Синхронные мультиплексоры, их функции

Мультиплексоры СЦИ представляют собой высокоинтеллектуальные микропроцессоры, запрограммированные на выполнение всех вышеназванных операций. В аппаратуре СЦИ различают: терминальные мультиплексоры, мультиплексоры ввода/вывода, мультиплексоры аппаратуры оперативного переключения.

Терминальный мультиплексор является мультиплексором и оконечным устройством СЦИ с каналами доступа, соответствующими компонентным цифровым потокам ПЦИ и СЦИ (STM-1, STM-4 и др.), локальных вычислительных сетей - ЛВС (Local Area Network - LAN), городских (вычислительных) сетей (Metropolitan Area Network - MAN), локальной сети на основе стандарта FDDI (Fiber Distributed Data Interface - волоконно-оптический распределенный интерфейс передачи данных) на скорость 100 Мбит/с с оптическим кабелем в качестве среды передачи, цифровой сети с интеграцией обслуживания -ЦСИО (ISDN - Integrated Services Digital Network), широкополосной ЦСИО (Broadband В-ISDN) и др.,, рис. 8.8.

Терминальный мультиплексор (ТМ) обеспечивает ввод каналов, т. е. их коммутацию с выхода оборудования компонентных цифровых потоков (пользовательский интерфейс) на линейный выход, и вывод каналов, т. е. их коммутацию с линейного выхода на вход оборудования компонентных цифровых потоков (пользовательский интерфейс). ТМ позволяет также осуществлять локальную коммутацию входа одного компонентного цифрового потока на вход другого. Как правили, эта коммутация ограничена потоками Е1.

Для мультиплексоров соответствующего уровня имеется максимально полный набор каналов доступа. Так, например, для мультиплексора уровня STM-256 полный набор каналов доступа включает все (компонентные) цифровые потоки ПЦИ европейского и американских стандартов и СЦИ и соответствующие им синхронные транспортные модули (STM), рис. 8.8. Если компонентные потоки ПЦИ являются «электрическими», т. е. используется электрический интерфейс, то для СЦИ компонентные потоки могут быть как электрическими, так и оптическими. Очевидно, что конкретный ТМ может и не иметь полного набора компонентных цифровых потоков. Это определяется проектным заданием на строительство или реконструкцию оптической линии передачи.

Особенностью ТМ является наличие двух оптических линейных интерфейсов (выходов) приема/передачи, называемых агрегатными выходами (портами) и используемых не только для приема/передачи, но и для создания режима стопроцентного резервирования для повышения надежности. Эти порты (выходы) в зависимости от топологии сети называются основными и резервными (для линейной топологии) или восточными и западными (для кольцевой топологии).

Термины «восточный» и «западный» достаточно широко используются для указания двух прямо противоположных направлений распространения сигналов в кольцевой топологии: «западное» - по кольцу влево, «восточное» - по кольцу вправо. Эти термины не обязательно являются синонимами терминов «основной» и «резервный». Если резервирование не предусмотрено (так называемый незащищенный режим), то достаточно одного выхода-порта (одного канала приема/передачи).

Мультиплексор ввода/вывода МВВ (Add-Drop Multiplexer- ADD) - мультиплексор, имеющий два агрегатных порта (Запад и Восток), позволяющий вводить компонентные цифровые потоки в любой агрегатный поток и выделять (выводить) компонентные цифровые потоки из любой агрегатного цифрового потока, а также осуществлять передачу цифровых потоков из одного агрегатного порта в другой. Он позволяет вводить/выводить компонентные цифровые потоки и тем самым перераспределять их (например виртуальные контейнеры)к соответствующему мультиплексору сети. Пример МВВ компонентных потоков Е1 из агрегатного потока STM-1 показан на рис. 8.9.

Процесс распределения потоков в МВВ управляется сигналами, для которых предусмотрен канал управления в структуре кадра STM-1 (рис. 3.31). Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемыми ТМ, мультиплексор МВВ/ADM позволяет осуществлять сквозную коммутации выходных потоков в обоих направлениях (например, на уровне контейнеров VC-4 для линейных или агрегатных портов, т. е. оптических каналов приема/передачи), а также замыкать канал приема на канал передачи на обеих сторонах («восточный» и «западный») в случае выхода из строя линии одного из направлений. Наконец, МВВ/ADM позволяет (в случае выхода из строя) пропускать сквозной оптический поток мимо него в обходном режиме. Это позволяет использовать МВВ/ADM в сети с топологией типа кольца в качестве основного сетевого элемента.

Регенератор представляет собой упрощенную схему синхронного мультиплексора, имеющего один входной агрегатный порт (как правило, оптический) и один или два (при использовании соответствующей схемы резервирования) агрегатных выхода, рис. 8.10.

Регенератор предназначен для восстановления первоначальной формы оптического линейного цифрового сигнала после его прохождения по регенерационному участку оптического кабеля.

Для оборудования СЦИ первого и части второго поколений регенерация сигнала производилась только в электрической форме. Для чего линейный оптический сигнал в регенераторе сначала преобразуется в электрический сигнал, который затем регенерируется, т. е. восстанавливается его первоначальная форма и (по возможности) временные соотношения, устраняются помехи.

Оптические усилители (ОУ) стали применяться в аппаратуре СЦИ, начиная со второго поколения, после того как появились ОУ на оптическом волокне, легированным эрбием или иридием.

Для образования различного вида перекрестных соединений с помощью перестановок временных позиций виртуальных контейнеров внутри цифрового потока синхронного транспортного модуля уровня N -STM-N либо с помощью ввода/вывода пространственно разделенных компонентных потоков в любую (из любой) временную позицию агрегатного потока используется аппаратура оперативного переключения АОП (SDH Cross-connector). Процесс перестановок временных позиций цифровых потоков называется кросс-коммутацией. Для реализации кросс-коммутации предназначены специальные устройства – цифровые системы кросс-коммутации DXCS(Digital Cross-Connect System) или кросс-коммутаторы.

Кросс-коммутатор DXC (Digital Cross-Connect) или просто коммутатор реализуется на основе мультиплексора МВВ(ADM).

Возможности внутренней коммутации цифровых потоков заложены в самом мультиплексоры при соответствующем его программировании, что позволяет говорить о мультиплексоре как о внутреннем (рис. 8.11) или локальном коммутаторе (рис. 8.12).

На рис. 8.11 показана кросс-коммутация компонентных потоков ПЦИ и СЦИ с одного агрегатного выхода на другой, что равносильно внутренней коммутации потоков. На рис. 8.12 показана кросс-коммутация компонентных потоков ПЦИ и СЦИ с одного компонентного выхода на другой, что равносильно локальной коммутации потоков. На мультиплексоры можно возложить задачи локальной коммутации на уровне однотипных потоков (каналов доступа).

Возможности кросс-коммутаторов на основе мультиплексоров для построения АОП ограничены как по числу коммутируемых потоков, так и по типу виртуальных контейнеров, доступных для коммутации (переключения). Поэтому для построения АОП большой емкости используются специально разработанные синхронные коммутаторы -DXCS(см. выше), осуществляющие не только внутреннюю или локальную коммутацию, но и общую или проходную коммутацию высокоскоростных потоков ПЦИ (от потока Е3 и выше), виртуальных контейнеров VC-N и синхронных транспортных модулей STM-N различного уровня.

Существует несколько типов коммутаторов DXCS в зависимости от того, какие виртуальные контейнеры они могут коммутировать (переключать). Так, например, для уровня STM-1 могут быть указаны следующие типы коммутаторов:

- DXCS 4/4 - коммутатор, позволяющий принимать и обрабатывать контейнеры VC-4 и потоки Е4 и STM-1;

- DXCS 4/3/2/1 - коммутатор, позволяющий принимать и обрабатывать контейнеры VC-4, потоки Е4 и STM-1, потоки Е3 или DS3, DS2 и DS1 или Е1;

- DXCS 4/3/1 - коммутатор, позволяющий принимать и обрабатывать контейнеры VC-4, VC-3 и VC-1. потоки Е4 и STM-1, потоки Е3 или DS3, DS1 или Е1;

- DXCS 4/1 - коммутатор, позволяющий принимать и обрабатывать контейнеры VC-4, VC-1. потоки Е4 и STM-1, потоки DS1 или Е1.

Кросс-коммутаторы выполняют ряд функций в зависимости от режима работы и состава оборудования, основными из которых являются:

- маршрутизация виртуальных контейнеров (VC-N), проводимая на основе информации, заложенной в трактовом заголовке (РОН) соответствующего контейнера;

- консолидация или объединение виртуальных контейнеров, проводимая при работе мультиплексора режиме концентратора;

- трансляция потока от одной точки к многим точкам, или многоточке, используемая в режиме связи «точка-многоточка»;

- сортировка или перегруппировка виртуальных контейнеров различного уровня, осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных, например, по типу контейнеров, потоков виртуальных контейнеров из их общего потока, поступающего на коммутатор;

- доступ к виртуальному контейнеру, осуществляемый при тестировании оборудования;

- ввод/вывод виртуальных контейнеров, осуществляемый при работе мультиплексора ввода/вывода.