Архитектура транспортной сети

Так как транспортная сеть – это сложная система, в функции которой помимо функций передачи входят также функции контроля, обслуживания и управления, то для ее описания используют функциональные модели. Транспортная модель сети основана на концепциях иерархического представления сети в виде слоев и разделения сети каждого слоя на части (рис. 2.1).

Концепция иерархического представления транспортной сети в виде слоев основана на следующем:

1) сеть каждого слоя содержит аналогичные функции;

2) каждый сетевой слой может представлять отдельную сеть;

3) модель сети в виде слоев позволяет определить управляемые объекты для создания сети управления (TMN);

4) сеть каждого слоя может иметь собственные операционные процедуры обслуживания, такие как переключение на защиту, автоматическое восстановление после сбоев или отказов и другие;

5) возможно добавление или замена слоя без воздействия на другие слои в отношении архитектуры;

6) каждый слой сети может быть определен независимо от других слоев.

Концепция разделения сети каждого слоя на части по вертикали позволила:

1) определять административные границы между операторами, совместно обеспечивающими тракты из конца в конец в пределах отдельного слоя;

2) определять границы областей в пределах сетевого слоя отдельного оператора для распределения требований и определения норм к характеристикам качества передачи;

3) определять независимые границы маршрутов (направлений) для операционного процесса управления трактами.

В каждом слое можно выделить три элементарные функции. На рис. 2.2 приведены графические обозначения этих функций (соединение, завершение, адаптация). Функции соединения обеспечивают возможность маршрутизации, защиты. К функциям завершения относится создание и чтение заголовков трактов, секций. К функциям адаптации могут относиться: скремблирование/дескремблирование, кодирование/декодирование, цифровая коррекция с управляемыми вставками и по прямой линии, сглаживание фазовых дрожаний, мультиплексирование/демультиплексирование, восстановление синхронизации, идентификация полезной нагрузки и т.д.

Рисунок 2.1 – Ортогональный вид иерархического представления сети в виде слоев и разделения сети каждого слоя на части

 

 

Рисунок 2.2 – Элементарные функции в слое транспортной сети: соединение, завершение, адаптация

На рисунке показаны транспортные объекты – трейл и соединения (Сети, Подсети, Линии), а также контрольные точки АР, СР и ТСР. Представление двунаправленное.

Кроме функций для описания архитектуры сети используются и другие архитектурные компоненты. Основными из них являются транспортные объекты (transport entity). Это трейлы (trail) и соединения (connection). Напомним, что “транспортировка” – это функциональный процесс перемещения информации между пунктами, расположенными в разных местах. Тогда как физический процесс распространения информационных сигналов через физическую среду в терминах архитектуры сети SDH получил название “передача” (“transmission”). Трейлы и соединения как транспортные объекты перемещают информацию “прозрачно” (transparently) между пунктами в различных местах. Трейлы и соединения ограничиваются контрольными точками, в частности, трейлы ограничиваются точками доступа (Access Point – AP), а соединения – точками соединений (Connection Point – CP) или точками завершения соединений (Termination Connection Point – TCP). Слои сети всегда рассматриваются через отношения клиент/сервер.

Рассмотрим компоненты архитектуры функциональной модели транспортной сети.

Топологические компоненты. Toпологические компоненты обеспечивают абстрактное описание сети в терминах топологических отношений между наборами контрольных точек. Различают следующие топологические компоненты: транспортные сетевые слои, подсети и линии (link).

Транспортные сетевые слои определяются наборами подобных точек доступа, которые могут быть связаны для передачи информации. Переданная информация также является характеристикой слоя и называется характеристической информацией. Связи точек доступа в сетевом слое могут быть созданы и нарушены процессом управления слоя, изменением или заменой. Каждый транспортный сетевой слой обеспечивает возможность транспортировки для слоя выше и использует возможности транспортировки, обеспеченные слоем ниже. Слой, обеспечивающий транспортировку, назван сервером, и слой, использующий транспортировку, назван клиентом. Два таких слоя участвуют в отношениях клиент/сервер. Транспортные сетевые слои определяются двумя транспортными объектами – трейлами и соединениями. Для транспортных сетевых слоев применимы процедуры композиции и декомпозиции. Сеть слоя создается из подсетей и линий между ними. Пример сети слоя показан на рис. 2.1.

Подсети определяются полным набором подобных точек соединений, которые могут быть связаны с целью передачи характеристической информации. Связи точек соединений в подсети могут быть созданы и нарушены процессом управления сети слоя. Подсети создаются из небольших подсетей и линий между ними. Самый низкий уровень этой рекурсии в функциональной модели сети – матрица, содержащаяся в индивидуальном элементе сети.

Линии определяются поднабором точек соединений в одной подсети, которые связаны с поднабором точек соединений в другой подсети с целью передачи характеристической информации между подсетями. Набор связей точек соединений, которые определяют линию, не может быть создан или нарушен процессом управления сети слоя. Линия представляет топологические отношения между парой подсетей. Вообще, линия используется, чтобы описать связь между точками соединений, содержащимися в одном элементе сети, с такими же точками в другом. Предельный уровень рекурсии линии в соответствии с концепцией иерархического представления сети в виде слоев представляет среда передачи.

Транспортные объекты. Транспортные объекты обеспечивают прозрачную информационную передачу между контрольными точками в сети слоя.

Различают два основных транспортных объекта в зависимости от того, проверяется ли целостность переданной информации. Они названы соединениями и трейлами. Различают соединения сетей, соединения подсетей и соединения линий в соответствии с топологическими компонентами, которым они принадлежат.

Соединения сети ограничиваются точками завершения соединений (TCP). Соединение сети – самый высокий уровень абстракции в пределах слоя и оно может быть разделено в соединение подсети и соединение линии. (При этом нет данных относительно целостности переданной информации, хотя данные относительно целостности соединения могут быть получены из других источников).

Соединения подсети ограничиваются точками соединения на границе подсети и представляют связи между точками соединения. Соединения подсети создаются конкатенацией (связкой) соединений подсетей более мелких и соединений линий. Самый низкий уровень рекурсии соединений подсети – это матричные соединения на индивидуальной матрице в элементе сети.

Соединение линии способно к передаче информации прозрачно через линию между двумя подсетями. Соединения линии ограничиваются точками соединения на границе линии и подсетей и представляют связи между парой точек соединения. Соединения линий обеспечиваются трейлами в сервер-слоях сети.

Трейл обеспечивает передачу характеристической информации между точками доступа. Трейл формируется из соединения сети, включая функции завершения трейла между TCP и точками доступа.

Транспортные функции. В описании архитектуры сетей слоев различны две обрабатывающие функции (адаптация и завершение). Они выполняются вместе в границах слоя.

Функция алаптации источника – процесс, посредством которого характеристическая информация слоев клиента сети приспособлена к форме, подходящей для транспортировки в сервер-слоях сети. Комплементарная функция восстановления информации на приеме – это функция адаптации стока. Конкретная функция адаптации зависит от характеристической информации в двух слоях. Например, процессы, которые могут происходить отдельно или в комбинации между слоями в функциях адаптации: кодирование, отображение (размещение), цифровая коррекция по прямой линии, цифровая коррекция с использованием вставок, мультиплексирование и другие.

Функции завершения трейла обеспечивают заполнение и чтение информации, относящейся к целостности передаваемой информации в трейле.

Функции соединения обеспечивают необходимую гибкость в пределах слоя. Она может использоваться оператором сети для обеспечения маршрутизации, защиты и восстановления. Функции соединения выполняются как пространственный переключатель. В матрице соединений функция соединения реализуется как переключатель.

Контрольные точки. Контрольные точки формируются посредством связи между входами и выходами транспортных обрабатывающих функций и/или транспортных объектов. Точки доступа ограничивают трейлы, точки соединения и точки завершения соединения ограничивают соединения. Для подключения сети синхронизации и сети управления используются также определенные контрольные точки.

Теперь, оперируя перечисленными компонентами архитектуры транспортной сети, рассмотрим функциональную трехуровневую модель транспортной сети, в которой различают сети слоев каналов, трактов и секций. (Здесь не надо путать понятие сетевых слоев транспортной сети с сетевыми слоями, используемыми в Рек. I.311.).

Сеть слоев каналов определяется как сеть, в которой информация передается между точками доступа слоя каналов для прямой поддержки различных услуг электросвязи.

Сеть слоев трактов – сеть слоев, в которой информация передается между точками доступа слоя трактов для поддержки одной или большего количества сетей каналов. В сети SDH сеть слоев трактов может быть декомпозирована в сети слоев трактов низкого порядка и сети слоев трактов высокого порядка.

Сеть слоев секций среды передачи зависит от среды передачи и обеспечивает перемещение информации между точками доступа слоя секций для поддержки одной или большего количества сетей слоев трактов. Далее сеть слоев секций среды передачи может быть декомпозирована в сети слоев секций (мультиплексной и регенерационной) и сеть слоев секции физической среды передачи.

Сеть слоев секции физической среды – сеть, в которой используются оптические волокна, металлические пары и радиоволны.

В каждом слое сеть имеет определенную структуру и состоит из подсетей и линий между ними. Подсети – международная часть, национальные части сети слоя и т.д.

Обозначения элементов архитектуры сети SDH приведены на рис. 2.2. В качестве примеров использования архитектуры на рис. 2.3. показана функциональная модель терминального мультиплексора типа I.2, в котором возможно мультиплексирование входных компонентных сигналов E11, E12, E2, E31, E32. Но последние два сигнала в данном мультиплексоре могут быть введены в сигнал синхронного транспортного модуля через формирование VC-3 – TU-3 – VC-4.

Функциональная модель мультиплексора ввода-вывода (ADM) типа III.1 имеет такой же вид, но в матрицах соединений (LPC, HPC) должны быть еще одни наборы портов для подключения сигналов виртуальных контейнеров со стороны формирования агрегатных сигналов.

На рис. 2.4 приведена функциональная модель терминального мультиплексора (также типа I.2), в котором возможно мультиплексирование сигналов E31, E32, E4. Первые два сигнала вводятся через формирование AU-3. Для мультиплексора ввода-вывода (ADM) типа III.1 в матрице соединений HPC должен быть предусмотрен еще один набор портов для подключения сигналов виртуальных контейнеров со стороны агрегатных потоков. На рис. 2.4 слои регенерационной, мультиплексной секций и секции физической среды представлены композицией одного слоя секций. На рис. 2.5 приведена функциональная модель терминального мультиплексора типа II.2.

Для транспортирования групп виртуальных контейнеров без изменения полезной нагрузки используются тандемные соединения. Подслой тандемного соединения виртуальных контейнеров низкого порядка размещается между слоями трактов виртуальных контейнеров низкого порядка и слоем тракта виртуального контейнера высокого порядка. Подслой виртуальных контейнеров высокого порядка размещается между слоями виртуальных контейнеров высокого порядка и слоем мультиплексной секции. На рис. 2.6 с использованием элементов архитектуры приведен трейл VC-4 в сети, которая разделена на три области обслуживания. Тандемное соединение организуется в области промежуточного оператора.

 

Рисунок 2.3 – Функциональная модель терминального мультиплексора типа I.2

 

 

Рисунок  2.4 – Функциональная модель терминального мультиплексора (Е31 или Е32 – VC-3 – AU-3 – STM-N; E4 – VC-4 – AU-4 – STM-N)

 

Примечание. Мультиплексор ввода/вывода в дополнение имеет еще один
вход/выход в матрице Соединений (функции НРС). На рисунке этот
вход/выход не показан

 

Рисунок 2.5 – Функциональная модель терминального мульплексора
(STM-N – AU-4 – VC-4 – AU-4 – STM-M, M>N)

Примечание. Мультиплексор ввода/вывода в дополнение имеет еще один
вход/выход в матрице Соединений (функции НРС). На рисунке этот
вход/выход не показан.

 

 

 

 

Рисунок 2.6 – Пример трейла VC-4 с тандемным соединением в области
промежуточного оператора