## Технические средства

Сетевыми элементами в транспортных сетях принято считать: электронные регенераторы; оптические усилители; терминальные электрические и оптические мультиплексоры; электрические и оптические мультиплексоры ввода/вывода; электрические и оптические кроссовые коммутаторы; коммутаторы виртуальных путей и виртуальных каналов асинхронного режима передачи; оптические маршрутизаторы и т.д.
Для четкого определения функций сетевых элементов МСЭ-Т разработал общие функциональные модели оборудования PDH, SDH, ATM, WDM.

Функциональное представление оборудования гибких мультиплексоров PDH.

Под гибким мультиплексором принято понимать средство для реализации многих возможностей телекоммуникаций: услуг для пользователей путем выбора подходящего набора интерфейсов и подключения к ним пользовательских терминалов; линейного обслуживания путем выбора подходящего интерфейса для соединительной линии на основе электрического или оптического кабеля или радиорелейного канала; централизованного управления; гарантированного резервирования; быстрого изменения функций и т.д.
Реализация этих возможностей обеспечивается в шинной архитектуре оборудования гибкого мультиплексора (рис.9).
Благодаря системе шин (данных, управления, синхронизации и электропитания) может быть реализован принцип программной взаимосвязи отдельных блоков. Программа работы мультиплексора помещена в центральный процессор, который упорядочивает все процедуры формирования циклов передачи, разделения циклов приема, формирования канальных сигналов т.д.
На рис. 10 показано функциональное представление гибкого мультиплексора и размещение соответствующих эталонных точек, которые можно классифицировать как интерфейсы.
Плезиохронный физический стык (ПФС) относится к агрегатному стыку, представляющему собой окончание соответствующей системы передачи (ИКМ-30, ИКМ-480 с оптическим или электрическим окончанием и регенерацией сигнала на приеме). Он также выделяет хронирующий сигнал из принятого сигнала, когда это необходимо.

Рисунок 9. Архитектура гибкого мультиплексора.

Компонентный физический стык (КФС) относится к компонентному или пользовательскому окончанию канала. Он также выделяет хронирующий сигнал из принимаемого сигнала и работает на сигналах управления/сигнализации при необходимости.
Окончание плезиохронного тракта высшего порядка (ОПТ ВП) завершает логические сигналы агрегатного стыка 8.448, 34.368 и 139.264 Мбит/с. В окончании генерируется и восстанавливается соответствующий цикл, обнаруживается состояние сигнала (авария в цикле, пропадание сигнала, контроль ошибок передачи).
Автоматическое переключение на резерв (АПР) используется в случае, когда для цифрового тракта требуется схема переключения на резерв типа 1+1. Эта функция может выполняться под управлением или автоматически.

Рисунок 10. Общая функциональная блок-схема гибкого мультиплексора.

Плезиохронный мультиплексор высшего порядка (ПМ ВП) выполняет функции мультиплексирования/демультиплексирования сигналов по схеме (рис. 11).

Рисунок 11. мультиплексирования сигналов PDH.

Окончание плезиохронного тракта низшего порядка (ОПТ НП) завершает логические сигналы 2048 кбит/с на агрегатной стороне аппаратуры. Соответствующие функции относятся к генерации и восстановлению цикла и обнаружению состояний аварии или повреждения (контроля ошибок).
Функция кроссового соединения (ФКС) позволяет осуществить преобразование сигналов 64 кбит/с или nx64 кбит/с с цикловой структурой, приведенной на рис. 12.
Адаптация компонентного сигнала (АКС) изменяет компонентный сигнал, когда необходимо иметь возможность обрабатывать его в формате цикла 2048 кбит/с.
Окончание компонентного сигнала (ОКС) генерирует или завершает информацию и любой сигнал сигнализации и управления.
Хронирующий физический стык мультиплексора (ХФСМ) электрически завершает (или генерирует) внешний синхросигнал.
Хронирующий источник мультиплексора (ХИМ) обеспечивает все внутренние хронирующие сигналы, необходимые для гибкого мультиплексора.
Функция управления аппаратурой (ФУА) позволяет местному пользователю или сети управления выполнить все функции управления аппаратурой. Он подключается к каждому функциональному блоку гибкого мультиплексора.
Функции передачи сообщений (ФПС) формируют или завершают встроенный операционный канал или каналы управления, который может транслировать на битах нулевого канального интервала и на других позициях команды управления. Этот блок может взаимодействовать с местным пользователем через стыки F или P (F – компьютерный интерфейс, например, RS-232; P – ручной терминал).
Специальная функция (СФ) включает режимы: точка – много точек; перекодирование ИКМ – ADИКМ; конференцсвязь; циркулярная связь и т.д.
Кроссовое соединение сигнализации по выделенным каналам (КСС ВК) в 16 канальном интервале для битов a, b, c, d в соответствующие КИ 64 кбит/с.

Назначение эталонных точек схемы гибкого мультиплексора:
A - линейные сигналы согласно рекомендацииG.703;
B - логический сигнал высокого порядка (8.448, 34.368, 139.264 Мбит/с);
C, D - логический сигнал высокого порядка с цикловой структурой G.704, G.751;
E - многосервисный логический сигнал 2048 кбит/с;
F - односервисный логический сигнал 2048 кбит/с;
G, H - логический сигнал 2048 кбит/с с цикловой структурой G.704;
J - доступ к специальным функциям;
K - доступ к необязательному кроссовому соединению;
L - сигнал 64 кбит/с или nx64 кбит/с;
Рисунок 12. Структура цикла 2048 кбит/с.
M - логический и/или электрический сигнал, подлежащий передаче;
N - логический и/или электрический сигнал, подлежащий передаче;
O - компонентный линейный сигнал;
V - информация обслуживания для внешнего управления;
Si - управляющие токи;
T0 - внутренний хронирующий сигнал;
T1 - сигнал синхронизации, выделенный из агрегатного сигнала 2,048 Мбит/с;
T2 - сигнал синхронизации, выделенный из компонентного сигнала 2,048 Мбит/с;
T3, T4 - внешний синхросигнал 2,048 Мбит/с;
U1, U3 - канал управления 4 кбит/с;
U2 - канал управления 64 кбит/с;
F, P - стыки управления (F по рекомендации M.3010, P - нет стандарта);

Исполнение гибкого мультиплексора как сетевого элемента может представлять собой:

- терминальный мультиплексор;
- мультиплексор ввода/вывода (промежуточный);
- кроссовый коммутатор.
  Функциональное представление оборудования SDH

  Подробное описание функций оборудования SDH приведено в рекомендациях ITU-T G.783. Ниже приведено сокращенное описание этих функций. Общая функциональная блок-схема приведена на рис. 13. В центре схемы выделены функциональные модули:

  TTF, Transport Terminal Function - функции транспортного терминала;
  HCS, Higher Order Connection Interface - контроль соединения трактов высшего порядка;
  HOA, Higher Order Assembler - сборка структур высокого порядка;
  HOI, Higher Order Interface - интерфейс тракта высшего порядка;
  LCS, Lower Order Connection Supervision - контроль соединения трактов низшего порядка;
  LOI, Lower Order Interface - интерфейс низшего порядка;
  HPC, Higher Order Path Connection - подключение трактов высшего порядка (кроссовая коммутация);
  LPC, Lower Order Path Connection - подключение трактов низшего порядка (кроссовая коммутация).

  Все эти модули обеспечивают реализацию функций транспортной сети SDH. Кроме того, в схему входят блоки вспомогательного оборудования:

  MCF, Message Communication Function - функции передачи сообщений (для сети управления);
  SEMF, Synchronous Equipment Management Function - функции управления синхронной аппаратуры;
  SETPI, Synchronous Equipment Physical Interface - физический интерфейс хронирования синхронной аппаратуры;
  SETS, Synchronous Equipment Timing Source - источник тактирования синхронной аппаратуры;
  OHA, Over Head Access Function - функции доступа к заголовкам.

  Все функциональные модули состоят из функциональных блоков, в которых реализуются определенные функции. Между блоками в модулях и между модулями предусмотрены эталонные точки взаимодействия(интерфейсы).

  Рисунок 13. Функциональная блок-схема.

  Ряд таких точек определен отдельными рекомендациями и стандартами. К ним относятся:

- линейный (агрегатный) интерфейс в точке A, G.957;
- компонентные интерфейсы плезиохронных стыков, G.703;
- интерфейсы синхронизации, G.703/10;
- интерфейсы управления Q и F, соответственно, G.773 и RS232.

  TTF обеспечивает реализацию функций физического уровня модели транспортной сети SDH через свои функциональные блоки: SPI, RST, MST, MSP, MS.
  Использование набора физических блоков и программного обеспечения позволяет создать различные виды оборудования SDH:

- терминальные мультиплексоры;
- мультиплексоры ввода/вывода информационных каналов;
- кроссовые коммутаторы уровней VC-12, VC3/4 и комбинированные6;
- регенераторы SDH.
  Функциональное представление оборудования ATM

  Функциональное описание оборудования ATM разработано ITU-T и представлено в рекомендациях I.731 «Типы и общие характеристики ATM оборудования», I.732 «Функциональные характеристики ATM оборудования». Согласно этим рекомендациям на рисунке 14 представлена обобщенная схема оборудования ATM.
  Функции, выделенные пунктиром в схеме, образуют основную часть оборудования, а все остальные вспомогательную. Все эти функции направлены на реализацию модели широкополосной цифровой сети с интеграцией служб (услуг) Ш-ЦСИС и в том числе транспортной сети.
  Функции передачи (транспортировки) обеспечивают передачу пользовательской информации, сигнализацию, управление и обслуживание. Взаимодействие с пользовательскими функциями происходит через точки доступа к сервису (SAP, Service Access Point). Функции передачи оборудования ATM включают в себя функции физического уровня (физическая среда и физический тракт) и уровня ATM (виртуальные пути VP и виртуальные каналы VC).
  Физический уровень обеспечивает функции электрооптического преобразования, линейного кодирования, хронирования, генерации циклов (PDH, SDH), контроля заголовков передачи ячеек ATM, образование секций регенерации и мультиплексирования, загрузка и выгрузка ячеек ATM в циклах и т.д. Интерфейсы физического уровня ATM подразделены на интерфейсы пользователя (UNI) и сети (NNI). Для интерфейсов определены скоростные режимы передачи и среда передачи (табл.4).
  Функции уровня ATM в оборудовании ассоциируются с мультиплексированием/демультиплексированием ячеек, кроссовыми соединениями или коммутации ячеек ATM.
  Функции физического уровня поддерживаются функциями синхронизации, которые обеспечивают выбор источника синхронизации в сети с определенным качеством сигнала синхронизации. Эти функции аналогичны функциям оборудования SDH и PDH.
  Функции ATM уровня адаптации (AAL, ATM Adaptation Layer) предназначены для приспособления к передаче в транспортной сети ATM любого трафика, в том числе сигнальных сообщений (SAAL, Signaling AAL) и сообщений управления ячейками.

  Таблица 4. Интрфейсы физического уровня АТМ.
  | SDH STM-N | PDH | Ячейки в среде
  Скорость, кбит/с | Скорость, кбит/с | Скорость, кбит/с
  UNI | STM-1, 155520 STM-4, 622080 | E1, 2048 E3, 34368 E4, 139264 | 155520 622080
  NNI | STM-1, 155520 STM-4, 622080 STM-16, 2488320 STM-64, 9953280 | E1, 2048 E3, 34368 E4, 139264 | НЕТ

  Рисунок 14. Обобщенная структурная схема оборудования ATM (оборудования сетевого элемента).

  Для координации управления оборудованием ATM предусмотрены функции координации. Через эти функции отслеживается прохождение информационных и служебных ячеек в оборудовании, контролируются ресурсы сети и взаимодействие между уровнями сети.
  Функции межсетевых взаимодействий поддерживают протоколы взаимодействия сети Ш-ЦСИС ATM с другими сетями, например. Узкополосными ЦСИС (У-ЦСИС), локальными сетями компьютеров (LAN), передачи данных (X.25, Frame Relay).
  Функции управления оборудованием ATM (AEMF, ATM Equipment Management Function) классифицируются по пяти позициям: конфигурирование сетевого элемента, управление повреждением, управление качеством, управление расчетами, защита информации в оборудовании и в сети. Организация этих функций аналогична организации их в оборудовании SDH.
  Функции передачи сообщений (MCF) обеспечивают протокольные и физические реализации передачи данных управления аналогично оборудованию SDH.
  В качестве отдельных видов оборудования ATM в сети могут применяться согласно ITU-T:

- VP кроссовые коммутаторы, т.е. устройства без доступа к виртуальным каналам и пользовательским функциям;
- VC коммутаторы, т.е. устройства, в которых реализуются функции VP кроссового коммутатора и функции VC-коммутатора с сигнальными приложениями, с доступом или без к функциям пользовательских услуг;
- VP мультиплексор (концентратор);
- VC мультиплексор-концентратор с доступом для пользовательских приложений и сигнализацией.
  Практическое определение оборудования ATM предполагает следующую классификацию: аппаратное и программное обеспечение в адаптерах оконечных устройств, модулях доступа, коммутаторах, вычислительных платформах. Коммутаторы ATM – центральные элементы транспортной сети.
  Коммутаторы ATM классифицируют:
- коммутаторы доступа, обеспечивают выход в сеть оборудования сетей, неоснащенных функциями ATM;
- коммутаторы рабочих групп, обеспечивают взаимодействие приспособленных к ATM сети терминалов на высоких скоростях;
- коммутаторы соединения рабочих групп, являются более мощными, чем коммутаторы рабочих групп, они обеспечивают формирование корпоративных сетей;
- магистральные коммутаторы, представляют собой самые мощные устройства коммутации и распределения информации, передаваемой в виде ячеек, предназначены для корпоративных, региональных и глобальных сетей связи и сетей общего пользования.
  Наполняемость функциями, согласно ITU-T, любого вида коммутатора может быть определена индивидуально. Исполнение функций оборудования в физических блоках определяет производитель. При этом в состав оборудования ATM могут входить следующие физические блоки: электронные платы коммутации и буферной памяти; электронные платы управления; электронные или электрооптические платы линейных интерфейсов; платы адаптеров (AAL, SAAL); источники питания; источники тактового синхронизма и т.д.
  Функциональное представление оборудование для построения оптических сетей OTN

  Общее функциональное описание оборудования для построения оптических транспортных сетей предложено ITU-T в рекомендации G.681 «Функциональные характеристики систем внутристанционных и протяженных межстанционных линий с использованием оптических усилителей, введением оптического мультиплексирования» и рекомендации G.692 «Оптические интерфейсы для многоканальных систем с оптическим усилителями». На рисунке 15 представлена общая функциональная архитектура оборудования для построения оптической транспортной сети с многоволновой и одноволновой передачей.
  Обозначения на схеме оборудования оптической сети:
  HPA, HPT, HPC, HCS, MSA, MSP, MST, RST, MCF, EMF, SETPI, SETS, OHA – рассмотрены в разделе 2.2.3;
  OPA, Optical Path Adaptation – адаптация оптического тракта;
  OPT, Optical Path Termination – окончание оптического тракта;
  OPC, Optical Path Cross-connect – кроссовые соединения оптических трактов;
  OCS, Optical Connection Supervision – наблюдение оптического соединения;
  OMSA, Optical Multiplex Section Adaptation – адаптация к оптической секции мультиплексирования;
  OMSP, Optical Multiplex Section Protection – защита секции оптического мультиплексирования;
  OMST, Optical Multiplex Section Termination – окончание оптической секции мультиплексирования;
  ORST, Optical Repeater Section Termination - окончание оптической секции ретрансляции;
  WPI, WDM Physical Interface – физический интерфейс многоволновой передачи;
  OCA, Optical Channel Adaptation – адаптация к оптическому каналу;
  OCT, Optical Channel Termination – окончание оптического канала;
  OASA, Optical Amplifier Section Adaptation – адаптация к оптической секции усиления;
  OAST, Optical Amplifier Section Termination – окончание оптической секции усиления.

  Рисунок 15. Функциональная архитектура оборудования для построения оптической сети.

  Из рисунка 15 можно заметить различные трактовки функционального наполнения архитектуры оптических сетей по рекомендациям G.681, G.692, G.872. Это нашло отражение и в реальной аппаратуре.

  Рисунок 16. Транспондер в оптической сети.

  На рис. 16 представлена транспондерная схема оборудования оптической сети. В этой схеме предусмотрено оптоэлектронное преобразование в системе SPI – SPI и электрооптическое преобразование в системе OCA/OCT с последующим мультиплексированием оптических сигналов на определенных частотах в OMS и передачей с повышенной мощностью (OSAm) в линию и, естественно, обратные процедуры. В системе OCA/OCT происходит компенсация джиттера и вандера, компенсация дисперсионных искажений в волновом канале, использование оптических заголовков передаваемых данных для контроля ошибок передачи в оптическом канале электронная регенерация.