Понятие «инфокоммуникации». Понятие «Информация». Современные телекоммуникационные системы и сети, как сложный комплекс технических средств.

Понятие «инфокоммуникации». Понятие «Информация». Современные телекоммуникационные системы и сети, как сложный комплекс технических средств.

Инфокоммуникации – это информационно-телекоммуникационная инфраструктура, развивающаяся в соответствии с технико-экономическими законами развития общества.

Прежде чем перейти к составляющим инфокоммуникаций, следует остановиться на понятии информации. Это понятие имеет множество различных аспектов, что определяет большое количество используемых определений информации. В словаре Ожегова информация определяется как «сообщение, осведомляющее о положении дел, о состоянии чего-нибудь», в теории информации как «сведения, являющиеся объектом хранения, передачи, преобразования». Теория сетей связиопределяет информацию как некоторые сведения о каком-либо объекте (процессе, событии, факте и т. п.), представленные в виде сообщения, записанного с применением того или иного «языка» - набора символов - или представленного в каком-либо другом виде (например, в виде изображения) и имеющая признаки начала и конца.

Информация о каком-либо объекте рассматривается как отображение этого объекта в некоторой материальной системе, которое может существовать независимо от самого объекта и независимо от того будет ли эта информация кем-то и когда-то использована. Информация в принципе не может полностью описать то или иное событие или объект. Она лишь с той или иной точностью отображает отдельные характеристики и свойства этого объекта или его поведение. То есть информацию можно рассматривать как приблизительное отображение отдельных свойств объектов или процессов на некотором материальном носителе.

Еще одной особенностью информации является то, что она не расходуется при использовании, то есть одна и та же информация может многократно использоваться и ее тиражирование обычно намного дешевле, чем создание заново. Это и является одной из причин создания крупных информационных систем, обслуживающих многих пользователей.

Современные телекоммуникационные системы и сети представляют сложный комплекс разнообразных технических средств, обеспечивающих передачу различных сообщений на любые расстояния с заданными параметрами качества. Основу телекоммуникационных систем составляют многоканальные системы передачи по электрическим, волоконно-оптическим кабелям и радиолиниям, предназначенные для формирования типовых каналов и трактов. На основе систем передачи строится телекоммуникационная сеть страны, реализуемая в виде комплексов технологически сопряженных сетей электросвязи общего пользования, ведомственных и частных сетей электросвязи на территории России, охваченная общим централизованным управле­нием и называемая Взаимоувязанной сетью связи Российской Федерации (ВСС РФ).

Информационные технологи. Основные черты современных ИТ. Инфокоммуникационные системы и сети.

Информационные технологии (ИТ, от англ. informationtechnology, IT) – широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся к технологиям управления и обработки данных, а также создания данных, в том числе, с применением вычислительной техники.

В последнее время под информационными технологиями чаще всего понимают компьютерные технологии. В частности, ИТ имеют дело с использованием компьютеров и программного обеспечения для хранения, преобразования, защиты, обработки, передачи и получения информации.

Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, ИТ – это комплекс взаимосвязанных научных, технологических, инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации; вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономические и культурные проблемы. Сами ИТ требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их внедрение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков в системах подготовки специалистов.

Основные черты современных ИТ:

· компьютерная обработка информации по заданным алгоритмам;

· хранение больших объёмов информации на машинных носителях;

· передача информации на значительные расстояния в ограниченное время.

 

Понятие «инфокоммуникационные технологии» включает: информационные технологии (аппаратные и программные средства), телекоммуникационное оборудование (абонентское оборудование, сетевое оборудование) и телекоммуникационные услуги (услуги в телефонных сетях общего пользования, услуги в сети Интернет, услуги мобильной телефонной связи и т п.).

Инфокоммуникационные технологии реализуются с помощью инфокоммуникационных сетей.

Согласно закону «Об информации…» инфокоммуникационная сеть – это технологическая система, предназначенная для передачи по линиям связи информации, доступ к которой осуществляется с использованием средств вычислительной техники.

Возрастающий спрос на инфокоммуникационные услуги объясняется потребностью общества в устойчивых удаленных связях, позволяющих организовать новые формы производства и управления реальными и виртуальными предприятиями и организациями

Иерархия телекоммуникационных сетей.Континентальные телекоммуникационные сети. Общегосударственные телекоммуникационные сети.

Континентальные телекоммуникационные сети

Наивысшим звеном в иерархии телекоммуникационных сетей является всемирная или континентальная сеть. В соответствии с рекомендациями Международного союза электросвязи (МСЭ), в который входит большинство стран мира, вся территория Земли разделена на 9 «телефонных континентов». Каждый из них объединяет несколько регионов, объединяющих телекоммуникационные сети государств. Российская Федерация входит в 7-ю зону всемирной нумерации.

Рассмотрим построение всемирной телекоммуникационной сети передачи речевой информации (аналоговой или цифровой формы).

Всемирная сеть передачи речевой информации строится на базе центров автоматической коммутации трех классов: СТ-1, СТ-2 и СТ-3. Каждый из центров СТ-1 является оконечной международной станцией соответствующего телефонного континента. CТ-2 и СТ-3 помимо роли оконечной международной станции выполняют функции центров автоматического транзита.

Вся территория земного шара разделена на девять зон коммутации – «телефонных континентов», в каждой из которых устанавливается СТ-1. В зоне коммутации СТ-1 строятся центры коммутации второго и третьего класса. Зона действия СТ-2, как правило, объединяет несколько стран. Иногда это одна страна. Зона действия СТ-3, как правило, ограничивается территорией одной страны.

Классификация систем электросвязи. Сети передачи массовых сообщений. Сети передачи индивидуальных сообщений.

Сети передачи индивидуальных сообщений

Сети передачи индивидуальных сообщений:

· Телефонные сети: могут строиться по полносвязной, узловой и радиально-узловой схемам, в зависимости от размера и вида сети (городская, сельская, внутризоновая, междугородная). Цифровые телефонные сети преимущественно сроятся по комбинированному способу с использованием выносного оборудования и кольцевой топологии.

· Факсимильные сети: организуются на базе телефонных сетей

· Сети передачи данных: Радиально-узловая или комбинированная схема построения; высокие требования к качеству связи и надежности оборудования; требования к минимальным задержкам передачи данных; использование современных протоколов обмена сигналами и более сложная аппаратура.

· Телеграфные сети: строятся по радиально-узловой и комбинированной схемам с учетом административно-территориального деления.

 

Понятие о первичной и вторичной сетях связи, транспортной сети связи и сети абонентского доступа. Классификация транспортных (первичных) сетей.

Транспортная сеть

Если используется название цифровая сеть связи, то вводится понятие транспортная сеть. Транспортные сети можно разделить на три уровня (рис. 2.4).

Сети первого уровня – местные. Они организуются в городских или сельских местностях и предназначены для передачи цифровых потоков от АТС и других источников. Например, транспортная сеть городской телефонной сети по кольцу SDH. Сети второго уровня – региональные или зоновые. Третий уровень – глобальная (магистральная) сеть.

 

Рисунок 2.4 – Классификация транспортных (первичных) сетей

В состав местной, внутризоновой и магистральной первичных сетей входят: сетевые станции, сетевые узлы и линии связи. Линии связи в зависимости от первичной сети, которой она принадлежит, присваивается название магистральной, внутриобластной и местной кабельной, радиорелейной и спутниковой. В соответствии с этим кабели связи называются магистральными, внутриобластными (зоновыми), сельскими СТС, городскими ГТС.

Абонентские сети связи

Телефонная связь существенно изменилась. Но даже такие глубокие изменения, как переход к цифровым методам передачи, коммутации и обработки информации или применение кабелей связи с оптическими волокнами (ОВ), почти не коснулись принципов построения абонентской линии (АЛ). Особенность современной телекоммуникационной системы заключается в том, что роль АЛ и принципы ее создания изменяются весьма существенно.

Для аналоговых сетей связи были характерны два основных способа построения сети абонентских линий: шкафный и бесшкафный.

Шкафная система представлена на рис. 2.6, а. Включение абонентов в телефонную станцию осуществляется через распределительные коробки (РК), устанавливаемые на лестничных площадках домов, и распределительные шкафы (РШ), устанавливаемые, как правило, в подъездах зданий, либо рядом со зданием.

Бесшкафная система основана на принципе многократного включения кабельных цепей, при котором одна кабельная пара, идущая от телефонной станции, вводится параллельно в несколько коробок (рис. 2.6, б). При этом запараллеливают либо все пары данного кабеля, либо только часть их. Бесшкафная система экономически оправдана только при небольших длинах абонентских линий.

Данные системы построения сети абонентских линий не удовлетворяют современным требованиям, т.к. спектр услуг, предоставляемых абоненту, растет, происходит модернизация и цифровизация магистральных сетей и коммутационных станций. Поэтому в настоящее время проводится модернизация абонентских линий из медного кабеля, происходит развитие сетей абонентского доступа, основанных на использовании оптических кабелей и радиоканалов. Появилось понятие Сети абонентского доступа. Участок сети связи от телефонной станции до абонентских оконечных устройств называют сетью абонентского доступа или «последней милей (LastMile)».

Сигналы телефонирования

Сигналы телефонирования представляют собой последовательности речевых импульсов, отделенных друг от друга паузами. Импульсы соответствуют звукам речи, произносимым слитно, и весьма разнообразны по форме и амплитуде. Длительности отдельных импульсов также отличаются друг от друга, но обычно они близки к 100…150мс. Паузы между импульсами изменяются в значительно большем диапазоне: от нескольких миллисекунд (межслоговые паузы) до нескольких минут или даже десятков минут – паузы при выслушивании ответа собеседника.

Частотный спектр речевого сигнала очень широк, однако экспериментально было установлено, что для передачи с достаточно высоким качеством (удовлетворительной натуральностью и разборчивостью слогов 90% и фраз 99%) можно ограничиться полосой частот (0,3…3,4)кГц ((300…3400)Гц).

Отношение

У_Тф = 10lg(Р_Тф/Р_изм), дБм0

называется динамическим уровнем (волюмом),где Р_Тф – мощность сигнала усредненная за время наблюдения Т_н, Р_изм – мощность измерительного сигнала в точке тракта, где проводится исследование.

Согласно рекомендациям МККТТ, волюмы измеряются специальным прибором – волюметром,обеспечивающим квадратичный закон суммирования колебаний различных частот имеющим логарифмическую шкалу (в дБ) и постоянную времени (время интегрирования) Т_н = 200мс. Средняя мощность телефонного сигнала Р_{Тф ср} = 88 мкВт0 – без учета пауз в ТНОУ. С учетом пауз Р_{Тф ср п} = 32 мкВт 0, Р_Тфmax = 2220 мкВт 0 (+ 3,5 дБм 0) при вероятности ε = 10^–3.

При определении величины флюктуационной помехи, действующей на входе оконечного аппарата, ее приводят к эффективно воздействующей на орган слуха «взвешенной помехе»,суть которой заключается в том, что на входе измерительного прибора устанавливается амплитудный корректор, частотная характеристика передачи которого повторяет среднестатистическую характеристику чувствительности системы «телефонный аппарат – слух». Взвешенное значение помехи будет меньше не взвешенной из-за меньшей чувствительности этой системы на краях частотного диапазона, и, следовательно, большего затухания корректора на этих же частотах. Снижение действующего напряжения равномерно распределенной по спектру помехи определяется псофометрическим коэффициентом К_пс, равным 1,33 для полосы частот (0,3…3,4)кГц. Средняя мощность этой же помехи будет снижена в 1,33² = 1,77 раза, а уровень – на 20lg 1,33 = 2,48 дБ. В размерности взвешенных – псофометрических величин – вводится буква «П», т.е. дБм0п, пВт0п и др. (1 Вт = 10³ мВт = 10⁶ мкВт = 10⁹ нВт = 10¹² пВт).

Экспериментально установлено, что качество приема телефонного сигнала еще достаточно при средней мощности помехи 178000 пВт0 или 100000 пВтп.

При определении пик-фактора и помехозащищенности сигнала используют среднюю мощность сигнала без учета пауз: Q_Тф = 14дБ – пик-фактор (Р_max/Р_ср), А_3Тф = 27 дБ.

Динамический диапазон D_Тф =10lg(2220·10^-6/178000·10¹²) = 41 дБ.

Сигналы звукового вещания

Сигналы ЗВ по своему характеру близки к речевым сигналам, поэтому их отличия от телефонных носят количественный характер. Частотный спектр ограничивают для каналов ВК (0,03…15)кГц, и (0,05…10)кГц для каналов I класса. Сигналы ЗВ имеют значительно меньше пауз, а энергия отдельных импульсов, особенно музыкальных, существенно выше. Поэтому Р_{зв ср} больше Р_{Тф ср}. Нормируются среднесекундная, среднеминутная и среднечасовая мощности Р_{зв_ср}, равные соответственно: 4500, 2230 и 923 мкВт0. Р_maxопределяется при вероятности превышения ε=0,02 и составляет 8000 мкВт0.

Динамический диапазон сигналов ЗВ: речь диктора до 35 дБ; художественное чтение – до 50 дБ; музыкальные и хоровые ансамбли – до 55 дБ; симфонический оркестр – до 65 дБ. Помехозащищенность сигналов ЗВ должна быть не хуже А_{ПЗ_3В} = 42 дБ.

Факсимильные сигналы

Факсимильные сигналы (сигналы передачи неподвижных изображений) получаются в результате преобразования светового потока, отражаемого элементами изображения, в электрические сигналы.

При передаче штриховых изображений (состоящих из черных и белых элементов, например, газетной полосы) факсимильный сигнал (ФС) состоит из униполярных импульсов различной длительности, но одинаковой амплитуды. Принимает, что полоса частот такого сигнала находится в пределах 0…F_р, причем F_р связана с длительностью самого короткого импульса τ соотношением F =1/2 (τ). При передаче документов τ= 0,34мс, F_р=250 кГц. Помехозащищенность А_ПЗ фс = 35 дБ.

Телефонные аппараты

Абонентские терминалы, которыми могут быть абонентские телефонные аппараты, офисные АТС или компьютеры обычно подключаются к сети по паре медных проводов – абонентской линии. Абонентская линия имеет в сети свой уникальный номер – номер абонента; ее длина не должна превышать 7-8 км и передача информации по ней ведется чаще всего в аналоговой форме.

Телефонные аппараты (ТА) весьма разнообразны как по своему конструктивному исполнению (настенные, настольные, в стиле ретро, портативные в виде телефонных трубок, с поворотными и кнопочными номеронабирателями), так и по сервисным возможностям, ими предоставляемыми.

В современных телефонных системах существуют два способа кодирования набираемого номера:

- Pulse – импульсный, в ТА с наборным диском;

- Tone – тональный, в ТА с кнопочным номеронабирателем.

При импульсном способе при наборе цифры в линию связи подаются импульсы, количество которых соответствует набранной цифре. При тональном способе посылается непрерывный сигнал, состоящий из комбинации двух частот, значения которых и кодируют передаваемый номер.

Практически все действующие телефонные сети допускают импульсный набор номера. Тональные же системы набора, хотя они и становятся стандартом, могут использоваться только на ЭАТС, ЦАТС. Большинство новых ТА имеют переключатель способа кодирования Pulse/Tone.

Среди существенных сервисных возможностей ТА следует отметить:

- многоканальность, т.е. возможность подключения ТА к различным телефонным линиям;

- переключение вызывающего абонента на другую линию;

- наличие кнопки временного отключения микрофона от сети;

- переговоры сразу с несколькими абонентами;

- наличие долговременной памяти номеров приоритетных абонентов;

- наличие оперативной памяти для повторного вызова последнего абонента, в том числе и для многократного вызова (автодозвона) занятого абонента;

- постановка собеседника на удержание, с включением фоновой музыки;

- автоматическое определение номера (АОН) вызывающего абонента с отображением его на дисплее и звуковым его воспроизведением;

- защита от АОН вызываемого абонента (анти-АОН);

- запоминание номеров вызывающих абонентов и текущего времени каждого вызова;

- индикация во время разговора второго вызова и номер вызывающего абонента;

- наличие персональных кодов-паролей;

- наличие автоответчика и встроенного диктофона для записи передаваемых сообщений;

- наличие дистанционного управления телефоном;

- возможность подключения телефона к компьютеру.

Все большее распространение получают многофункциональные телефонные аппараты.

Факс и телефонная сеть

С помощью факса (факсимильного аппарата) по телефонной сети передаются и принимаются изображения документов, рукописных и печатных текстов, графиков, карт, чертежей, фотографий и пр. Сканирующее устройство факса считывает исходящий материал и преобразует аналоговое изображение в цифровой код. Встроенный модем преобразует цифровой сигнал в аналоговый, соответствующий стандарту местной телефонной сети. Модем преобразует также входящие сигналы от других факсов в цифровой сигнал для печатающего устройства. Модем (модулятор-демодулятор) необходим для подключения портативного или настольного компьютера через ЛВС к другим компьютерам, а через телефонную сеть общего пользования (по запрограммированным номерам вызова) – к различным компьютерным сетям, таким, как системы электронной почты. Модем преобразует цифровой сигнал факса или персонального компьютера в аналоговый сигнал, совместимый с системами передачи и коммутации аналоговой местной и цифровой междугородной телефонной сети. Модем принимает также входящие аналоговые сигналы и преобразует их в цифровые, совместимые с подключенным к нему факсом или компьютером. В факсах обычно предусматривается встроенный модем, но для многих персональных компьютеров требуются отдельные модемы. В настоящее время выпускаются модемы размером не более кредитной карточки, встраиваемые в оборудование либо вставляемые в гнездо (для сменной платы) портативного факса или ноутбука.

Интерфейс первичного уровня

(Primary Rate Interface, PRI) — используется для подключения к широкополосным магистралям, связывающим местные и центральные АТС или сетевые коммутаторы. Интерфейс первичного уровня объединяет:
• для стандарта E1 (распространён в Европе) 30 В-каналов и один D-канал 30B+D. Элементарные каналы PRI могут использоваться как для передачи данных, так и для передачи оцифрованного телефонного сигнала.
• для стандарта Т1 (распространен в Северной Америке и Японии, а также — в технологии DECT) 23 В-канала и один D-канал 23B+D.

Интерфейс первичного уровня (англ. Primary Rate Interface, PRI) — стандартный интерфейс сети ISDN, определяющий дисциплину подключения станций ISDN к широкополосным магистралям, связывающим местные и центральные АТС или сетевые коммутаторы. Интерфейс первичного уровня объединяет 23 В-канала и один D-канал для стандарта Т1 (23B + D=24*64=1536[kBit/s]) или 30 В-каналов для голоса или данных, один D-канал для сигнализации и один Н-канал для служебных данных стандарта E1 (30B + D + Н=32*64=2048[kBit/s]).

 

 

Иерархия ЦСП с ИКМ

В современных сетях и линиях связи среди разнообразных видов услуг основной вид – это телефонные услуги. Согласно требованиям Государственного Комитета РФ по стандартизации, метрологии и сертификации и нормам международного комитета ITU-T исходный аналоговый телефонный канал занимает полосу передаваемых частот от 400 до 3400 Гц. Однако в таком аналоговом виде он передается только от АТС к абоненту и обратно. По соединительным линиям между АТС, городским, зоновым и магистральным линиям сообщения передаются в цифровой форме. Для этого аналоговый сигнал подвергается преобразованию в цифровой поток методом импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Такой сигнал представляет собой последовательность импульсов, длительность и частота следования которых определяется методом кодирования. При этом амплитуда и форма (чаще всего прямоугольная, точнее, трапецеидальная) остаются постоянными. В результате преобразования аналогового сигнала в цифровой он превращается в поток информации в виде двоичных символов (бит) со скоростью передачи 64 кбит/с. Канал, в котором передается такой цифровой поток, получил название «Основной цифровой канал» (ОЦК) или по международной классификации DSO. Из сказанного выше понятно, что 64 кбит/с это скорость, соответствующая одному телефонному каналу. В существующих линиях и сетях связи предается одновременно большое количество (группа) таких каналов. Следовательно, по всем линиям, за исключением абонентского участка, передается групповой цифровой сигнал. Он формируется методом временного разделения каналов, состоящим в том, что импульсы основного цифрового потока DSO квантуются по времени на более короткие импульсы, которые затем с соответствующими временными сдвигами располагаются в один ряд, образуя новый цифровой поток (частота, с которой происходит временное квантование, называется тактовой). Для последующего выделения (разделения) каналов на приеме в этот цифровой поток на границах импульсов, соответствующих каждому основному каналу, добавляются идентификационные синхроимпульсы. Таким образом, в групповом канале скорость передачи информации возрастает в зависимости от количества основных каналов. Операция образования группового цифрового потока информации из ряда основных каналов DSO получила название мультиплексирования с временным разделением каналов.

Формирование групповых цифровых сигналов, предназначенных для передачи по линии связи, осуществляется методом линейного кодирования, для чего применяется ряд двоичных кодов. В соединительных линиях связи между АТС в настоящее время передается 30 телефонных (т.е. основных) каналов DSO. Кроме того, в групповом линейном потоке передается еще два дополнительных канала сигнализации и управления. Таким образом, фактически количество передаваемых каналов 32. Скорость основного канала – 64 кбит/с, таким образом, скорость передачи группового цифрового потока – 2048 кбит/с. Групповой цифровой канал со скоростью 2048 кбит/с называется первичным цифровым каналом ПЦК (DS1). Скорость передачи ПЦК и каждого канала последующего порядка может быть увеличена с помощью мультиплексирования с коэффициентом, кратным 4. При этом используется тот же метод временного квантования импульсных последовательностей мультиплексируемых сигналов с новой тактовой частотой (2048, 8448, 34368, 139264, 564992 кбит/с), которая может быть не синхронизированной с тактовой частотой исходных каналов ПЦК. Из приведенного ряда видно, что значения скоростей не точно кратно четырем, т.к. для идентификации групп каналов вводятся дополнительные биты. Число каналов: 30 (DSO) – 120 – 480 – 1920 – 7680. Перечисленные скорости образуют иерархический ряд или цифровые иерархии. Для стран Европы и Латинской Америки каждая цифровая иерархия получила свое обозначение:

- Первичная цифровая иерархия – ПЦИ (2048) – Е1.

- Вторичная цифровая иерархия – ВЦИ (8448) – Е2.

- Третичная цифровая иерархия – ТЦИ (34368) – Е3.

- Четвертичная цифровая иерархия – ЧЦИ (139264) – Е4.

- Пятеричная цифровая иерархия – ПЦИ (564992) – Е5.

В перечисленных иерархиях скоростей передачи тактовые частоты соседних уровней, а тем более удаленных, не обязательно должны быть синхронизированы. Кроме того, могут не совпадать тактовые частоты мультиплексируемых каналов. Вместе с тем они очень близки по значению и могут входить в полосу захвата канала синхронизации, т.е. они почти или как бы синхронные. Такие системы получили название плезиохронных (плезио – почти) цифровых систем передачи, а цифровая иерархия – плезиохронная цифровая иерархия – ПЦИ (PDH) .

Иерархия ЦСП с ИКМ предопределяет объединение и разделение потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней СП строятся по иерархическому принципу. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦСП, соответствующей данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей ступени в целое число раз. Система передачи, соответствующая первой ступени, называется первичной; в этой ЦСП осуществляется прямое преобразование относительно небольшого числа первичных сигналов в первичный цифровой поток. Системы передачи второй ступени иерархии объединяют определенное число первичных потоков во вторичный цифровой поток и т.д. Таким образом, если на данной станции первичной сети необходимо установить ЦСП с ИКМ с относительно большим числом каналов, на ней устанавливают аппаратуру соответствующего числа первичных, вторичных и т.д. цифровых систем передачи. Системы, построенные таким способом, называют ЦСП с временным группообразованием. Эти системы помимо обеспечения потребностей сети позволяют использовать на первой ступени групповые кодеки с приемлемыми скоростями работы.

Недостатки систем ПЦИ

Системы ПЦИ были разработаны для работы с коаксиальным кабелем либо с радиорелейными линиями. В этих линиях длина регенерационного участка для Е1-Е2 не превышала 5км, для Е4 – 1,5-2км. Малая длина регенерационного участка – не единственная причина того, что Е4 и Е5 не получили широкого распространения в кабельных линиях на основе медных кабелей. Вторая причина связана с особенностями плезиохронных систем передачи. Отсутствие общей жесткой синхронизации тактовых частот различных уровней Е1 – Е5, а также добавление (или изъятие) вставок (стаффингов) в виде дополнительных бит в соответствующий код для выравнивания кодовых комбинаций приводят к невозможности выделения на каком-либо промежуточном пункте зоновой или магистральной линии канала DSO или, скажем, DS1 из потока, например, уровня Е3 или Е4 без полного демультиплексирования группового информационного потока. И если для уровня Е2 эта процедура не является сложной задачей и стоимость аппаратуры, осуществляющей эту операцию, повышается незначительно, то для уровня Е3 стоимость аналогичных устройств существенно возрастает, а для уровней Е4 и Е5 в связи с необходимостью резкого повышения быстродействия электронных устройств эта стоимость возрастает до неприемлемых величин.

Развитие альтернативной среды распространения сигналов, переносящих информацию – оптического волокна, в котором носителем информации является не электрический ток, оптическое излучение (поток фотонов) позволило многократно увеличить длину регенерационных участков (для иерархии ПЦИ 100 км). При этом из-за многократного уменьшения числа ретрансляторов стоимость плезиохронных систем передачи для уровней Е1 – Е4 весьма существенно снизились, благодаря чему такие системы для ВОЛС получили широкое распространение.

Иерархия систем СЦИ (SDH)

Недостатки плезиохронных систем передачи и прогресс в технологиях волоконно-оптических систем, имеющих по сравнению с электрическими кабельными системами практически неограниченную полосу пропускания и другие преимущества ВОСП, стимулировали разработку и внедрение новых цифровых систем передачи информации. Этому также способствовала актуальность проблемы создания глобальной интегрированной информационной сети.

На основе SDH в различных странах были разработаны системы передач, в США и Канаде – это система SONET (Синхронная оптическая сеть – Synchronous OpticalNetwork), в Европе – SDH (Synchronous Digital Hierarchy). При принятии нового стандарта цифровой связи – SDH, одним из требований к новой системе было обеспечение совместимости с системами PDH. Это относилось прежде всего к цифровому потоку уровня Е4 PDH (140 Мбит/с). Для решения этой задачи в цифровой поток Е4 была введена избыточность в виде дополнительных бит, вследствие чего скорость передачи нового уровня возросла до 155,52 Мбит/с). Такая скорость была принята для основного формата синхронного сигнала, получившего название синхронный транспортный модуль – STM-1. В результате международных соглашений были установлены скорости передачи в виде синхронной цифровой иерархии (СЦИ–SDH), регламентируемые рекомендациями ITU-T (MKKTT) G.707, структура сигнала в интерфейсе сетевого узла –G.708, структура синхронного группообразования – G.709.

Таким образом, была принята следующая градация скоростей для иерархий синхронных сигналов (SDH):

 STM-1 – 155,520 Мбит/с,

 STM-4 – 622,08 Мбит/с,

 STM-16 – 2488,32 Мбит/с (2,488 Гбит/с),

 STM-64 – 9,953 Гбит/с,

 в перспективе – STM-256 – 39,812 Гбит/с.

Необходимо отметить, что за исключением STM-1, скорости STM-4, STM-16 и т.д. применяются исключительно в волоконно–оптических системах передачи.

В отличие от плезиохронных, в сетях синхронной цифровой иерархии используется центральный опорный генератор синхрочастоты (таймер), вследствие чего в СЦИ средняя частота всех местных задающих генераторов синхронна с точностью не хуже 10^-9. Жесткая синхронизация на всех уровнях СЦИ дает возможность введения идентификационных бит, что позволяет получить целый ряд преимуществ синхронных сетей:

- возможность выделения из общего группового потока высокого уровня иерархии цифровых потоков более низкого уровня до Е1 без полного демультиплексирования (или, наоборот, введения такого потока в групповой);

- упрощение общей структурной схемы оборудования СЦИ благодаря тому, что все функции ввода–вывода выполняет один мультиплексор, в том числе он может вывести (ввести) цифровой поток Е1 PDH из потока (фрейма) STM-1;

- возможность выделения (или ввода) цифровых потоков любого уровня из группового потока более высокого уровня позволяет осуществлять оперативное переключение цифровых трактов в сетях, делая их более гибкими в плане конфигурирования;

- скорость передачи групповых сигналов на стыках сетевых узлов совпадает в системах СЦИ с линейными скоростями, благодаря чему отпадает необходимость применения дополнительного преобразователя стыкового кода и линейной.

Гибкость сетей СЦИ, применение их совместно с волоконно-оптическими системами, имеющими очень большую ширину полосы пропускания и высокое быстродействие квантово-электронных модулей, позволяет осуществлять автоматическую коммутацию цифровых потоков, а также компьютерное дистанционное управление сетью из одного центра. При этом процесс реконфигурации сети занимает считанные секунды. Перечисленные преимущества систем СЦИ на основе ВОСП позволяет оптимально использовать емкости каналов, осуществляя оперативную коммутацию цифровых потоков и резервных линий.

 

 

Состав сети SDH.

Опишем основные элементы системы передачи данных на основе SDH, или функциональные модули SDH. Эти модули могут быть связаны между собой в сеть SDH. Логика работы или взаимодействия модулей в сети определяет необходимые функциональные связи модулей – топологию, или архитектуру сети SDH.

Сеть SDH, как и любая сеть, строиться из отдельных функциональных модулей ограниченного набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминального оборудования. Этот набор определяется основными функциональными задачами, решаемыми сетью:

· сбор входных потоков через каналы доступа в агрегатный блок, пригодный для транспортировки в сети SDH – задача мультиплексирования, решаемая терминальными мультиплексорами – ТМ сети доступа;

· транспортировка агрегатных блоков по сети с возможностью ввода/вывода входных/выходных потоков – задача транспортирования, решаемая мультиплексорами ввода/вывода – ADM, логически управляющими информационным потоком в сети, а физически – потоком в физической среде, формирующей в этой сети транспортный канал;

· перегрузка виртуальных контейнеров в соответствии со схемой маршрутизации из одного семента сети в другой, осуществляемая в выделенных узлах сети, - задача коммутации, или кросс-коммутации, решаемая с помощью цифровых коммутаторов или кросс-коммутаторов – DXC;

· объединение нескольких однотипных потоков в распределительный узел – концентратор (или хаб) – задача концентрации, решаемая концентраторами;

· восстановление (регенерация) формы и амплитуды сигнала, передаваемого на большие ерегруппи, для компенсации его затухания – задача регенерации, решаемая с помощью регенераторов – устройств, аналогичных повторителям в LAN;

· сопряжение сети пользователя с сетью SDH – задача сопряжения, решаемая с помощью оконечного оборудования – различных согласующих, устройств, например, конверторов интерфейсов, конверторов скоростей, конверторов импедансов и т.д.

Рассмотрим работу некоторых модулей.

Мультиплексор.

Основным функциональным модулем сетей SDH является мультиплексор. Мультиплексоры SDH выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств терминального доступа, позволяя подключать низкоскоростные каналы PDH иерархии непосредственно к своим входным портам. Они являются универсальными и гибкими устройствами, позволяющие решать практически все перечисленные выше задачи, т.е. кроме задачи мультиплексирования выполнять задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказываеться возможным в силу модульной конструкции SDH мультиплексора – SMUX, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включённых в спецификацию мультиплексора. Принято, однако, выделять два основных типа SDH мультиплексора: терминальный мультиплексор и мультиплексор ввода/вывода.

Терминальный мультиплексор TM является мультиплексором и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующим трибам доступа PDH и SDH иерархии (рис.3.1.). Терминальный мультиплексор может либо вводить каналы, т.е. коммутировать их со входа трибного интерфейса на линейный выход, или выводить каналы, т.е. коммутировать с линейного входа на выход трибного интерфейса.