Оборудование синхронной цифровой иерархии

Этот параграф, как следует из его названия, посвящен новому поколению систем передачи. Оборудование СЦИ уже широко используется в транспортных сетях всех российских Операторов. Его основные характеристики достаточно хорошо известны. Мы, в основном, будем рассматривать только те из них, что влияют на принципы построения транспортной сети и ее функциональные возможности. Начать это параграф – как мне показалось – лучше всего с модели, которая дает хорошее представление о парадигмах систем передачи.

В последнее время часто сравнивают технологии, и даже отдельные виды оборудования, выполняющие совершенно разные функциональные задачи. В частности, обсуждаются преимущества и недостатки телекоммуникационных сетей, построенных на базе оборудования СЦИ и ATM.

Уместно ли вообще такое сравнение? Для ответа на этот вопрос рассмотрим классификацию возможных вариантов передачи информации, представленную на рисунке 2.4 [18].

Возможные варианты передачи информации

Рисунок 2.4

Сначала, согласно [18], выделяются два режима (или метода) переноса информации – STM (синхронный) и ATM (асинхронный). Режим STM был реализован в ЦСП двух иерархий – синхронной (Synchronous Digital Hierarchy – SDH) и асинхронной (Plesiochronous Digital Hierarchy – PDH). ЦСП асинхронной иерархии часто называются плезиохронными.

Характеристиками режима ATM могут быть различные атрибуты. В частности, коммутатором ATM могут поддерживаться следующие возможности обмена информацией:

· с переменной скоростью (Variable Bit Rate – VBR);

· с постоянной скоростью (Constant Bit Rate – CBR);

· с такой скоростью следования конвертов ATM, которая, в данный момент, соответствует возможностям сети (Available Bit Rate – ABR).

Первый вывод, который напрашивается после просмотра рисунка 2.4, состоит в том, что можно сравнивать методы STM и ATM между собой. Кроме того, правомерно сравнение оборудования SDH и PDH. Аналогично, весьма корректным выглядит анализ достоинств и недостатков услуги VBR, CBR и ABR.

Конечно, можно сравнивать оборудование STM и ATM, но делать это нужно весьма корректно. Для того чтобы внести некоторую ясность, давайте отвлечемся на историю, близкую к анекдотичной. Рассмотрим два варианта сравнения легковых автомобилей.

Первый вариант – анализ достоинств и недостатков двух моделей: западногерманского "Мерседеса" и отечественных "Жигулей" (далее "М" и "Ж"). Автомобили класса "М" имеют преимущества в таких показателях: надежность, комфортность, время набора скорости 100 км/час и в ряде других. Автомобили класса "Ж" дешевле и, как правило, потребляют меньше топлива на 100 км пробега. На основе этих (или с учетом дополнительных) показателей покупатель может принять решение о выборе автомобиля "М" или "Ж".

Второй вариант – сравнение автомобилей "М" и "Ж" с точки зрения малоквалифицированных жуликов. Допустим, что они способны угнать автомобиль "Ж", а с автомобиля "М" могут только свинтить колеса. В качестве анализируемых показателей выступают вероятные доходы и возможный риск. Опуская дальнейшие рассуждения, мы можем констатировать, что возможны ситуации, когда корректным становится сравнение автомобиля "Ж" целиком и колес от автомобиля "М".

Так вот, когда сравниваются транспортные сети СЦИ и сети ATM, то часто (правда – не всегда!) рассуждения авторов подобны второму варианту из приведенного выше примера. На этом близкое к анекдотичному отступление закончено. Мы можем перейти к анализу функциональных особенностей оборудования СЦИ.

Создание оборудования, принадлежащего к семейству СЦИ, началось в восьмидесятых годах. Специалисты МСЭ к 1988 году разработали первые рекомендации по СЦИ, в которых были специфицированы характеристики передачи на скорости, кратной 155,520 Мбит/с. Этот номинал известен по аббревиатуре STM-1. Здесь сокращение STM (Synchronous Transport Module) имеет иное значение – синхронный транспортный модуль [6, 19].

Немногим ранее в США была начата разработка стандарта SONET. Это название образовано из начальных букв трех слов – S ynchronous O ptical Net work. В семействе SONET минимальный номинал скорости передачи составляет 51,840 Мбит/с [20]. Он был назван синхронным транспортным сигналом – STS (Synchronous Transport Signal). Примечательно то, что в семействе SONET специфицирован сигнал STS-3, который полностью совпадает с номиналом STM-1. Это означает, что оборудование СЦИ, которое рекомендовано МСЭ, и SONET, отвечающее североамериканским стандартам, обладают хорошей совместимостью. По крайней мере, уровень совместимости этих типов оборудования выше, чем у предыдущего поколения ЦСП, которое относится к плезиохронной иерархии. В таблице 2.1 приведены основные номиналы скоростей передачи для оборудования СЦИ (МСЭ) и SONET [20].

Жирным шрифтом в таблице 2.1 выделены те номиналы СЦИ, которые рекомендованы МСЭ для практической реализации. Кстати, в таблицу 2.1, заимствованную из [20], не попали еще два, важных для практики, номинала оборудования СЦИ – STM-64 и STM-256, рассчитанные на передачу информации со скоростями 9,95328 Гбит/с и 39,81312 Гбит/с соответственно.

В названии СЦИ некоторых специалистов смущает слово "синхронная". Это прилагательное, в данном случае, не связано с проблемой синхронизации в сетях электросвязи. Слово "синхронная" в семействе СЦИ подчеркивает тот факт, что скорость передачи информации для каждого модуля типа STM-N равна N x 155,520 Мбит/с.

Если же рассмотреть скорости передачи в плезиохронной цифровой иерархии (разработанной МСЭ, типов "E" или "T"), то становится понятным, что подобного правила вычисления скоростей не существует. В таблице 2.2 приведены некоторые номиналы скоростей передачи для ЦСП, входящих в семейство плезиохронной цифровой иерархии [6, 20].

Таблица 2.1

Уровень STS в семействе SONET	Уровень STM в СЦИ (МСЭ)	Скорость передачи	Эквивалентное число ОЦК
STS-1		51,84 Мбит/с
STS-2		103,68 Мбит/с
STS-3	STM-1	155,52 Мбит/с
STS-4	STM-2	207,36 Мбит/с
STS-9	STM-3	466,56 Мбит/с
STS-12	STM-4	622,08 Мбит/с
STS-18	STM-6	933,12 Мбит/с
STS-24	STM-8	1,24416 Гбит/с
STS-36	STM-12	1,86624 Гбит/с
STS-48	STM-16	2,48832 Гбит/с
STS-96	STM-32	4,976 Гбит/с
STS-256		13,2192 Гбит/с

Таблица 2.2

Тип ЦСП	Скорость передачи	Число ОЦК
T1	1,544 Мбит/с
Е1	2,048 Мбит/с
T2	6,312 Мбит/с
E2	8,448 Мбит/с
E3	34,368 Мбит/с
T3	44,736 Мбит/
E4	139264 Мбит/

Говоря о плезиохронных ЦСП, следует упомянуть иерархию, принятую в Японии. Она более похожа на североамериканский, нежели на европейский вариант.

Переход на СЦИ обусловлен тем, что используемая ранее плезиохронная иерархия ЦСП обладала рядом существенных недостатков. С точки зрения системных вопросов основные недостатки ЦСП, входящих в плезиохронную иерархию, можно свести к следующим положениям [6, 7, 13]:

· невозможность эффективного доступа к ОЦК (а в системах большой емкости и трактам E1), что не позволяет экономично создавать сети электросвязи для ряда Операторов;

· ограниченные возможности по реализации функций контроля и управления, что не позволяет обеспечить требуемые показатели надежности транспортной сети;

· отсутствие заголовков, необходимых для маршрутизации потоков битов, что снижает функциональные возможности транспортной сети.

Интуитивно понятно, что устранение этих недостатков может быть обеспечено введением дополнительной служебной информации, то есть снижением доли полезной нагрузки. Эта "жертва" оказалась весьма полезной.

Пояснить это утверждение без детального изложения схем формирования синхронного модуля STM-1 не просто. Более того, необходимо ввести ряд новых терминов и объяснить их. Эти вопросы выходят за рамки монографии. Мы поступим так. Читатель, интересующийся принципами построения СЦИ, обратится к монографии [6] или прямо к соответствующим рекомендациям МСЭ. Ему лучше пропустить пояснения к рисунку 2.5, представляющему весьма упрощенную модель, которая иллюстрирует новые возможности СЦИ.

Поток передаваемых битов

Рисунок 2.5

Доля служебной информации в передаваемом потоке битов может оцениваться различными способами. Здесь, для сравнения двух типов ЦСП, мы используем такой подход:

· для получения искомых оценок рассматриваются две ЦСП обеих иерархий, которые обеспечивают мультиплексирование 63 трактов E1;

· канальные интервалы с номерами "0" и "16" будут включаться в состав ресурсов, используемых для передачи полезной информации;

· доля служебной информации равна отношению числа битов, которые не участвуют в доставке сообщения пользователя, к общему числу переданных битов за единицу времени (одну секунду).

В результате достаточно простых вычислений получаем, что доля служебной информации для СЦИ составляет чуть более 17%. Для ЦСП из плезиохронной иерархии эта величина примерно равна 7,4%. Различие между этими величинами, в значительной мере, определяет основные функциональные возможности СЦИ. На рисунке 2.5 показана только одна такая возможность – определение номера (символ “№”) произвольного ОЦК. Та служебная информация, которая имеется в плезиохронной иерархии, не позволяет точно определить место положения ОЦК – слово “Нет” в верхнем прямоугольнике. В СЦИ такая возможность существует, что отмечено словом “Да“ в нижнем прямоугольнике.

В качестве важнейшего свойства СЦИ следует также отметить ее потенциальные возможности, касающиеся поддержки широкополосных услуг. Даже система STM-1 может обеспечить обмен любыми (естественно, из числа стандартизованных) цифровыми потоками, содержащими видеоинформацию или любые другие сообщения, требующие значительной полосы пропускания сигнала.

Стыки оборудования, принадлежащего к семейству СЦИ, определены в рекомендациях МСЭ и стандартах ETSI. В качестве среды передачи сигналов оборудование СЦИ использует, в основном, кабели с ОВ и цифровые РРЛ.

С точки зрения задач технической эксплуатации оборудование СЦИ также сделало шаг вперед. Ряд прогрессивных решений в СЦИ достигнут благодаря использованию ПО в отдельных компонентах оборудования передачи.

Важным свойством оборудования СЦИ – применительно к вопросам, рассматриваемым в монографии, – считается возможность объединения устройств передачи и кроссовой коммутации. Направлению "кроссовая коммутация" посвящен следующий параграф. Здесь мы только ограничимся констатацией факта о возможной интеграции функций передачи и кроссовой коммутации.

В завершение параграфа 2.1.2 целесообразно привести общую схему оборудования СЦИ. На рисунке 2.6 показана максимально упрощенная система передачи, относящаяся к СЦИ. Она ограничена двумя точками, которые могут рассматриваться как узлы транспортной сети, между которыми организуется линия передачи по одной паре ОВ.

Схема оборудования СЦИ

Рисунок 2.6

Терминальные мультиплексоры (ТМ) и МВК образуют своего рода ядро системы передачи, относящейся к семейству СЦИ. Между ними используется пара ОВ. При значительной длине линии передачи в ней устанавливаются регенераторы (Р). Цифровые потоки в оборудовании СЦИ могут формироваться различными способами. На рисунке 2.6 показан один из возможных вариантов, когда цифровые потоки поступают из оборудования плезиохронной иерархии.

Чаще всего в названии ЦСП плезиохронной иерархии фигурируют способ преобразования сигналов (ИКМ) и численность образуемых каналов. Таким образом, типичными названиями для европейской иерархии стали ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и ИКМ-1920. В обеих частях рисунка 2.6 изображены "K" систем передачи ИКМ-30 и "L" систем передачи ИКМ-480. Если кроссовая коммутация не используется, то каждый i-й порт любой системы передачи (ИКМ-30 или ИКМ-480) в левой части схемы связан с одноименным портом в таком же оборудовании плезиохронной иерархии в правой части.

Оборудование СЦИ рассмотрено в этом параграфе на уровне "черного ящика", для которого, с точки зрения телекоммуникационной системы в целом, кратко проанализированы существенные функциональные возможности. Их нельзя считать полными, пока не рассмотрены те дополнительные услуги, которые поддерживаются оборудованием кроссовой коммутации.

Дата добавления: 2015-07-20