Дидактичний матеріал до лекції 5 дисципліни ПП ТТМ-10 сем. ”РАЗНОВИДНОСТИ ВХОДНЫХ и ВЫХОДНЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ ДОСТУПА ФОТОННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ” Интеграция клиентских требований к интерфейсам доступа Интерфейси доступа блоков TEX и FOX PTS типа SURPASS hiT (Siemens) Интерфейсы доступа сетевой платформы XDM (ECI) Третья разновидность интерфейсов доступа PTS компании NTT 1. 2. 3. 4. PTS ВМ (Photon Transport System) - фотонная транспортная система технологии волнового мультиплексирования PLP (Photon Line Path) – фотонный линейный тракт PTS технологии ВМ OLA (Optical Line Amplifiers) – оптические линейные усилители OLR (Optical Line Repeater) – оптический линейный повторитель OADMs (Optical Add/Drop Multiplexers) – оптические мультиплексоры выделения/ввода ОВ/Optical Booster – оптический бустер ОР/Optical Preamplifier – оптический предусилитель PLT (Photon Line Terminal) – фотонный линейный терминал АВХ – амплитудно-волновая характеристика усилителя Бустер OB термина ла PLT Пример 1. Состав бустера OB терминала PLT Входной оптический фильтр-изолятор Выходной оптический фильтр-изолятор Лазеры накачки Корректоры АВХ усиления усилителя PTSs технологии DWDM – PTSs технологии Dense WDM (плотное ВМ) PTSs технологии NWDM – PTSs технологии Narrowband WDM (узкополосное ВМ) ОТр. – оптические тракты ООВ – одномодовое оптическое волокно РТNs (Photon Transport Networks) – фотонные транспортные сети СП SDH – системы передачи / транспортные системы технологии SDH различных уровней (от STM-1 до STM-256) и др. CАTV, GbE, IP, SDH и др. – разнообразные существующие виды трафика со скоростями передачи сигналов от 2, 34 и 140 Мбит/с до 10 … 40 Гбит/с Визначення 1. Причины усложнения взаимодействия между сетями Усложнение взаимодействия между сетями, т. е. затруднение выполнение требований клиентов существующими транспортными сетями вызвано: – разнообразием существующих видов трафика (например, CАTV, GbE, IP, SDH и др.) и скоростей передачи сигналов (от 2, 34 и 140 Мбит/с до 10 … 40 Гбит/с) в сети доступа – возрастающей пропускной способностью PTSs PTNs - фотонных транспортных сетей Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs” 2 № 1 2 3 Табл. 1. Требования клиентов к сетевым операторам Требование Примечание Сигналы традиционной коммутируемой ТФОП–телефонной сети Транспорти- общего пользования технологий PDH и SDH ровать все Сигналы с коммутацией пакетов технологий АТМ и ІР известные виды трафика Сигналы высокоскоростной передачи данных технологии GbE Сигналы цифрового кабельного телевидения CATV и др. Скорости передачи сигналов PDH, например 34 и 140 Мбит/с Использовать Скорости передачи сигналов SDH-VC, например VC-3 все из(50 Мбит/с), VC-4 (150 Мбит/с) или сцепок: VC-4-4с (600 Мбит/с), вестные VC-4-8с (1200 Мбит/с) и VC-4-16с (2,4 Гбит/с) скорости Скорости передачи сигналов GbE: 1,2; 2,4; 4,8 и 9,6 Гбит/с передачи Скорости передачи сигналов SDH уровней STM-0 (51,84 Мбит/c), сигналов STM-1 (155,52 Мбит/с), … STM-256 (40 Гбит/с) и др. Применять со- Передача пакетов по трактам SDH (технология POS (Packet over временные SDH) технологии Передача сигналов технологии GbE по высокоскоростным трактам транспортиро технологий SDH или DWDM, НDWDM, NWDM и др. вания Использовать технологии IP over DWDM, IP over HDWDM и др. нагрузки Иметь повышенную гибкость сети для всех видов трафика, т. е. увеличивать предоставляемую полосу пропускания по мере необходимости (по мере роста 4 нагрузки) – это типичное приложение “Полоса пропускания по запросу”, при сохранении совместимости, т. е. возможности транспортирования всех видов нагрузки по одному волокну 5 Транспортировать нагрузку на различные расстояния в пределах мегаполиса или страны, между странами в пределах материка, между странами и континентами через океаны, т. е. на любые расстояния при использовании многообразия скоростей передачи сигналов, применяя современные технологии, сохраняя совместимость и т. д VCs SDH – виртуальные контейнеры технологии (50 Мбит/с), VC-4 (150 Мбит/с) SDH: VC-3 Сцепки VCs – сцепки виртуальных контейнеров технологии SDH: VC-4-4с (600 Мбит/с), VC - 4-8с (1200 Мбит/с) и VC-416с (2,4 Гбит/с) POS (Packet over SDH) – передача пакетов по трактам SDH IP over DWDM, IP over HDWDM и др. – передача пакетов по ОТр. PTS ВМ TEX (Tex Gigabit Multiplexer – десятигигабитный мультиплексор FOX (Fourty Gigabit Multiplexe)r – сорокагигабитный мультиплексор SURPASS hiT 7500 (Nokia Siemens Networks) – PTSs DWDM (80 ОТр.; STM-256 / 40 Гбит/с; VΣ = 80 ОТр.× 40 Гбит/c = 3,2 Тбит/с) Визначення 2. Назначение блока TETs Блоки типа ТЕХs обеспечивают эффективную транспортировку различной нагрузки клиентов технологий PDH, SDH, GbE и др. по ОТр., оптимизированным для сигналов STM-64 (10 Гбит/с). Принцип построения блока TEX приведен на рис. 1, а. λ1, λ2, λ2,…λN – оптические сигналы Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs” 3 λ1+2+3+N – мультиплексный (линейный) сигнал ТМ-1 и ТМ-4 – терминальные мультиплексоры СП SDH соответствующих уровней SLM-16 – синхронный линейный мультиплексор СП SDH уровня STM-16 1 STM-16 (2,5 Гбит/с) а) 2 STM-16 (2,5 Гбит/с) 3 STM-16 (2,5 Гбит/с) TEХ STM-64 (10 Гбит/с) 4 STM-16 (2,5 Гбит/с) 1 Е1 2 б) Е1 ТМ-1 3. .. Е1 63 STM-1 STM-1 STM-4 ТМ-4 STM-4 STM-4 1Е4 2STM-1 2Е4 .. . 16STM-1 STM-16 3Е4 .. . 16Е4 SLM-16 1STM-1 3STM-1 STM-16 (2,5 Гбит/с) STM-1 SLM-16 в) STM-1 SLM-16 STM-4 Е1 STM-16 Рис. 1. Варианты формирования модуля STM-16 из различных входных сигналов технологий PDH, SDH, GbE и др Визначення 3. Причины усложнения взаимодействия между сетями Cуществующие PTSs DWDM образуют и более высокоскоростные ОТр., для передачи сигналов STM-256 (40 Гбит/с) Для адаптации таких сигналов к указанным ОТр.– компанией Siemens разработан блок типа FOX Он мультиплексирует четыре модуля STM -64 в один сигнал STM-256 Принцип построения блока FOX, используемого в качестве входных и выходных интерфейсов доступа в PTS, приведен на рис. 2, а) Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs” 4 1 STM-64 (10 Гбит/с) 2 STM-64 (10 Гбит/с) а) 3 STM-64 (10 Гбит/с) FOХ STM-256 (40 Гбит/с) 4 STM-64 (10 Гбит/с) 1 STM-1 .. . 3 GbE-1,2 3 STM-4 .. . TM-64 в) 64 STM-1 1 GbE-1,2 1?21,2 2 GbE-1,2 г) 2 STM-4 STM-64 STM-64 16 STM-4 1 GbE-2,4 STM-64 д) 2 GbE-2,4 3 GbE-2,4 TM-64 .. . TM-64 б) TM-64 2 STM-1 3 STM-1 1 STM-4 STM-64 4 GbE-2,4 8 GbE-1,2 Рис. 2. Принцип построения блока FOX, используемого в качестве входных и выходных интерфейсов доступа в PTS Табл. 2. Каскадное мультиплексирование разноскоростных например, уровня STM-1 в модули STM-16 и STM-64 сигналов, Сигнали 4×STM-1 4×STM-4 16×STM-1 64×STM-1 16×STM-4 8× GbE-1,2 4×GbE-2,4 Модули Рисунки STM-4 STM-16 рис. 1, б STM-16 рис. 1, в STM-64 рис. 2, б STM-64 рис. 2, в STM-64 рис. 2, г STM-64 рис. 2, д Пример 2. Сигналы CL (Coupling Links) интерфейса IBM транспортируются со скоростью передачи 1 Гбит/с, а сигналы FC (Fiber Channel) стандартного оптического интерфейса доступа транспортируются со скоростями передачи 1,062, 2,134 и 4,268 Гбит/с. Из них также могут быть сформированы модули STM-16 и STM-64 CL (Coupling Links) - cигналы интерфейса IBM (1 Гбит/с) FC (Fiber Channel) - cигналы стандартного оптического интерфейса доступа, имеют скорости передачи 1,062, 2,134 и 4,268 Гбит/с XDM – оптическая сетевая платформа XDM компании ECI IO (Input/Output) – стандартная плата (блок) входа/выхода PIO (PDH Input/Output) – стандартная плата (блок) входа/выхода технологии PDH SIO (SDH Input/Output) – стандартная плата (блок) входа/выхода Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs” 5 технологии SDH DIO (Sata Input/Output) – стандартная плата (блок) входа/выхода данных Визначення 4. Разновидность входных (и выходных) интерфейсов доступа в оптической сетевой платформе XDM компании ECI В оптической сетевой платформе XDM (ECI) используется отличная от Siemens разновидность входных (и выходных) интерфейсов доступа Это набор стандартных плат (блоков) входа/выхода IO (Input/Output) с разъемами доступа, в которые в необходимой комбинации вставляются платы PIO (PDH Input/Output), SIO (SDH Input/Output) и DIO (Data Input/Output) с широкими функциональными возможностями Табл. 4. Интерфейсы доступа платформы XDM Обозначе- Скорость Примечание ние потока передачи Побайтная синхронизация структуры цикла передачи 2,048 Мбит/ Плезиохронная (посимвольная) структура цикла передачи Е1 с Структурированный поток, например, ISDN E3 34 Мбит/с Плезиохронный поток европейской иерархии DS3 45 Мбит/с Плезиохронный поток американской иерархии Е4 140 Мбит/с Плезиохронный поток европейской иерархии STM-0 Электрический и оптический интерфейсы технологии SDH 51,84 Мбит/с Электрический и оптический интерфейсы технологии STS-1 SONET 155,52 STM-1 Мбит/с Электрический и оптический интерфейсы технологии SDH STM-4 622 Мбит/с Для передачи сигналов технологий АТМ/IP (622 Мбит/с) Сцепки VC-4-4c STM-16 2,5 Гбит/с Для передачи сигналов технологий ATM/IP (10 Гбит/с) Сцепки VC4-64с Fast 10/100 Ethernet Мбит/с Для передачи данных 1,2; 2,4; 4,8; GbЕ 9,6 Гбит/с HLXC IO-12 IO-11 IO-10 IO-9 IO-8 IO-7 xMCP xMCP IO-6 IO-5 IO-4 IO-3 IO-2 IO-1 HLXC MECP ВЫВОД: платформа XDM содержит широкий набор интерфейсов доступа со скоростями передачи входных (и выходных) потоков от 2 Мбит/с до 10 Гбит/с Рис. 3. Состав моноблока платформы типа XDM-1000 Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs” 6 Визначення 5. Назначение блоков моноблока платформы типа XDM-1000 Два блока (основной и резервный) кросс-коннектора, или две неблокируемые матрицы – HLXC (High Level and Low Level Cross-Connect) для кросс-соединения VCs высокого и низкого уровней Два блока (основной и резервный) главного процессора управления – xMCP (XDM’s Main Control Processor) Блок главной панели управления оборудованием – MECP (Main Equipment Control Panel) ... P .. . P элек. M .. .. 8×STM-1 84×E1 . . M ... .. . 16×E3 P P M 4/4/3/2/1 16×DS3 P M . .. .. . 16×STM-1 P .. M 4×STM-4 CrossConnect M P P 2×STM-16 M M . .. 8×GbE-1,2 P .. . опт. . .. 1×STM-64 P .. . опт. . .. 4×E4 .. . опт. . M . .. .. . опт. ... M P M Рис. 4. Матрицы осуществляют маршрутизацию параллельно, коммутируя цифровые потоки к платам и от плат доступа HLXC (High Level and Low Level Cross-Connect) - кросс-коннектор или неблокируемые матрицы xMCP (XDM’s Main Control Processor) - главный процессор управления MECP (Main Equipment Control Panel) - блок главной панели управления оборудованием платформы XDM-1000 Потоки технолог ии SDH Табл. 5. Возможности кросс-соединения матрицы HLXC типа XDM-1000 Виды кроссНазначения кросс-соединения соединения Коммутация любого VC или сцепок VC-4 из любого сигнала доступа уровня STM-N (N = 1, 4, 16, 64) в любой другой VC-4 или сцепку VC-4 в любом соответствующем сигнале уровня STM-N Коммутация любых сигналов доступа VC-12, VC-2, VC-3 в VC-4 любого модуля STM-N непосредственно или в любой другой VC: VC-12, Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs” Потоки технологии PDH 7 Потоки PDH-SDH VC-2, VC-3 в любую позицию VC-4 соответствующего сигнала STM-N Коммутация любых VCs доступа: VC-12, VC-2, VC-3 или VC-4 в любой другой локальный VC: VC-12, VC-2, VC-3 или VC-4 соответственно (локальное кросс-соединение) Коммутация любых потоков доступа Е1, Е3, DS-3, E4 в любые другие ЦТ–цифровые тракты, передающие указанные сигналы Коммутация любого потока доступа Е1 в любую из 16 входных позиций мультиплексора, обеспечивающего на его выходе поток Е3 Коммутация любых потоков доступа Е1, Е3 и Е4 в любые VCs: VC12, VC-3 и VC-4 соответственно любого модуля STM-N Визначення 6. Возможности платформы XDM типа XDM-1000 по увеличения пропускной способности цифровых потоков Добавление к существующему порту еще одного порта с последующей их совместной работой в паре (без влияния на трафик). Например, вставка в свободный разъем блока IO платы SIO-16 (2,5 Гбит/с) к уже работающей такой же плате позволяет транспортировать в том же ОТр. поток со скоростью передачи 5 Гбит/с Добавление к работающей плате другой платы с большей пропускной способностью и переключение на нее нагрузки в процессе работы (без влияния на трафик) Например, перевод ОТр. от нагрузки 2,5 Гбит/с к нагрузке 10 Гбит/с путем вставки в свободный разъем блока IO платы SIO-64 (10 Гбит/с) и переключения на нее трафика с работающей платы SIO-16 (2,5 Гбит/с) Визначення 7. Возможности по конфигурации платы DIO Плата DIO поддерживает до восьми портов для сигналов GbE -1,2 и имеет три конфигурации (1, 2, 3): 8-мь портов для сигналов GbE-1,2 6-ть портов для сигналов GbE-1,2 и один порт для сигнала STM-16 (2,5 Гбит/с) SDH 4-ре порта для сигналов GbE-1,2 и два порта для сигналов STM-16 (2,5 Гбит/с) SDH С расширенными возможностями плат DIO по обработке сигналов технологии GbE, устройством плат доступа, параметрами различных интерфейсов доступа и другими данными платформ XDM-500, XDM-1000 и XDM-2000 можно ознакомиться на сайте компании ECI Вид конфигурації плати DIO Кількість портів Сигнали під технологию 1 2 8 6 GbE-1,2 3 1 2 STM-16 4 GbE-1,2 Висновок з питання 3 Таким образом, рассмотренная совокупность различных разновидностей входных и выходных интерфейсов доступа позволяет заключить, что указанные интерфейсы способны адаптировать все многообразие сигналов нагрузки клиентов к различным ОТр. с целью транспортирования этой нагрузки по PTNs-фотонным транспортным сетям Табл. 6. Интерфейсы доступа PTSs (NTT) Пакеты IP Потоки ячеек АТМ Интерфейсы доступа PTS Сигналы передачи данных GbE (NTT) поддерживают: Виртуальные контейнеры VC-N SDH Сигналы STM-N SDH PAD (Packet Assembler and Diassembler) – система сборки и разборки пакетов Табл. 7. Терминальные блоки доступа или блоки адаптации компании NTT Tерминальные IP- маршрутизаторы блоки доступа АТМ-коммутаторы (NTT) GbE-MUX/DMUX (1,2; 2,4; 4,8; 9,6 Гбит/с) сигналов ПД Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs” 8 SDH-VC MUX/DMUX сигналов SDH SDH-STM MUX/DMUX сигналов т SDH PAD (Packet Assembler and Diassembler) - система сборки и разборки пакетов ODC (Optical Digital Container) – это совокупность полезной нагрузки в формате синхронного транспортного модуля уровня N (STM-N) СП SDH AU-pointer – указатель административного блока СП SDH Табл. 8. Система PAD ODC (Optical Digital Container) оптический цифровой PAD (Packet контейнер Assembler and Diassembler) – STM-N + AU-pointer система сборки и Mapping процедура размещения нагрузки в ODC разборки пакетов Блоки размещения устройства согласования IP-пакеты, ячейки АТМ, VC-N SDH, SDH-STM; сигналы GbE PAD-System POS GbE IP Routing Mapping IP-ODC OTU1 ATM SDH ATM cell Switching Mapping ATM-ODC OTU2 GbE GbE Codering, Multiplex Mapping GbE-ODC SDH-VC MST, RST Mapping VC-ODC . . . . . . SDH-STM MST, RST Mapping STM-ODC 1 2 .. 8 . PDH PDH SDH SDH OverHead Data λ1 λ2 λ3 OTU3 OMХ λ1+2+…+N . . . OTU4 λ4 SDHVC . . MST . RST Mapp λN ing N OTU VC ODC OTU4 Рис. 5. Структурная схема тракта передачи системы PAD PLT ВМ технологии DWDM Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs” 9 Пояснення 1 рис. 5. Назначение блока IP-маршрутизатора в PTS Блок IP-маршрутизатора транспортирует IP-пакеты по ОТр. PTN Сеть в таком случае становится прообразом будущей PT IP-сети, использующей технологии IP over DWDM, IP over HDWDM, IP over NWDM и др. Пояснення 2 рис. 5 . Назначение блока АТМ-коммутатора в PTS Блок АТМ-коммутатора транспортирует по ОТр. PTN ячейки АТМ или цифровые потоки SDH сети доступа MUX/DMUX – мультиплексоры/демультиплексоры сигналов электрических Пояснення 3 рис. 5. Назначение блока GbE MUX/DMUX в PTS Блок GbE MUX/DMUX объединяет до восьми сигналов GbE-1,2 в единый сигнал 10 GbE, что эквивалентно сигналу STM-64 (10 Гбит/с) SDH Блок адаптации GbE выполняет кодирование, мультиплексирование, скремблирование и другие операции по обработке поступивших цифровых сигналов Сцепки VCs – сцепки виртуальных контейнеров технологии SDH: VC-4-4с (600 Мбит/с), VC - 4-8с (1200 Мбит/с) и VC-416с (2,4 Гбит/с) Пояснення 4 рис. 5. Назначение блока SDH-VC MUX/DMUX в PTS Блок SDH-VC MUX/DMUX формирует: – модули STM-1 (155,52 Мбит/с) из сигналов Е1, E3, E4 PDH (2, 34 и 140 Мбит/с) – сигналы сцепок VC: VC-4-4c (600 Мбит/с), VC-4-16c (2,4 Гбит/с) и VC-4-64c (10 Гбит/с) MS (Multiplex Section) – мультиплексные секции в технологии SDH MSOH (Multiplex Section OverHead) – заголовок MS В2 – байт обнаружения ошибок на дальнем конце MS М1 – байт индикации ошибок на дальнем конце MS Пояснення 5 рис. 5. Назначение блока SDH-SТM MUX/DMUX в PTS Блок SDH-SТM MUX/DMUX служит для обработки сигналов STM-0, STM-1 и STM-4 с целью получения из них STM-16 и STM-64, которые транспортируются по ОТр. PTN Блок реализует концепцию виртуального волокна – это сетевая защита трафика в технологии SDH на уровне мультиплексных секций (MS) в виду отсутствия такой защиты на оптическом уровне, в частности, на уровне ОТр. С этой целью блок SDH-STM прозрачно передает некоторые байты заголовка мультиплексной секции MSOH (Multiplex Section OverHead) Например, для дигностики ОТр. в системе PAD осуществляется мониторинг байта обнаружения ошибок В2 и байта индикации ошибок М1 на дальнем конце мультиплексной секции Termination) – устройства окончания мультиплексной секции RST (Regenerator Section Termination) – устройства окончания регенерационной секции OTU (Optical Transport Units) – блоки оптических транспортных устройств MST (Multiplex Section Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs” 10 Attenuators) – переменные оптические аттенюаторы ТЕТ и RET (Transmit End Transponders и Receive End Transponders) – транспондеры передачи и приема VOAs (Variable Optical Пояснення 6 рис. 5. Cостав блоков OTU в PTS Пройдя блоки адаптации и размещения сигналы поступают на блоки оптических транспортных устройств OTU (Optical Transport Units) в составе: регуляторов VOAs транспондеров TETs усилителей сигналов ОТр. и др. (при необходимости) Додаток Табл. 1. Робочі діапазони довжин хвиль ООВ за Рекомендациями ITU–T №№ з/п 1 2 3 4 5 6 Найменування діапазонів Основній (Original) Розширений (Extended) Короткохвильовий (Shortwavelength) Стандартний (Conventional) Довгохвильовий (Longwavelength) Позначення діапазонів Понаддовгохвильовий (Ultra-Longwavelength) Діапазон довжин Діапазон хвиль / ∆λ, нм частот, / ∆f ТГц Номер вікна прозорості O-діапазон 1260…1360 / 100 238…220 / 18 2 ВП E- діапазон 1360…1460 / 100 220…205 / 15 4 ВП S- діапазон 1460…1530 / 70 205…196 / 11 5 ВП C- діапазон 1530…1570 / 40 196…192 / 4 3 ВП L- діапазон 1570…1625 / 55 192…185 / 7 6 ВП ULдіапазон 1625…1675 / 50 185…179 / 6 7 ВП Рис. 1. Диапазоны рабочих длин волн для передачи оптических сигналов ВОСП технологии ВМ Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs” Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs” Дидактичні матеріали до лекції 5 / ПП ТТМ –10 cем. “Разновидности входных и выходных интерфейсов доступа PTSs”