Urządzenia SDH

Elementy sieci SDH

Sieć transportowa SDH składa się z torów optycznych oraz urządzeń określanych jako elementy sieciowe (NE). Element sieciowy kończy wybrane warstwy sygnału, wykonuje mapowanie lub przełączanie i przekazuje pozostałe warstwy do następnego odcinka. Model funkcjonalny rozdziela te zadania na bloki, lecz nie narzuca jednego fizycznego podziału urządzeń.

Najczęściej wyróżnia się regeneratory (REG), multipleksery końcowe (TM), multipleksery dodająco-odejmujące (ADM) oraz przełącznice cyfrowe (DXC). Różnią się one zakresem kończonych warstw i poziomem, na którym udostępniają lub przełączają kontenery wirtualne.

Funkcje te mogą być połączone w jednym urządzeniu albo rozdzielone między kilka elementów. Klasyfikacja wynika z zakończenia interfejsu i warstwy sygnału, więc obudowa urządzenia nie rozstrzyga o jego roli. Na przykład ADM może zawierać funkcje multipleksera końcowego dla portów dopływowych, lecz jego funkcja liniowa nadal obsługuje ruch tranzytowy. Kanały komunikacyjne narzutu sekcyjnego przenoszą komunikaty zarządzania dotyczące odcinka, natomiast POH opisuje konkretną ścieżkę.

1. Regenerator (REG)

Regenerator (REG) odtwarza sygnał transmisyjny po przejściu przez odcinek, na którym pogorszyły się jego parametry optyczne i czasowe. Nie zmienia on przydziału kontenerów ani nie pełni funkcji przełącznicy.

Dlaczego jest potrzebny?

Włókno powoduje tłumienie, czyli spadek mocy optycznej, a dyspersja poszerza i zniekształca impulsy. Odstęp między regeneratorem i sąsiednim elementem wynika z budżetu łącza, rodzaju interfejsu, tłumienia, dyspersji oraz wymaganej rezerwy. Wartości rzędu od 60 do 120 km spotyka się w wybranych konfiguracjach, lecz nie są one uniwersalną granicą dla każdej trasy.

Jak działa: Regeneracja 3R

Regenerator wykonuje konwersję O-E-O (optyczno-elektryczno-optyczną) i realizuje trzy operacje regeneracji 3R:

• Reamplifikacja: Odbierany sygnał optyczny jest zamieniany na elektryczny, a jego amplituda jest przywracana do poziomu wymaganego przez nadajnik kolejnego odcinka.
• Regeneracja kształtu: Układ decyzyjny odtwarza poziomy logiczne na podstawie zniekształconego przebiegu elektrycznego i ogranicza narastanie błędu kształtu impulsów.
• Regeneracja taktowania: Odtworzone impulsy są synchronizowane z zegarem odzyskanym ze strumienia danych, co ogranicza nagromadzony jitter.

Odtworzony sygnał elektryczny steruje nadajnikiem optycznym. Na wyjściu powstaje nowy sygnał dla kolejnego odcinka, a degradacja poprzedniego odcinka nie jest przenoszona jako zniekształcenie amplitudy ani kształtu.

Przetwarzanie narzutu

Regenerator odczytuje, przetwarza i kończy narzut sekcji regeneracyjnej (RSOH), po czym generuje RSOH dla następnego odcinka. Nie kończy narzutu sekcji multipleksowej (MSOH) ani narzutu ścieżki (POH), dlatego te warstwy i ładunek są przekazywane przez funkcję regeneracji bez lokalnego zakończenia ścieżki.

2. Multiplekser Końcowy (TM)

Multiplekser końcowy (Terminal Multiplexer, TM) jest punktem początkowym lub końcowym szybkiego łącza SDH. Jego podstawową funkcją jest wykonanie multipleksacji wielu sygnałów dopływowych o niższej przepływności w jeden sygnał STM-N, albo odwrotnego procesu demultipleksacji. TM pracuje na granicy sieci transportowej i interfejsów klienckich.

• W kierunku nadawczym: TM odbiera sygnały klienckie, na przykład E1 lub E3, odwzorowuje je w kontenerach C-n i dodaje narzut ścieżki, tworząc VC-n. Następnie tworzy TU, TUG, AU lub AUG zgodnie z wybranym mapowaniem, składa ramkę STM-N i generuje jej narzut sekcyjny.
• W kierunku odbiorczym: TM odbiera ramkę STM-N, sprawdza narzut sekcyjny i wskaźniki, rozdziela struktury TU lub AU oraz kończy wskazane ścieżki. Z odtworzonych VC-n rekonstruuje sygnały klienckie i przekazuje je do portów dopływowych.

TM kończy ścieżki dla obsługiwanych sygnałów klienckich, więc jest źródłem i celem ich narzutu POH. Na interfejsie liniowym przetwarza pełny narzut sekcyjny, czyli RSOH i MSOH.

3. Multiplekser Dodająco-Odejmujący (ADM)

Multiplekser dodająco-odejmujący (Add-Drop Multiplexer, ADM) pracuje w węźle sieci, zwykle między co najmniej dwoma kierunkami liniowymi. Przetwarza wybrane kontenery wirtualne bez pełnej demultipleksacji całego sygnału STM-N. Może lokalnie odebrać część ruchu i wstawić nowy ruch do tego samego strumienia.

Zasada działania

ADM ma co najmniej dwa interfejsy liniowe o dużej przepływności, na przykład kierunek zachodni i wschodni w pierścieniu, oraz interfejsy dopływowe. Zakres obsługiwanej granularności zależy od wyposażenia, od VC-12 do VC-3 lub VC-4.

• Ruch tranzytowy: ADM odczytuje narzut liniowy i wskaźniki AU lub TU, a następnie kieruje wybrane VC do drugiego interfejsu. Ładunek ścieżki tranzytowej pozostaje logicznie tym samym VC, lecz urządzenie przetwarza narzuty i może odtworzyć ramkę oraz wskaźniki na wyjściu.
• Funkcja odejmująca (drop): Dla wybranych VC ADM wykorzystuje wskaźniki, odczytuje ich POH i kończy ścieżkę w węźle. Zawartość jest rekonstruowana jako sygnał na lokalnym porcie dopływowym, na przykład E1 z VC-12.
• Funkcja dodająca (add): Sygnał z lokalnego portu jest mapowany do C-n i VC-n. ADM wybiera skonfigurowane miejsce w strukturze wyjściowej, dołącza wymagane wskaźniki i narzuty oraz wstawia VC do ramki STM-N.

ADM udostępnia dostęp do pojedynczych ścieżek bez rozpakowywania całego sygnału. W pierścieniu może realizować przełączanie ochronne, gdy monitorowane kryteria awarii i komunikaty APS wskażą potrzebę przejścia na alternatywną drogę.

4. Przełącznica Cyfrowa (DXC lub DCS)

Przełącznica cyfrowa (Digital Cross-Connect, DXC lub DCS) zestawia skonfigurowane połączenia między wieloma portami liniowymi i dopływowymi. Przełączanie odbywa się na poziomie wybranych kontenerów wirtualnych, dlatego urządzenie może kierować ruchem między odcinkami sieci bez kończenia każdego sygnału klienckiego.

Funkcje DXC

• Przełączanie wielu portów: DXC ma porty liniowe i dopływowe oraz matrycę komutacyjną, która realizuje połączenia zapisane w konfiguracji. Zakres dostępnych zestawień i ewentualne blokowanie zależą od konkretnej implementacji, dlatego nie każda przełącznica zapewnia połączenie każdego portu z każdym innym portem.
• Granularność przełączania: DXC może pracować na różnych poziomach hierarchii:
  • Poziom wyższego rzędu: Przełącza VC-3 lub VC-4, a więc całe ścieżki odpowiadające między innymi sygnałom E3 albo E4.
  • Poziom niższego rzędu: Przełącza pojedyncze ścieżki VC-11, VC-12 lub VC-2. Pozwala to agregować dopływy o niższej przepływności w większe ścieżki wyjściowe.
• Porządkowanie ruchu (grooming): DXC może przegrupować częściowo wykorzystane ścieżki niższego rzędu i umieścić je na mniejszej liczbie ścieżek wyższego rzędu. Konsolidacja zwalnia pojemność na innych portach, lecz wymaga wolnych zasobów i zgodności poziomu przełączania z przenoszonym VC.
• Udostępnianie i przywracanie usług: System zarządzania może zdalnie zapisać w DXC zestawienia dla połączeń dalekodystansowych. Po awarii sieciowa funkcja ochrony lub przywracania może zlecić zmianę tych zestawień, jeśli alternatywna droga ma odpowiednią pojemność. DXC może łączyć segmenty pierścieniowe albo węzły topologii kratowej, lecz polityka ochrony pozostaje częścią konfiguracji sieci.

Dobór elementu zależy od miejsca w sieci. REG wydłuża odcinek sekcji, TM kończy usługi na brzegu, ADM dodaje i odejmuje wybrane VC w węźle, a DXC zestawia wiele połączeń między portami. System zarządzania nadzoruje konfigurację, alarmy i pomiary jakości, lecz nie zastępuje matrycy komutacyjnej. Ochrona może przełączyć ruch na alternatywną drogę, ale wymaga wolnej pojemności, zgodnych interfejsów i poprawnie zdefiniowanej trasy.