Мультисервисные сети

Плезиосинхронная цифровая иерархия PDH

… морально устаревшая, ориентированная на обеспечение телефонного сервиса. …

Синхронная цифровая иерархия SDH

В настоящее время синхронная цифровая иерархия SDH (Synchronous Digital Hierarchy) является самой распространенной технологией транспортной сети. Производителями телекоммуникационного оборудования выпускается огромное число наименований аппаратуры синхронной цифровой иерархии. Можно сказать, что SDH – это сегодняшний день транспортных сетей. Большой потенциал технологии, наличие путей ее дальнейшего совершенствования в соответствии с требованиями времени позволяют предположить, что синхронная иерархия, скорее всего, в ближайшие годы будет сохранять лидирующее положение.

На сегодняшний день существует оборудование SDH, позволяющее передавать сигналы со скоростями вплоть до 40 Гбит/с (STM-256). Такие скорости вполне удовлетворяют сегодняшние потребности в пропускной способности, а в большинстве случаев даже оказываются избыточными. Дальнейшее увеличение скорости цифрового сигнала сопряжено с серьезными техническими трудностями и экономически нецелесообразно.

В синхронных цифровых сетях передачи данных важнейшую роль играют мультиплексоры/демультиплексоры.

SDH сети спроектированы таким образом, что имеют возможность бороться с отказами, используя защитное переключение. Это достигается дублированием линий передачи между элементами сети. В случае глобального отказа, а именно, обрыва линии, элемент сети переключит передачу на дублирующую линию – этот механизм называют защита мультиплексорной секции Multiplexer Section Protection (MSP).

Оптическое мультиплексирование DWDM, CWDM

Успехи оптоволоконной технологии позволили значительно повысить эффективность использования линий оптического кабеля за счет передачи цифровых потоков одновременно на нескольких оптических несущих. Эта технология получила название WDM (Wave Division Multiplexing), то есть разделение по длинам волн, или спектральное уплотнение. Суть метода заключается в том, что ряд информационных потоков, переносимых каждый на своей оптической несущей с помощью специальных устройств - оптических мультиплексоров - объединяется в один оптический сигнал, который и вводится в оптическое волокно. На приемной стороне производится обратная операция - демультиплексирование.

Технология плотного волнового мультиплексирования (Dense Wave Division Multiplexing — DWDM) осуществляет уплотнение в одном оптическом волокне нескольких оптических сигналов с различными длинами волн. Такая технология повышает пропускную способность оптического волокна, но требует специальных технических методов, исключающих переходные влияния сигналов различных длин волн друг на друга. Благодаря тому, что DWDM — это быстроразвивающаяся технология, за короткий промежуток времени удалось повысить емкость волокна с 64 до 256 и более оптических каналов (длин волн). Однако на практике для сетевого оператора важнее не количество оптических каналов, а общая пропускная способность волоконно–оптической линии и масштабируемость этого показателя, то есть возможность наращивания пропускной способности ВОЛС по мере роста требований рынка. В настоящее пропускная способность таких систем — до 100 Мбит/c с возможностью дальнейшего наращивания ее до 40 Гбит/c.

Система DWDM является одной из составных частей мультисервисных сетей. В чистом виде — это физический уровень сети, который работает независимо от типа передаваемой информации или от ее формата. Подобная гибкость в сочетании с огромной пропускной способностью делает DWDM идеальной технологией для опорной инфраструктуры сетей следующего поколения, какими являются мультисервисные сети. Данное качество DWDM позволяет обеспечивать транспортировку трафика от самых различных сетей: стационарных, мобильных, постоянно усложняющихся служб и телекоммуникационных приложений с постоянно растущим числом пользователей и увеличивающимися скоростями передачи информации.

Грубое спектральное мультиплексирование — CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) — является технологией передачи данных, позволяющей одновременную передачу различных протоколов по одной паре оптических волокон (рис. 3). CWDM базируется на использовании оптических каналов, отстоящих друг от друга на расстоянии 20 нм.

Рис. 3. Суть метода WDM

Эти оптические каналы, лежащие в диапазоне от 1310 до 1610 нм, специфицированы рекомендацией G-694.2 Международного телекоммуникационного союза (ITU). При расширении диапазона вниз до 1270 нм число возможных каналов передачи увеличивается до 18. Преимущества технологии CWDM:

­ Низкая стоимость по сравнению с DWDM.

­ Гибкость в реализации различных топологий.

­ Передача данных на большие расстояния.

­ Единая система управления всеми узлами CWDM сети.

Технология CWDM продлевает время «жизни» существующих волоконно-оптических сетей путем использования сетки частот, не используемых традиционными приемопередатчиками. Технология инвариантна к протоколам передачи информации, что позволяет организовать различные телекоммуникационные услуги в одной транспортной среде. Увеличение частотного расстояния между каналами приводит к заметному снижению стоимости активных и пассивных компонентов по сравнению с технологией DWDM (где расстояние между каналами 0,8 нм). Кроме того, грубое спектральное мультиплексирование обеспечивает гибкость системы передачи информации и возможность реализации различных топологий.

Асинхронный метод переноса ATM

Эта технология отличается от технологий PDH и SDH тем, что охватывает не только уровень первичной сети, но и технологию вторичных сетей. В результате при рассмотрении технологии ATM трудно отделить ее часть, относящуюся к технологии первичной сети, от части, тесно связанной со вторичными сетями.

Технология ATM сначала рассматривалась исключительно как способ снижения телекоммуникационных расходов, возможность использования в ЛВС просто не принималась во внимание. Большинство широкополосных приложений отличается взрывным характером трафика. Высокопроизводительные приложения типа ЛВС клиент-сервер требуют высокой скорости передачи в активном состоянии и практически не используют сеть в остальное время. При этом система находится в активном состоянии (обмен данными) достаточно малое время. Даже в тех случаях, когда пользователям реально не нужна обеспечиваемая сетью полоса, традиционные технологии ЛВС все равно ее выделяют. Следовательно, пользователям приходится платить за излишнюю полосу. Перевод распределенных сетей на технологию ATM позволяет избавиться от таких ненужных расходов.

Проблема задержек при статистическом мультиплексировании связана в частности с большим и непостоянным размером передаваемых по сети пакетов информации. Возможна задержка небольших пакетов важной информации из-за передачи больших пакетов малозначимых данных. Если небольшой задержанный пакет оказывается частью слова из телефонного разговора или multimedia-презентации, эффект задержки может оказаться весьма существенным и заметным для пользователя. По этой причине многие специалисты считают, что статистическое мультиплексирование кадров данных дает слишком сильную дрожь из-за вариации задержки (delay jitter) и не позволяет предсказать время доставки. С этой точки зрения технология коммутации пакетов является совершенно неприемлемой для передачи трафика типа голоса или видео.

ATM решает эту проблему за счет деления информации любого типа на небольшие ячейки фиксированной длины - размер 53 байта, пять из которых составляют заголовок, оставшиеся 48 - собственно информацию. В сетях ATM данные должны вводиться в форме ячеек или преобразовываться в ячейки с помощью функций адаптации.

Передача данных в коротких ячейках позволяет ATM эффективно управлять потоками различной информации и обеспечивает возможность приоритизации трафика.