гл 2 Соколов

Первый вывод, который напрашивается после просмотра рисунка 2.4, состоит в том, что можно сравнивать методы STM и ATM между собой. Кроме того, правомерно сравнение оборудования SDH и PDH. Аналогично, весьма корректным выглядит анализ достоинств и недостатков услуги VBR, CBR и ABR.

Конечно, можно сравнивать оборудование STM и ATM, но делать это нужно весьма корректно. Для того чтобы внести некоторую ясность, давайте отвлечемся на историю, близкую

êанекдотичной. Рассмотрим два варианта сравнения легковых автомобилей.

Первый вариант - анализ достоинств и недостатков двух моделей: западногерманского "Мерседеса" и отечественных "Жигулей" (далее "М" и "Ж"). Автомобили класса "М" имеют преимущества в таких показателях: надежность, комфортность, время набора скорости 100 км/час и в ряде других. Автомобили класса "Ж" дешевле и, как правило, потребляют меньше топлива на 100 км пробега. На основе этих (или с учетом дополнительных) показателей покупатель может принять решение о выборе автомобиля "М" или "Ж".

Второй вариант - сравнение автомобилей "М" и "Ж" с точ- ки зрения малоквалифицированных жуликов. Допустим, что они способны угнать автомобиль "Ж", а с автомобиля "М" могут только свинтить колеса. В качестве анализируемых показателей выступают вероятные доходы и возможный риск. Опуская дальнейшие рассуждения, мы можем констатировать, что возможны ситуации, когда корректным становится сравнение автомобиля "Ж" целиком и колес от автомобиля "М".

Так вот, когда сравниваются транспортные сети СЦИ и сети ATM, то часто (правда - не всегда!) рассуждения авторов подобны второму варианту из приведенного выше примера. На этом близкое к анекдотичному отступление закончено. Мы можем перейти к анализу функциональных особенностей оборудования СЦИ.

Создание оборудования, принадлежащего к семейству СЦИ, началось в восьмидесятых годах. Специалисты МСЭ

ê1988 году разработали первые рекомендации по СЦИ, в которых были специфицированы характеристики передачи на скорости, кратной 155,520 Мбит/с. Этот номинал известен по аббревиатуре STM-1. Здесь сокращение STM (Synchronous Transport Module) имеет иное значение - синхронный транспортный модуль [6, 19].

Немногим ранее в США была начата разработка стандарта SONET. Это название образовано из начальных букв трех слов - Synchronous Optical Network. В семействе SONET минимальный номинал скорости передачи составляет 51,840

11

Мбит/с [20]. Он был назван синхронным транспортным сигналом - STS (Synchronous Transport Signal). Примечательно то, что в семействе SONET специфицирован сигнал STS-3, который полностью совпадает с номиналом STM-1. Это озна- чает, что оборудование СЦИ, которое рекомендовано МСЭ, и SONET, отвечающее североамериканским стандартам, обладают хорошей совместимостью. По крайней мере, уровень совместимости этих типов оборудования выше, чем у предыдущего поколения ЦСП, которое относится к плезиохронной иерархии. В таблице 2.1 приведены основные номиналы скоростей передачи для оборудования СЦИ (МСЭ) и SONET [20].

Жирным шрифтом в таблице 2.1 выделены те номиналы СЦИ, которые рекомендованы МСЭ для практической реализации. Кстати, в таблицу 2.1, заимствованную из [20], не попали еще два, важных для практики, номинала оборудования СЦИ - STM-64 и STM-256, рассчитанныена передачу информации со скоростями 9,95328 Гбит/с и 39,81312 Гбит/с соответственно.

В названии СЦИ некоторых специалистов смущает слово "синхронная". Это прилагательное, в данном случае, не связано с проблемой синхронизации в сетях электросвязи. Слово "синхронная" в семействе СЦИ подчеркивает тот факт, что скорость передачи информации для каждого модуля типа STM-N равна N x 155,520 Мбит/с.

Если же рассмотреть скорости передачи в плезиохронной цифровой иерархии (разработанной МСЭ, типов "E" или "T"), то становится понятным, что подобного правила вычисления скоростей не существует. В таблице 2.2 приведены некоторые номиналы скоростей передачи для ЦСП, входящих в семейство плезиохронной цифровой иерархии [6, 20].

Говоря о плезиохронных ЦСП, следует упомянуть иерархию, принятую в Японии. Она более похожа на североамериканский, нежели на европейский вариант.

Переход на СЦИ обусловлен тем, что используемая ранее плезиохронная иерархия ЦСП обладала рядом существенных недостатков. С точки зрения системных вопросов основные недостатки ЦСП, входящих в плезиохронную иерархию, можно свести к следующим положениям [6, 7, 13]:

wневозможность эффективного доступа к ОЦК (а в системах большой емкости и трактам E1), что не позволяет экономично создавать сети электросвязи для ряда Операторов;

wограниченные возможности по реализации функций контроля и управления, что не позволяет обеспечить требуемые показатели надежности транспортной сети;

12

wотсутствие заголовков, необходимых для маршрутизации потоков битов, что снижает функциональные возможности транспортной сети.

13

Интуитивно понятно, что устранение этих недостатков может быть обеспечено введением дополнительной служебной информации, то есть снижением доли полезной нагрузки. Эта "жертва" оказалась весьма полезной.

Пояснить это утверждение без детального изложения схем формирования синхронного модуля STM-1 не просто. Более того, необходимо ввести ряд новых терминов и объяснить их. Эти вопросы выходят за рамки монографии. Мы поступим так. Читатель, интересующийся принципами построения СЦИ, обратится к монографии [6] или прямо к соответствующим рекомендациям МСЭ. Ему лучше пропустить пояснения к рисунку 2.5, представляющему весьма упрощенную модель, которая иллюстрирует новые возможности СЦИ.

Рисунок 2.5 Поток передаваемых битов

Доля служебной информации в передаваемом потоке битов может оцениваться различными способами. Здесь, для сравнения двух типов ЦСП, мы используем такой подход:

wдля получения искомых оценок рассматриваются две ЦСП обеих иерархий, которые обеспечивают мультиплексирование 63 трактов E1;

wканальные интервалы с номерами "0" и "16" будут вклю- чаться в состав ресурсов, используемых для передачи полезной информации;

wдоля служебной информации равна отношению числа битов, которые не участвуют в доставке сообщения пользователя, к общему числу переданных битов за единицу времени (одну секунду).

Âрезультате достаточно простых вычислений получаем, что доля служебной информации для СЦИ составляет чуть более 17%. Для ЦСП из плезиохронной иерархии эта величи-

14

на примерно равна 7,4%. Различие между этими величинами,

âзначительной мере, определяет основные функциональные возможности СЦИ. На рисунке 2.5 показана только одна такая возможность - определение номера (символ "¹") произвольного ОЦК. Та служебная информация, которая имеется

âплезиохронной иерархии, не позволяет точно определить место положения ОЦК - слово "Нет" в верхнем прямоугольнике. В СЦИ такая возможность существует, что отмечено словом "Да" в нижнем прямоугольнике.

Âкачестве важнейшего свойства СЦИ следует также отметить ее потенциальные возможности, касающиеся поддержки широкополосных услуг. Даже система STM-1 может обеспе- чить обмен любыми (естественно, из числа стандартизованных) цифровыми потоками, содержащими видеоинформацию или любые другие сообщения, требующие значительной полосы пропускания сигнала.

Стыки оборудования, принадлежащего к семейству СЦИ, определены в рекомендациях МСЭ и стандартах ETSI. В ка- честве среды передачи сигналов оборудование СЦИ использует, в основном, кабели с ОВ и цифровые РРЛ.

С точки зрения задач технической эксплуатации оборудование СЦИ также сделало шаг вперед. Ряд прогрессивных решений в СЦИ достигнут благодаря использованию ПО в отдельных компонентах оборудования передачи.

Важным свойством оборудования СЦИ - применительно к вопросам, рассматриваемым в монографии, - считается возможность объединения устройств передачи и кроссовой коммутации. Направлению "кроссовая коммутация" посвящен следующий параграф. Здесь мы только ограничимся констатацией факта о возможной интеграции функций передачи и кроссовой коммутации.

Рисунок 2.6 Схема оборудования СЦИ

15

В завершение параграфа 2.1.2 целесообразно привести общую схему оборудования СЦИ. На рисунке 2.6 показана максимально упрощенная система передачи, относящаяся к СЦИ. Она ограничена двумя точками, которые могут рассматриваться как узлы транспортной сети, между которыми организуется линия передачи по одной паре ОВ.

Терминальные мультиплексоры (ТМ) и МВК образуют своего рода ядро системы передачи, относящейся к семейству СЦИ. Между ними используется пара ОВ. При значительной длине линии передачи в ней устанавливаются регенераторы

(Р). Цифровые потоки в оборудовании СЦИ могут формироваться различными способами. На рисунке 2.6 показан один из возможных вариантов, когда цифровые потоки поступают из оборудования плезиохронной иерархии.

Чаще всего в названии ЦСП плезиохронной иерархии фигурируют способ преобразования сигналов (ИКМ) и численность образуемых каналов. Таким образом, типичными названиями для европейской иерархии стали ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и ИКМ-1920. В обеих частях рисунка 2.6 изображены "K" систем передачи ИКМ-30 и "L" систем передачи ИКМ-480. Если кроссовая коммутация не используется, то каждый i-й порт любой системы передачи (ИКМ-30 или ИКМ-480) в левой части схемы связан с одноименным портом в таком же оборудовании плезиохронной иерархии в правой части.

Оборудование СЦИ рассмотрено в этом параграфе на уровне "черного ящика", для которого, с точки зрения телекоммуникационной системы в целом, кратко проанализированы существенные функциональные возможности. Их нельзя считать полными, пока не рассмотрены те дополнительные услуги, которые поддерживаются оборудованием кроссовой коммутации.

16

2.1.3. Кроссовая коммутация

Рассмотрим две сети одинаковой топологии. Первая из них - сеть автомобильных дорог, вторая - телекоммуникационная. Структуры обеих сетей представлены на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 Две сети одинаковой топологии

Для сети автомобильных дорог показан маршрут между городами "D" и "B", проходящий через транзитный пункт"A". Если считать, что приведенная структура сети автомобильных дорог подобна четырехугольнику, то длина пути между городами "D" и "B" составляет: DA + AB. Время "T1", необходимое на переезд между этими городами со средней скоростью "V1", оценивается известным из начального курса физики выражением:

T1 = (DA + AB) / V1.

Теперь рассмотрим телекоммуникационную сеть. Пусть нас интересует более длинный маршрут - между городами "D" и "C", проходящий транзитом через пункты "A" и "B".

T2 = (DA + AB + BC) / V2.

Для реальных расстояний между городами и скоростей автомобилей всегда будет справедливо неравенство T1 >> T2. Это неравенство объясняется тем, что информация в телекоммуникационных сетях передается практически со скоростью света, то есть V2 >> V1. С практической точки зрения подобные рассуждения означают, что транзитные соединения (без задержки информации для ее обработки) в местных сетях электросвязи не приводят к заметному росту времени распространения электромагнитных сигналов.

17

Этот вывод подводит нас к идее применения кольцевых топологий в местных транспортных сетях. Рассмотрим рисунок 2.8.

Рисунок 2.8 Кольцевая топология местной транспортной сети

Объединение всех узлов транспортной сети, в качестве которых показаны МВК, осуществляется за счет прокладки кабеля (либо строительства цифровой РРЛ) по кольцевой схеме. В каждом МВК происходит такое распределение ресурсов, что все узлы коммутируемых (вторичных) сетей могут быть связаны между собой необходимым способом. На рассматриваемом рисунке для МВК1 показан вариант, когда все узлы могут быть соединены прямыми пучками линий передачи (V12, V13 и V14), то есть реализуется структура связи типа"каждыйс каждым". Эта структура называется также полносвязным графом [21].

На рисунке 2.8 между МВК1 и МВК4 показана пунктирная линия, которая собственно и "замыкает" кольцо. Эта линия также участвует в формировании цифровых трактов, необходимых коммутируемым сетям. К подробному анализу принципов обеспечения коммутируемых сетей канальными ресурсами мы еще вернемся. Сначала целесообразно рассмотреть те виды ресурсов, которые могут быть использованы в транспортных сетях.

Несколько возможных вариантов, связанных с канальными ресурсами, показано на рисунке 2.9. Верхняя часть рисунка иллюстрирует простейший случай, когда три линии передачи образованы отдельными парами ОВ в общем кабеле (ОВ12, ОВ13 и ОВ14). В этом случае выполняются очень простые функции кроссовой коммутации.

В нижней части рисунка 2.9 представлен вариант деления ресурсов цифрового тракта. Если потребность в канальных ресурсах между узлом "1" с узлами "2", "3" и "4" составляет V12, V13 и V14 соответственно, то в цифровом тракте будет выделена несколько большая пропускная способность: ]V12[,

18

]V13[ и ]V14[. Знак "] [" означает округление до некого значения, которое определяется модульностью используемой ЦСП. Например, если V12 равно 110 каналам ТЧ, то в ЦСП, скорее всего, будет предоставлен ресурс ]V12[ = 120 ОЦК. В принципе, возможно выделение и ровно 110 ОЦК, но это потребует применения очень сложного оборудования кроссовой коммутации.

Рисунок 2.9 Варианты распределения канальных ресурсов

Знак "?", поставленный в средней части рисунка 2.9, иллюстрирует тот факт, что промежуточных (комбинированных) решений может быть очень много. К этому вопросу мы вернемся в следующем параграфе.

Кроссовая коммутация позволяет решить ряд важных задач создания и развития современных телекоммуникационных систем. В 1992 году Джим Карпентер, вице-президент компании Southwestern Bell по планированию и разработкам, сделал весьма примечательное утверждение [22]: "Сети сейчас переживают революцию. И ключевой элемент этой революции - цифровое кроссовое оборудование". Эти слова, может быть с некоторым отставанием, стали актуальными и для России.

Задачи, решаемые Оператором с помощью оборудования кроссовой коммутации, можно сформулировать следующим образом:

1)формирование транспортной сети, способной эффективно обеспечить долгосрочное развитие телекоммуникационной системы в целом;

2)рациональное использование мощных систем передачи, относящихся к семейству СЦИ, для создания пучков СЛ малой и средней емкости;

3)экономия суммарной длины эксплуатируемых линейнокабельных сооружений при обеспечении высоких показателей надежности всей телекоммуникационной системы;

19

4)гибкое использование ресурсов транспортной сети за счет применения эффективной системы управления;

5)простота организации аналоговых и цифровых арендованных каналов, именуемых на профессиональном сленге "прямыми проводами", имеющих различную пропускную способность;

6)сопряжение оборудования передачи с различными функ-

циональными характеристиками (и даже относящимися

êразным стандартам);

7)возможность создания транспортных сетей различной конфигурации в интересах других Операторов.

Первое утверждение, в свою очередь, включает три принципиальных момента. Во-первых, в составе телекоммуникационной системы Оператора будут появляться новые виды коммутируемых сетей. Во-вторых, произойдут изменения в структурах некоторых коммутируемых сетей. В-третьих, будут существенно трансформироваться требования к необходимым ресурсам транспортной сети.

Новые виды коммутируемых сетей можно разделить на две большие группы. В первую группу входят сети, которые практически не изменяют характер распределения потенциальных клиентов по территории. Характерный пример - появление Internet. Пользователи этой информационной системы, как правило, располагаются там же, где уже функционируют сети доступа, созданные Операторами ТФОП. В этом смысле, подключение пользователей Internet сводится к определенной модернизации сети доступа и к установке коммутационного оборудования обмена данными (IP маршрутизаторов или иных средств).

Ко второй группе относятся те коммутируемые сети, для которых характерно весьма специфическое распределение потенциальных клиентов в границах территории, обслуживаемой Оператором. Характерным примером могут служить сотовые сети. Доступ к таким сетям обеспечивается за счет создания собственной инфраструктуры. Подключение пользователей обычно также связано с установкой собственного коммутационного оборудования.

Изменения, которые могут произойти в структурах коммутируемых сетей, обусловлены двумя факторами. Во-первых, сети расширяются с точки зрения обслуживаемой территории. Во-вторых, новая телекоммуникационная техника часто стимулирует поиск новых, более эффективных, структур коммутируемых сетей. В частности, для телефонии (этот вопрос бу-

дет подробно рассмотрен в третьей главе монографии) в последние годы наметилась устойчивая тенденция к переходу на неиерархический принцип построения ГТС и СТС.

20