Модульный принцип построения оборудования транспортных телекоммуникационных сетей

Модульный принцип построения оборудования транспортных телекоммуникационных сетей

Рассматривается модульный принцип построения оборудования транспортных телекоммуникационных сетей, реализованный в оборудовании систем передачи МСТО-ЫЕ. Модульный подход подразумевает, что сетевой элемент состоит из нескольких конструктивно законченных и функционально самостоятельных компонентов (модулей). Это обеспечивает возможность масштабирования в соответствии с требованием потребителя. Каждый модуль может быть с легкостью исключен из одного сетевого элемента и включен в другой сетевой элемент. Модульный принцип построения оборудования позволяет реализовать открытую архитектуру. Каждый модуль оборудования состоит из базового модуля, решающего основные функции, и являющегося наиболее дорогостоящей частью, и нескольких трибутарных карт, обеспечивающих поддержку определенных интерфейсов (Е1, БТМ-1, БТМ-4, РЕ, ЭЕ и.тд.), и имеющих относительно низкую стоимость. Заменой программы базового модуля и установкой определенных трибутарных карт можно трансформировать один и тот же модуль оборудования для решения самых различных задач с минимальными издержками. При этом, связь между составными частями сетевого элемента осуществляется посредством оптических волокон в последовательном коде. В процессе эксплуатации сетевой элемент ЫЕ-МСТО легко может быть подвергнут модернизации подключением дополнительных модулей или исключением избыточных (которые могут быть использованы в другом сетевом элементе). Это экономит средства оператора за счет исключения затрат на избыточную функциональность и приобретение оборудования в расчете на будущую потребность. Поскольку модули одного ЫЕ-МСТО соединяются между собой оптическими волокнами, возможно построение "распреде-Ключееые слова: модульное сетевое ленных" сетевых элементов с размещением модулей в непосредственной близости к месту потреб-

транспортное оборудование, ления трафика. Реализация модульного принципа в МСТО-ЫЕ позволила существенно упростить

линейный модуль, трибутарный построение как аппаратной, так и программной части сетевого элемента, за смет чего

модуль, сетевой элемент, интерфейс. снизить стоимость оборудования, повысить над ежность и гибкость сетей, базирующихся на нем.

Андреев В.А.,

дт.н., профессор, Заслуженный деятель науки РФ, ректор ФГОБУ ВПО ПГУТИ

Бурдин В.А.,

дт.н., профессор, проректор по науке и инновациям ФГОБУ ВПО ПГУТИ

Телешевский С.Г.,

младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории кафедры "Линий связи и измерений в технике связи" ФГОБУ ВПО ПГУТИ

Шустанов В.Ю.,

младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории кафедры "Линий связи и измерений в технике связи" ФГОБУ ВПО ПГУТИ

Традиционные принципы построения оборудования транспортных телекоммуникационных сетей базируются на использовании системной шины ТеЬсотВиБ, с помощью которой осуществляется объединение трибутарньх сигналов в линейный сигнал, ввод трибу-тарньх сигналов в линейный сигнал и вывод трибутарных сигналов из линейного сигнала, и специализированных микросхем [1-5]. Функции мастера и каждого трибутарного модуля реализованы в отдельных специализированных микросхемах. Управление режимами работы этих микросхем осуществляется контроллером с использованием отдельной шины, которая состоит из физических цепей передачи и приема данных управления и их синхронизации. Такой принцип построения обусловливает сложности реализации аппаратной части оборудования из-за наличия большого количества физических цепей используемых шин. При увеличении скорости

передачи сигнала системной шины сложности возрастают. Наличие большого количества специализированных микросхем и микросхемы контроллера затрудняют и увеличивают сроки разработки оборудования. Реконструкция транспортных сетей при использовании подобного оборудования требует практически полной замены оборудования.

В отличие от традиционного подхода модульный принцип построения оборудования предполагает реализацию следующих положений.

Отказ от шины ТеесотВиБ. Связь между составными частями сетевого элемента осуществляется посредством оптических волокон в последовательном коде.

Модульный подход Сетевой элемент состоит из нескольких конструктивно законченных и функционально самостоятельных компонентов (модулей), что обеспечивает возможность масштабирования в соответствии с требованием потребителя. Каждый модуль может быть с легкостью исключен из одного сетевого элемента и включен в другой сетевой элемент.

Открытая архитектура. Каждый сетевой элемент оборудования состоит из линейного модуля, решающего основные функции и являющегося наиболее дорогостоящей частью, и нескольких трибутар-ных модулей, обеспечивающих поддержку определенных интерфейсов (Е1, 5ТМ-1, БТМ-4, Р, Э и т.д.) и имеющих относительно низкую стоимость. Заменой программы линейного модуля и установкой определенных трибутарных модулей можно трансформировать один и тот же сетевой элемент оборудования для решения самых различных задач с минимальными издержками.

Реализация вышеперечисленных положений оказалось возможной благодаря стремительному развитию интегральных микросхем программируемой логики (РРЭА). В последние годы произошло как резкое снижение стоимости этих микросхем, так и увеличение их логической емкости. Применение РРЭА позволило существенно упро-

стить построение сетевого элемента. При этом произошло упрощение как аппаратной части (печатные модули имеют небольшие размером, количество слоев печатных плат составляет 4), так и программной части (значительное количество разработанных программных компонентов используется в реализации различных модулей).

Модульный принцип был положен в основу мультисервисной транспортной платформы МСТО-Ы производства ОАО "Юрьев Польский завод "Промсвязь". Модули МСТО-Ы обеспечивают построение оборудования до уровня БТМ-4 включительно. Внешний вид корпуса МСТО-Ы с набором модулей представлен на рис. 1.

В оборудовании используется два вида модулей: линейные и трибутарные. Комбинации модулей с соответствующим программным обеспечением позволяют создать необходимый сетевой элемент. По сравнению с существующими аналогами в МСТО-N за счет использования микросхем программируемой логики (FPGA) аппаратная часть оборудования уменьшена более чем на 60%. Ниже приведены основные характеристики платформы.

Функциональные возможности:

— матрица коммутации на уровне VC12 и VC4;

— 100% "горячее" резервирование матрицы коммутации, узлов синхронизации и агрегатных блоков;

— поддержка резервирования трафика (MSP, SNCP), в том числе работа в "кольце";

— поддержка WDM технологий для увеличения пропускной способности.

19" корпус МСТО-N имеет 14 посадочных мест для модулей. Корпус не имеет BackPlane (кросс плата). Модули в элементе сети соединяются гибким шлейфом, элементы между собой соединяются оптическими патчкордами. Настольный вариант корпуса МСТО-N имеет модуль источника питания AC/DC220B/48B.

Габаритные размеры 19" корпуса МСТО: 436х250х133(31_1) мм.

Габаритные размеры настольного корпуса МСТО: 442x252x133(3U) мм.

Линейные модули:

• Мастер — модуль для сигнала уровня STM-1 (М1) имеет два линейных интерфейса уровня STM-1, энергонезависимую память и обеспечивает:

— контроль и управление оборудованием МСТО-N (интерфейс 10/100 Base-T) посредством систем управления "МСТО-Модуль" или "МСТО-Сеть";

— коммутацию до 21 трибутарного потока Е1 или до 8 портов Ethernet 10/100 нагрузки на 2 потока STM-1 линейной стороны;

— синхронизацию модуля М1 от источников: внутреннего, внешнего, агрегатных и компонентных сигналов;

— горячее резервирование матрицы коммутации и узла синхронизации;

— тип интерфейса — электрический G.703 или оптический G.957, G.692 (CWDM);

— исполнение интерфейсов — сменные SFP модули;

— тип оптических разъемов — LC.

Модуль имеет порт ввода-вывода сигнала внешней синхронизации.

Характеристики линейных интерфейсов определяются характеристиками модулей SFP

• Мастер — модуль для скорости STM-4/1 (М4) имеет два независимо конфигурируемых линейных интерфейса уровня STM-4/1, энергонезависимую память и обеспечивает:

— контроль и управление оборудования МCTО-N (интерфейс 10/100 Base-T) посредством систем управления "МCTO-Модуль" или "МCTО-Cеть";

— коммутацию 12 трибутарных потоков уровня STM-1 или 8 портов Ethernet 10/100 нагрузки на 2 потока STM-4/1 линейной стороны;

— синхронизацию модуля М4 от источников: внутреннего, внешнего, агрегатных и компонентных сигналов;

— "горячее" резервирование матрицы коммутации и узлов синхронизации;

— тип интерфейса - оптический G.957, G.692 (CWDM);

— исполнение интерфейсов - сменные SFP модули;

— тип оптических разъемов - LC.

Модуль имеет порт ввода-вывода сигнала внешней синхронизации.

Характеристики линейных интерфейсов определяются характеристиками модулей SFP

Tрибутарные модули

• МодульЕ1:

— количество потоков Е1 в одном модуле -7;

— полное соответствие G.703;

— поддерживает функцию "Retiming" для каждого потока Е1.

• Модуль S1:

— количество интерфейсов STМ-1 - 4шт.;

— тип интерфейса - электрический G.703 или оптический G.957, G.692 (CWDM);

— исполнение интерфейсов - сменные SFP модули;

— тип оптических разъемов - LC.

Характеристики интерфейсов определяются характеристиками модулей SFP

• Модуль F ^stE^ei'net):

— количество интерфейсов Ethernet 100 BASE-TX - 4шт.

— тип интерфейса - электрический 8Р8С 10/100 Base-T, IEEE 802.3.

Контроль и управление внешними устройствами:

Контроль и управление внешними устройствами осуществляется при работе совместно с модулем HKP (Housekeeping):

— прием сигналов от 8-ми аварийных датчиков ("токовая петля");

— передача 4 сигналов управления внешним устройствам ("сухие" контакты реле).

Cистема управления "МCTО-Модуль":

Предназначена для управления одиночным модулем (сетевым элементом) оборудованием МСТО-N в процессе эксплуатации и в режиме пуско-наладки.

Тотема управления "МCTО-Cеть":

Предназначена для контроля и управления оборудованием МСТО-N в транспортных сетях свободной конфигурации.

Рис. 2

Электропитание:

— напряжение источника питания постоянного тока: от19 до 72 В;

— потребляемая мощность одного модуля не более 10 Вт.

На рис. 2 представлен вариант применения оборудования МСТО-Ы на взаимоувязанной сети РФ.

Таким образом, в процессе эксплуатации сетевой элемент МСТО-Ы легко может быть подвергнут модернизации подключением дополнительных модулей или исключением избыточных (которые могут быть использованы в другом сетевом элементе). Это экономит средства оператора за счет исключения затрат на избыточную функциональность и приобретение оборудования в расчете на будущую потребность. Поскольку модули одного ЫЕ-МСТО соединяются между собой оптическими волокнами, возможно построение "распределенных" сетевых элементов с размещением модулей в непосредственной близости к месту потребления трафика. Реализация

модульного принципа в МСТО-ЫЕ позволила существенно упростить построение как аппаратной, так и программной части сетевого элемента, за счет чего снизить стоимость оборудования, повысить надежность и гибкость сетей, базирующихся на нем. Все это позволяет говорить о перспективах применения на инфокоммуникацион-ных сетях оборудования транспортных телекоммуникационных сетей, построенного по модульному принципу.

Литература

1. Патент ЫБ 20030112833, 12.12.2002.

2. Патент ЫБ 20060168330,30.11.2005.

3. Патент иБ 20060222005, 03.03.2006.

4. Патент иБ 7630397, 26.10.2006.

5. Патент иБ 7305014, 04.12.2007.