Рефлектометры Riser Bond

С величайшей благодарностью ко всем, кто помог осуществиться этому труду - моей жене, родителям, учителям, коллегам и всем российским инженерам

Предисловие

Настоящий материал представляет собой завершение серии книг [1-3], посвя­ щенных технологии измерений в современных системах связи. Эта серия была запланирована автором и издательством Эко-Трендз в 1997 г. Первой в 1998 г. появилась книга [ 1], которая представляла обзор современной технологии изме­ рений. В результате в 1998-99 гг. были написаны еще три книги. Одна из них - посвящена технологии измерений в сетях Frame Relay и ISDN [2], другая - общей методологии измерений и измерениям на ВО/1С, электрических кабелях и радио­ частотных системах передачи [3]. Настоящая книга, состоящая из двух частей, завершает эту серию и посвящена технологии измерений на первичной сети ИКМ, PDH, SDH и ATM. Все книги являются законченными работами и ориенти­ рованы на специалистов соответствующих направлений, а в все вместе книги представляют собой энциклопедию современных измерений.

В процессе работы над книгами решались как прикладные, так и общенаучные вопросы, и сделаны важные выводы. Например, намеченный в [1] технологиче­ ский подход - разделение всех измерений по технологиям - был окончательно сформулирован в [3] и получил в настоящей книге развитие в форме рассмотре­ ния многомерных измерительных концепций и нового подхода в системе клас­ сификации измерений, учитывающей нюансы современных телекоммуникацион­ ных технологий в современных системах связи и их эксплуатации.

В [2] впервые был применен новый для отечественной технической литературы прием - иллюстрация теоретического материала реальными трассами, которые помогают читателю увидеть внутреннюю структуру протокола. Этот подход ока­ зался эффективным и также получил развитие в настоящей книге. Хотелось бы отметить, что некоторые ее разделы выходят за рамки описания технологии из­ мерений. В частности, острота вопроса, касающегося систем синхронизации привела к необходимости включения во вторую часть главы, посвященной этим вопросам. Новым является материал по измерительно-контрольным системам (ИКС), который до этого не рассматривался в отечественной литературе.

Заканчивая труд, начатый более трех лет назад, хотелось бы дать некоторую оценку проделанной работе. В целом удалось рассмотреть и систематизировать важный круг вопросов. Выбор степени детализации материала производился по принципу "ни много, ни мало" Большая детализация, скорее всего, невозможна в обзорном труде, это дело отдельных статей, семинаров, выступлений и работы большого количества профессионалов. Сам же автор считает труд законченным.

В заключение хотелось бы выразить благодарность всем тем, кто способствовал появлению этого труда на свет. Выражаю благодарность в первую очередь моей жене Елене и родителям, которые создали добрую творческую атмосферу для работы. Благодарю моих учителей Нетеса А.Я. и Нетеса В.А, Мазина И.Г и Ива­ нова А.Б.

Особая признательность моим коллегам из PR-GROUP Батулину Г.И., Дегтяреву Д.П., Рогову Ю.В., Захарову А.Г и Макаренкову В.С. за поддержку и дружеское участие. Также моя искренняя благодарность коллегам из ЛОНИИС Гольдштейну Б.С., Кучерявому А.Е., Рерле Р.К., Эфриелю И.М., Сибиряковой Н.Г Фельдману A. , Нурмиеву М., Осипову Д., сотрудничество с которыми позволило значительно расширить проблематику труда.

Моя искренняя благодарность коллективу ОАО "Уралсвязьинформ" и в первую очередь Микову А.С. и Манько И.В., чья помощь в работе над разделом по АТМ явилась очень важной. Также нельзя не упомянуть устроителей и слушателей курсов ИПК МТУСИ, Мосбелл, УНЦ "Содействие", лично Добаткину Н.В., Деарта B. Ю., Обмоину О.Н., Хромого Б.П. и Сиротенко Л.А. Именно там были отработа­ ны многие положения настоящего труда.

Специальная благодарность моим западным коллегам: М. Гриллу (Consultronics), Х.Ротту (Datum), Ф.Феррандису и Дж.Хугуету (ICT), которые значительно допол­ нили настоящий труд материалами упомянутых фирм.

Приношу благодарность издательству "Эко-Трендз", опубликовавшего книгу, и ее редактору А. А. Мячеву.

Особая благодарность священникам о. Валерию (Гурину) и о. Александру (Шаргунову), благославивших этот труд на пользу российским инженерам.

Автор

сделана попытка такого разграничения, однако такое разделение представляет собой только виде­ ние автора и не претендует на истину в последней инстанции.

Возвращаясь к основным двум технологиям построения цифровой первичной сети и опуская вопрос об истории построения плезиохронной и синхронной цифровой иерархии, можно сказать, что современная цифровая первичная сеть строится на совокупности этих технологий. Каналы цифровой первичной сети с пропускной способностью до 140 Мбит/с создаются в рамках иерар­ хии PDH (табл. 1.1), каналы с большей пропускной способностью создаются в рамках технологии SDH (табл. 1.2). Иерархии PDH и SDH взаимодействуют через процедуры мультиплексирования и демультиплексирования потоков PDH в системы SDH.

Основным отличием системы SDH от системы PDH является переход на новый принцип мультип­ лексирования. Система PDH использует принцип плезиохронного (или почти синхронного) мультиплек­ сирования, согласно которому для мультиплексирования, например, четырех потоков Е1 (2048 кбит/с) в один поток Е2 (8448 кбит/с) производится процедура выравнивания тактовых частот приходящих сиг­ налов методом стаффинга. В результате при демультиплексировании необходимо производить поша­ говый процесс восстановления исходных каналов. Например, во вторичных сетях цифровой телефонии наиболее распространено использование потока Е1. При передаче этого потока по сети PDH в тракте ЕЗ необходимо сначала провести пошаговое мультиплексирование Е1-Е2-ЕЗ, а затем - пошаговое де­ мультиплексирование ЕЗ-Е2-Е1 в каждом пункте выделения канала Е1.

В системе SDH производится синхронное мультиплексирование/демультиплексирование, ко­ торое позволяет организовывать непосредственный доступ к каналам PDH, которые передаются в сети SDH. Это довольно важное и простое нововведение в технологии привело к тому, что в целом технология мультиплексирования в сети SDH намного сложнее, чем технология в сети PDH, усили­ лись требования по синхронизации и параметрам качества среды передачи и системы передачи, а также увеличилось количество параметров, существенных для работы сети. Как следствие, методы эксплуатации и технология измерений SDH намного сложнее аналогичных для PDH.

Международным союзом электросвязи ITU-T предусмотрен ряд рекомендаций [см. Приложе­ ние], стандартизирующих скорости передачи и интерфейсы систем PDH, SDH и ATM, процедуры мультиплексирования и демультиплексирования, структуру цифровых линий связи и нормы на пара­ метры джиттера и вандера (рис. 1.3). Кроме того, вопросы эксплуатации, куда включены параметры и структура измерительных приборов, нормы на параметры ошибок, требования к системе синхрони­ зации и системе управления, стандартизируются в рекомендациях, представленных на рис. 1.4.

Рассмотрим основные тенденции в развитии цифровой первичной сети.

В настоящий момент очевидной тенденцией в развитии технологии мультиплексирования на первичной сети связи является переход от PDH к SDH. Если в области средств связи этот переход не столь явный (в случае малого трафика по-прежнему используются системы PDH), то в области измерительных технологий и принципов эксплуатации тенденция к ориентации на технологию SDH более явная, поскольку операторы, использующие технологию PDH, как правило, не заинтересова­ ны в проведении масштабных измерений на сети, их интересы обычно ограничиваются анализом основного передаваемого потока Е1. В то же время операторы, создающие большие сети, уже сейчас ориентированы на использование технологии SDH и заинтересованы в проведении гло­ бальных измерений на всех уровнях иерархии SDH.

Следует также отметить, что SDH дает возможность прямого доступа к каналу 2048 кбит/с за счет процедуры ввода/вывода потока Е1 из трактов всех уровней иерархии SDH. Канал Е1 (2048 кбит/с) является основным каналом, используемым в сетях цифровой телефонии, ISDN и других вторичных сетях, вследствие чего операторы сетей SDH практически не заинтересованы в прове­ дении измерений на всех уровнях иерархии PDH.

Подводя итог вышесказанному, можно выделить следующую тенденцию в измерительных технологиях PDH/SDH. В настоящее время интерес к технологиям измерений на сетях PDH

снижается, ограничиваясь лишь анализом первичного потока Е1 (2048 кбит/с). В то же вре­ мя интерес к измерительным технологиям на сетях SDH растет. Развитие технологии SDH повышает интерес к измерениям Е1 - наиболее распространенной нагрузки, передаваемой по сетям SDH.

Графически этот процесс можно представить в виде схематического графика (рис. 1.5). Второй тенденцией в развитии цифровой первичной сети является перспективный переход к

технологии ATM. Как уже отмечалось выше, на современном этапе развития рассматривать АТМ в качестве одной из технологий построения первичной сети скорее всего преждевременно. Тем не менее, можно ожидать, что в перспективе с переходом вторичных сетей на технологию АТМ имен­ но эта технология составит конкуренцию современному лидеру - технологии SDH.

Стоит отметить, что технология АТМ охватывает не три уровня модели OSI (эталонной моде­ ли взаимодействия открытых систем), определяющие параметры первичной сети PDH/SDH, а все 7 уровней. В этом случае общий переход к технологии АТМ в системах передачи и коммутации мо­ жет привести к изменению самой концепции построения системы электросвязи, включая разделе­ ние на первичную и вторичные сети. Действительно, технология АТМ дает возможность создания единой транспортной среды, включающей как системы передачи, относимые к первичной сети, так

и системы коммутации, относимые ко вторичным сетям. Возможно будет принята новая концепция, которая в настоящее время только формируется. Она включает построение единой транспортной среды на основе технологии ATM, с которой будет взаимодействовать пользователь. Таким обра­ зом, от концепции "первичная/вторичная сеть” может наметиться переход к новой концепции "транспортная среда/услуги", ранее применявшейся для описания услуг. Несмотря на то, что опи­ санная тенденция в будущем возможна, в настоящее время новую концепцию нельзя рассматри­ вать как альтернативу классической концепции построения системы электросвязи, поскольку она детально не проработана. Основная база новой концепции - системы передачи и коммутации АТМ - только начинает внедряться в качестве опытных зон на сетях электросвязи. Но даже в случае ориентации на новую концепцию будет иметь место довольно длительный переходный этап сосу­ ществования первичной сети SDH и ATM. В результате на первом этапе технология АТМ будет и должна рассматриваться в рамках классической концепции как технология первичной и вторичных сетей связи, что позволит определить ее место в системе электросвязи. Попытка такого рассмот­ рения сделана в настоящей книге.

Рис. 1.3. Стандарты первичной цифровой сети, построенной на основе технологий PDH, SDH и АТМ

В соответствии со всем вышеизложенным в настоящей книге, состоящей из двух частей, мате­ риал построен следующим образом. В части 1 вначале будут рассмотрены основы технологии сетей PDH и методы эксплуатационных измерений в контексте эксплуатации систем потока Е1 (системы типа

ИКМ-30). Затем кратко рассмотрены основы технологии и измерения на остальных уровнях иерархии PDH. Основы технологии и эксплуатации систем SDH рассмотрены подробно, поскольку эта технология будет доминировать на цифровой первичной сети в ближайшем будущем. В части 2 вопросы о техно­ логии построения и методах эксплуа­ тации систем АТМ рассматриваются с учетом того, что АТМ интегрирует технологии первичной и вторичных сетей. В качестве отдельных разде­ лов в части 2 рассматриваются спе­ циальные вопросы эксплуатации первичной сети - анализ систем син­ хронизации и построения измери­

тельно-контрольных систем. Теоретический материал по

основам технологии цифровых сис­ тем передачи дается кратко, по­ скольку главной целью данной ра­

ченных результатов и методами их интерпретации. Это, на взгляд ав­ тора, является полезным не только для овладения технологией изме­ рений, но и непосредственно самой технологией первичной сети, по­ скольку дает представление о про­ цессах, происходящих в системах передачи. Такой фактический мате­ риал включен даже в раздел по АТМ. Учитывая малый опыт эксплуа­ тации систем АТМ и еще меньший опыт измерений на сетях АТМ, при­ веденный фактический материал будет полезен всем, кто интересу­ ется этой технологией.

В работах [1-3] намечена оп­ ределенная схема рассмотрения измерительных технологий, связан­ ная с различным уровнем детали­ зации описания и технологическим

подходом к вопросам эксплуатации. На рис. 1.6 схематично представлена эта детализация. Технологический подход к измерениям, сформулированный в [1] и описанный детально в [3],

предусматривает в качестве первого уровня детализации рассматривать все эксплуатационные измерения применительно к конкретным телекоммуникационным технологиям. Действительно, тех­ нологии измерений на первичной и вторичной сети, на ВОСП и в системах подвижной радиосвязи практически не пересекаются друг с другом. Это свойство объясняется высокой специализирован- ностью современных телекоммуникаций и измерительной техники.

В качестве второго уровня детализации уже исходя из специфики технологии, создается классификация измерений, т.е. выделяются группы измерений в зависимости от структуры техно-