1.5.5.1. Характеристики промышленных систем pdh

Промышленные системы PDH выпускаются многими компаниями производителями телекомму­никационного оборудования. В табл. 1-8 (см. на стр. 30-31) приведены для примера характеристи­ки оборудования PDH как отечественного, так и импортного (компания Nokia - Финляндия). Из отечественных производителей современного оборудования PDH представлены ЭЗАН (Черного­ловка) [375], СП "Fibercoms" (Минск, Белоруссия) [374] и АО «Морион» (Пермь) [373].

Кроме того, оборудование PDH изготавливают и другие производители (см. [129]), наибо­лее известный из них - ГП «Дальняя связь» (С.-Петербург), выпускающий оборудование PDH типа «Сопка-2, 3, 4» первого поколения (8 Мбит/с - Сопка-2, 34 Мбит/с - Сопка-3, 140 Мбит/с - Сопка-4) и «Сопка-Зм, 4м, 5» - второго поколения (34 Мбит/с - Сопка-Зм, 140 Мбит/с - Сопка-4м, 576 Мбит/с - Сопка-5), характеристики которого можно найти в [33, 176].

На рис. 1-15 для примера приведена блок-схема одного из PDH мультиплексоров ЦМД-31 (ФК-34) компании Fibercoms с оконечной станцией ЛОТ-31.

Характерная особенность современного оборудования PDH:

• использование ОМ ВОК на длине волны 1300 и 1550 нм;

• использование и передача сигнала SSM - сообщения о статусе синхронизации;

• возможность передавать в качестве полезной нагрузки виртуальные контейнеры VC-n SDH;

• наличие системы сетевого управления типа TMN и возможность управляться общей (PDH- SDH) системой управления;

• наличие модификаций для реализации защиты потоков класса 1+1;

• наличие модификаций для реализации операции ввода-вывода потоков Е1 на транзитных узлах.

1.5.6. Недостатки плезиохронной цифровой иерархии

Общая схема канала передачи с использованием технологии PDH для простой топологии сети "точка - точка", но при скорости 140 Мбит/с, должна включать три уровня мультиплексирования на передающей стороне (для ЕС, например, 2—>8, 8—>34 и 34—>140) и три уровня демультиплек­сирования на приемной стороне, что приводит к достаточно сложной аппаратурной реализации таких систем. При дуплексной схеме передачи объем требуемого оборудования удваивается.

Однако существенное удешевление цифровой аппаратуры за последнее десятилетие и ис­пользование оптоволоконных кабелей в качестве среды передачи PDH сигнала привели к тому, что системы цифровой телефонии с использованием технологии PDH получили значительное рас­пространение уже в восьмидесятые годы. Эти системы позволяли осуществить передачу большого количества каналов высококачественной цифровой телефонной связи. Один канал 140 Мбит/с эк­вивалентен, как известно, 1920 (30x4x4x4=1920) каналам ОЦК (64 кбит/с), которые в первую оче­редь использовались для передачи голоса, а затем стали использоваться и для передачи данных.

Применение современных методов ИКМ (например, адаптивной дифференциальной ИКМ - АДИКМ) позволяет "сжать" используемую скорость канала с 64 до 32 кбит/с, что дает возможность передавать по каналам Т1 или Е1 уже 48 или 60 телефонных каналов, соответствен­но [15]. Развитие современной техники сжатия данных позволяет сжимать сигнал ОЦК до 16, 8, и, наконец, благодаря использованию техники кодирования с линейным предсказанием по кодовой книге, до 5.3, 6.3 и 6.4 кбит/с на канал, см. Rec. 723.1 [364]. Важным моментом этого развития явилось то, что эти методы были стандартизованы ITU-T и стали в последнее время общеприня­тыми.

Более важным результатом этого развития, с нашей точки зрения, было то, что PDH сис­темами стали пользоваться для передачи данных, и в первую очередь банковских транзакций, ис­пользуя, главным образом, каналы 64 кбит/с с протоколом пакетной коммутации Х.25. Казалось, что от этого привлекательность технологии PDH только выиграет за счет привлечения новой большой группы пользователей. Однако этого не произошло. PDH технология продемонстрирова­ла свою негибкость на этом этапе возросшего к ней интереса.

Суть одного из основных недостатков PDH в том, что добавление выравнивающих бит де­лает невозможным идентификацию и вывод, например, потока 64 кбит/с или даже 2 Мбит/с, "зашитого" в поток 140 Мбит/с, без полного демультиплексирования или ''расшивки" этого пото­ка и удаления выравнивающих бит. Одно дело передавать поток междугородных или междуна­родных телефонных разговоров от одного телефонного узла к другому "сшивая" и "расшивая" его достаточно редко. Другое дело - связать несколько банков и/или их отделений с помощью PDH сети. В последнем случае часто приходится либо выводить поток 64 кбит/с или 2 Мбит/с из пото­ка 140 Мбит/с, чтобы завести его частному клиенту или в отделение банка, либо наоборот выво­дить поток 64 кбит/с от клиента или 2 Мбит/с из банка для ввода его обратно в магистральный поток 140 Мбит/с.

ВОК волоконно-оптический кабель РРЛ - радиорелейная линия

КК коаксиальный кабель ТЧ-4 - канал тональной частоты, 4 проводная линия

ММ многомодовое волокно L - магистральная линия

ОМ одномодовое волокно S - зоновая секция

н.д. нет данных ндп не допускается нп не применимо

Осуществляя, и достаточно часто, такой ввод/вывод, приходится проводить относительно сложную операцию трехуровневого демультиплексирования PDH сигнала с удалени­ем/добавлением выравнивающих бит (на всех трех уровнях) и его последующего трехуровневого мультиплексирования с добавлением новых выравнивающих бит.

Схема такой операции для одного пользователя (с потоком 2 Мбит/с) дана на рис. 1-16.

При наличии многих пользователей (клиентов), требующих ввода/вывода исходных (на­пример, 2 Мбит/с или 64 кбит/с) потоков, для аппаратурной реализации сети требуется чрезмерно большое количество мультиплексоров, в результате чего эксплуатация сети становится экономи­чески невыгодной.

Другой серьезный недостаток технологии PDH - слабые возможности в организации слу­жебных каналов для целей контроля и управления потоком в сети и практически полное отсутст­вие средств маршрутизации мультиплексированных потоков нижних уровней, что крайне важно для использования систем PDH в сетях передачи данных.

Как мы видели выше из табл. 1-7, емкость канала управления в расчете на один канал ОЦК в системе ЕС уменьшается с ростом уровня PDH иерархии. Частично этот недостаток компенси­руется организацией мультифреймов, позволяющих объединить ресурсы управления для целей последующего управления, обнаружения ошибок путем использования кодов CRC и идентифика­ции аварийных состояний. [15]. Однако, как мы видели выше, эти средства достаточно слабы.

Рекомендация G.704 [15] вообще не предусматривает необходимые для нормальной мар­шрутизации заголовки. В связи с отсутствием специальных средств маршрутизации, при форми­ровании PDH фреймов и мультифреймов увеличивается (при возрастании числа мультиплексиро­ваний и переключений потоков при маршрутизации) возможность ошибки в отслеживании "истории" текущих переключений, а значит увеличивается и вероятность "потери" сведений не только о текущем переключении, но и о его ''предыстории" в целом, что приводит к нарушению схемы маршрутизации всего трафика.

Так, казалось бы существенное достоинство метода - небольшая "перегруженность заго­ловками" - на деле оборачивается еще одним серьезным недостатком, как только возникает необ­ходимость в развитой маршрутизации, вызванная использованием сети PDH для передачи данных.

Хотя в последнее время были предприняты попытки продлить жизнь системам PDH путем разработки новых структур фреймов, использующих байт-интерливинг на верхних уровнях иерар­хии и позволяющих передавать по сетям PDH ячейки ATM и виртуальные контейнеры SDH, a также поддерживать передачу сообщений о статусе синхронизации, это не устраняет в целом ука­занных недостатков.

1.5.7. Необходимость и цели разработки синхронных иерархий

Желание преодолеть указанные недостатки PDH привели к разработке в США иерархии нового типа - иерархии синхронной оптической сети SONET, а в Европе - аналогичной ей синхронной цифровой иерархии SDH. Обе иерархии были рассчитаны на использование ВОК, как среды пе­редачи, допускающей меньшее затухание при большей скорости передачи.

Целью разработки была новая иерархия, которая позволила бы:

• унифицировать иерархический ряд скоростей передачи и продолжить его за пределы, ограни­ченные иерархиями PDH;

• вводить/выводить входные потоки без необходимости проводить их сложную сборку/разборку (а значит иметь возможность определять положение каждого входного потока (триба), состав­ ляющего общий поток);

• разработать новую структуру фреймов, позволяющую осуществлять не только примитивную сигнализацию, но и маршрутизацию потоков;

• осуществлять в пределах иерархии управление сетями с топологией любой сложности;

• разработать стандартные интерфейсы для облегчения стыковки оборудования разных произво­ дителей.

Для достижения поставленных целей американские разработчики первоначально (начало 80-х годов) предлагали:

• во-первых, использовать синхронную, а не асинхронную или плезиохронную схему передачи с побайтным (а не с побитным) чередованием (байт-интерливингом) при мультиплексировании;

• во-вторых, использовать известную технологию инкапсуляции данных в пакеты, предложив технологию вложенных виртуальных контейнеров, упаковки в них данных и их транспорти­ ровки в виде единого (но разборного) модуля, дающую возможность загружать в них и перено­ сить фреймы PDH иерархии стандартных уровней со скоростями 1.5, 6, 45 Мбит/с;

• в-третьих, положить в основу иерархии SONET первичную скорость передачи ОС1 = 50,688 Мбит/с, основанную на использовании стандартного периода повторения 125 мкс для фрейма с форматом типа матрицы 3 строки х 264 байт-столбцов (264x3x8x8000 = 50688000 бит/с), так как она позволяла продолжить американскую ветвь PDH иерархий, т.е. 1.5-6-45 Мбит/с, послед­ ний уровень которой, путем добавления необходимых заголовков, мог бы быть преобразован в первый уровень новой иерархии ОС1;

• в-четвертых, включить в иерархию достаточное число (первоначально 48) уровней ОС1 - ОСп (в настоящее время она включает значительно больше (768) уровней, см. ниже) и принять крат­ ность последующих уровней иерархии равной номеру уровня, т.е. ОСЗ = ЗхОС! = 3x50,688 = 152,064 Мбит/с;

• в-пятых, ориентировать иерархию на использование оптических (а не электрических) сред пе­ редачи сигнала.

В 1984-86 гг., рассмотрев ряд альтернатив, комитет Т1 (США) предложил использовать 50,688 Мбит/с в качестве основного синхронного транспортного сигнала STS-1. Однако впослед­ствии, учитывая неудачу практического внедрения кросс-мультиплексирования существующих PDH иерархий, а также принимая во внимание наличие аналогичной европейской разработки, на­званной SDH иерархией, где в качестве основного формата сигнала был принят синхронный транспортный модуль STM-1 (155,52 Мбит/с), позволяющий инкапсулировать все фреймы ев­ропейской PDH иерархии, комитет SONET принял решение разработать синхронную цифровую иерархию, названную SONET/SDH, первый уровень которой ОС1 принимался равным 51,84 Мбит/с. Это давало возможность (путем разработки развитой схемы мультиплексирования и кросс-мультиплексирования) предложить универсальный набор виртуальных контейнеров, позво­ляющий инкапсулировать все форматы фреймов стандартных уровней американской и европей­ской PDH иерархий.

Теперь синхронный транспортный модуль STM-1 (155,52 Мбит/с), предложенный для ев­ропейской версии SDH, совпадал с новой скоростью SONET ОСЗ (51,84x3 = 155,52 Мбит/с), а с другой - позволял включить в схему мультиплексирования максимальную скорость европейской PDH иерархии - 140 Мбит/с.

Совместные усилия в этом направлении привели к разработке и публикации в Синей книге в 1989 г. трех основополагающих рекомендаций CCITT (теперь ITU-T) по SDH: Rec. G.707, G.708 и G.709 [16-18], а также параллельной публикации организациями ANSI и Bellcore аналогичных стандартов для технологии SONET [34-42].