Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
05-11-2013_22-47-45 / диплом ПЗ.doc
Скачиваний:
137
Добавлен:
22.02.2016
Размер:
5.45 Mб
Скачать

2 Техническая часть

2.1 Анализ современных технологий в сетях передачи данных

При проектировании трактов оптической связи необходимо в первую очередь принять оптимальные решения по выбору волоконно-оптической системы передачи, типу оптического кабеля (ОК) и по вопросу энергообеспечения магистрали [1].

При проектировании волоконно-оптических линий связи необходимо обязательное ознакомление с рекомендациями МККТТ, для разработки типовых схем включения аппаратуры Рекомендации МККТТ G. 751. G. 742 [3].

При окончательном выборе типа аппаратуры необходимо провести сравнительный анализ выпускаемой аппаратуры .

В последнее время на волоконно-оптических системах передачи широко внедряются телекоммуникационные системы синхронной цифровой иерархии (SDH).

SDH – это набор цифровых структур, стандартизированных с целью транспортирования нужным образом адаптированной нагрузки по физическим цепям. В SDH реализуется комплексный процесс перемещения информации, включающей в себя не только передачу сигналов, но и глубокую автоматизацию функций контроля, управления и обслуживания (ОАМ – Operation, Administration and Manaqement).

SDH разработана с учетом недостатков РDH и по сравнению с последней имеет следующие преимущества:

  1. Возможность передачи широкополосных сигналов, предполагаемых в будущем.

  2. Синхронизация сети и синхронная техника мультиплексирования.

  3. Использование синхронной схемы передачи с побайтным мультиплексированием.

  4. Временное выравнивание за счет побайтового двухстороннего стаффинга.

  5. При мультиплексировании осуществляется синхронизация под входные сигналы.

  6. Возможность плезиохронной работы при необходимости. В этом случае стаффинг осуществляется за счет двустороннего побитового выравнивания.

  7. SDH удачно сочетается с действующими системами РDH и позволяет существенно улучшить управляемость и эффективность этих сетей.

  8. Мультиплексирование с использованием техники указателей (пойнтеров). Фазовые соотношения между циклом SТМ и полезной нагрузкой записывается с помощью указателей. Таким образом, доступ к определенному каналу возможен за счет использования указателя.

  9. Возможность ввода/вывода компонентных сигналов на любом пункте.

  10. Встроенная система оперативного переключения сокращает потребности в аппаратуре, улучшает производительность и надежность сети, позволяет выполнять кросс- коммутацию потоков на различных уровнях согласно планируемой конфигурации сети, а также ускоряет процедуры восстановления сети в аварийных ситуациях.

  11. SDH обеспечивает надежную трассу передачи системой указателей, которая способствует безупречной работе даже в случае, когда узлы несинхронизированы. Для стыковки сигналов РDH применяется юстификация по битам. Все это вместе гарантирует исключительно низкий коэффициент ошибок по битам.

  12. Кольцевые сети SDH обеспечивают экономичное резервирование маршрута и оборудования без сложных схем резервирования сети.

  13. Высокая надежность и самовосстанавливаемость сети с использованием резервирования и автоматического переключения в обход поврежденного участка за счет полного мониторинга сети и использования кольцевых топологий.

  14. Простота перехода с одного уровня SDH на другой. Структура мультиплексированного сигнала SТМ – N идентична структуре сигнала SТМ-1. Скорости транспортировки сигналов SТМ – N определяются умножением базовой скорости 155,52 Мбит/с на N, поэтому при мультиплексировании не требуется формирования нового цикла.

  15. Гибкая структура цикла предоставляет возможность для наращивания пропускной способности системы.

  16. Прозрачность сети SDH для передачи любого трафика, обусловленная использованием виртуальных контейнеров.

  17. Возможность прямого преобразования электрического сигнала в оптический без сложного линейного кодирования. Управление за счет контроля количества ошибок на различных участках передачи информации.

  18. Единый всемирный стандарт для производителей оборудования, высокий уровень стандартизации SDH технологий и стандартизованный линейный код NRZ обеспечивают совместимость мультиплексного и линейного оборудования разных фирм – изготовителей.

  19. Предоставление услуг по требованию, обеспечиваемое гибкими элементами сети и эффективным управлением сетью.

  20. Сокращение издержек технической эксплуатации (ТЭ) и технического обслуживания (ТО) вследствие широких возможностей сетевого управления в системах SDH. Управление функциями передачи, резервирования, оперативного переключения, ввода/вывода и контроля на каждой станции и во всей транспортной системе осуществляется программно и дистанционно по каналам, встроенным в цикл STM, полная автоматизация процессов эксплуатации сети SDH, радикально повышает её гибкость и надежность, а также качество связи.

Наличие служебных битов в составе передаваемых структур позволяет:

  • контролировать их прохождение по сети и обеспечивать качество услуги «абонент-абонент»;

  • контролировать состояние элементов сети;

  • организовать управление сетью (реконструкция, самовосстановление при авариях).

Таким образом, на сетях связи всех уровней, с применением волоконно-оптических линий связи некоторое время будут совместно находиться на эксплуатации волоконно-оптические системы передачи, построенные по технологиям РDH и SDH. Такое положение сохранится до полного вытеснения систем РDH системами SDH. Поэтому на данном этапе развития волоконных систем связи весьма важным является умение проектировать цифровые оптические линии передачи и оценивать качество их функционирования.

В волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) цифровые системы передачи нашли самое широкое распространение как наиболее приемлемые по своим физическим принципам для передачи. При этом основной недостаток цифровых систем передачи ― широкая полоса частот, как отмечалось выше, отходит на второй план, поскольку ВОЛС при прочих равных условиях имеют неограниченную полосу пропускания по сравнению с электропроводным (металлическим) кабелем.

На основе волоконно-оптического кабеля создаются локальные вычислительные сети различных топологий (кольцо, звезда и др.). Такие сети позволяют объединять вычислительные центры в единую информационную систему с большой пропускной способностью, повышенным качеством и защищенностью от несанкционированного доступа.

Легкость, малогабаритность, невоспламеняемость волоконно-оптического кабеля сделали их весьма полезными для монтажа и оборудования.

Архитектура информационной сети представляет собой функциональные слои, связанные между собой отношениями «клиент-слуга». Все слои выполняют определённые функции и имеют стандартизированные точки доступа. Каждый слой оснащён собственными средствами контроля и управления и может создаваться и развиваться независимо.

Сеть SDH представлена сетевой моделью (рисунок 2.1), состоящей из трех функциональных слоев.

наименование сетевых слоев

уровень каналов

уровень трактов

низшего порядка

высшего порядка

уровень среды передачи

Секции

Мультиплексорная

Регенерационная

физическая среда

Рисунок 2.1 ― Сетевая модель SDH

На данной модели, верхний слой (уровень каналов) занимает пользователь. Он является клиентом, которого обслуживает низлежащий сетевой слой. Тот, в свою очередь, выступает в роли клиента для следующего слоя.

Уровень каналов – слой, обслуживающий пользователя. Терминалы пользователей подключаются к комплектам оконечной аппаратуры SDH соединительными линиями. Сеть каналов соединяет различные комплекты оконечной аппаратуры SDH через коммутационные станции.

Уровень трактов образуется объединением группы каналов в групповые тракты различных порядков. В сети SDH имеется два сетевых уровня трактов – низшего и высшего порядка. В каждом слое может осуществляться коммутация с помощью аппаратуры оперативного переключения. Сети трактов полностью независимы от физической среды и могут иметь собственную топологию. В слое трактов осуществляется программный и дистанционный контроль и управление соединениями.

На уровне среды передачи групповые тракты организуются в линейные, построение которых зависит от среды передачи (оптическое волокно, радиорелейная линия). Он подразделяется на два слоя: слой секций и слой физической среды.

В качестве физической среды используются волоконно-оптические или радиолинии (радиорелейные и спутниковые линии).

Указанное свойство SDH облегчает эксплуатацию сети и позволяет достичь наиболее высоких технико-экономических показателей. Сеть SDH содержит три топологически независимых слоя: каналов, трактов и среды передачи. Создание сетевых конфигураций, контроль и управление отдельными станциями и всей информационной сетью осуществляется программно- и дистанционно с помощью системы обслуживания SDH. Система решает задачи обслуживания современных сетей связи: оптимизирует эксплуатацию аппаратуры разных фирм-производителей в зоне одного оператора и обеспечивает автоматическое взаимодействие зон разных операторов. Система обслуживания делится на подсистемы. Доступ к каждой SDH-подсистеме осуществляется через главный в этой подсистеме (шлюзовый) узел или станцию SDH.

В слое среды передачи находятся самые крупные структуры SDH: синхронные транспортные модули (STM), представляющие собой форматы линейных сигналов. Они же используются на интерфейсах сетевых узлов.

На рисунке 2.2 показаны циклы STM-1 и VC-4.

Рисунок 2.2 Структура цикла STM-1 и фрагменты отображения AU-4 на STM

Цикл STM имеет период повторения 125 мкс и изображен в виде прямоугольной таблицы из 9 рядов и 270 столбцов (9 × 270 = 2430 элементов). Каждый элемент соответствует объёму информации 1 байт (8 бит) и скорости транспортирования 64 Кбит/с, а вся таблица – скорости передачи первого уровня SDH равна:

64 × 2430 = 155520 Кбит/с = 155,520 Мбит/с . Первые 9 столбцов цикла STM-1 занимают служебные сигналы: секционный заголовок (SOH), который состоит из заголовка регенерационной секции RSOH (первые три ряда) и заголовка мультиплексной секции MSOH (последние 5 рядов) и указателя административного блока (AU-указателя), т. е. указателя позиции первого байта цикла нагрузки. Остальные 261 столбец отводятся для нагрузки.

Для организации соединений в сетевых слоях трактов используются виртуальные контейнеры VC-12. Виртуальный контейнер – блочная структура с периодом повторения 125 мкс или 500 мкс (в зависимости от вида тракта). Каждый виртуальный контейнер состоит из поля нагрузки C-n и трактового заголовка POH. На рисунке 2.3 приведён пример логического формирования модуля STM-1 из потоков E1 ― 2 Мбит/с по схеме Европейского института стандартов в области связи (ETSI), а на рисунке 2.4 – схема группообразования по схеме ETSI.

В иерархии синхронного мультиплексирования сети передачи подразделяются на следующие три уровня (подуровни физического уровня OSI):

  1. Уровень передачи данных. Здесь предоставляется поддержка на уровне тракта, которая, в свою очередь, подразделяется на физический уровень (среда передачи) и уровень секций передачи. Эти секции могут быть представлены либо регенератором, либо мультиплексором и используются для определенных функций, связанных с каналами EOW цикла SDH. Аварийные сигналы интерфейса (или аварийные сигналы секции, указанные в таблицах) принадлежат соответствующему уровню (например, линии LOS, LOS, B2 и т.д.).

  2. Уровень тракта. Это уровень передачи данных между точками доступа и трактом. Данный уровень не зависит ни от услуги, ни от типа среды передачи. Здесь предоставляется поддержка на уровне схемы. Тракт может быть либо трактом низкого порядка (LO), либо трактом высокого порядка (HO) в зависимости от пропускной способности среды передачи данных. Аналогично секциям регенерации и мультиплексирования, тракты также имеют определенные функции, связанные с каналами EOW цикла SDH. Аварийные сигналы, перечисленные в упомянутых таблицах для поиска и устранения неисправностей на уровне тракта, принадлежат этому уровню (например, TUAIS, TU LOP).

  3. Уровень схемы. На этом уровне осуществляется передача информации между точками доступа и соответствующей схемой.

Здесь предоставляется непосредственная поддержка для услуг связи. Этот уровень перекрывает функцию SDH и выполняет роль транспортного агента, следовательно, использовать какие-либо функции, связанные с каналом служебной связи SDH, не требуется. Примером аварийного сигнала уровня этого может служить LOS первичного потока. Вышеупомянутая структура уровней в сети передачи представлена на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 ― Структура уровней в сети передачи

При проектировании необходимо учитывать параметры ВОЛС, аппаратуру для расстановки усилителей и аттенюаторов.

Соседние файлы в папке 05-11-2013_22-47-45