6

Навчальні матеріали для практичного заняття 01 кредитного модулю "Телекомунікаційні кабельні та оптоволоконні системи – 1 (ТКОС-1)"

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ (справочные данные [21])

а.л. – абонентская линия

АСП – Аналоговые Системы Передачи – многоканальные системы передачи с частотным разделением каналов (ЧРК)

АТС – Автоматические Телефонные Станции

Базовая (опорная) сеть – сеть (оборудование и инфраструктура), примыкающая к сети доступа со стороны узла предоставления услуг и соединяющая поставщика услуг с сетью доступа (Core Network [Y.101(00)]).

БИС (СБИС) ‑ Большие Интегральные Микросхемы (Сверхбольшие Интегральные Микросхемы)

ВОЛС – Волоконно-Оптические Линии Связи

ВОЛП – Волоконно-Оптические Линии Передачи

ВОС ‑ протоколы семиуровневой модели Взаимодействия Открытых Систем

ВОСП – Волоконно-Оптические Системы Передачи

ВСС – Вторичные Сети Связи

ГОС – Глобальная Оптическая Сеть – оптическая сеть, не содержащая электронно-оптических преобразований и электронных компонентов в тракте транспортировки информации (All Optical Network – AON)

Доступ – средства взаимодействия между пользователем и сетью (Access [Q.1290])

Доступ (множественный) – любой метод, позволяющий нескольким оконечным устройствам совместно использовать пропускную способность канала заранее обусловленным способом или в соответствии с запросом. Определение основано на Рекомендации МСЭ-Т В. 13.

ЕАСС ‑ Единая Автоматизированная Сеть Связи СССР

ИКМ – Импульсно-Кодовая Модуляция

ИМС – Интегральные Микросхемы

КЛС – Кабельные Линии Связи

КС ‑ Коммутационные Станции

ЛВС – Локальные Вычислительные Сети (компьютерные сети ‑ КС)

МККТТ – Международный Консультативный Комитет по Телеграфии и Телефонии (CCITT / Consultative Committee for International Telegraph and Telegraph), международная организация, разрабатывающая стандарты по связи

МСП – Многоканальные Системы Передачи – волоконно-оптические, цифровые и аналоговые системы передачи

МСЭ-Т ‑ Международный Союз Электросвязи (Международный телекоммуникационный союз) сектор телекоммуникации (ITU-T / International Telecommuncation Union), бывший МККТТ

ОВ – Оптическое Волокно

ООВ – Одномодовое Оптическое Волокно

ОСД – Оптическая Сеть Доступа – ряд линий доступа общего использования одних и тех же интерфейсов со стороны сети, поддерживаемых оптическими системами передачи доступа (Optical Access Network – OAN [I.ЕТSI ТR 101 689-2 v 1.1.1])

(Основная) услуга электросвязи — предоставление только пропускной способности для передачи сигналов между интерфейсами абонентов сети, или же пропускной способности и процедур взаимодействия оконечного оборудования. Это определение основывается на нескольких определениях МСЭ-Т [I.112, Q.9, Q.956.3, Q.2931]

ОТр. – Оптические Тракты

ОЦК – Основной Цифровой Канал

ПД – Передача Данных

ПО – Программное Обеспечение

ПОС – Пассивная Оптическая Сеть – (под)сеть оптической распределительной сети, обеспечивающая передачу от оптического линейного терминала к пользователю и обратно по схеме "точка – множество точек" (от одного пункта к нескольким) (Passive Optical Network – PON [I.ЕТSI ТR 101 689-2 v 1.1.1])

ПВЛС – постоянные воздушные линии связи

ПСС – Первичные Сети Связи

Пользователь (абонент) – объект (предприятие – юридическое или физическое лицо), который фактически использует услугу электросвязи (User, Customer [ETS 300 780]).

Порт (сетевой) – окончание, через которое сигналы могут входить в сеть и/или покидать ее. Определение основано на Рекомендации МСЭ-Т В.13.

ПЦИ / РDH ‑ Плезиохронная Цифровая Иерархия / Plesiochronous Digital Hierarchy

СВЧ – Сверхвысокие Частоты

СД – Сеть Доступа – объекты (например, кабельные сооружения, средства передачи и др.), которые обеспечивают необходимые транспортные средства для предоставления услуг электросвязи между интерфейсом узла, предоставляющего услуги, и сетевым интерфейсом каждого пользователя (Access Network — AN [ANТ, G.902 [Л. 10]])

Сетевой интерфейс пользователя (абонента) – интерфейс между оконечным оборудованием пользователя и сетью доступа (XNI).

СимКС – Симметричные Кабели Связи с медными токопроводящими жилами (ТПЖ)

с.л. – соединительные линии между АТС

Слой

1. физической среды (physical media layer) – слой, определяемый свойствами реальной среды, например, оптического волокна, металлических пар, коаксиального кабеля или радио, поддерживающий слой секции

2. трактов (path layer) – определяется передаваемой информацией между точками подключения (доступа) трактов передачи (transmission hath layer), обеспечивающей организацию одного или более слоев каналов. Этот слой независим от слоя среды передачи

3. секции – определяется передаваемой информацией между точками подключения (доступа), обеспечивающей организацию одного или более слоев трактов, например, трактов ПЦИ и СЦИ

4. каналов – определяется передаваемой информацией между точками подключения (доступа) канала. Независим от слоя тракта передачи. Этот слой предоставляет пользователю такие основные услуги, как коммутация каналов, пакетов или выделенные линии. Слой каналов может быть разделен по характеру услуг, как это сделано, например, во вторичных сетях

5. линий передачи (ЛП) – линейные тракты (ЛТ) и среда передачи в принятой в ЕАСС терминологии образуют линии передачи, а выражаясь языком представления элементов сети в виде слоев – слой линий передачи

6. линейного тракта (ЛТ) (transmission media layer) – определяется передаваемой информацией между точками подключения (доступа) слоев секций, обеспечивающей организацию одного или более сетей слоя тракта

7. мультиплексирования (multiplexing layer) – определяется передаваемой информацией между точками подключения (доступа) слоев секций мультиплексирования. Может быть независим от передающей среды

8. регенераторной секции (regenerator section layer) – определяется передаваемой информацией между точками подключения (доступа) слоев секций регенерации и зависит от вида среды передачи

9. транспортный сети доступа (AN transport layer), включает слои физической среды, трактов и каналов

Эти определения основаны на Рекомендациях МСЭ-Т G.805 [Л. 1], G.902 [Л. 10] и основных положениях ЕАСС [6]

Соединение "точка-несколько точек" – между одной и несколькими фиксированными точками.

Соединение "точка-область" – организация каналов между одной определенной точкой и неопределенным числом пунктов, расположенных в заданной области – зоне. Определение основано на Рекомендации МСЭ-Т В. 13

Соединение "точка-точка" – между двумя фиксированными точками

СЦИ / SDH ‑ Синхронная Цифровая Иерархия / Synchronous Digital Hierarchy

ТГ ‑ Телеграфия

ТПЖ – ТокоПроводящие Жилы симметричных кабелей связи

ТТС – Телекоммуникационная транспортная сеть – первичная сеть связи (ПСС)

ТФ – Телефония, телефонная услуга – обеспечивает абонентам возможность ведения двусторонней беседы в реальном масштабе времени (Telephony [I.240, I.241.1]):

ТФ АК – Телефония, ручная коммутация

Примечание: Это определение отличается от приведенного в Рекомендации МСЭ-Т В. 13 только уточнением деталей и тем, что формулируется не как вид электросвязи, а как одна из ее услуг.

Примечание: Некоторые типы цифровых интерфейсов и систем могут обеспечивать несколько типов услуг электросвязи

ТСОП – Телефонная сеть общего пользования, сеть электросвязи, обеспечивающая общедоступные телефонные услуги (PSTN [Q.1290])

Терминал (оконечное оборудование) – оборудование, обеспечивающее доступ к одной или нескольким услугам

Примечание: Этот термин может определять также место включения или вид информации (например, абонентский терминал, телефонный аппарат, терминал ПД)

ТО – Техническое Обслуживание сети

Транспорт – функциональный процесс переноса информации между различными пунктами (Transport [G.805/3.45 [Л.1]])

Транспортная сеть – совокупность функциональных средств, обеспечивающих перенос информации (пользователя) любого вида между различными пунктами. В основу определения положены [G.805/3.47 [Л.1]; ДСТУ 3773-99/6.1]. Незначительные, на наш взгляд, отличия заключаются в том, что "функциональные ресурсы сети" [G.805/3.47 [Л.1]] трактуются как "совокупность функциональных средств" [ДСТУ 3773-99], а к информации "пользователя" добавлено соответственно "любого вида"

Транспортная функция – обеспечивает процесс переноса (передачи) информации между различными пунктами и ее согласование (адаптацию) со средой передачи. (Transport function – TF [G.902/3.1.28 [Л. 10]])

ТСД – Транспортные Сети Доступа, функциональные ресурсы сети, необходимые для предоставления услуг электросвязи между интерфейсом узла, предоставляющего услуги, и сетевым интерфейсом каждого пользователя (Access Network Transport – ANT [AN, G.90 [Л. 10]])

Характеристическая информация – сигнал определенного формата, транспортируемый в сетевом соединении. Вид формата определяется соответствующими нормативными документами. Определение основано на Рекомендации МСЭ-Т G.805 [Л.1]

ЦАТС – Цифровая АТС

ЦС – Цифровые сети

ЦСП – Цифровые Системы Передачи, многоканальные системы передачи с временным разделением каналов (ВРК)

Ш-ЦСИО – Широкополосная Цифровая Сеть с Интеграцией Обслуживания (B-ISDN / Broadband Integrated Services Digital Network), появилась в результате развития сетей ISDN. Позволяет передавать цифровые данные, голос и виде. Технология АТМ обеспечивает коммутацию, а SONET или SDH – физический транспорт

10GbE – Обозначение, используемое в стандартах Ethernet на скорость передачи 10 Гбит/с

α, дБ/км ‑ Коэффициент затухания кабеля связи

AON – All Optical Network (Глобальная Оптическая Сеть / ГОС – оптическая сеть, не содержащая электронно-оптических преобразований и электронных компонентов в тракте транспортировки информации)

ATM – Asynchronous Transfer Mode (Асинхронный режим передачи. Сетевая технология с большой пропускной способностью, основанная на установлении соединения между отправителем и получателем данных. Эта технология предназначена для пересылки данных со скоростью передачи от 1,5 Мбит/с до 2 Гбит/с и обеспечивает эффективную передачу различной информации (голос, видео, данные) на значительные расстояния. Стандарты ATM разрабатываются Форумом ATM (ATM Forum) – независимой ассоциацией производителей и пользователей)

DWDM – Dense Wavelength Division Multiplexing (технология плотного мультиплексирования с разделением по длине волны–λ, или плотное волновое мультиплексирование, разновидность ВМ (WDM)

Ethernet – технология локальной вычислительной сети, разработанная компанией Xerox в 1976 году. На основе этой технологии принят стандарт IEEE 802.3. Сеть Ethernet использует шинную топологию и основана на метoде доступа CSMA/CD

ETS – European Telecommunications Standard (Европейский Стандарт области электросвязи)

ЕТSI – European Telecommunications Standard Institute (Европейский Институт Стандартизации в электросвязи)

GSM – Global System to Mobile communication (мировая система мобильной связи)

IEEE – Institute of Electric and Electronic Engineers (Институт Инженеров по Электротехнике и Электронике, профессиональная организация, разрабатывающая стандарты для сетей, интерфейсов, шин и т. д. например, повсеместно приняты стандарты на ЛВС, выработанные IEEE – IEEE 802.3 и IEEE 802.5)

Internet – Крупнейшая на планете сеть, включающая в свой состав крупные национальные магистральные (backbone) сети (например, MILNET, NSFNET, GREN) и огромное количество региональных и локальных сетей по всему миру. Сеть Internet использует набор протоколов IP. Для подключения к Internet требуется иметь ‑ IP соединение

IP – Internet Protocol (Mежсетевой протокол. Разработан министерством обороны США с целью управления сетевой маршрутизацией. Служит основой для объединения множества локальных сетей и хост-машин (стандарт MIL-STD-1777). Основной протокол стека TCP/IP, широко используемых в сети Internet. Его описание приведено в RFC 791. Его базовая роль в стеке обусловлена тем, что этот протокол собственно и создает основные механизмы прохождения информации по сети. Изначально протокол IP создавался для передачи информации пользователей, представленной в виде специальных блоков данных ‑ дейтаграмм)

ITU-T ‑ International Telecommunications Union, бывший МККТТ, международная организация, разрабатывающая стандарты и протоколы по связи

MPEG – Moving Pictures Experts Group (Методы MPEG используют предсказывающее кодирование изображений. Так, если передавать только изменившиеся во времени пиксели изображения, то достигается сжатие в несколько десятков раз. Этот алгоритм сжатия приведен в Рек. ITU-T H.261.Методы MPEG являются мировыми стандартами цифрового TV)

PON – Path Overhead (Трактовый заголовок используемый в технологии СЦИ)

RFC – Request for Comments (Серия документов, начатая в 1969 г. и содержащая описания протоколов Internet и связанную с ними нформацию. Не все (фактически, очень немногие) RFC описывают стандарты Internet, но все стандарты Internet описаны в RFC. Документы RFC приведены на сервере InterNIC)

SDH ‑ Synchronous Digital Hierarchy (Синхронная Цифрая Иерархия)

SLIC – Subscriber Link Integrated Circuit (абонентський комплекс в интегральном исполнении)

SONET – Synchronous Optical Network (синхронная оптическая сеть)

STM-n – Synchronous Transfer Module n-level (Синхронный Транспортный Модуль n-го уровня)

TCP ‑ Transmission Control Protocol (Основной транспортный протокол в стеке протоколов TCP/IP , обеспечивающий надежную, ориентированную на соединение, полнодуплексную передачу данных)

TCP/IP – Transmission Control Protocol / Internet Protocol (Набор (стек) протоколов Internet (Internet Protocol Suite). Данный стек протоков используется в Internet и интрасетях. Применяется также для объединения гетерогенных сетей)

TV ‑ телевидение

WDM ‑ Wavelength Division Multiplexing (Технология мультиплексирования с разделением по длине волны–λ, или волновое мультиплексирование (ВМ))

1. Телекоммуникационные транспортные сети и их функции Введение. Общие сведения о сетях

Сети электросвязи предназначены для доставки информации в пункты, территориально разнесенные в пределах района, города, области, республики, страны, континента. По сетям информация передается сигналами электросвязи. Совокупность пунктов (узлов) и соединяющих их линий связи, по которым передается информация, образует сеть электросвязи.

Наиболее удобно изучать общие свойства сетей связи, такие как надежность, структура (конфигурация) построения, экономическая эффективность, пропускная способность (скорость передачи) или объем потоков информации, если сеть отображена в виде структуры, в которой опущены второстепенные детали.

При изучении процессов функционирования информационных сетей внимание исследователя концентрируется на тех свойствах, особенностях поведения и характеристиках сложной системы, которые меняются во времени. При анализе структур информационных сетей, напротив, интересуются свойствами и характеристиками этих сложных систем, не зависящими от времени и сохраняющимися постоянными, неизменными на всем промежутке функционирования или достаточно длительной его части.

Однако структурные и функциональные свойства тесно связаны между собой. Даже хорошо изучив законы функционирования отдельных элементов, но, не узнав структуры, нельзя представить систему как единое целое, и, следовательно, понять, как она функционирует. Напротив, не узнав хотя бы общих законов функционирования системы, невозможно определить ее структуру. Таким образом, анализ функционирования и изучение структуры являются двумя взаимосвязанными, дополняющими друг друга стадиями исследования любой информационной сети.

Дадим определение понятия структуры любой сложной системы. Структура системы – это фиксированная совокупность элементов и связей между ними.

Данное определение достаточно хорошо отражает то главное, что присутствует в любой структуре: элементный состав, наличие связей, инвариантность в рассматриваемый интервал времени. В сущности, лишь последнее свойство позволяет разграничить понятия системы и структуры. Однако учесть только инвариантность структуры еще недостаточно. Поскольку структура – это часть системы, необходимо четко указать, какая именно часть, какие свойства и признаки являются структурными, а какие – нет.

Одной из важнейших категорий, определяющих структуру, является ее топология – совокупность элементов и связей структуры, “очищенных” от всех свойств, кроме свойств существования и связности. Отношения между элементами структуры, как правило, представляются топологическим графом и формализуется путем использования хорошо развитого математического аппарата теории графов.

С точки зрения информационной сети [23] под структурой будем понимать совокупность пунктов (узлов, станций и т.п.) сети и соединяющих их линий или каналов передачи в их взаимном расположении и с характеристиками по передаче и распределению сообщений. Под структурой сети понимается условное графическое (геометрическое) изображение совокупности элементов сети связи. Элементами сети связи являются пункт (узел) и линия связи. В структуре сети этим элементам соответствуют вершина и ребро (ветвь) (рис.В1.1, а).

Структура отображает способность сети к обеспечению доставки информации в различные ее пункты. Можно рассматривать структуру сети в целом и структуру отдельных подсетей, выделенных по виду передаваемой информации, территории, ведомственной принадлежности или по какому-либо другому признаку.

Для изучения общих структурных свойств сети со стационарными пунктами обычно пользуются представлением ее в виде графа [23]:

,

где: – совокупность узлов графа – пунктов (узлов) сети;

– множество ребер графа между вершинами а_i и a_j , соответствующих линиям или пучкам каналов между соответствующими узлами.

В зависимости от свойств линий или каналов ребра могут быть направленными и ненаправленными. Для различных количественных оценок каждому ребру может быть приписан некоторый вес – число (или совокупность чисел), характеризующее какое-либо свойство данного ребра как элемента пути для передачи информации. Таким весом чаще всего является длина ребра, пропускная способность, надежность, стоимость и т.д. Узлам графа также могут быть приписаны веса (например, пропускная способность) или функции (показывающие, например, преобразование проходящих через узел потоков) [24]. Число ребер, инцидентных узлу (входящих или исходящих из него), называют рангом узла r(a_i). Узел ранга 1 является тупиковым. Через него не могут проходить никакие пути. Узлы, соединенные ребром, называются смежными.

Таким образом, сеть связи отображается структурой сети как совокупность узлов и ребер (рис.В1.1, а). Последовательно соединенные ребра сети образуют пути. Различают следующие основные, наиболее часто используемые, типы структур сетей (рис.В1.1, б):

• полносвязная сеть (рис.В1.1, б^I), в которой каждый узел имеет прямые связи со всеми остальными узлами, т.е. соединение по принципу «каждый с каждым». В такой сети при N узлах число ребер равно N(N-1)/2;

• древовидная (радиально-узловая) сеть, в которой между любыми двумя узлами имеется только один путь (рис.В1.1, б^II…б^V). Число ребер в такой сети равно N-1. Частными случаями древовидной сети являются узловая сеть с иерархическим построением и соподчинением узлов (рис.В1.1, б^III), звездообразная сеть с одним узлом (рис. 1.1, б^IV) и линейная сеть (рис. 1.1, б^V);

• сетевидная сеть или сетка, в которой каждый узел является смежным только  с  небольшим числом других узлов, обычно ближайших или имеющих большое тяготение (рис. 1.1, б^VI…б^VIII). Частным случаем сетки является петлевая (шлейфная, кольцевая) сеть (рис. 1.1 ,б^VII), в которой число ребер равно N.

Среди разновидностей сетевидных структур можно выделить ряд регулярных структур (сотовая и решетчатые) с равномерным распределением

а)	бI)			Древовидная бII)
Узловая бIII)	Звездообразная (с одним узлом) бIV)			Линейная бV)
бVI)		Кольцевая (петлевая или шлейфная) бVII)		Сотовая бVIII)
бIX)		Решетчатая (шесть ребер) бX)		Двойная решетка (восемь ребер) бXI)

Рис. В1.1 Структура построения сетей электросвязи

пунктов (узлов) по территории и однотипным соединением между соседними узлами (рис. 1.1, б^VIIІ…б^XI). К ним, прежде всего, относятся структуры, у которых в каждом пункте (кроме расположенных по краям сети) сходятся:

• три ребра это – сотовая структура (рис.1.1,б^VIIІ);

• четыре ребра (рис.1.1,б^IX) или шесть ребер (рис.1.1,б^X) это – решетки;

• восемь ребер – двойная решетка (рис.1.1,б^XI).

Отмеченные структуры имеют ранги r = 3, 4, 6, 8, соответственно. При большом числе N в таких сетях число ребер приблизительно равно rN/2. На сети с узлами разного ранга число ребер будет:

,

где: N_i – число узлов ранга r_i , причем ∑N_i = N. Реальная сеть, как правило, содержит области с различными структурами.

Важнейшей характеристикой структуры сети является ее связность, которая определяет минимальное число независимых путей между двумя узлами. Так, на рис.В1.1,в) связность между узлами А и Г равна двум, т.к. независимыми путями будут А-Б-В-Г и А-Д-Е-Г [22].

Чем больше независимых путей, тем надежнее сеть, но тем она и дороже. Поэтому выбор структуры сети при конкретном проектировании определяется прежде всего, экономическими требованиями и требованиями к надежности и живучести. Под надежностью понимается гарантированная доставка информации из одного пункта в другой с учетом аварийных ситуаций.

Другой важной характеристикой сети электросвязи являются ее функциональные свойства. Любая сеть электросвязи независимо от своей структуры выполняет следующие функции:

• преобразование любой информации (речи, музыки, изображения, текста телеграммы, газетной полосы и т.д.) в сигналы электросвязи;

• пространственный перенос сигналов электросвязи из одного пункта в другой;

• выбор путей и перенос сигналов электросвязи;

• обратное преобразование в исходную информацию.

Преобразование информации осуществляется в оконечных абонентских устройствах 1 – ОАУ (рис.В1.1,г) (телефонный, телеграфный или фототелеграфный аппарат, модем компьютера, передающая камера в телевидении и др.). Пространственный перенос сигналов электросвязи происходит по каналам, которые формируются в системах передачи. Непрерывный путь по каналу от одного абонентского устройства до другого обеспечивается с помощью устройств коммутации, установленных в узлах связи 2 (рис.В1.1,г), которые формируют из отдельных участков сети целостный канал, как бы «наращивая» его.

Современные средства электросвязи представляют собой сложный организационно-технический комплекс аппаратуры связи, компьютеров, ЛВС, линейных и гражданских сооружений, требующий для своего обслуживания наличия высококвалифицированного технического персонала. В целом этот комплекс называется Единой Национальной Системой Связи (ЕНСС). Развитие и совершенствование ЕНСС идет поэтапно и рассчитано на длительный период.

Руководящие документы в сфере телекоммуникаций последних лет оперируют понятием не ЕНСС, а телекомунікаційні мережі загального користування, або простіше телекомунікаційні мережи. Основу ЕНСС составляют первичные сети связи (ПСС), на базе которых формируются вторичные сети связи (ВСС) – для передачи различной информации. Таким чином основу телекомунікаційних мереж складають телекомунікаційні транспортні мережі та мережі доступу, как правоприемники ПСС и ВСС, соответственно [2].

Сеть ЕНСС строится по определенным принципам. В общем виде эти принципы могут быть сформулированы следующим образом [22]:

• единство типов каналов и групповых трактов (ГТ), что позволяет резервировать и переключать каналы и тракты на различных участках сети, строить различные сети, а также стандартизировать сигналы электросвязи от различных источников информации;

• максимальное использование унифицированных и стандарти-зированных средств связи;

• автоматизация процессов обслуживания и управления сетью;

• высокая экономическая эффективность используемых средств связи;

• единая техническая политика в развитии всех звеньев ЕНСС;

• выполнение нормативных показателей, рекомендованных международным союзом электросвязи (МСЭ/ITU), правопреемником международных организаций МККТТ и МККР.