Реферат: Цифровая первичная сеть - принципы построения и тенденции развития

Архитектура сети SDH............................................................................................................................................................. 15

Архитектура типа "кольцо-кольцо"................................................................................................................................. 16

Линейная архитектура для сетей большой протяженности..................................................................................... 16

Процессы загрузки/выгрузки цифрового потока.............................................................................................................. 17

Структура заголовка POH.................................................................................................................................................. 22

Структура заголовка SOH.................................................................................................................................................. 23

5. Методы контроля чётности и определения ошибок в системе SDH........................................................................... 26

Литература...................................................................................................................................................................................... 29

Список сокращений

Русские сокращения.

АТС Автоматическая телефонная станция
ВОСП Волоконно-оптическая система передачи
ИКМ Импульсно-кодовая модуляция
ИКМ-30 Сокращение, используемое для обозначения потока Е1 с цикловой и сверхцикловой структурой
ИКМ-31 Сокращение, используемое для обозначения потока Е1 с цикловой структурой
ЛАЦ Линейно-аппаратный цех (иногда применяется ЛАЗ - линейно-аппаратный зал)
МВВ Мультиплексор ввода/вывода
МККТТ Международный комитет по телефонии и телеграфии
МСЭ Международный союз электросвязи
МСЭ-Т Международный комитет по телефонии и телеграфии (новое название)
ОКС 7 Система сигнализации по ОКС №7
ОЦК Общий цифровой канал (канал 64 кбит/с)
ПД Передача данных
ПО Программное обеспечение
ПСП Псевдослучайная двоичная последовательность
рек. Рекомендация
РРЛ Радиорелейная линия связи
ССС Спутниковая система связи
ТЧ Канал тональной частоты
УПАТС Учрежденческая производственная АТС

Иностранные сокращения.

ADM &nbspAda-Drop Multiplexor Мультиплексор ввода/вывода - МВВ
ANSI &nbspAmerican National Standard Institute Американский национальный институт стандартов
APS &nbspAutomatic Protection Switching &nbspАвтоматическое переключение
ATM &nbspAsynchronous Transfer Mode &nbspРежим асинхронной передачи
AD Administrative Unit Административный блок
AUG &nbspAdministrative Unit Group &nbspГруппа административных блоков
AU-PJE &nbspAU Pointer Justification Event Смещение указателя AU
BBE &nbspBackground block error Блок с фоновой ошибкой
BBER Background block error rate Коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками
BER &nbspBit Error Rate Параметр ошибки по битам, равен отношению количества ошибочных битов к общему количеству переданных
BIN &nbspBinary Двоичное представление данных
BIP Bit Interleaved Parity Метод контроля четности
B-ISDN Broadband Integrated Service Digital &nbspШирокополосная цифровая сеть с интеграцией Networks служб (Ш-ЦСИС)
CRC Cyclic Redundancy Check Циклическая проверка по избыточности
CRC ERR CRC errors Число ошибок CRC
DEMUX Demultiplexer Демультиплексор
ETS European Telecommunication Standard Европейский телекоммуникационный стандарт
ETSI European Telecommunication Standard Institute Европейский институт стандартизации в теле-kоммуникациях, протокол ISDN, стандартизированный ETSI
FEBE Far End Block Error Наличие блоковой ошибки на удаленном конце
FERF Far End Receive Failure Наличие неисправности на удаленном конце
HEX Hexagonal 16-ричное представление информации
НО-РОН High-order POH Заголовок маршрута высокого уровня
ISDN Integrated Service Digital Networks Цифровая сеть с интеграцией служб (ЦСИС)
ITU International Telecommunication Union Международный Союз Электросвязи
ITU-T International Telecommunication Union-Telephony group Международный Союз Электросвязи подразделение телефонии
LO-POH Low-order POH Заголовок маршрута низкого уровня
M1, М2 Management Interface 1, 2 Интерфейсы управления
MSOH Multiplexer Section Overhead Заголовок мультиплексорной секции
MSP Multiplex Section Protection Цепь резервирования мультиплексорной секции
MUX Multiplexer Мультиплексор
OSI Open System Interconnection Эталонная модель взаимодействия открытых систем
РОН Path Overhead Заголовок маршрута
PTR Pointer Указатель в системе SDH
RGEN, REG Regenerator Регенератор
RSOH Regenerative Section Overhead Заголовок регенераторной секции
SDH Synchronous Digital Hierarchy Синхронная цифровая иерархия
SDXC Synchronous Digital Cross Connect Синхронный цифровой коммутатор
SOH Section Overhead Секционный заголовок
STM Synchronous Transport Module Синхронный транспортный модуль - стандартный цифровой канал в системе SDH
ТСМ Tandem Connection Monitoring Мониторинг взаимного соединения
ТМ Traffic Management Управление графиком
TMN Telecommunications Management Автоматизированная система управления связью
TU Tributary Unit Блок нагрузки
TUG Tributary Unit Group Группа блоков нагрузки
VC Virtual Container Виртуальный контейнер

1. Цифровая первичная сеть - принципы построения и тенденции развития

Первичной сетью называется совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи системы электросвязи. В основе современной системы электросвязи лежит использование цифровой первичной сети, основанной на использовании цифровых систем передачи. Как следует из определения, в состав первичной сети входит среда передачи сигналов и аппаратура систем передачи. Современная первичная сеть строится на основе технологии цифровой передачи и использует в качестве сред передачи электрический и оптический кабели и радиоэфир.

Рассмотрим ту часть первичной, которая связана с передачей информации в цифровом виде. Как видно из рис. 1.1, современная цифровая первичная сеть может строиться на основе трех технологий: PDH, SDH и ATM.

Рис. 1.1. Место цифровой первичной сети в системе электросвязи

Первичная цифровая сеть на основе PDH/SDH состоит из узлов мультиплексирования (мультиплексоров), выполняющих роль преобразователей между каналами различных уровней иерархии стандартной пропускной способности (ниже), регенераторов, восстанавливающих цифровой поток на протяженных трактах, и цифровых кроссов, которые осуществляют коммутацию на уровне каналов и трактов первичной сети. Схематично структура первичной сети представлена на рис. 1.2. Как видно из рисунка, первичная сеть строится на основе типовых каналов, образованных системами передачи. Современные системы передачи используют в качестве среды передачи сигналов электрический и оптический кабель, а также радиочастотные средства (радиорелейные и спутниковые системы передачи). Цифровой сигнал типового канала имеет определенную логическую структуру, включающую цикловую структуру сигнала и тип линейного кода. Цикловая структура сигнала используется для синхронизации, процессов мультиплексирования и демультиплексирования между различными уровнями иерархии каналов первичной сети, а также для контроля блоковых ошибок. Линейный код обеспечивает помехоустойчивость передачи цифрового сигнала. Аппаратура передачи осуществляет преобразование цифрового сигнала с цикловой структурой в модулированный электрический сигнал, передаваемый затем по среде передачи. Тип модуляции зависит от используемой аппаратуры и среды передачи.

Таким образом, внутри цифровых систем передачи осуществляется передача электрических сигналов различной структуры, на выходе цифровых систем передачи образуются каналы цифровой первичной сети, соответствующие стандартам по скорости передачи, цикловой структуре и типу линейного кода.

Обычно каналы первичной сети приходят на узлы связи и оканчиваются в линейно-аппаратном цехе (ЛАЦе), откуда кроссируются для использования во вторичных сетях. Можно сказать, что первичная сеть представляет собой банк каналов, которые затем используются вторичными сетями (сетью телефонной связи, сетями передачи данных, сетями специального назначения и т.д.). Существенно, что для всех вторичных сетей этот банк каналов един, откуда и вытекает обязательное требование, чтобы каналы первичной сети соответствовали стандартам.

Cовременная цифровая первичная сеть строится на основе трех основных технологий: плезиохронной иерархии (PDH), синхронной иерархии (SDH) и асинхронного режима переноса (передачи) (ATM). Из перечисленных технологий только первые две в настоящее время могут рассматриваться как основа построения цифровой первичной сети.

Рис. 1.2. Структура первичной сети.

Технология ATM как технология построения первичной сети является пока молодой и до конца не опробованной. Эта технология отличается от технологий PDH и SDH тем, что охватывает не только уровень первичной сети, но и технологию вторичных сетей (рис. 1.1), в частности, сетей передачи данных и широкополосной ISDN (B-ISDN). В результате при рассмотрении технологии ATM трудно отделить ее часть, относящуюся к технологии первичной сети, от части, тесно связанной со вторичными сетями.

Рассмотрим более подробно историю построения и отличия плезиохронной и синхронной цифровых иерархий. Схемы ПЦС были разработаны в начале 80х. Всего их было три:
1) принята в США и Канаде, в качестве скорости сигнала первичного цифрового канала ПЦК (DS1) была выбрана скорость 1544 кбит/с и давала последовательность DS1 - DS2 - DS3 - DS4 или последовательность вида: 1544 - 6312 - 44736 - 274176 кбит/с. Это позволяло передавать соответственно 24, 96, 672 и 4032 канала DS0 (ОЦК 64 кбит/с);
2) принята в Японии, использовалась та же скорость для DS1; давала последовательность DS1 - DS2 - DSJ3 - DSJ4 или последовательность 1544 - 6312 - 32064 - 97728 кбит/с, что пзволяло передавать 24, 96, 480 или 1440 каналов DS0;
3) принята в Европе и Южной Америке, в качестве превичной была выбрана скорость 2048 кбит/с и давала последовательность E1 - E2 - E3 - E4 - E5 или 2048 - 8448 - 34368 - 139264 - 564992 кбит/с. Указанная иерархия позволяла передавать 30, 120, 480, 1920 или 7680 каналов DS0.

Комитетом по стандартизации ITU - T был разработан стандарт, согласно которому:
-- во-первых , были стандартизированы три первых уровня первой иерархии, четыре уровня второй и четыре уровня третьей иерархии в качестве основных, а также схемы кросс-мультиплексирования иерархий;
-- во-вторых ,последние уровни первой и третьей иерархий не были рекомендованы в качестве стандартных.

Указанные иерархии, известные под общим названием плезиохронная цифровая иерархия PDH, или ПЦИ, сведены в таблицу 1.1.

<div align=center>

Уровень цифровой иерархии	Скорости передач, соответствующие различным схемам цифровой иерархии
	AC: 1544 kbit/s	ЯС: 1544 kbit/s	EC: 2048 kbit/s
0	64	64	64
1	1544	1544	2048
2	6312	6312	8448
3	44736	32064	34368
4	---	97728	139264

Таблица 1.1. Три схемы ПЦС: АС-американская; ЯС-японская; ЕС-европейская. </div>

Но PDH обладала рядом недостатков, а именно:
-- затруднённый ввод/вывод цифровых потоков в промежуточных пунктах;
-- отсутствие средств сетевого автоматического контроля и управления;
-- многоступенчатое востановление синхронизма требует достаточно большого времени;
Также можно считать недостатком наличие трёх различных иерархий.

Указанные недостатки PDH, а также ряд других факторов привели к разработке в США ещё одной иерархии - иерархии синхронной оптической сети SONET, а в Европе аналогичной синхронной цифровой иерархии SDH, предложенными для использования на волоконно-оптических линиях связи(ВОЛС).Но из-за неудачно выбранной скорости предачи для STS-1 , было принято решение -- отказаться от создания SONET, а создать на её основе SONET/SDH со скоростью передачи 51.84 Мбит/с первого уровня ОС1 этой СЦИ. Врезультате OC3 SONET/SDH соответствовал STM-1 иерархии SDH.Скорости передач иерархии SDH представлены в таблице 1.2.

Уровень SDH.	Скорость передачи, Мбит/с
STM-1	155,520
STM-4	622,080
STM-8	1244,160
STM-12	1866,240
STM-16	2487,320

Таблица 1.2. Скорости передач иерархии SDH.

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 мультиплексирования. Система PDH использует принцип плезиохронного (или почти синхронного) мультиплексирования, согласно которому для мультиплексирования, например, четырех потоков Е1 (2048 кбит/с) в один поток Е2 (8448 кбит/с) производится процедура выравнивания тактовых частот приходящих сигналов методом стаффинга. В результате при демультиплексировании необходимо производить пошаговый 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 демультиплексирование ЕЗ-Е2-Е1 в каждом пункте выделения канала Е1.

В системе SDH производится синхронное мультиплексирование/демультиплексирование, которое 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, усилились 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, стандартизирующих скорости передачи и интерфейсы систем PDH, SDH и ATM, процедуры мультиплексирования и демультиплексирования, структуру цифровых линий связи и нормы на параметры джиттера и вандера (рис- 1.3).

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

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 эксплуатации тенденция к ориентации на технологию SDH более явная. Операторы, создающие большие сети, уже сейчас ориентированы на использование технологии 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.

2. Технология SDH