Мультиплексоры служат для объединения (мультиплексирования) и раз-деления (демультиплексирования) входящих сигналов PDH, SDH и других (другие названия – трибутарные, компонентные) в линейный сигнал STM-N, так же осуществляется коммутация трибутарных сигналов и вывод их на физический интерфейс.
Мультиплексоры делятся на два основных типа:
а) терминальный мультиплексор;
б) мультиплексор ввода/вывода.
Терминальные мультиплексоры обеспечивают связь между сетью доступа и транспортной сетью. Имеют две стороны – линейную, для подключения линии и организации линейного сигнала и трибутарную для подключения оконечного оборудования имеющего как электрические, так и оптические интерфейсы. Обозначаются аббревиатурой ТМ (Terminal Multiplexers).
Мультиплексоры ввода/вывода (МВВ) имеют две и более линейных сторон и одну трибутарную. В случае, когда МВВ имеет только две линейных стороны, можно говорить, что он представляет собой два ТМ поставленных «спина к спине» или «back to back», соответственно трибутарной стороной. Имеется две английские аббревиатуры для их обозначения мультиплексоры выделения/вставки DIM (Drop/Insert Multiplexers), или мультиплексоры ввода/вывода ADM (Add/Drop Multiplexers). Более распространена – ADM.
Рисунок 8 – Мультиплексор ADM. УГО
На рисунке 8 приведено условно-графическое обозначение (УГО) мультиплексора уровня STM-16 c вводом / выводом 126 трактов 2Мбит/с и функцией кросскоммутации уровня VC-12, работающий по оптическому волокну, для правильного соединения мультиплексоров линейные стороны обозначают Е - (east – восток) и W – (west – запад). Соединения выполняют E→W→E→W, то есть условно передача идет с востока на запад.
Регенераторы предназначены для увеличения дальности передачи, восстанавливая форму сигнала и выполняя функции оптических усилителей на мультиплексорной секции. По сути это два линейных блока STM-N, (для одного направления) соединенных через электрический интерфейс. Обозначение Reg (Regenerator).
Мультиплексоры состоят из нескольких типов функциональных блоков:
а) линейные – блоки оптических интерфейсов и обработки сигналов STM-N;
б) трибутарные – блоки электрических или оптических интерфейсов и обработки сигналов SDH, PDH, Ethernet и других (при работе с электрическими сигналами блоки интерфейсов и блоки обработки могут быть выполнены в виде отдельных функциональных блоков);
в) кросскоммутации – обеспечивают гибкое соединение трактов линейных и трибутарных сигналов, а так же защитные переключения;
г) управления и связи (системный контроллер) – осуществляют контроль всех блоков, связь с системой управления и служебную связь, а также хранит данные о конфигурации мультиплексора.
Деление блоков SDH на линейные и трибутарные немного условное, так как оптические приемо-передатчики зачастую выполняются в виде сменных модулей на разные длины волн и расстояние передачи, поэтому один и тот же блок может и линейным и трибутарным.
Кроме этого в состав могут входить различные вспомогательные платы: платы питания, оптические усилители, вентиляторы, блоки вспомогательных интерфейсов, компенсаторы дисперсии, органайзеры оптического волокна, воздушные фильтры и даже блоки преобразования мультискоростных оптических сигналов в сигналы со стандартными длинами волн DWDM.
Все основные блоки располагаются в подстативе (другие названия - subrack, полка, «корзина»), имеющем на задней стенке печатную плату с разъемами для подключения блоков, причем блоки могут размещаться, только в определенных местах подстатива, называемых слот (slot). Блоки имеют разные размеры и соответственно занимают разное количество слотов, вплоть до половины слота. Для однозначного определения расположения блока все слоты пронумерованы, а на самом блоке имеется указатель на номер, часто используют ручку извлечения блока. Линейные блоки, имеющие меньший номер работают в направлении «восток», а больший – «запад», хотя бывают и исключения.
Вспомогательные блоки могут располагаться как в подстативе в определенных слотах, так и в стативе (стойке, английское наименование «rack»), а при отсутствии в отдельной стойке.
Конечно же, не все основные блоки входят в состав мультиплексоров. Некоторые авторы выделяют еще одну группу – SLM (Synchronous Line Multiplexer - синхронный линейный мультиплексор). В качестве примеров SLMможно назвать линейные мультиплексоры типа SL-4, SL-16 и SL-64 соответствующего уровня систем передачи SDHкомпании «Сименс». В проекте рассматривается «Тренажер оборудования SL-16» для изучения линий передачи SDH, организованных на базе оборудования SL-16, в состав которого входят: оконечное линейное оборудование SLT-16, являющееся терминальным мультиплексором, благодаря возможности организовать два оптических порта с линейной стороны, может работать в режиме резервирования «1+1», и линейный регенератор SLR-16.
Конструкция данного оборудования предполагает разделение блоков приема и передачи, а отсутствие блока кросскоммутации не позволяет гибко конфигурировать входящие трибутарные потоки, их расположение в линейном сигнале определяется слотом и портом трибутарного блока. Данное решение имеет место, когда требуется просто организовать несколько трактов для передачи их по двум оптическим волокнам.
Рисунок 9 – Оборудование SLT-16. Варианты использования
На рисунке 9: а) SLT-16 в режиме терминального мультиплексора; б) ТМ с защитой линии «1+1». Использование в режиме ADM возможно при установке двух ТМ «спина к спине» на станции.
Трибутарными сигналами мультиплексора SLT-16 могут быть сигналы PDH - E4 со скоростью 140 Мбит/с или SDH STM-1 со скоростью 155 Мбит/с, причем как с электрическим, так и с оптическим интерфейсом, в зависимости от установленных блоков (сторона F2, линейная сторона F1).
Блок-схема SLT-16 без вспомогательных плат на рисунке 10.
Если входным сигналом является плезиохронный сигнал 140 Мбит/с, то он вводится в сигнал STM-1,если входным сигналом является сигнал STM-1, то он синхронизируется с сетевым источником синхросигнала с использованием механизма указателя. После анализа принимаемого заголовка на передающей стороне формируется новый заголовок.
Вслед за этим формируется сигнал STM-4 путем мультиплексирования каждых четырех циклов STM-1. На следующем этапе в плате передатчика OS16 формируется сигнал STM-16 путем мультиплексирования каждых четырех циклов STM-4, осуществляется скремблирование сигнала STM-16 и преобразование его в оптический сигнал. Линейный сигнал кодируется кодом NRZ.
В передатчике имеется возможность установки различных лазерных модулей (1300 нм или 1550 нм).
На приемной стороне оптический приемник STM-16 OE16 преобразует входной оптический сигнал в электрический и осуществляет его регенерацию.
Демультиплексирование сигнала STM-16 происходит в два этапа. Сначала (в плате приемника STM-16) формируются четыре сигнала STM-4, затем они преобразуются (в плате демультиплексора STM-4) в 16 сигналов STM-1.
В случае если содержимое сигналов STM-1 формируется из плезиохронных сигналов 140 Мбит/с, то они могут быть восстановлены в этой точке и доступны по интерфейсам F2.
Если же 140 Мбит/с сигнал, содержащийся в сигнале STM-1, не требуется выводить через интерфейс F2, а необходимо передать по системе передаче дальше или направить к коммутационному оборудованию SDH, то в этом случае организуется сквозное проключение сигнала STM-1. Оборудование допускает гибкую конфигурацию, допускающую организацию любого из приведенных выше вариантов.
Платы оптического усилителя ONV и оптического предусилителя OVV не являются обязательными, их используют на длинных оптических секциях, при этом уровень выходного оптического сигнала может быть увеличен до 11 дБм, а чувствительность оптического приемника до - 45 дБм.
Рисунок 10 – Оборудование SLT-16. Схема электрическая структурная
Когда требуется организовать мультиплексорную секцию с резервированием (1+1), используют два приемника и два передатчика, рабочий и резервный, рисунок 11. Оптические усилители и блок TZ16 не показаны.
Как видно из рисунка передача происходит «параллельно», по рабочему и резервному тракту, а прием осуществляется избирательно с тракта, не имеющего аварийных событий. Мультиплексор на соседней станции работает в таком же режиме, чем и обеспечивается резервирование.
Рисунок 11 – Оборудование SLT-16 с резервированием. Схема электрическая структурная
Платы, входящие в состав SLT-16, располагаются в слотах подстатива в соответствии с таблицей 1, возможные комбинации зависят от применения.
Таблица 1 - Состав оборудования SLT-16
Позиция (слот) | Название платы | Код платы (Тип) |
101, 102 | Доступ и обработка заголовка F2 Оптический усилитель Оптический предусилитель | OPF2 ONV OVV |
105, 106, 107, 108 | Демультиплексор STM-4 Демультиплексор STM-4 2хF2out Демультиплексор STM-4 F2 OPT | DX4 DX4-2 DXO4 |
109, 110 | Оптический приемник STM-16 | OE16 |
Продолжение таблицы 1
Позиция (слот) | Название платы | Код платы (Тип) |
Плата служебного канала данных с Qx интерфейсом QD2 интерфейсом | MCF-Qx MCF-QD2 | |
Центральная плата контроля | ZUEW | |
Доступ и обработка заголовка F1 | ZK11 | |
201, 202 | Доступ и обработка заголовка F2 Оптический усилитель Оптический предусилитель | OPF2 ONV OVV |
Центральный источник синхросигнала SLT-16 | TZ16 | |
Оптический усилитель Оптический предусилитель | ONV OVV | |
205, 206, 207, 208 | Мультиплексор STM-4 Мультиплексор STM-4 F2 OPT | MX4 MXO4 |
209, 210 | Оптический передатчик STM-16 | OS16 |
211, 212 | Плата служебной связи Оптический усилитель Оптический предусилитель | DTE ONV OVV |
Преобразователь напряжения (для платы MCF-Qx) | PSU |
На рисунке 12 внешний вид подстатива SLT-16, где TBF - панель управления служебной связью, ABF – отображения и управления.
Рассмотрим функции выполняемые платами.
MX4 - мультиплексор STM - 4 с электрическими интерфейсами F2 принимает и регенерирует до четырех плезиохронных сигналов (140 Мбит/с) или до четырех синхронных STM - 1 сигналов (155 Мбит/с). Плезиохронные сигналы вводятся в синхронный транспортный модуль через виртуальный контейнер VC-4. Четыре STM - 1 сигнала последовательно мультиплексируются в сигнал STM-4 (622 Мбит/с).
MXO4 - мультиплексор STM-4 F2 OPT c оптическим F2 интерфейсом принимает и регенерирует до 4 оптических сигналов STM-1 (155 Мбит/с). Четыре сигнала STM-1 мультиплексируются в сигнал STM-4 (622 Мбит/с).
DX4 - демультиплексор STM-4 с электрическими интерфейсами F2 (DX4-2 имеет два интерфейса F2out) преобразует сигнал 622 Мбит/с оптического приемника в четыре отдельных сигнала. В зависимости от содержимого сигнала STM - 4 это могут быть либо четыре синхронных сигнала STM-1, либо четыре плезиохронных сигнала, либо их комбинация.
Рисунок 12 – Подстатив SLT16
DXO4 - демультиплексор STM-4 F2 OPT с оптическими интерфейсами F2 преобразует сигнал оптического приемника 622 Мбит/с в четыре оптических сигнала STM-1.
ONV - оптический усилительи OVV - оптический предусилительиспользуются для прямого усиления оптических сигналов в диапазоне l = 1530 - 1560 нм без электрооптического преобразования. Данные об уровне оптической мощности не доступны для систем управления.
Все оптические излучатели оборудованы функцией ALS – «автоматическое выключение лазера»для исключения опасности лазерного излучения для персонала (например, при обрыве оптического волокна или при коммутации).
Если сигнал на входе оптического приемника устройства (SLT16 или SLR16) отсутствует в течение более 500 мс, лазерный передатчик противоположного направления этого устройства выключается, выводя из эксплуатации поврежденную секцию. После этого лазерный передатчик активизируется каждые (70 10) с на 2 с. После того как на входе приемника вновь появится сигнал, лазерный передатчик противоположного направления вновь перейдет в режим постоянной работы.
Как автоматическое выключение лазера, так и его периодическое включение могут быть независимо активизированы и выключены. В случае повреждения линии или проведения работ по обслуживанию, лазерный передатчик может быть включен вручную (принудительное включение) на 2 с или 90 с (с целью тестирования), а так же полностью выключен. Данные манипуляции выполняются через рабочий терминал или с панели контроля и управления.
TZ16 - центральная плата синхронизации SLT16 вырабатывает синхросигналы, необходимые для работы оборудования SL16. Для обеспечения работы синхронной сети передачи необходимо синхронизировать работу всех узлов сети от одного эталонного источника синхронизации. С этой целью оконечное оборудование имеет два входа сигналов синхронизации T3in-1 и Т3in-2 для подключения к внешнему источнику синхросигнала с частотой 2048 кГц. Кроме того, линейный сигнал (интерфейс F1) или сигнал компонентного потока (интерфейс F2) могут быть выбраны в качестве источников синхросигнала.
ZUEW - центральная плата контроля предназначена для сбора, обработки всех аварийных сообщений от плат и управления их параметрами. Конкретные данные и параметры установок (конфигурация оборудования) хранятся в энергонезависимой памяти. Так же плата ZUEW обеспечивает оборудование внешними интерфейсами для подключения рабочего терминала, вывода аварийных сообщений и т.д.
ABF – панель отображения и управления. По характеру выполняемых функций принадлежит к центральной плате контроля ZUEW. Она состоит из следующих функциональных блоков:
- Контрольный дисплей (UWA) для индикации аварийных сообщений оборудования, неисправностей функционирования системы контроля и блоков питания сменных плат узла SLT16;
- Модуль отображения и управления (ABM) с двухстрочным дисплеем и четырьмя управляющими клавишами для детального отображения аварийных сообщений и установки системных функций;
- Панель аварийной световой сигнализации (SIFd) со светодиодами (авария А, авария В, предупреждающий светодиод EL) и кнопка уведомления;
- F(PC/OT) интерфейс для подключения рабочего терминала.
MCF - плата служебного канала данных. Синхронное линейное оборудование может быть объединено в единую систему управления сетью по интерфейсу QD2 или Qx плат MC: MCF-QD2 или MCF-Qx. Эти платы поддерживаются платой ZUEW и могут конфигурироваться по сигнальной шине. Аварийные сообщения, которые генерируются платой MCF, контролируются платой ZUEW.
PSU - Преобразователь напряжения вырабатывает постоянное напряжение различной величины для питания схем платы MCF-Qx, он питается от входного напряжения в диапазоне 36 - 75 В.
ZK11 – плата доступа к заголовку стороны F1 требуется для ввода и
вывода дополнительных сигналов из заголовка (OH). Это может быть сделано в случае необходимости системным оператором, что позволяет организовать пять дополнительных каналов на каждое направление передачи, имеющих либо интерфейс V.11 либо G.703.
OPF2 - плата обработки заголовка сигналов стороны F2 дает возможность приема и передачи по каналу заголовка одного из четырех сигналов STM-1, то есть одна плата обрабатывает до четырех STM-1. Параметры конфигурации, требуемые для выбора канала STM-1 передаются центральной платой контроля (ZUEW) по сигнальной шине через устройство обработки сообщений.
Плата OPF2 имеет три точки подключения к дополнительным каналам (К1 - К3) по интерфейсу V.11/G.703 и точку подключения канала передачи данных (DCC). Данные этих каналов заголовка передаются в секционном заголовке выбранного компонентного сигнала.
DTE - плата служебной связи линейного мультиплексора (SLT) имеет две независимые схемы DT-X и DT-Y, в случае линейного регенератора (SLR) эти схемы связаны между собой. Они используются для формирования и передачи телефонных сигналов в формате ИКМ со скоростью передачи 64 кбит/с. При установлении соединения сигнал 64 кбит/с служебного канала выделяется из секционного заголовка (SOH) одного направления и вставляется в секционный заголовок противоположного направления, при этом существует доступ к выбранному каналу каждого секционного заголовка SOH.
TBF - панель управления блока служебной связи позволяет подключать телефонную трубку к системе 1 или к системе 2 при организации двух систем передачи. Байт заголовка Е1 предназначен для организации канала служебной связи RS (секции регенерации), а байт Е2 предназначен для организации канала служебной связи MS (секции мультиплексирования). Канал RS может использоваться для организации соединений с любым узлом секции регенерации, тогда как канал MS может быть организован только между двумя оконечными пунктами секции мультиплексирования (транзитный канал) без доступа к регенераторам.
Как понятно из описания плат, многие из них могут входить в состав регенератора SLR-16, таблица 2.
Таблица 2 - Состав оборудования SLR-16
Позиция (слот) | Название платы | Код платы (Тип) |
101, 113 | Оптический передатчик STM-16 SLR | OS16R |
102, 112 | Оптический приемник STM-16 SLR | OE16R |
Оптический усилитель Оптический предусилитель | ONV OVV | |
Доступ и обработка заголовка F1 | ZK11 |
Продолжение таблицы 2
Позиция (слот) | Название платы | Код платы (Тип) |
Преобразователь напряжения (для платы MCF-Qx) Оптический усилитель Оптический предусилитель | PSU ONV OVV | |
Плата служебного канала данных с Qx интерфейсом QD2 интерфейсом | MCF-Qx MCF-QD2 | |
Центральная плата контроля | ZUEW | |
Плата служебной связи Оптический усилитель Оптический предусилитель | DTE ONV OVV |
Некоторые слоты оставлены пустыми, как и в SLT-16, для дальнейшего применения.
Конструкция подстатива SLR-16 имеет строение подобное SLT-16, но «одноэтажное» - в составе отсутствуют слоты 201-214.
Оптический сигнал, приходящий с каждой стороны на вход SLR-16 преобразуется в электрический сигнал, усиливается и регенерируется.
Полный секционный заголовок (SOH), содержащий служебный телефонный и дополнительные каналы, а также служебный канал передачи данных DCC, выделяются из сигнала STM-16 и заново вставляются на передающей стороне. После этого электрический сигнал снова преобразуется в оптический.
Оборудование SL-16 размещается в стойки стандарта ETSI (Европейский институт стандартов электросвязи), то есть имеет ширину = 600 мм, высоту 2200 мм, глубину = 200 мм (пустая), 300 мм (с установленным оборудованием). Верхняя часть стойки предназначена для установки панели предохранителей с элементами подключения оборудования.
В состав оборудования, для контроля, управления и обслуживания входит следующее программное обеспечение:
- EMOS операционная система управления оборудованием, являющаяся сетевой управляющей системой для элементов сети (NE). EMOS контролирует аварийные сигналы и качественные показатели NE, обеспечивает взаимодействие с оборудованием. Элементы сети взаимодействуют с EMOS через стандартный интерфейс передачи данных;
- SMSW система управления, работающая в качестве LCT (локального терминала) или (NCT) контроля и управления до восьми участков сети.