Лекция №12. Спектральное уплотнение каналов – WDM сети DWDM 103

Лекция №13. Оптические транспортные сети (Optical Transport

                   Network, OTN)................................................................ 116

Лекция №14. Сети Frame Relay (FR)...................................................... 124

Лекция №15. Асинхронный метод переноса (Asynchronous Transfer

                  Mode, АТМ)...................................................................... 147

Лекция №16. Технология многопротокольной коммутации с помощью

                   меток (Multiprotocol Label Switching, MPLS)................ 155

Лекция №17. Технология сетей абонентского доступа......................... 179

Список литературы................................................................................. 191

 

Введение

 

Первичные сети предназначены для создания коммутируемой инфраструктуры, с помощью которой можно достаточно быстро и гибко организовать постоянный канал с двухточечной топологией между двумя пользовательскими устройствами, подключенными к такой сети. В первичных сетях применяется техника коммутации каналов. На основе каналов, образованных первичными сетями, работают наложенные компьютерные или телефонные сети. Каналы, предоставляемые первичными сетями своим пользователям, отличаются высокой пропускной способностью — обычно от 2 Мбит/с до 10 Гбит/с.

Существует несколько поколений технологий первичных сетей:

· плезиохронная цифровая иерархия (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH);

· синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy, SDH);

· уплотненное волновое мультиплексирование (Dense Wave Division Multiplexing, DWDM);

· оптические транспортные сети (Optical Transport Network, OTN) — данная технология определяет способы передачи данных по волновым каналам DWDM.

В технологиях PDH, SDH и OTN для разделения высокоскоростного канала применяется временнбе мультиплексирование (TDM), а данные передаются в цифровой форме. Каждая из них поддерживает иерархию скоростей, так что пользователь может выбрать подходящую ему скорость для каналов, с помощью которых он будет строить наложенную сеть.

Технологии OTN и SDH обеспечивают более высокие скорости, чем технология PDH, так что при построении крупной первичной сети ее магистраль строится на технологии OTN или SDH, а сеть доступа — на технологии PDH.

Сети DWDM не являются собственно цифровыми сетями, так как предоставляют своим пользователям выделенную волну для передачи информации, которую те могут применять по своему усмотрению - модулировать или кодировать. Техника мультиплексирования DWDM существенно повысила пропускную способность телекоммуникационных сетей, так как она позволяет организовать в одном оптическом волокне несколько десятков волновых каналов, каждый из которых может переносить цифровую информацию. В начальный период развития технологии DWDM волновые каналы использовались в основном для передачи сигналов SDH, то есть мультиплексоры DWDM были одновременно и мультиплексорами SDH для каждого из своих волновых каналов.

Впоследствии для более эффективного использования волновых каналов DWDM была разработана технология OTN, которая позволяет передавать по волновым каналам сигналы любых технологий, включая SDH, Gigabit Ethernet и 10G Ethernet.

Лекция №1

Плезиохронная цифровая иерархия - PDH

 

Общая харакктристика PDH

 

Плезиохронная цифровая иерархия (PDH, Plesiochronous Digital Hierarchy) — цифровой метод передачи данных и голоса, основанный на временном разделении канала и технологии представления сигнала с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).

В технологии PDH в качестве входного используется сигнал основного цифрового кнала (ОЦК) со скоростью передачи 64 кбит/с, а на выходе формируется поток данных со скоростями n × 64 кбит/с. К группе ОЦК, несущих полезную нагрузку, добавляются служебные группы бит, необходимые для осуществления процедур синхронизации и фазирования, сигнализации, контроля ошибок (CRC), в результате чего группа приобретает форму цикла.

В начале 80-х годов было разработано 3 таких системы (в Европе, Северной Америке и Японии). Несмотря на одинаковые принципы, в системах использовались различные коэффициенты мультиплексирования на разных уровнях иерархий.

В первой из них, принятой в США и Канаде, в качестве скорости сигнала первичного цифрового канала ПЦК (DS1) была выбрана скорость 1544 кбит/с (фактически n = 24, т.е. двадцать четыре цифровых телефонных канала 64 кбит/с, а для передачи данных - 24 информационных канала 64 кбит/с). Во второй, принятой в Японии, использовалась та же скорость для DS1. В третьей, принятой в Европе и Южной Америке, в качестве первичной была выбрана скорость 2048 кбит/с (формально n = 32, фактически n = 30, т.е. в качестве информационных используется тридцать телефонных или информационных каналов 64 кбит/с плюс два канала сигнализации и управления по 64 кбит/с).

Согласно стандарту, разработанному Комитетом по стандартизации ITU-Т (МСЭ-T), первая иерархия, порожденная скоростью 1544 кбит/с, дает последовательность: Т1 - Т2 - Т3 или: 1544 - 6312 - 44736 кбит/с (часто цитируется ряд приближенных величин 1.5 - 6 - 45 - 274 Мбит/с), что, с учетом скорости DS0, соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования n=24, m=4, 1=7. Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 24, 96 и 672 канала DS0.

Вторая (Японская) PDH иерархия, порожденная скоростью 1544 кбит/с, дает последовательность J1 - J2 - J3 - J4 или 1544 - 6312 - 32064 - 97728 кбит/с (ряд приближенных величин составляет 1.5 - 6 - 32 - 98 Мбит/с), что, с учетом скорости DS0, соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования n=24, m=4, 1=5, k=3. Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 24, 96, 480 и 1440 каналов DS0.

Третья иерархия, порожденная скоростью 2048 кбит/с, дает последовательность Е1 - Е2- ЕЗ - Е4 или 2048 - 8448 - 34368 - 139264 кбит/с (ряд приближенных величин составляет 2 - 8 - 34 - 140 Мбит/с), что соответствует ряду коэффициентов n=30 (32), m=4, 1=4, k=4, (т.е. коэффициент мультиплексирования в этой иерархии выбирался постоянным и равным 4). Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 30, 120, 480 и 1920 каналов DS0, что отражается и в названии ИКМ систем: ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и т.д.

В каждом и стандартов цифровые каналы 0-го, 1-го, 2-го, 3-го и 4-го уровней иерархии носят нвзвания: основной цифровой канал (ОЦК), первичный цифровой канал (ПЦК), вторичный цифровой канал (ВЦК), третичный цифровой канал (ТЦК) и четвертичный цифровой канал (ЧЦК).

Указанные иерархии, известные под общим названием плезиохронная цифровая иерархия PDH, или ПЦИ, сведены в таблицу 1.

 

Таблица 1 – Три схемы цифровых иерархий: американская (АС), японская (ЯС) и европейская (ЕС)

 

Уровень цифровой иерархии	АС			ЯС			ЕС
	1	2	3	1	2	3	1	2	3
Первичный	T1	1,5	24	J1	1,5	24	E1	2	30
Вторичный	T2	6	96	J2	6	96	E2	8	120
Третичный	T3	45	672	J3	32	480	E3	34	480
Четвертичный				J4	98	1440	E4	140	1920

 

1 – обозначение; 2 – скорость передачи, Мбит/с; 3- количество ОЦК.

 

При формировании цифровых сигналов первого уровня применяется метод мультиплексирования с чередованием октетов или байтов. Однако, на более высоких уровнях иерархии, из-за отсутствия жесткой синхронизации приемника и передатчика, используется мультиплексирования с чередованием бит (а не байт), что не обеспечивает идентификацию байтов или групп байтов каждого канала в общем потоке. В этом методе мультиплексор, например, второго,уровня формирует выходную цифровую последовательность (со скоростью 8 Мбит/с - ЕС) путем чередования бит входных последовательностей от разных каналов (для ЕС - каналы Е1).

Так как мультиплексор не формирует структуры, которая могла бы быть использована для определения позиции бита каждого канала, а входные скорости разных каналов могут не совпадать, то используется внутренняя побитовая синхронизация, при которой мультиплексор сам выравнивает скорости входных потоков путем добавления нужного числа выравнивающих бит в каналы с относительно меньшими скоростями передачи. Благодаря этому на выходе мультиплексора формируется синхронизированная цифровая последовательность. Информация о вставленных битах передается по служебным каналам, формируемым отдельными битами в структуре фрейма. На последующих уровнях мультиплексирования эта схема повторяется, добавляя новые выравнивающие биты. Эти биты затем удаляются при демультиплексировании на приемной стороне для восстановления исходной цифровой последовательности. Такой процесс передачи получил название плезиохронного (т.е. почти синхронного).

Кроме синхронизации, на уровне мультиплексора второго порядка также происходит формирование фреймов и мультифреймов, которые позволяют структурировать последовательность в целом. Например, Е2 (8448 кбит/с) длина фрейма равна 1056 бит, при естественном сохранении частоты повторения фрейма 8000 Гц. Мультифрейм соответствует 12 фреймам. Формирование фреймов и мультифреймов и их выравнивание особенно важно для локализации на приемной стороне каждого фрейма, что позволяет в свою очередь получить информацию о сигнализации и кодовых группах контролирующих избыточных кодов CRC и информацию служебного канала данных.

С использованием современных методов ИКМ (например дифференциальной ИКМ - ДИКМ) можно использовать скорость 32 кбит/с для передачи одного речевого канала, что приводит к схемам каналов Т1 или Е1, несущих 48 или 60 телефонных каналов.

Кроме передачи телефонного трафика, PDH-системами можно пользоваться для передачи данных.