, STM-4, STM-16 з повним  набором електричних і оптичних  інтерфейсів, а також з підтримкою  нових можливостей, наприклад, ІP over SDH;

2) високопродуктивні  універсальні мультиплексори й  кросс - коннектори, що підтримують  швидкості передачі сигналів  до рівнів STM-64, STM-256 й мають повні  неблокуючі матриці комутації  на рівні сигналів STM-1;

3) підтримка  на вихідних інтерфейсах лінійних  мультиплексорів оптичних сигналів, що перебудовуються на задану  довжину хвилі, для їхнього безпосереднього  вводу в оптичні мультиплексори  систем передачі хвильового або  щільного хвильового мультиплексування, що дозволяє спростити обслуговування  мережі та знизити її сумарну  вартість.

На думку фахівців компанії Lucent, системи передачі SDH ще довгий час будуть застосовувати оператори для забезпечення доступу до транспортних мереж, а також для побудови зонових і місцевих мереж, у першу чергу, завдяки підтримці різноманітних низькошвидкісних інтерфейсів доступу - від первинних цифрових потоків E1 (швидкість передачі 2,048 Мбіт/с) до сигналів рівня STM-1.

Технологія SDH є достатньо апробованою і надійною основою для подальшого розширення як транспортних волоконно - оптичних мереж, так і мереж доступу. Її безсумнівними якостями є:

1) міжнародна  стандартизація в рамках рекомендацій  ІTU-T, стандартів Європейського інституту  стандартів по зв'язку ETSІ (EuropeanTelecommunіcatіonsStandartsІnstіtute) і Міжнародної організації по  стандартизації ІSO (ІnternatіonalStandartіzatіonOrganіzatіon);

2) наявність  автоматичного резервування різних  видів, що забезпечує високу надійність  і відмовостійкість мереж;

3) розвинені  засоби автоматичного контролю, обслуговування й програмного  керування.

Системи передачі SDH постійно вдосконалюють відповідно до вимог часу. Сучасне обладнання дозволяє інтегрувати технологію SDH з іншими існуючими й новими технологіями (ATM, ІP, DWDM), забезпечуючи транспортування різних видів трафіку. У перспективі таке обладнання може бути основою для побудови мультисервісних мереж.

 

1.2 Вибір топології проектованої первинної мережі зв’язку

 

1.2.1 Синтез кільцевої топології проектованої мережі  з мінімальною сумарною довжиною ребер

 

В даному курсовому проекту згідно завдання проектована первинна мережа зв'язку має бути побудована з використанням волоконно-оптичного кабелю на базі обладнання синхронної цифрової ієрархії (SDH) рівнів STM-1, STM-4 чи STM-16 та повинна забезпечувати:

- виділення первинних цифрових  потоків 2,048 Мбіт/с у кожному вузлі;

- можливість наскрізної передачі трафікаEthernet /FastEthernet/ GigabitEthernet між двома віддаленими пристроями;

- можливість подальшого розвитку  за рахунок переходу до вищого  рівня мультиплексування SDH чи використання  технології спектрального ущільнення DWDM.

Вибір архітектури проектованої первинної мережі зв'язку повинен здійcнюватися на основі типових топологічних рішень чи їхніх комбінацій для окремих сегментів мережі й мережі в цілому. При проектуванні необхідно орієнтуватися в основному на застосування сегментів мережі з кільцевою топологію для забезпечення необхідного рівня резервування.

На основі заданих значень відстаней між кожним з вузлів мережі, які зведені в таблицю  1 вихідних даних, будується повнозв’язна (чарункова) топологія (рисунок 2.1.1). Відстані в таблиці 2.1.1 дані в кілометрах. Вузли на рисунку 1.2.1 позначені відповідно до таблиці 2.1.1

  Таблиця 1.2.1

Вузол мережі	А	В	C	D	E	F
A	-	25	48	56	85	67
B	25	-	55	39	43	62
C	48	55	-	92	110	68
D	56	39	92	-	150	105
Е	85	43	110	150	-	160
F	67	62	68	105	160	-

 

 

Далі здійснюється перетворення повнозв’язної топології, що показана на рисунку 2.1.1, у кільцеву топологію таким чином, щоб сума відстаней між вузлами отриманої кільцевої топології була мінімальною із всіх можливих варіантів кільцевих топологій, які можуть бути виділені як складова частина чарункової топології.

Перетворення здійснюється по алгоритму Дейкстри, що застосовується для знаходження шляху з мінімальною сумарною вагою в графі з ненегативними вагами.

Рисунок 2.1.1- Повнозвязна  (чарункова) топологія

 

У загальному випадку, алгоритм Дейкстри складається з таких кроків.

1. Маркіруємо всі вузли, крім стартового, парою значень, що складається з відстані до даного вузла (спочатку «¥») і ім'я вузла підходу (спочатку «-»), як показано на рисунку 2.1.1 (стартовим вузлом обраний вузол В). Вузол підходу ( це найближчий сусідній вузол, від якого здійснюється безпосередній підхід до вузла, який маркирується.

2. Починаючи зі стартового вузла, вибирається вузол з найнижчою сукупною вагою й вважається «фіксованим».

3. Сусідні вузли з «фіксованим» вузлом маркіруються сукупною відстанню від стартового вузла й ім'ям вузла підходу.

4. Якщо вузол уже маркірований, то його мітка заміняється на нову, сукупна відстань якої менше, ніж існуюча сукупна відстань.

5. Триває маркування вузлів, поки всі вузли не стануть «фіксованими».

Після фіксації всіх вузлів результуюча сукупна вага дозволяє розрахувати самий короткий шлях від вихідного вузла. Це можна зробити, читаючи у зворотному порядку вузли підходу кожного вузла на відповідному шляху.

Для побудови топології «кільце» знаходиться шлях мінімальної сумарної довжини, наприклад, з вузла В, далі по кільцю через всі інші вузли (СDEFА для нашого приклада) і закінчується також у вузлі В. Потім здійснюється побудова варіанта мережі з кільцевою топологією, що відповідає знайденому шляху. Така процедура проводиться послідовно для всіх вузлів мережі. В результаті отримуємо набір кільцевих топологій з різною сумарною довжиною ліній зв'язку між вузлами.

Остаточне рішення про вибір варіанта мережі з кільцевою топологією приймається після порівняння сумарних відстаней між вузлами мережі й вибору найменшого.

В курсовому проекты синтезуються всі варіанти кільцевих топологій. Для цього вибирається як стартовий вузол вузли А, B, С, D, Е, F і виконуються аналогічні дії для кожного зі стартових вузлів. В результаті одержуємо 6 варіантів кільцевих топологій, з яких необхідно вибрати варіант із мінімальною сумарною довжиною ребер. Сумарна найменша відстань між вузлами буде дорівнювати 439 км (в якості стартового вузла може бути будь-який із 6 вузлів, так  як за попередніми розрахунками мінімальна сумарна довжина ребер складає 439 км.).

Для подальшого розгляду вибираємо кільцеву  структуру зі стартовим вузлом А. Читаючи мітки, що починаються з вузла В - одержуємо найкоротший маршрут В®A®C®F®D®E®B  (рисунок 2.1.2).

Для зручності проведення подальшого аналізу рисунок 2.1.2 можна перетворити 2.1.3.

 

 

 

Рисунок 2.1.2 - Повнозвязна  (чарункова) топологія

 

Рисунок  2.1.3 – Оптимізована  мережа  з топологією «кільце»

 

 

1.2.2 Вибір топології проектованої мережі на основі аналізу кількості цифрових потоків, що проходять по кожному із сегментів мережі

 

Для вибору топології проектованої мережі спочатку необхідно визначити кількість вводимих та виводимих цифрових потоків (2 Мбіт/с) для кожного вузла.

Це можна зробити на основі аналізу вихідних даних для курсового проектування (таблиця 2.2.1).

Таблиця 2.2.1 - Розподіл цифрових потоків по напрямках зв'язку

Вузли	А	В	C	D	E	F
A	-	30	30	95	10	60
B	30	-	30	45	12	20
C	30	30	-	23	9	20
D	95	45	23	-	4	50
Е	10	12	9	4	-	40
F	60	20	20	50	40	-
Всього	225	137	112	217	75	190