Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка (953099), страница 86
Текст из файла (страница 86)
Другой способ построения мультиплексора базируется не на одной, а на паре волноводовпистнн (рис. 11.19, б). Принцип действия такого устройства аналогичен предыдущему случаю за исключением того, что здесь для фокусировки и интерференции используется дополнительная пластина. Глава 11. Первичные сети Порты ввода-вывода Входные зопноаоды е ВВОД к1 2 ем Зеркало Вспномвт-пластина дифракционнал структура на основе массива аслноеодое Х1 2 Вывод о Ввод км2к тк Рис.! 1.19.
Полное демультиплексирозание сигнала с помощью дифракционной фазозод решетки Интегральные решетки А%'О (называемые также фазарами) стали одними из ключевых элементов мультиплексоров 2)тт'ЭМ. Они обычно применяются для полного демультиплексирования светового сигнала, так как хорошо масштабируются и потенциально могут успешно работать в системах с сотнями спектральных каналов. Оптические кросс-коннекторы В сетях с ячеистой топологией необходимо обеспечить гибкие возможности для изменения маршрута следования волновых соединений между абонентами сети. Такие возможности предоставляют оптические кросс-коннекторы, позволяющие направить любую из волн входного сигнала каждого порта в любой из выходных портов (конечно, при условии, что никакой другой сигнал этого порта не использует эту волну, иначе необходимо выполнить трансляцию длины волны), Существуют оптические кросс-коннекторы двух типов: О оптоэлектронные кросс-коннекторы с промежуточным преобразованием в злектри.
ческую форму; ьз полностью оптические кросс-коннекторы, или фотонные коммутаторы. Исторически первмми появились оптоэлектронные кросс-коннекторы, за которыми и закрепилось название оптических кросс-коннекторов. Поэтому производители полностью оптических устройств этого типа стараются использовать для них другие названия: фотонные коммутаторы, маршрутизаторы волн, лямбда-маршрутизаторы. У оптоэлектронных кросс-коннекторов имеется принципиальное ограничение — они хорошо справляются со своими обязанностями при работе на скоростях до 2,5 Гбитггс, но начиная со скорости ГВ Гбит/с и выше, габариты таких устройств и потребление энергии превышают допустимые пределы.
Фотонные коммутаторы свободны от такого ограничения. 341 сети Отм В фотонных коммутаторах используются различные оптические механизмы, в том числе дифракционные фазовые решетки и микроэлектронные механические системы (МтсгоЕ1естго МесЬап!са! Яузтеш, МЕМЯ). МЕМБ представляет собой набор подвижных зеркал очень маленького (диаметром менее миллиметра) размера (рис. 11.20). Коммутатор на основе МЕМЯ включается в работу после демультиплексора, когда исходный сигнал уже разделен на составляющие волны. За счет поворота микрозеркала на заданный угол исходный луч определенной волны направляется в соответствующее выходное волокно. Затем все лучи мультиплексируются з общий выходной сигнал.
Набор зеркал Рис. 11.20. Микроэлектронная механическая система кросс-коммутации По сравнению с оптоэлектронными кросс-коннекторами фотонные коммутаторы заничают объем в 30 раз меньше и потребляют примерно в 100 раз меньше энергии. Однако у устройств этого типа низкое быстродействие, к тому же они чувствительны к вибрации. Тен не менее системы МЕМБ находят широкое применение в новых моделях фотонных коммутаторов. Сегодня подобные устройства могут обеспечивать коммутацию 256 к 256 спектральных каналов, планируется выпуск устройств с возможностями коммутации 1024 к 1024 каналов и выше. Сети ОТй Причины и цели создания Сети 0%ОМ не являются собственно цифровыми сетями, так как они лишь предоставляют пользователям отдельные спектральные каналы, являющиеся не более чем несущей срехсй.
Лля того чтобы передавать по такому каналу цифровые данные, необходимо каким-то ебрззом договориться о методе модуляпии или кодирования двоичных данных, а также ппетусмотреть такие важные механизмы, как контроль корректности данных, исправление бкьптых ошибок, обеспечение отказоустойчивости, оповещение пользователя о состоянии акднвения и т, и. 342 Глава 11.
Первичные сети Исторически мультиплексоры РЮРМ были также и мультиплексорами ЗОН, то есть в каждом из волновых каналов для решения перечисленных задач они использовали технику 50Н. Однако по прошествии некоторого времени эксплуатации сетей 50Н/РЪЧРМ стали заметны определенные недостатки, связанные с применением технологии 5РН в качестве основной технологии передачи цифровых данных по спектральным каналам 0% 0М. Перечислим эти недостатки. О Недоплаточнал эффективность кодов ЕЕС, лриилтьа в качеплве пландарта ЯРН.
Это препятствует дальнейшему повышению плотности спектральных каналов в мультиплексорах РЮРМ. Логика здесь следующая: при увеличении количества спектральных каналов в оптическом волокне увеличивается взаимное влияние их сигналов, следовательно, возрастают искажения сигналов и, как следствие, битовые ошибки при передаче цифровых данных по этим спектральным каналам. Если же процедуры РЕС настолько эффективны, что позволяют «на лету» устранить значительную часть этих ошибок, то этими ошибками можно пренебречь и увеличить количество спектральных каналов, Или же не увеличивать количество каналов, но увеличить длину нерегенерируемых секций сети.
О Слишком «мелкие* единицы коммутации для магистральных сетей, работающих нв скоростях 10 и 40 Гбит/с (а не за горами и 100 Гбит/с). Даже контейнеры максимального размера ЧС-4 (140 Мбит/с) являются недостаточно крупной единицей длл мультиплексоров 5ТМ-256, которые должны коммутировать до 256 контейнеров для каждого своего порта. Это обстоятельство усложняет оборудование сети, поэтому желательно наличие единиц коммутации, более соответствующих битовой скорости линий сети.
Механизмы смежной и виртуальной конкатенации БРН частично решают эту проблему, но она остается. О Не учтены особенности трафика различного типа. Разработчиками технологии ВРН принимался во внимание только голосовой трафик. На преодоление этих недостатков нацелена новая технология оптических транспортных сетей (Орг!са! Тгапзрогг Хегзчогй, ОТХ), которая обеспечивает передачу и мультиплексирование цифровых данных по волновым каналам РЪУРМ более эффективно, чем БРН. В то же время сети ОТХ обеспечивают обратную совместимость с БРН, так как для мультиплексоров ОТХ трафик ЯРН является одним из видов пользовательского трафика наряду с такими клиентами, как Егйегпег и СЕР Нужно отметить, что технология ОТХ не заменяет технологии Р»ЧРМ, а дополняет ее волновые каналы «цифровой оболочкой»'.
Архитектура сетей ОТХ описана в стандарте 1Т()-Т С.872, а наиболее важные технические аспекты работы узла сети ОТХ описаны в стандарте С.709. Иерархия скоростей Технология ОТХ многое взяла от технологии 8РН, в том числе коэффициент кратности скоростей 4 для построения своей иерархии скоростей. Однако начальная скорость иерархии скоростей ОТХ гораздо выше, чем у ЯРН: 2,5 Гбит/с вместо 155 Мбит/с. ' Термин «цифровая оболочка» (4181Ы зчгаррег) иногда даже используется в качестве названия самой з4з Сети ОТН В настоящее время стандартизованы три скорости ОТХ, которые выбраны так, чтобы про- зрачным образом передавать кадры БТМ-16, ЯТМ-64 н 5ТМ-256 вместе со служебными заголовками (табл. 11.4).
Таблица 11.4. Иерархии скоростей технологии ОТН Приведенные значения скорости ОТ1Лг (Орт!са! СЪаппе! Тгапзроге ~3п!Г !ете! !г — транспортный блок оптического канала уровня а) учитывают наличие заголовков в кадрах ОТХ. Работа над стандартизацией иерархии скоростей ОТХ продолжается, в 1Т15-Т идет обсуждение новой скорости ОТ!)4 (предположительно 160 Гбит/с), а также скорости в 1,2 Гбит/с, которая может быть использована для передачи трафика О!йаЪ|г ЕгЪегпес. Аббревиатура ОТ!Лг обозначает не только уровень скорости ОТХ, но и один из протоколов ОТХ, а также формат блоков данных этого протокола. В технологии ОТХ существуют и другие протоколы и блоки данных, которые рассматриваются в следующем разделе.
Стек протоколов ОТМ Стек протоколов ОТХ состоит из 4-х уровней, их назначение напоминает назначение уровней стека протоколов ЯЭН. На рис. 11.21 показана обобщенная архитектура сети ОТХ и области применения прото- кола каждого уровня, а на рис.11.22 — иерархия протоколов ОТХ. ОРО ЗОН Ейвте ОЕР ОН юегпе1 ЕР Рис. 11.21. Сеть ОТЙ и распределение протоколое Клиенты: ВОН, Е1негпег, АТМ, ОЕР, ...
Рм~. 1т оо иа а ь ~кнппюгттм Главе 11. Первичные сети Нижний уровень протоколов составляет оптический канал (Орйса! СЬаппе1, ОсЬ); обычно это спектральный канал 1)%1)М. Данный уровень примерно соответствует фотонному уровню технологии Я)Н. Протокол ОРУ (Орйса! СЬаппе! Рау!оаг! ()и!г — блок пользовательских данных оптического канава) ответственен за доставку данных между пользователями сети, Он занимается инкапсуляцией пользовательских данных, таких как кадры Я)Н или ЕГЬегпец в блоки ОР(), выравниванием скоростей передачи пользовательских данных и блоков ОР(), а на приемной стороне извлекает пользовательские данные и передает их пользователю.
В зависимости от скорости передачи данных этому протоколу соответствуют блоки ОР()1, ОР(!2 и ОР()3. Для выполнения своих функций протокол ОР(! добавляет к пользовательским данным свой заголовок ОР(! ОН (ОтегНеад). Блоки ОР() не модифицируются сетью. Этот протокол является аналогом протокола тракта 31)Н. Протокол О!И! (Орг!са! СЬаппе! Раса Пп!г — блок данных оптического канала) так же, как и протокол ОР(), работает между конечными узлами сети ОТХ. В его функции входит мультиплексирование и демультиплексирование блоков ОР(), то есть, например, мультиплексирование четырех блоков ОР()1 в один блок ОР()2. Кроме того, протокол ОО() поддерживает функции мониторинга качества соединений в сети ОТХ.
Этот протокол формирует блоки ОП(! соответствуюшей скорости, добавляя к соответствующим блокам ОР() свой заголовок. Протокол О1Н! является аналогом протокола линии 31)Н. Протокол ОТ() (Орйса! СЬаппе! Тгапзрогг ()и!г — транспортный блок оптического канала) работает между двумя соседними узлами сети ОТХ, которые подцерживают функции электрической регенерации оптического сигнала, называемые также функциями ЗК (гег!ш!пй, гезЬар!пй и гейепегайоп). Основное назначение этого протокола — контроль и исправление ошибок с помощью кодов РЕС.
Этот протокол добавляет к блоку О1ИЛс свой концевик, содержащий код РЕС, образуя блок ОТ()Ь. Протокол ОТ() соответствует протоколу секции ЯЭН. Блоки ОТ()Ь помещаются непосредственно в оптический канал. Кадр ОтН Кадр ОТХ состоит из 4080 столбцов (байтов) и 4 строк (рис. 11.23). Столбцы: 1 15 17 3824 3825 4080 Строки: Рио. 11.28. Формат кадра ОТЫ Кадр состоит из поля пользовательских данных (Рау!оад) и служебных полей блоков ОР!1, ОГШ и ОТ(!. Формат кадра не зависит от уровня скорости ОТХ, то есть он, например, одинаков для блоков ОР(!1/ОО(!1/ОТ()1 и ОР()2/О()(!2/ОТ(!2. Поле пользовательских данных располагается с 17 по 3824 столбец и занимает все четыре строки кадра, а заголовок блока ОРАЗ занимает столбцы 15 и 16 также в четырех строках.
При необходимости заголовок ОР(! ОН может занимать несколько кадров подряд (в этих 345 Сети ОТМ случаях говорят о мультикадре ОТХ), например, такой вариант встречается в том случае, когда нужно описать структуру поля пользовательских данных, мультиплексирующую несколько блоков ОРО более низкого уровня.
Блок 01Н1 представлен только заголовком ОО() ОН (формально он также имеет поле данных, в которое помещен блок ОР()), а блок ОТ() состоит из заголовка ОТ() ОН и концевика ОТ() БЕС, содержащего код коррекции ошибок БЕС. Начинается кадр с небольшого поля выравнивания кадра, необходимого для распознавания вачзла кадра. Выравнивание скоростей Как и в других технологиях, основанных на синхронном мультиплексировании ТОМ, в технологии ОТХ решается проблема выравнивания скоростей пользовательских потоков со скоростью передачи данных мультиплексора. Механизм выравнивания скоростей ОТХ является некоторым гибридом механизма бит-стаффинга технологии РОН и механизма положительного и отрицательного выравнивания на основе указателей, используемого в технологии ЯЭН.
Работа механизма выравнивания ОТХ зависит от того, какой режим отображения нагрузки на кадры ОТМ поддерживается для данного пользовательского потока — синхронный или асинхронный. В режиме синхронного отображения нагрузки мультиплексор ОТМ синхронизирует прием и передачу данных от синхроимпульсов, находящихся в принимаемом потоке пользовательских данных. Этот режим рассчитан на пользовательские протоколы, данные которых хорошо синхронизированы и содержат в заголовке специальные биты синхронизации (такие как ВОН). В этом случае механизм выравнивания фактически простаивает, так как скорость передачи данных всегда равна скорости их поступления, поэтому выравнивать нечего. В режиме асинхронного отображения нагрузки мультиплексор ОТХ синхронизируется от собственного источника синхроимпульсов, который не зависит от пользовательских данных (это может быть любой из способов синхронизации, рассмотренных в разделе, лосвященном технологии РОН).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
