МІНІСТЕРСТВО ЗВ'ЯЗКУ ТА ІНФОРМАТИЗАЦІЇ
РЕСПУБЛІКИ БІЛОРУСЬ
Установа освіти
"ВИЩИЙ ДЕРЖАВНИЙ КОЛЕДЖ ЗВ'ЯЗКУ"
Контроль робіт
з дисципліни: "Високошвидкісні технології мереж телекомунікацій"
Виконав: студент
6 курсу групи ТЕ262
Жук В.П.
Перевірила: Левданская Є.С.
МІНСЬК 2005
Задача 1
Привести схему базової топології "кільце-кільце" мережі SDH і пояснити, які завдання, і на яких ділянках мережі можуть бути вирішені при її використанні. Вказати, на базі яких функціональних модулів побудована дана топологія.
Відповідь:
Топологія "кільце" (рис.1) широко використовується для побудови SDH мереж перших двох рівнів SDH ієрархії (155 і 622 Мбіт / с). Основна перевага цієї топології - легкість організації захисту типу 1 +1, завдяки наявності в синхронних мультиплексорах SMUX двох пар оптичних каналів прийому / передачі: схід - захід, що дають можливість формування подвійного кільця із зустрічними потоками.
Рис. 1. Топологія "кільце" c захистом 1 +1
Дана топологія побудована на базі мультиплексора. Мультиплексор вводу / виводу ADM може мати на вході той же набір трибов, що і термінальний мультиплексор. Він дозволяє вводити / виводити відповідні їм канали. Додатково до можливостей комутації, забезпечуваним ТМ, ADM дозволяє здійснювати наскрізну комутацію вихідних потоків в обох напрямках, а також здійснювати замикання каналу прийому на канал передачі на обох сторонах ("східний" та "західний") у разі виходу з ладу одного з напрямків. Нарешті, він дозволяє (у разі аварійного виходу з ладу мультиплексора) пропускати основний оптичний потік повз нього в обхідному режимі. Все це дає можливість використовувати ADM в топологіях типу кільця.
Архітектура типу "кільце-кільце"
Інше часто використовується в архітектурі мереж SDH рішення - з'єднання типу "кільце-кільце". Кільця у цьому з'єднанні можуть бути або однакового, або різного рівнів ієрархії SDH. На рис.2.2 показана схема з'єднання двох кілець одного рівня - STM-4, а на рис.3.13 каскадна схема з'єднання трьох кілець - STM-1, STM-4, STM-16.
Рис. 2.Два кільця одного рівня.
Рис. 3.Каскадное поєднання трьох кілець.
Задача 2
Пояснити основні терміни в технології захисту потоків SDH і суть одного з методів забезпечення швидкого відновлення працездатності синхронних мереж.
Схема резервування | Термін топології захисту потоків |
Резервування термінального обладнання за схемою 1:1, N: 1 | Двонаправлене кільце |
Відповідь:
Одним з основних переваг технології SDH є можливість організації мережі, при якій досягається висока надійність її функціонування, зумовлена не лише надійністю обладнання SDH (тобто апаратної надійністю), але і надійністю середовища передачі (тобто надійністю волоконно-оптичного кабелю) , з можливістю збереження або відновлення (десятки мс) працездатності мережі, так званої системної надійністю. Такі мережі називаються самовідновлюються.
Для швидкого відновлення працездатності синхронних мереж можуть бути застосовані такі схеми:
- Резервування ділянок схемами 1 +1 "; 1:1 по рознесеним трасах;
- Резервування термінального обладнання за схемами 1:1 або N: 1; N: m;
- Організація самовідновлюються кільцевих та лінійних мереж (1 +1; 1:1).
Резервування 1:1 означає, що у вузлі прийому різним маршрутом призначаються пріоритети: низький, високий. Гілка з низьким пріоритетом знаходиться в режимі гарячого резерву і по сигналу аварійного перемикання може бути включена.
Для організації топології «кільце» може бути використано два волокна (здвоєне кільце) або чотири волокна (зчетвереної кільце). Наприклад, якщо збій викликаний ушкодженням обох волокон, то відбувається замикання основного і захисного кільця на кордонах дефектної ділянки (рис. 4).
Так, системи управління SDH-мультиплексорів дозволяють організувати обхідний шлях, тобто дозволяє пропустити агрегатний потік повз мультиплексора (рис. 5.).
Рис. 4. Метод захисту шляхом виключення пошкодженої ділянки
Рис. 5. Метод захисту шляхом організації обхідного шляху
Відновлення роботи здійснюється за рахунок резервування на рівні трибного інтерфейсів. Схема резервування позначається як N: m, використовує m резервних на N працюючих інтерфейсних карт, наприклад 2 Мбіт / с (21:1, 16:1) або STM -1 (1:1).
Захист кільця
Кільцева мережа складається з апаратури SD Н (вузли передачі), послідовно пов'язаної між собою в замкнуту структуру.
Захист в кільцевих мережах - автоматичного типу (мережі з c амовосстановленіем self - healing) з активізацією перемикання у випадках пошкодження і випадкового зниження якості сигналу.
Кільця із захистом SD Н поділяються на дві категорії в залежності від топології перемикання:
- Кільце з перемиканням тракту (Path Switch ed Ring);
- Кільце з перемиканням секції мультиплексування (MS Switch ed Ring).
Крім того, кільця можна визначити як:
- Односпрямовані, коли під час нормального здійснення зв'язку між вузлами X і Y сигнали від X до Y і від Y до X слідують по кільцю в одному напрямку (рис. 6);
Рис. 6. Односпрямоване кільце: R Х - приймач сигналів; ТХ - передавач сигналів
- Двонаправлені, коли під час нормального здійснення зв'язку між двома вузлами X і Y сигнал транспортного потоку від X до Y протікає по кільцю в напрямку, протилежному щодо сигналу Y до X (рис. 7).
Рис. 7. Двонаправлене кільце
Захист двонаправленого кільця. Може здійснюватися тільки на рівні секції мультиплексування (двонаправлене кільце з перемиканням секції мультиплексування - Bidirectional MS Switched Ring); кожну секцію кільця можна реалізувати, використовуючи 2 або 4 волокна:
- Двонаправлене двухволоконное кільце з перемиканням секції мультиплексування (Two Fiber Bidirectional IMS Switched Ring), де кожна секція кільця містить 2 волокна (один для передачі ТХ і одне для прийому RX), отже, в кожному волокні половина каналів буде використовуватися в робочому режимі, в той час як інша половина буде використовуватися як резерв;
- Двонаправлене четирехволоконное кільце з перемиканням секції мультиплексування (Four Fiber Bidirectional IMS Switched Ring), де в кожній секції кільця 4 волокна (два для передачі TX і два для прийому RX); робочі та резервні потоки спрямовані за двома різними волокнах як у напрямку передачі TX , так і в напрямку RX.
На рис. 8. наведена схема двонаправленого кільця з двома волокнами, в якій показано, як сигнали двобічної зв'язку (наприклад, від В до Е або від Е до В) в умовах нормального функціонування перетинають одні й ті ж секції кільця, тому в разі пошкодження уражаються обидва напрямки.
Рис. 8. Двонаправлене кільце з захистом MS при нормальному функціонуванні
Якщо спостерігається пошкодження, наприклад, в секції З D, то сигнал У D переводиться в резервне (внутрішнє) кільце за допомогою петлі на терміналі С (рис. 9).
Сигнал, після того як він перетнув вузли В, А і Е, досягає станції D, де через петлю він завжди вставляється в робочий потік зовнішнього кільця і тому досягає вузла Є.
Аналогічним чином це відбувається і з сигналом Е В; щоб перенаправити потоки, необхідно утворити петлю на вузлах, прилеглих до місця, де спостерігається ушкодження.
Після усунення пошкодження кільце повертається до нормальної конфігурації роботи та звільняє систему захисту для інших випадкових пошкоджень (аварій).
Рис. 9. Двонаправлене кільце з захистом MS при пошкодженні лінії
Задача 3
Перерахувати вимоги, які пред'являються до лінійних кодами волоконно-оптичних систем передачі. Закодувати заданий двійковий сигнал певним кодом.
Двійковий сигнал | Код |
101101011110 | NRZ |
Відповідь:
Оптичне волокно, як середовище передачі, а також оптоелектронні компоненти фотоприймача й оптичного передавача накладають обмежують вимоги на властивості цифрового сигналу, що надходить в лінійний тракт. Тому між обладнанням стику і лінійним трактом ВОСП поміщають перетворювач коду. Вибір коду оптичної системи передачі складна і важлива задача. На вибір коду впливає, по-перше, нелінійність модуляційної характеристики і температурна залежність випромінюваної оптичної потужності лазера, які призводять до необхідності використання дворівневих кодів.
По-друге, вид енергетичного спектру, який повинен мати мінімальний вміст низькочастотних (НЧ) і високочастотних (ВЧ) компонентів. Енергетичний спектр містить безперервну і дискретну частини. Безперервна частина енергетичного спектру цифрового сигналу залежить від інформаційного сигналу і типу коду. Для того, щоб цифровий сигнал не спотворювався в підсилювачі змінного струму фотоприймача, бажано мати низькочастотну складову безперервної частини енергетичного спектру пригніченою, у противному випадку для реалізації оптимального прийому перед вирішальним пристроєм регенератора потрібне введення додаткового пристрою, призначеного для відновлення НЧ складової, що ускладнює устаткування лінійного тракту. Існує ще одна причина для зменшення низькочастотної складової сигналу. Оптична потужність, випромінювана напівпровідниковим лазером, залежить від округлюються температури і може бути легко стабілізована за допомогою негативного зворотного зв'язку (ООС) за середнім значенням випромінюваної потужності тільки в тому випадку, коли відсутня НЧ частину спектру, що змінюється в часі. Інакше, в ланцюг ООС доведеться вводити спеціальні пристрої, що компенсують ці зміни.
По-третє, для вибору коду істотно високий зміст інформації про тактовом синхросигнал в лінійному сигналі. Здійснити синхронізацію тим простіше, чим більше число переходів рівня цифровому сигналі, тобто чим більше переходів виду 0-1 або 1-0.
По-четверте, код не повинен мати будь-яких обмежень на передане повідомлення і забезпечувати однозначну передачу будь-якій послідовності нулів та одиниць.
По-п'яте, код повинен забезпечувати можливість виявлення та виправлення помилок. Основною величиною, що характеризує якість зв'язку, є часта поява помилок або коефіцієнт помилок, який визначається відношенням середньої кількості виправних прийнятих посилок до їх загального числа. Контроль якості зв'язку необхідно виробляти, не перериваючи роботу лінії. Ця вимога передбачає використання коду, що володіє надмірністю, тоді достатньо фіксувати порушення правил формування коду, щоб контролювати якість зв'язку.
Крім перерахованих вище вимог на вибір коду впливає простота реалізації, низьке споживання енергії і мала вартість устаткування лінійного тракту.
Код NRZ (Non Return to Zero) - без повернення до нуля - це найпростіший дворівневий код. Нулю відповідає нижній рівень, одиниці - верхній. Інформаційні переходи відбуваються на кордоні бітів. Варіант коду NRZI (Non Return to Zero Inverted) - відповідає зворотної полярності.
Безсумнівна перевага коду - простота. Сигнал не треба кодувати і декодувати.
Крім того, швидкість передачі даних удвічі перевищує частоту. Найбільша частота буде фіксуватися за чергуванні одиниць і нулів. При частоті 1 Гц забезпечується передача двох бітів. Для інших комбінацій частота буде менше. При передачі послідовності однакових бітів частота зміни сигналу дорівнює нулю.
Код NRZ (NRZI) не має синхронізації. Це є найбільшим його недоліком. Якщо тактова частота приймача відрізняється від частоти передавача, втрачається синхронізація, біти перетворюються, дані губляться.
Для синхронізації початку прийому пакета використовується стартовий службовий біт, наприклад, одиниця. Найбільш відоме застосування коду NRZI - стандарт ATM155. Найпоширеніший протокол RS232, застосовуваний для з'єднань через послідовний порт ПК, також використовує код NRZ. Передача інформації ведеться байтами по 8 біт, супроводжуваними стартовими і стоповими бітами. Закодуємо двійковий сигнал 101101011110 кодом NRZ (Мал. 10.).
Задача 4
Класифікація WDM систем на основі канального плану.
Відповідь:
Оптичне мультиплексування з поділом по довжинах хвиль МРДВ (WDM) - порівняно нова технологія оптичного (або спектрального) ущільнення, яка була розроблена в 1970-1980 роках. В даний час WDM грає для оптичних синхронних систем ту ж роль, що й мультиплексування з частотним поділом МЧР (FDM) для аналогових систем передачі даних. З цієї причини системи з WDM часто називають системами оптичного мультиплексування з частотним поділом ОМЧР (OFDM). Однак по суті своїй ці технології (FDM і OFDM) істотно відрізняються один від одного. Їхня відмінність полягає не тільки у використанні оптичного (OFDM) або електричного (FDM) сигналу. При FDM використовується механізм АМ модуляції з однією бічною смугою (ОЧП) та обраної системою піднесуть, модулюючий сигнал яких однаковий за структурою, так як представлений набором стандартних каналів ТЧ. При OFDM механізм модуляції, необхідний у FDM для зрушення несучих, взагалі не використовується, що несуть генеруються окремими джерелами (лазерами), сигнали яких просто об'єднуються мультиплексором в єдиний багаточастотний сигнал. Кожна його складова (що несе) принципово може передавати потік цифрових сигналів, сформований за законами різних синхронних технологій. Наприклад, одна несуча формально може передавати АТМ трафік, інша SDH, третя PDH і т.д. Для цього несучі модулюються цифровим сигналом відповідно з передаються трафіком.
Канальний (частотний) план
Хоча розраховувати зараз на взаємну сумісність обладнання різних виробників систем WDM не доводиться, необхідно було стандартизувати номінальний ряд несучих - "канальний або частотний план", щоб дати виробникам орієнтир на майбутнє, а також позиціонувати вже існуючі WDM системи. Це завдання в першому наближенні вирішив Сектор стандартизації МСЕ, випустивши стандарт ITU-T Rec. G.692.
Класифікація WDM на основі канального плану
Схема розширеного канального плану дозволяє запропонувати наступну схему класифікації, що враховує сучасні погляди і тенденції виділяти три типи мультиплексорів WDM:
звичайні (грубі) WDM (CDWM) - ГМРДВ, або просто WDM - МРДВ;
щільні WDM (DWDM) - ПМРДВ;
високощільні WDM (HDWDM) - ВПМРДВ.
Хоча до цих пір і немає точних меж поділу між цими типами, можна запропонувати, слідом за фахівцями компанії Alcatel, деякі межі, засновані на історичній практиці розробки систем WDM і зазначеному вище стандарті G.692 з його канальним планом, званим також "хвильовим планом" або "частотним планом" залежно від того, чи використовується хвильова або частотна шкала канального плану. Отже, можна називати:
системами WDM - системи з частотним розділенням каналів не меншого 200 ГГц, що дозволяють мультіплексувати не більше 16 каналів;
системами DWDM - системи з рознесенням каналів не меншого 100 ГГц, що дозволяють мультіплексувати не більше 64 каналів;
системами HDWDM - системи з рознесенням каналів 50 Ггц і менш, що дозволяють мультіплексувати не менше 64 каналів.
Література