/
Author: Шмалько А.В.
Tags: электроника электротехника связь средства связи волоконно-оптические сети цифровые сети
Year: 2001
Text
Этот файл был взят с сайта
http://all-ebooks.com
Данный файл представлен исключительно в
ознакомительных целях. После ознакомления с
содержанием данного файла Вам следует его
незамедлительно удалить. Сохраняя данный файл
вы несете ответственность в соответствии с
законодательством.
Любое коммерческое и иное использование кроме
предварительного ознакомления запрещено.
Публикация данного документа не преследует за
собой никакой коммерческой выгоды.
Эта книга способствует профессиональному росту
читателей и является рекламой бумажных изданий.
Все авторские права принадлежат их уважаемым владельцам.
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение
ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите
внести изменения в данный документ или опубликовать
новую книгу свяжитесь с нами по email.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие
Введение
Глава 1. Введение в планирование цифровых сетей связи...................10
1.1. Основные понятия...........................................10
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
Введение в цифровую иерархию сетей..............
Принципы планирования и построения цифровых сетей
Архитектура и топология сетей связи.............
Основы инженерного планирования сетей...........
14
16
17
21
Глава!.
Требования к первичным и корпоративным цифровым сетям связи...
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
Характеристики современных мультисервисных сетей...............
Основные характеристики транспортных сетей.....................
Требования к транспортным сетям................................
Особенности современных корпоративных ЦСС......................
Основные требования к корпоративным сетям......................
Требования к сетям доступа.....................................
Классификация узлов цифровых первичных и
больших корпоративных сетей....................................
24
24
27
27
28
29
32
33
Глава 3. Волоконно-оптические линии связи.................................. 36
3.1. Основные виды физических каналов передачи и их сравнение
3.2. Оптическое волокно...................................
3.3. Оптические кабели связи..............................
38
40
3.4. Оптические кабели для подвески на ВЛ электропередачи...........45
3.4.1. Общие сведения...........................................45
3.4.2. Оптические кабели в грозозащитном тросе..................47
3.4.3. Оптические самонесущие кабели............................52
3.4.4. Навивные оптические кабели...............................55
3.5. Волоконно-оптические линии связи на ВЛ электропередачи.........56
3.6. Проблемы надежности ВОЛС..................................... 61
3.7. Расчет и прогнозирование надежности ВОЛС.......................65
3.8. Надежность ВОЛС-ВЛ.............................................67
Глава 4. Общие информационно-технические характеристики
цифровых сетей связи....................................................... 70
4.1. Общие характеристики трафика...................................70
4.2. Виды и основные характеристики трафика.........................73
4.3. Общий анализ трафика...........................................77
4.4. Планирование и организация магистралей транспортной сети.......81
Глава 5. Теоретическая модель цифровой сети связи........................... 85
5.1. Модель взаимодействия открытых систем..........................85
5.2. Уровни модели взаимодействия открытых систем...................89
5.3. Сетевые протоколы и стандарты..................................93
5.4. Стеки сетевых протоколов.......................................99
5.5. Принципы объединения сетей.................................. 103
5.6. Общие принципы интеграции сетевых технологий................. 105
4
Глава 6. Базовые сетевые технологии для современных цифровых транспортных
и корпоративных сетей связи....................................
6.1. Технологии передачи для транспортных сетей................
6.2. Технологии передачи в сетях доступа.......................
6.3. Технология плезиохронной цифровой иерархии................
6.4. Технология синхронной цифровой иерархии...................
6.4.1. Структура кадра СЦИ/SDH............................
6.4.2. Мультиплексирование цифровых потоков в СЦИ/SDH.....
6.4.3. Схема формирования транспортного модуля STM-N......
6.5. Технологии волнового и плотного волнового мультиплексирования
6.5.1. Основы технологии WDM/ DWDM........................
6.5.2. Системы DWDM в оптических сетях....................
6.6. Технология асинхронного режима передачи........................
6.6.1. Основы технологии ATM...................................
6.6.2. Виртуальные соединения в технологии ATM.................
6.6.3. Взаимодействие уровней и классы услуг ATM...............
6.7. Технологии сети Интернет.......................................
6.8. Интеграция сетевых технологий в цифровых сетях.................
Глава 7. Аппаратура цифровых систем передачи для транспортных
и корпоративных сетей.............................................
7.1. Аппаратура цифровых систем передачи ПЦИ/PDH.................
7.1.1. Виды аппаратуры и ее характеристики..................
7.1.2. Производители аппаратуры.............................
7.2. Выбор аппаратуры ПЦИ/PDH....................................
7.2.1. Критерии выбора......................................
7.2.2. Сравнение аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH, выпускаемой
разными производителями..............................:...............
7.3. Аппаратура цифровых систем передачи СЦИ/SDH.................
7.3.1. Виды аппаратуры и ее характеристики..................
7.3.2. Производители аппаратуры..............................
7.4. Выбор аппаратуры, СЦИ/SDH...................................
7.4.1. Критерии выбора......................................
7.4.2. Выбор аппаратуры.....................................
7.5. Аппаратура систем ATM.......................................
7.6. Выбор аппаратуры АТМ-коммутаторов...........................
7.7. Аппаратная интеграция ЦСП для мультисервисных цифровых сетей
109
109
113
116
117
117
122
129
131
131
135
138
138
140
142
144
147
150
150
150
152
154
154
156
159
159
162
164
164
165
170
173
175
Глава 8. Топология транспортных цифровых сетей связи....................... 179
8.1. Элементы и топология сети................................. 179
8.2. Базовые сетевые топологии и их интеграция в транспортной сети.. 183
8.3. Резервирование каналов и трактов............................. 186
8.4. Новые типовые топологические решения......................... 188
8.5. Построение топологии транспортной сети........................189
Глава 9. Синхронизация цифровых сетей связи............................. 195
9.1. Основные понятия, принципы и методы синхронизации сетей.... 195
9.1.1. Основные понятия.................................... 195
СОДЕРЖАНИЕ
5
9.1.2. Механизмы нестабильности сигналов синхронизации........196
9.1.3. Методы синхронизации................................. 197
9.2. Основные принципы построения и стандарты систем тактовой
сетевой синхронизации............................................ 199
9.2.1. Принципы построения системы тактовой сетевой
синхронизации................................................. 199
9.2.2. Стандартизация систем тактовой сетевой синхронизации....200
9.3. Системы тактовой сетевой синхронизации ведомственных
и корпоративных сетей..............................................202
9.4. Механизмы синхронизации в аппаратуре ЦСП СЦИ/SDH.............204
9.5. Оборудование систем синхронизации для цифровых сетей.........207
9.6. Построение систем тактовой сетевой синхронизации.............208
Глава 10. Управление транспортной цифровой сетью связи.....................211
10.1. Принципы построения систем управления.........................211
10.2. Архитектура сети управления TMN транспортными сетями СЦИ/SDH.... 213
10.3. Прикладные функции систем управления..........................216
10.4. Интерфейсы сети и систем управления...........................218
10.5. Системы управления цифровыми транспортными сетями СЦИ/SDH.....220
Глава 11. Магистральные транспортные сети и сети доступа...................224
11.1. Интеграция сетей доступа в транспортной сети................224
11.2. Построение цифровых вторичных сетей и сетей доступа.........226
11.3. Построение высокоскоростных сетей абонентского доступа......228
11.3.1. Концепция построения...................................228
11.3.2. Основные требования к оборудованию.....................229
11.4. Средства и системы доступа на основе ВОЛС....................231
11.5. Средства и системы доступа на основе аппаратуры HDSL.........233
11.5.1. Типовые характеристики................................233
11.5.2. Аппаратура HDSL и ее применение в сетях доступа.......234
11.6. Системы мониторинга оптических кабелей ВОЛС
и планирование сетей...............................................236
11.6.1. Система дистанционного контроля ОК.....................236
11.6.2. Система мониторинга ОК в корпоративной сети связи.....239
11.7. Сравнительный анализ систем мониторинга
оптических кабелей ВОЛС...........................................241
Глава 12. Цифровые технологические сети связи..............................244
12.1. Основы построения цифровых технологических сетей.............244
12.2. Цифровые системы передачи для технологических сетей...........246
12.3. Организация каналов связи....................................253
12.4. Интеграция технологических сетей в первичной сети............255
12.5. Цифровые технологические сети в корпоративных сетях связи....257
Основные термины и определения.............................................260
Список сокращений..........................................................270
Список литературы..........................................................279
Предисловие
И познаете истину, и истина
сделает вас свободными.
Евангелие от Иоанна
Телекоммуникации являются основой развития общества. Постоянно растущий спрос, как
на обычные телефонные услуги, так и на новые виды услуг связи, включая услуги Интер-
нет, предъявляет новые требования к современным сетям связи и качеству предоставляемых
услуг. С другой стороны, совершенствование телекоммуникационного оборудования и раз-
витие на его основе современных сетей связи приводит к усложнению процесса построения
и значительным затратам на создание таких сетей. В связи с этим вопросы планирования и
построения современных сетей связи разного масштаба приобретают актуальность и осо-
бую значимость.
Развитие телекоммуникационных технологий привело в последние годы к серьезным
изменениям в понимании сущности, методов построения и путей развития современных
цифровых сетей связи (ЦСС), включая ведомственные и корпоративные. Важнейшими
тенденциями развития становятся процессы конвергенции и интеграции современных
компьютерных и традиционных сетей связи и появление инфокоммуникационных сетей,
начиная от корпоративных и заканчивая сетями национального и глобального масштабов
[17, 26, 53, 79, 80].
Сетевые технологии, такие как синхронная цифровая иерархия, асинхронный режим
передачи, сверхплотное волновое мультиплексирование, сеть Интернет и другие, не только
открывают новые возможности в построении современных ЦСС, но и требуют специально-
го изучения и применения их на качественно новом уровне. Появившаяся в последние годы
техническая литература по новым сетевым технологиям, как правило, посвящена отдель-
ным их направлениям [6, 26, 33, 41, 42, 61]. Интеграционные процессы, проявляющиеся в
современных сетевых технологиях и телекоммуникационных сетях, вопросы планирования
и построения ЦСС не нашли должного отражения в литературе. Исключением, пожалуй,
является [26], которая посвящена в большей степени технологиям компьютерных сетей.
Новые сетевые технологии - основа построения современных ЦСС - требуют серьезно-
го осмысления места и необходимой степени взаимопроникновения и взаимодействия в
процессе планирования и построения реальных сетей. Наряду с этим, вопросы терминоло-
гии современных цифровых сетей, которые обсуждаются в последние годы, остаются акту-
альными как для специалистов - разработчиков и системных интеграторов в процессе соз-
дания современных мультисервисных инфокоммуникационных сетей, так и для квалифици-
рованных пользователей и заказчиков таких сетей.
Планирование сетей подразумевает определенную последовательность и этапность при-
нятия организационно-технических решений по выбору архитектуры, топологии, структуры,
базовых технологий и аппаратуры на основе некоторых принципов и технических требований
к цифровой сети. Раскрытие сущности и содержания понятия планирования сетей, а так же
рекомендации по оптимизации указанных решений являются основным предметом рассмот-
рения и обсуждения представленной вниманию читателя книги.
В книге не даются исчерпывающие ссылки на международные рекомендации и стан-
дарты по цифровым сетям и сетевым технологиям. Подробные их перечни можно найти в
ПРЕДИСЛОВИЕ
[11, 62, 84]. Однако, следует отметить, что до настоящего времени англоязычная термино-
логия в этой области не получила необходимой равноценной замены в русскоязычной.
Для удобства читателей, вводимые по тексту основные понятия по современным ЦСС
и сетевым технологиям, выделены курсивом. Основные термины и определениях приведе-
ны в конце книги. В связи с этим необходимо сделать некоторые замечания.
Несмотря на неоднократные попытки различных авторов внести посильный вклад в
русскоязычную терминологию (см., например, [21, 30, 35, 55]) и выпущенные Госкомсвязи
России Правила [46], стандартизация терминологии современных ЦСС не утратила акту-
хтьности. Отсутствие стандартов в области терминологии транспортных сетей и неполное
решение этих вопросов в нормативных документах затрудняют понимание русскоязычной
научно-технической литературы в области цифровых сет^й связи, а значит сдерживают раз-
витие современных сетевых технологий в России. Необходимость разработки в минимально
возможные сроки новых и пересмотр действующих терминологических стандартов, а также
необходимость квалифицированного редактирования переводов соответствующих между-
народных стандартов при участии Минсвязи России не вызывает сомнения у многих спе-
циалистов в данной области. Вопросы стандартизации терминологии в области цифровых
сетей связи еще требуют своего решения.
Автор взял на себя труд и предпринял попытку определить и/или уточнить некоторые
наиболее важные понятия транспортных сетей и сетей доступа на основе подходов, изло-
женных в [30, 50-52, 55, 80, 84], и Правилах [46], а так же в специальных изданиях по рас-
сматриваемым вопросам [12, 59, 85].
Автор выражает благодарность и признательность соавторам совместных публикаций
за плодотворное сотрудничество, а также д.т.н. А.И. Перову, к.т.н. В.Н. Туликову, А.Е. Лю-
бимову за полезные обсуждения и предоставленные материалы, использованные при напи-
сании книги.
Автор с благодарностью примет замечания и предложения по содержанию книги и
оценке результатов своей попытки донести до читателя основные проблемы планирования
и построения современных цифровых сетей связи.
Введение
Сложная система, спроектированная наспех,
никогда не работает, и исправить ее,
чтобы заставить работать, невозможно.
16-й закон системантики - Закон Мерфи:
Мерфология - общая и частная
Роль и важность планирования сетей в современном телекоммуникационном бизнесе не мо-
гут быть переоценены, и это понимают ведущие операторы связи во всем мире.
Планирование позволяет обеспечить непрерывное развитие сетей связи на основе сле-
дующих факторов:
- анализа характеристик существующей сети;
- разработки планов развития и модернизации существующей сети;
- прогноза будущих потребностей в услугах связи, предоставляемых сетью;
- реализации намеченных планов.
Ключевыми понятиями в планировании сетей являются гибкость и непрерывность.
Под гибкостью подразумевается и гибкость планирования сети и гибкость в принятии ре-
шений на стадиях как планирования, так и реализации планов построения сети. Процесс
планирования сети включает решение ряда взаимосвязанных задач (именно в этом одна из
причин сложности планирования сети). К наиболее значимым и важным относятся сле-
дующие аспекты планирования:
- постановка задачи;
- изучение и анализ исходных данных и путей решения;
- расчет базовой стоимости сети;
- предсказание плана и структуры сети;
- оптимизация сети;
- выбор необходимого оборудования для сети.
Решение поставленной задачи планирования конкретной сети сводится в конечном ито-
ге к получению спецификаций на необходимое оборудование, предложений по архитектуре
и топологии сети и будущим инвестициям для ее построения.
Процесс планирования сети должен быть гибким, непрерывным и иттерационным на
каждом шаге планирования. В общем процессе планирования стратегические направления
планирования развития сети определяются на длительную перспективу (например, на 10-20
лет). При этом основой планирования являются требования заказчика, сформулированные в
задании или концепция построения и развития конкретной сети, которые обязательно
включают перечень, объемы и качество предоставляемых услуг в сети.
Перспективное стратегическое планирование современной ЦСС предусматривает раз-
работку следующих составляющих:
- основного технического плана построения сети;
- надежности и безопасности;
- качества обслуживания в сети;
- маршрутизации трафика;
~ сигнализации;
- числа пользователей;
ВВЕДЕНИЕ
9
- тарифов на услуги связи;
- инвестиций в построение сети;
- технических характеристик каналов передачи в сети;
- систем синхронизации;
- систем коммутации;
- управления сетью.
Оптимизация сетевой структуры и обоснование будущих инвестиций в построение се-
тей - главные цели перспективного планирования.
Планирование конкретной сети связи предусматривает следующие задачи:
- краткосрочный (например, до 2-х лет) и долгосрочный (например, до 10 лет) прогнозы
развития; *
- прогноз спроса на услуги связи;
- прогноз нагрузки (трафика) в сети;
- оптимизацию структуры и определение объема ресурсов сети;
- оптимизацию инвестиций в построение и/или развитие сети.
Планирование нагрузки и оптимизация структуры сети включает задание матрицы ис-
ходящего/входящего трафика для всех узлов сети (в эрлангах), определение матрицы пере-
дачи (распределения) трафика между узлами в потоках Е1 (2 Мбит/с), определение емкости
и базовых скоростей передачи транспортных магистралей и всей сети в потоках синхрон-
ных транспортных модулей STM-N (N = 1, 4, 16,...), определение спецификаций на обору-
дование и аппаратуру для сети.
Таким образом, планирование сети* позволяет в едином комплексе решить основную за-
дачу оптимизации инвестиций при построении и создании ЦСС различного масштаба.
Глава 1
Ищите и найдете, стучите, и отворят вам.
Евангелие от Матфея
Отыщи всему начало, и ты многое поймешь.
Козьма Прутков
Введение в планирование цифровых
сетей связи
1.1. Основные понятия
Основные понятия передачи информации» Интеллектуальная деятельность человека, ра-
бота автоматики, связи, компьютерной техники и других устройств связаны с хранением,
переработкой и передачей различных сообщений: речевых, текстовых, видеоизображений и
т.д. Сведения, как содержащиеся в таких сообщениях, так и получаемые с помощью средств
связи, являются информацией. Информацию, пригодную для обмена между вычислитель-
ными устройствами, компьютерами и аппаратурой различных технических систем называ-
ют данными. Физические возмущения в средах, цепях, имеющие вид волновых процессов и
обеспечивающие передачу информации, представляют собой сигналы. Сообщения и сигналы
подразделяют на непрерывные и дискретные. Непрерывные сигналы называют аналоговыми,
дискретные - цифровыми.
В технике связи сообщения переносятся в виде сигналов, которые формируются в пере-
дающих устройствах или системах передачи. Операции формирования сигналов называют
преобразованием, кодированием, модуляцией. Перевод некоторого сообщения в первичный
электрический сигнал представляет собой операцию преобразования. Кодирование - это
преобразование сообщений или первичных сигналов в определенные сочетания дискретных
символов (например, электрических импульсов). Кодирование используют для согласова-
ния сигналов источника сообщений с сигналами каналов связи, что обеспечивает требуемые
скорость передачи информации и помехоустойчивость, а также защиту информации в сети.
Изменение определенного параметра сигнала в соответствии с передаваемым сообщением
при передаче информации называют модуляцией. Различают амплитудную, частотную, фа-
зовую модуляции. Совокупность модуляторов и демодуляторов называют модемами.
Дискретизация по времени и уровню (квантование) непрерывных сообщений является
физической основой работы цифровых систем передачи (ЦСП) современных систем и
средств связи. Так как основная часть мощности реальных непрерывных сообщений сосре-
доточена в ограниченной полосе частот, ее выделяют устройствами (фильтрами), форми-
рующими первичные сигналы. Согласно теореме В.А. Котельникова [48] непрерывная
ВВЕДЕНИЕ В ПЛАНИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
11
функция времени с ограниченным по ширине спектром полностью определяется отсчетами,
взятыми через интервалы времени, называемыми периодом дискретизации,
Ta=U2fm!a, (1.1)
где /max - наивысшая частота спектра сигнала.
Если эту функцию рассматривать на конечном интервале времени Г, то число переда-
ваемых отсчетов 7/Гд = 2fmaxT. Величину/тахГ называют базой сигнала.
Из-за наличия помех и погрешностей ЦСП значения уровней амплитуд первичного сиг-
нала могут передаваться с ограниченной точностью. Поэтому при дискретизации сигнала
по уровню используют лишь конечное число значений, отстоящих друг от друга на фикси-
рованную величину - шаг дискретизации по уровню (шаг квантования). Фактическое зна-
чение амплитуды непрерывной функции сигнала заменяется при этом ближайшим уровнем
квантования. Погрешности в передаче уровней амплитуды сигнала рассматриваются как
шумы квантования.
Для передачи по каналу связи с помощью импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) кван-
тованные сигналы преобразуются в кодовые комбинации импульсов с одинаковыми ампли-
тудами и длительностью, т.е. в цифровую форму или цифровой сигнал. Простейший способ
кодирования сигнала предполагает представление его числового значения в двоичной фор-
ме в виде соответствующей последовательности двоичных элементов - единиц и нулей.
Скорость передачи цифрового сигнала определяется числом передаваемых двоичных
символов сигнала в единицу времени. Для одноканальной ИКМ единицей измерения или
единичным элементом цифрового сигнала служит кодовый символ - бит информации. В
одноканальной двоичной системе скорость передачи сообщений В = 1/Тд., где Гд - длитель-
ность передачи одного бита цифрового сигнала. Скорость передачи сообщений В измеряет-
ся в битах за секунду.
Основы технологии цифровой передачи данных. Начало применения цифровых техно-
логий в сетях передачи данных связано с системами цифровой телефонии для передачи голо-
са по кабельным линиям связи (КЛС). Полоса частот спектра речевого сигнала, для которой
на слух не ощущаются искажения голоса при его передаче по сети (оптимизированная по ин-
дексу артикуляции 0,7), составляет 3100 Гц и расположена в диапазоне 300...3400 Гц. Так как
в реальном телефонном канале данная полоса частот выделяется фильтром, имеющим конеч-
ный спад частотной характеристики, в качестве расчетной ширины спектра стандартного
телефонного канала было предложено использовать ширину полосы частот в 4 кГц.
При дискретизации такого спектра, в соответствии с теоремой Котельникова, частота
дискретизации /Л= 2fB, где/в - верхняя частота спектра передаваемого аналогового сигнала.
Для стандартного телефонного канала, имеющего^ = 4 кГц, частота дискретизации/^ 8 кГц,
что соответствует максимальному периоду дискретизации сигнала ТЛ = 1//Л = 125 мкс. По-
этому указанные период и частота дискретизации приняты в качестве основы при разработ-
ке стандартов цифровых систем передачи.
В ЦСП дискретизированный во времени входной аналоговый сигнал подвергается кван-
тованию по амплитуде. Каждому значению уровня квантования амплитуды аналогового
сигнала соответвует двоичный цифровой код, т.е. квантованное значение амплитуды сигна-
ла кодируется двоичным числом. Как правило, используют 7- или 8-битный двоичный код.
Такое квантование позволяет передать N=27= 128 или дг=28 = 256 дискретных уровней
амплитуды входного аналогового сигнала, что обеспечивает передачу качественного рече-
вого сигнала с динамическим диапазоном по амплитуде D - 201gW ~ 42 или 48 дБ соответ-
ственно. При последовательной передаче двоичных символов (бит информации) на выходе
аналого-цифрового преобразователя ЦСП получаем двоичный цифровой поток со скоро-
12
ГЛАВА 1
стью передачи у = 56 кбит/с (8 кГц х 7 бит = 56 кбит/с при 7-битном кодировании) или
v = 64 кбит/с (8 кГц х 8 бит - 64 кбит/с при 8-битном кодировании).
Канал со скоростью передачи v = 64 кбит/с называют основным цифровым каналом
(ОЦК, который обозначают DS0 (или ЕО)).
В современных цифровых системах передачи информации используется временное
мультиплексирование. Под мультиплексированием понимают объединение нескольких ка-
налов с малыми емкостями, например ОЦК, в один канал большей емкости, содержащий п
входных каналов. Мультиплексор (рис. 1.1) - устройство, осуществляющее операцию муль-
типлексирования, в частности, в ЦСП мультиплексируюся цифровые каналы передачи
(ЦКП). Мультиплексор типа и:1, по определению, формирует из п входных цифровых по-
следовательностей или ЦКП одну выходную. Если скорость v передачи данных во всех ка-
налах одинакова, то теоретически мультиплексор должен обеспечить на выходе скорость
передачи данных, равную произведению п х у.
Рис. 1.1. Структурная схема мультиплексора
При использовании в качестве входного сигнал ОЦК со скоростью передачи 64 кбит/с, с
помощью мультиплексора типа пЛ теоретически можно сформировать цифровые потоки со
скоростью передачи п х 64 кбит/с. Так для американского стандарта цифровой иерархии (с
24 ОЦК имеем 24 х 64 ~ 1536 кбит/с) скорость передачи цифрового потока на выходе пер-
вичного мультиплексора у = 1,536 Мбит/с. Для европейского стандарта цифровой иерархии
(предусматривающего 30 ОЦК и 2 канала синхронизации и управления - 32 х 64 = 2048
кбит/с) скорость передачи v = 2,048 Мбит/с.
При построении цифровой иерархии ЦСП вводят понятие иерархических уровней, пола-
гая, что на первом из них используются мультиплексоры, рассмотренные выше. Мультип-
лексоры второго уровня типа ти:1 объединяют выходы мультиплексоров первого уровня;
мультиплексоры третьего уровня типа ГЛ объединяют выходы мультиплексоров второго
уровня, мультиплексоры четвертого уровня типа k: 1 объединяют выходы мультиплексоров
третьего уровня, и т.д. Это называют каскадным соединением мультиплексоров. На каждом
уровне иерархии мультиплексор на выходе имеет свою скорость передачи (на втором -
п х т х у, на третьем - и х m х / х у, на четвертом - « х w х / х х у). Варьируя коэффици-
енты кратности п, т, I можно сформировать различные иерархические наборы скоростей
передачи или цифровые иерархии ЦСП, которым соответствуют определенное число ОЦК
на выходе мультиплексора соответствующего уровня.
Основные понятия сетей связи. При планировании и построении современных ЦСС
обычно различают три сетевых уровня: уровень первичной сети, уровень вторичных сетей
ВВЕДЕНИЕ В ПЛАНИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
13
и уровень систем или служб электросвязи. Основой любой реальной сети связи является
уровень неспециализированной (универсальной) первичной сети, представляющей собой
совокупность узлов и соединяющих их типовых физических цепей, типовых каналов пере-
дачи и сетевых трактов. Таким образом, цифровая первичная сеть (ЦПС) - это базовая сеть
типовых универсальных цифровых каналов передачи (ЦКП) и сетевых трактов, или транс-
портная сеть, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций коммутации или око-
нечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи. На основе ЦПС фор-
мируют и создают разнообразные цифровые вторичные сети (ЦВС).
Сетевые узлы ЦПС представляют собой комплекс аппаратуры ЦСП различных сетевых
технологий, предназначенный для формирования, перераспределения ЦКП и сетевых трак-
тов и подключения ЦВС, служб электросвязи и пользователей сети. В зависимости от вида
первичной сети, к которой принадлежат сетевые узлы, их называют магистральными,
внутризоновыми, местными или по имени корпоративной или ведомственной сети. При-
мерная классификация сетевых узлов ЦПС дана в [77, 79] и более подробно будет рассмот-
рена в гл. 2.
Сетевой тракт представляет собой типовой групповой тракт или несколько последо-
вательно соединенных типовых групповых трактов с включенной на входе и выходе аппа-
ратурой образования тракта. Если быть точнее, сетевой тракт — это транспортный объект
сети трактов с уровнем, обеспечивающим целостность передачи информации по соедине-
ниям трактов от точки (порта полезной нагрузки или пользовательского интерфейса) фор-
мирования тракта в одном из сетевых узлов до точки (порта полезной нагрузки) его рас-
формирования в другом сетевом узле.
Цифровые вторичные сети, предназначенью для доведения цифровых каналов до поль-
зователей, являются специализированными и создаются на основе типовых универсальных
каналов передачи ЦПС или специализированных каналов (или систем со специализирован-
ными пользовательскими интерфейсами) для первичных цифровых каналов или потоков
полезной нагрузки. В состав ЦВС могут входить также цифровые технологические сети
ЦТС), при этом образуются цифровые вторичные тех-
нологические сети (ЦВТС) [78].
Системы, специализированные по видам электро-
связи, представляют собой комплекс средств, обеспечи-
вающих предоставление пользователям определенных
услуг. Они образуют уровень систем или служб элек-
тросвязи. Таким образом, система или служба электро-
:нязи (рис. 1.2) включает в себя вторичные сети и ряд
подсистем (например, нумерации, сигнализации и т.п.).
Это общая структура сети электросвязи в соответствии с
концепцией развития Взаимоувязанной сети связи Рос-
сийской Федерации [43].
Современное развитие телекоммуникационных се-
тей характеризуется усилением процессов интеграции
первичной и вторичных сетей, и превращением ЦПС и
ЦВС в единую мультисервисную сеть на базе ЦПС. Та-
гим образом, структура ЦПС трансформируется и возни-
кает новая двухуровневая структура цифровой первичной
сети - транспортная сеть и сеть доступа [30]. Общая
архитектура современной цифровой сети (рис. 1.3) со-
стоит из основной (центральной) части - транспортной
Рис. 1.2. Общая структура
сети электросвязи
14
ГЛАВА 1
сети и окаймляющей ее периферийной части - сети доступа. Сеть доступа можно опреде-
лить как сеть, по которой с помощью каналов и линий «последней мили» различные специа-
лизированные сигналы передаются от потребителей к портам транспортной сети и обратно.
Рис. 1.3. Архитектура современной цифровой сети
1.2. Введение в цифровую иерархию сетей
Применяемые в настоящее время схемы цифровых иерархий были разработаны в начале
80-х годов. В первой из них, принятой в США и Канаде, для первичного цифрового канала
(ПЦК) DS1 - канала первой цифровой иерархии было выбрано значение скорости передачи
у = 1544 кбит/с (коэффициент мультиплексирования п = 24 - двадцать четыре ОЦК).
Во второй, принятой в Японии, для DS1 использовалось то же значение скорости передачи.
В третьей, принятой в Европе (в том числе и в Российской Федерации) и Южной Амери-
ке, значение первичной скорости передачи было v = 2048 кбит/с (п = 32 - тридцать два ОЦК).
Первая цифровая иерархия (американский стандарт), порожденная первичной скоро-
стью передачи 1544 кбит/с, дает последовательность скоростей: 1544-6312 -44736 -
274176 кбит/с, которые обозначают DS1- DS2 - DS3 - DS4. Данная иерархия скоростей со-
ответствует ряду коэффициентов мультиплексирования п = 24, т = 4,1 = 7, к ~ 6 и позволяет
передавать 24, 96, 672,4032 ОЦК или - каналов DS0.
Каналы DS0 - DS4 называют каналами 0-4-го уровней иерархии или основным цифро-
вым каналом (ОЦК), первичным ^цифровым каналом (ПЦК), вторичным цифровым каналом
(ВЦК), третичным цифровым каналом (ТЦК) и четверичным цифровым каналом (ЧТ(К)
соответственно.
Вторая цифровая иерархия (японский стандарт), порожденная первичной скоростью
передачи 1544 кбит/с, дает последовательность скоростей 1544 - 6312 - 32064 - 97728
кбит/с или каналов передачи DS1 - DS2 - DSJ3 - DSJ4. Данная иерархия скоростей с уче-
том канала передачи DS0 соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования п = 24,
ти = 4, / =5, #=3и позволяет передавать 24, 96,480, 1440 ОЦК или - каналов DS0.
Третья цифровая иерархия (европейский стандарт), порожденная скоростью передачи
2048 кбит/с дает последовательность скоростей 2048 - 8448 - 34368 - 139264 - 564992
кбит/с, которой соответствуют каналы передачи El - Е2 - ЕЗ - Е4 - Е5. Данная иерархия
скоростей с учетом канала передачи DS0 соответствует ряду коэффициентов мультиплек-
сирования п = 30, т = 4, I = 4, к = 4, i = 4 и позволяет передавать 30, 120, 480, 1920 и 7680
ВВЕДЕНИЕ В ПЛАНИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
15
ОЦК или - каналов DS0. В соответствии с этим системы, реализующие данную иерархию,
получили название ИКМ систем: ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и т.д.
Рассмотренные цифровые иерархии скоростей передачи получили название плезиохрон-
ной цифровой иерархии (ПЦИ/PDH).
Параллельное развитие трех различных иерархий на определенной стадии стало мешать
развитию глобальных телекоммуникаций в мире, поэтому был разработан стандарт ITU-T
[94], в соответствии с которым в качестве основных были стандартизированы три первые
уровня первой иерархии (DS1- DS2 - DS3), четыре уровня второй иерархии (DS1 - DS2 -
DSJ3 - DSJ4) и четыре уровня третьей иерархии (El - Е2 - ЕЗ - Е4) и указаны схемы кросс-
иультиплексирования иерархий (рис. 1.4). В результате стандартизации были разработаны
схемы плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ/PDH) и синхронной цифровой иерархии
। СЦИ/SDH).
DS1 DS2 DSJ3 DSJ4
Рис. 1.4. Схемы мультиплексирования и кросс-мультиплексирования (пунктир)
для различных стандартов цифровых иерархий
Основными скоростями передачи в плезиохронной цифровой иерархии являются значе-
ния 1,544 Мбит/с (для краткости 1,5 Мбит/с) и 2,048 Мбит/с (для краткости 2 Мбит/с).
Высшими скоростями являются значения 44,736 Мбит/с (для краткости 45 Мбит/с) и
139,264 Мбит/с (для краткости 140 Мбит/с).
Недостатком плезиохронной цифровой иерархии является то, что переход от одного
уровня скоростей к другому происходит последовательно в соответствии со схемой, пред-
ставленной на рис. 1.4, как в прямом, так и в обратном направлениях, что усложняет про-
тесе «распаковки» информации. Передающая и приемные системы всегда взаимодействуют
между собой на одном из данных уровней. Другим недостатком является то, что реализация
гяда функций (контроль линии передачи, защитные переключения и др.), не относящихся
непосредственно к транспортировке, требует отдельного оборудования, выпускаемого часто
различными производителями, что приводит к проблеме совместимости.
В многоканальных ЦСП используют временное мультиплексирование и разделение ка-
налов [36, 61]. На первом уровне производится синхронное побайтное мультиплексирова-
ние ОЦК - 32-х (в европейской иерархии) или 24-х (в американской и японской иерархиях),
имеющих скорость передачи 64 кбит/с [36]. На последующих уровнях иерархии компо-
нентные потоки объединяются в групповой выходной уже не побайтно, а побитно. При
?том скорости компонентных потоков выравнивают, вставляя в компонентные потоки с
меньшей скоростью специальные биты, которые удаляются на стороне приема при демуль-
типлексировании (процедура положительного стаффинга) с помощью служебного канала
з составе группового сигнала.
16
ГЛАВА 1
Существенными недостатками технологии ПЦИ/PDH являются наличие нескольких ие-
рархий и плезиохронный характер мультиплексирования, затрудняющий ввод и вывод от-
дельных цифровых каналов в промежуточных узлах сети. Кроме того, при нарушении син-
хронизации группового сигнала сравнительно много времени требуется для многоступенча-
того восстановления синхронизации компонентных потоков. Однако наиболее серьезный
недостаток ПЦИ/PDH - практически полное отсутствие средств сетевого автоматизиро-
ванного управления, без которого невозможно создать надежную сеть связи с высоким каче-
ством обслуживания. Все это, в конечном итоге, привело к разработке и появлению техно-
логии синхронной цифровой иерархии (СЦИ/SDH).
Технология СЦИ/SDH позволяет организовать универсальную транспортную сеть, вы-
полняющую функции передачи информации, контроля и управления как сетевыми элемен-
тами, так и всей сетью в целом. В транспортной сети СЦИ/SDH используется принцип
транспортировки цифровых сигналов в стандартных контейнерах, помеченных специаль-
ными указателями. Все операции с контейнерами производятся независимо от их содержа-
ния и наполнения, чем и достигается прозрачность сети СЦИ/SDH, т.е. способность транс-
портировать различные сигналы ПЦИ/PDH, потоки ячеек ATM и т.п. [36].
Технология ПЦИ/PDH поддерживает следующие уровни иерархии цифровых каналов:
абонентский или основной цифровой канал ЕО (64 кбит/с) и цифровые каналы уровней Е1
(2,048 Мбит/с), Е2 (8,448 Мбит/с), ЕЗ (34,368 Мбит/с), Е4 (139,264 Мбит/с). Уровень цифро-
вого канала Е5 (564,992 Мбит/с) определен в Рек. ITU-T, но на практике обычно его не ис-
пользуют.
Технология СЦИ/SDH (европейский стандарт) поддерживает уровни иерархии цифро-
вых каналов со скоростями передачи 2,048 Мбит/с (пользовательский интерфейс Е1 в соот-
ветствии с Рек. ITU-T G.703.), 155,520, 622,080, 2,488 Гбит/с, и т.д. (интерфейсы передачи,
соответствующие синхронным транспортным модулям STM-N (N = 1, 4, 16,...)).
1.3. Принципы планирования и построения
цифровых сетей
Цифровые первичные сети, являющиеся базовыми транспортными или магистральными,
служат основой для построения всего многообразия современных мультисервисных сетей
связи. Поэтому, учитывая необходимость разумного ограничения всего спектра затрагивае-
мых проблем, ограничимся рассмотрением вопросов планирования и построения транс-
портных сетей и принципов интеграции ЦПС и ЦВС и/или ЦВТС в мультисервисные сети
на основе современных сетевых технологий. Принципы планирования и построения транс-
портных сетей являются результатом обобщения известных и применяемых на практике
подходов к планированию и построению сетей связи различного масштаба [77, 79].
Основные принципы планирования транспортных сетей заключаются в следующем:
- определение общей стратегии построения и использования (возможность двойного
применения и т.п.) сети;
- планирование сети на длительную перспективу с учетом ее развития;
- комплексное применение современных сетевых технологий;
- учет специальных условий и требований заказчика (пользователей) сети;
- обеспечение необходимого уровня эксплуатации планируемой сети.
Специальные условия и требования заказчика сети могут содержать определенные ог-
раничения, например, финансовые, временные, природно-климатические, ограничения на
топологию сети и др. Таким образом, планирование современных ЦПС и цифровых корпо-
ВЕДЕНИЕ В ПЛАНИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
17
ративных сетей является достаточно сложной и серьезной задачей как для заказчиков (поль-
зователей) сети, так и для разработчиков или системных интеграторов. Эта задача требует
учета многих факторов и системного подхода в планировании сети. Приведем основные
этапы планирования сети связи:
- определение существующей и планируемой загрузки (объема трафика);
- определение возможности двойного применения;
- определение объемов трафика по типу и распределению (составление матрицы рас-
пределения трафика для всех узлов сети);
- определение видов предоставляемых услуг;
- выбор среды передачи;
- определение базовых сетевых технологий;
- выбор базовых вариантов архитектуры и топологии сети;
- определение необходимых значений уровня надежности и степени резервирования;
- оптимизация топологии;
- сопряжение сети с другими сетями;
- планирование управления и синхронизации;
- планирование системы эксплуатационно-технического обслуживания;
- расчет и уточнение стоимости;
- оптимизация сети по стоимостным и качественным характеристикам.
Детальное рассмотрение этих этапов планирования будут раскрыты в процессе даль-
нейшего рассмотрения (гл. 2, 8, 11).
1.4. Архитектура и топология сетей связи
Общие сведения. Под архитектурой сети будем понимать совокупность взаимосвязанных
сетевых технологий и соответствующих интерфейсов, реализованных с учетом структуры
ее управления, и образующих иерархическое дерево всей сети, начиная от транспортной се-
ти и заканчивая пользовательскими интерфейсами в сети доступа. Совокупность стандартов
на все интерфейсы, входящие в архитектуру сети, образует соответственно стандарты на
юхитектуру оборудования систем связи. Понятия архитектуры и топологии сетей тесно
:зязаны друг с другом и с используемыми при построении сети базовыми сетевыми техно-
югиями. Образно говоря, архитектура сети - это дерево целей, корнями уходящее в транс-
портную сеть, а ветвями - к пользователям сети. Топология же сети в такой аналогии - это
парк, состоящий из определенных видов деревьев, высаженных по проекту архитектора и
образующий единый архитектурный ансамбль.
Базовые сетевые технологии. Под сетевыми технологиями будем понимать совокуп-
ность технологий цифровых систем передачи, обеспечивающих создание всего разнообра-
зия каналов связи от пользователей сети к сетевым узлам и между узлами сети. Базовые се-
тевые технологии для цифровых транспортных сетей обеспечивают организацию транс-
портных магистралей и интеграцию различных видов трафика в сети. На базе цифровых
транспортных сетей формируется и создается все разнообразие выделенных цифровых ка-
налов передачи (ЦКП) или связи (ЦКС), которые и образуют цифровые сети с коммутацией
овалов. Базовыми сетевыми технологиями для транспортных сетей являются ПЦИ/PDH и
ГЦИ/SDH. В транспортных сетях используется иерархия скоростей передачи в соответствии с
международными Рек. ITU-T и получившим наибольшее распространение европейским стан-
дартом, который применяется на сетях связи Российской Федерации (РФ).
18
ГЛАВА 1
Технология ПЦИ/PDH поддерживает следующие уровни иерархии цифровых каналов:
абонентский или основной канал ЕО (64 кбит/с) и пользовательские каналы уровней Е1
(2,048 Мбит/с), Е2 (8,448 Мбит/с), ЕЗ (34,368 Мбит/с), Е4 (139,264 Мбит/с). Уровень цифро-
вого канала Е5 (564,992 Мбит/с) определен в Рек. ITU-T, но на практике обычно не исполь-
зуется. При этом цифровые каналы ПЦИ/PDH являются входными (полезной нагрузкой)
для пользовательских интерфейсов сетей СЦИ/SDH. Применительно к европейскому стан-
дарту интерфейс передачи Е1 (по стандарту G.703) ЦСП ПЦИ/PDH является входным кана-
лом (полезной нагрузкой) для транспортной сети СЦИ/SDH, в которой они передаются по
сетевым трактам в магистралях сети в виде виртуальных контейнеров соответствующего
уровня.
Технология СЦИ/SDH, как это уже указывалось, поддерживает уровни иерархии кана-
лов (по европейскому стандарту) со скоростями передачи 2,048 Мбит/с (пользовательский
интерфейс Е1 по стандарту G.703) и 155,520 Мбит/с, 622,080 Мбит/с, 2,488 Гбит/с, и т.д.
(интерфейсы передачи, соответствующие синхронным транспортным модулям STM-N
(N = 1, 4, 16, ...)). В транспортной сети пользовательские интерфейсы, соответствующие
синхронным транспортным модулям STM-N более низкого уровня, могут служить полезной
нагрузкой для сетевых элементов сети СЦИ/SDH более высокого уровня иерархии.
Технология СЦИ/SDH основана на полной синхронизации цифровых каналов и сетевых
элементов в пределах всей сети, что обеспечивается с помощью соответствующей системы
синхронизации ЦПС и системы управления транспортной сетью. В транспортной сети
СЦИ/SDH синхронная передача виртуальных контейнеров (упакованных и специальным
образом помеченных кадров) соответствующего уровня позволяет получить доступ к низ-
коскоростным пользовательским каналам (полезной нагрузке) без демультиплексирования
высокоскоростного цифрового потока. Технология СЦИ/SDH позволяет с помощью соот-
ветствующих аппаратных и программных средств создавать одновременно три наложенные
сети: транспортную для передачи полезной нагрузки, сеть управления и сеть синхронизации
для передачи сигналов синхронизации.
На основе транспортной сети СЦИ/SDH можно создавать наложенные сети с коммута-
цией каналов, например, цифровые с интеграцией служб (ЦСИС/ISDN) и коммутацией па-
кетов, в частности, сети Frame Relay (FR), сети ATM ((Asynchronous Transfer Mode) или
асинхронного режима передачи (АРП/АТМ)). Технология ATM облегчила эту задачу, взяв
за основу стандарты СЦИ/SDH в качестве стандартов физического уровня. Поэтому в
транспортной сети СЦИ/SDH сеть ATM может быть интегрирована поверх сети СЦИ/SDH,
как наложенная сеть, при этом образуются одновременно и транспортная, и вторичные сети
и осуществляются функции сети доступа.
Технология ATM разрабатывалась как единая универсальная транспортная технология
нового поколения сетей с интеграцией услуг, так называемых широкополосных цифровых
сетей с интеграцией служб (Ш-ЦСИС или B-ISDN) [26, 33]. Однако технология ATM, к
сожалению, не стала в полной мере технологией транспортных сетей по целому ряду при-
чин, которые в различных аспектах будут обсуждены ниже.
Уникальность технологии ATM состоит в том, что она как транспортная технология со-
вместима со всеми базовыми сетевыми технологиями глобальных сетей - сети Интернет,
основой которой является стек протоколов TCP/IP, СЦИ/SDH, ПЦИ/PDH, Frame Relay и с
сетевыми технологиями локальных сетей. Технология ATM обеспечивает передачу в рам-
ках одной транспортной сети различных видов трафика (голоса, видео, данных), имеет иерар-
хию скоростей передачи в широком диапазоне (в настоящее время 25 Мбит/с... 10 Гбит/с) с га-
рантированной пропускной способностью для ответственных приложений.
ВВЕДЕНИЕ В ПЛАНИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
19
Технология ATM не определяет новые стандарты для физического уровня сети, а ис-
пользует существующие. Основным стандартом для технологии ATM является физический
уровень каналов сетевых технологий СЦИ/SDH и ПЦИ/PDH. Именно потому, что техноло-
гия ATM поддерживает все основные существующие виды трафика, она выбрана в качестве
транспортной среды сетей Ш-ЦСИС или В-ISDN. С другой стороны, технология ATM име-
ет общие транспортные протоколы для локальных (ЛВС) и глобальных сетей и обеспечива-
ет их взаимодействие.
Технологии сети Интернет или сети на основе стека протоколов TCP/IP (Transmission
Control Protocol/Intemet Protocol - протокол управления передачей/протокол сети Интернет)
занимают особое положение среди сетевых технологий [26, 42]. Они играют роль сетевой
технологии, объединяющей сети любых типов и технологий, включая глобальные транс-
портные сети всех известных технологий. Таким образом, сети на основе стека протоколов
TCP/IP относятся к сетевым технологиям более высокого уровня, чем сетевые технологии
собственно глобальных транспортных сетей. При этом, цифровые транспортные сети
СЦИ/SDH, являясь основой для создания большинства наложенных телекоммуникацион-
ных сетей, позволяют интегрировать различные сетевые технологии в единую мультисер-
зисную телекоммуникационную и информационную (инфокоммуникационную) сеть на фи-
зическом и канальном уровнях.
Появление оптических транспортных сетей с использованием технологии спектраль-
ного или волнового мультиплексирования (ВМП/WDM (Wave Division Multiplexing)) и
плотного волнового мультиплексирования (ПВМП/DWDM (Dense Wave Division
Multiplexing)) расширило возможности сетевых технологий в построении транспортных се-
тей. Указанные сетевые технологии ВМП/WDM и ПВМП/DWDM уже вышли из исследова-
тельских лабораторий и находятся среди освоенных промышленных технологий, которые
органично сочетаются и интегрируются с технологией СЦИ/SDH [11, 16, 61].
Таким образом, современный уровень развития сетевых технологий цифровых глобаль-
ных сетей позволяет при планировании архитектуры и разработке топологии цифровых
транспортных или магистральных сетей и корпоративных сетей использовать следующие
тазовые технологии:
- TCP/IP - технология сети Интернет, основой которой является стек протоколов
TCP/IP или протокол управления передачей/протокол сети Интернет;
- ATM - технология асинхронного режима передачи (переноса);
- SDH - технология СЦИ;
- WDM - технология волнового мультиплексирования (ВМП);
- DWDM - технология плотного волнового мультиплексирования (ПВМП).
В настоящее время, по-видимому, наиболее рациональной как для глобальных, так и
магистральных транспортных сетей является многоуровневая архитектура сети вида
? ATM/SDH/DWDM.
Такую архитектуру транспортных сетей можно реализовать на основе современных аппа-
ратных средств, выпускаемых ведущими мировыми производителями аппаратуры ЦСП.
На рис. 1.5. представлены варианты архитектуры интегрированной мультисервисной сети
жа основе рассмотренных базовых сетевых технологий и некоторых новых, таких как оптиче-
ский Интернет, Gigabit Ethernet (GE), которые более подробно будут рассмотрены далее.
Для цифровых мультисервисных сетей, включая современные цифровые корпоратив-
ные сети большого масштаба по-видимому на ближайшие годы определяющей будет мно-
гослойная архитектура транспортной сети вида IP/ATM/SDH/WDM (DWDM). Именно такая
архитектура сети позволит интегрировать на сетевом уровне базовые сетевые технологии в
единую мультисервисную инфокоммуникационную сеть различного масштаба.
20
ГЛАВА 1
том IP IP
ATM SDH GE GE
SDH DWDM
Оптическое волокно
б)
Рис. 1.5. Варианты архитектуры интегрированной мультисервисной сети:
а - традиционной; б - перспективной IP-сети
Взаимосвязь архитектуры и топологии сетей связи. Выбор архитектуры построения
транспортной сети основывается на применении типовых архитектурно-топологических
решений и их комбинаций для отдельных сегментов сети и сети в целом. Однако определе-
ние архитектурно-топологических решений при проектировании конкретной транспортной
сети не сводятся только к выбору определенных комбинаций типовых топологических
структур, так называемых сетевых шаблонов. Понятие архитектуры транспортной или кор-
поративной сети шире и включает в себя следующие три базовые логические составляю-
щие: принципы построения, сетевые шаблоны и технические позиции [26, 79].
Применительно к архитектуре транспортных сетей основные принципы построения оп-
ределены выше. Типовые топологические структуры или типовые сетевые шаблоны для
транспортной сети СЦИ/SDH достаточно хорошо описаны в технической литературе [26, 61].
Новые возможности аппаратуры СЦИ/SDH расширяют возможности выбора типовых сете-
вых шаблонов для транспортных сетей и позволяют по-новому интегрировать различные
сетевые технологии на базе ЦПС.
Техническая позиция определяет и уточняет параметры выбранных сетевых технологий,
сетевых элементов, протоколов взаимодействия, предоставляемых услуг и т.д. Архитектура
современной цифровой корпоративной сети большого масштаба может быть описана, на-
пример, следующими техническими позициями [26, 79]:
- сетевые транспортные протоколы;
- маршрутизация в сети;
- качество услуг;
- адресация в сетях передачи данных;
- коммутация в локальных сетях;
- объединение коммутации и маршрутизации;
- организация транспортной сети;
- организация глобальной транспортной (магистральной) сети;
- организация коммутации ЦКП;
- организация ЦВС и/или сетей доступа.
Разработка технических позиций для конкретной транспортной или корпоративной сети
требует глубокого знания базовых сетевых технологий и их аппаратной реализации и пре-
дусматривает тщательную проработку схем организации и топологии всех уровней и сег-
ментов сети и сети в целом.
При планировании топологии транспортных сетей чаще применяют элементарные сете-
вые шаблоны типа кольцо и линейка, образующие сетевые шаблоны кольцо - линейка и
кольцо - кольцо с одинаковым или разными уровнями транспортных модулей, как в колъ-
ВВЕДЕНИЕ В ПЛАНИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
21
ж, так и линейных трактах между отдельными кольцами. Основные варианты таких типо-
вых сетевых шаблонов и примеры топологических решений для сетей СЦИ/SDH представ-
лены в [61]. Подробно вопросы топологии транспортных сетей будут рассмотрены в гл. 8,
где будут детально представлены известные и некоторые новые сетевые шаблоны для
транспортных сетей, которые весьма перспективны для построения больших цифровых
корпоративных сетей. Такие возможности открывает аппаратура ЦСП СЦИ/SDH нового
поколения, освоенная ведущими мировыми производителями.
1.5. Основы инженерного планирования сетей
Основные этапы и «золотые правила» планирования. ^Учитывая, что в настоящее время
золоконно-оптические линии связи (ВОЛС) наиболее перспективны для построения раз-
личных сетей связи, а ОК - основной вид физической среды передачи, будем иметь в виду в
тсновном ВОЛС, хотя в конкретных случаях оптимальными техническими решениями мо-
гут быть и другие.
Как для транспортной, так и корпоративной сетей предусматриваются следующие ос-
новные этапы инженерного планирования сетей [77, 79]:
- определение или задание требуемой емкости (базовой скорости передачи) сети;
- выбор среды передачи (КЛС, ВОЛС, РРЛ и т.п.);
- выбор вида ВОЛС и типа или типов ОК для них;
- выбор базовых сетевых технологий и систем передачи (ПЦИ/PDH, СЦИ/SDH, ATM и
т.п.);
- выбор конфигурации сети и схем резервирования;
- выбор аппаратуры ЦСП и другого сетевого оборудования;
- разработка схем организации сети в соответствии с исходными данными или техниче-
скими условиями;
- оптимизация схемы организации сети по заданным критериям в соответствии с общей
стратегией или концепцией построения сети;
- первичная оптимизация топологии и схемы организации сети по стоимостным пока-
зателям;
- разработка технического задания на проектирование сети;
- разработка принципов эксплуатационно-технического обслуживания;
- определение этапов и приоритетов в построении сети.
Конкретизации перечисленных этапов инженерного планирования посвящена практи-
чески вся предлагаемая вниманию читателей книга. В данной главе выделим основные мо-
•еяты подхода к проблеме инженерного планирования сетей, так называемые «золотые
травила планирования» цифровых первичных сетей связи [77]:
• Долгосрочное планирование.
• Выбор среды передачи.
• Анализ существующего и определение планируемого трафиков.
• Классификация узлов сети и выбор базовых топологий сети.
• Анализ и определение требований по надежности.
• Обеспечение заданного уровня надежности в сети.
• Определение энергетического потенциала линий связи и аппаратуры ЦСП.
• Определение стоимости линий связи, аппаратуры и оборудования ЦСП.
• Учет специальных условий и требований заказчика (пользователя) сети.
22
ГЛАВА 1
• Оптимизация сети (с помощью соответствующих программных средств).
• Деление сети на управляемые части или сегменты.
При этом должны предусматриваться возможности дальнейшего развития и необходи-
мый уровень эксплуатации планируемой сети. Кроме этого необходимо учитывать основ-
ные информационно-технические характеристики, которые существенно определяют воз-
можности будующей сети по предоставлению гарантированного качества обслуживания
пользователей и всей сети в целом. Применительно к первичным или транспортным сетям -
это следующие характеристики:
— пропускная способность транспортных магистралей или базовые скорости передачи, оп-
ределяемые уровнем транспортных модулей ЦСП СЦИ/SDH (STM-N, N = 1,4,16,...);
- объем входящего и исходящего трафиков в узлах сети;
- суммарный трафик в трактах и магистралях сети;
- надежность или коэффициент готовности сети в целом.
На основных этапах планирования предусматривается решение следующих задач:
- определение существующей и планируемой загрузок сети, видов и объема предостав-
ляемых услуг, составление матриц первичного распределения трафика между узлами
сети (обычно в виде потока трафика в эрлангах или в виде определенного числа циф-
ровых потоков п х Е1(Е0));
- определение базовых сетевых технологий на основе выбранной среды передачи;
- выбор базовых вариантов архитектуры и топологии сети на основе конкретных ЦСП;
- обеспечение необходимого уровня надежности сети на основе комплекса мероприя-
тий, включая резервирование;
- оптимизация топологии (с учетом резервирования линий и трактов);
- определение базовой стоимости сети;
- оптимизация сети по стоимостным характеристикам.
Определение энергетического потенциала ВОЛС с учетом потерь в КЛС и ОК, чув-
ствительности и энергетического потенциала приемо-передающих (агрегатных) блоков ап-
паратуры ЦСП, достаточно известная инженерная задача, которая подробно описана, на-
пример, в [10, 11, 66]. Она сводится к расчету энергетического потенциала ВОЛС с учетом
дисперсии ОВ в ОК и выбору типов агрегатных блоков аппаратуры СЦИ/SDH с учетом
длины волны излучения. Энергетический потенциал линии позволяет в конечном итоге оп-
ределить максимальное расстояние между узлами первичной сети или, если быть точнее,
максимально возможную длину ОК между узлами сети.
Кратко рассмотрим схему такого расчета. Для оценок можно принять, что в одномодо-
вых ОВ для ОК на длине волны* 1550 нм типичное значение потерь а - 0,2 дБ/км, дисперсия
OB D= 10 пс/км/ нм (см. разд. 3.2). Средняя чувствительность фотоприемных модулей ап-
паратуры СЦИ/SDH при коэффициенте ошибок не более 10~9 обычно 5ВХ = -(37...40) дБм.
На выходе агрегатных блоков аппаратуры СЦИ/SDH (точнее в ОВ на входе ОК) уровень
мощности излучения РВых = -(Ю...15) дБм. Таким образом, зная энергетический потенциал
и потери в линии можно определить максимальную длину ОК ВОЛС между узлами первич-
ной сети или протяженность регенерационного участка
^ВОЛС С$вх — Рвых)/^- (1«2)
Расчеты показывают, что для типичных значений потерь в волокне ОК и типичных ха-
рактеристик интерфейсов приема-передачи агрегатных блоков аппаратуры СЦИ/SDH мак-
симальная длина ВОЛС лежит в пределах 100... 120 км. Например, для аппаратуры
СЦИ/SDH уровня STM-16 с типичными характеристиками интерфейсов приема-передачи
ВВЕДЕНИЕ В ПЛАНИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
23
три длине волны 1550 нм максимальная длина ВОЛС (ограничена потерями в волокне) 120
«см. а при длине волны 1300 нм (ограничена дисперсией волокна) примерно 70 км. При точ-
ном расчете максимальной длины ВОЛС необходимо учитывать дисперсию для конкретных
~^пов ОВ в ОК и выбирать конкретные стандартизованные агрегатные блоки аппаратуры
ГЦИ/SDH в соответствии с их паспортными характеристиками.
Оптимизация и резервирование сетей. Оптимизация создаваемой сети сводится к оп-
тимизации топологии транспортной сети, сетей доступа, а затем и всей сети в целом. Опре-
деляющей во всем этом процессе является оптимизация топологии транспортной сети. Рас-
смотрим схему и последовательность такой оптимизации, что требует применения соответ-
ствующего математического аппарата и достаточно мощных программных средств.
Оптимизация топологии транспортной сети основана *на анализе структуры сети с уче-
х м ее назначения, распределения трафика между узлами и применении соответствующих
(методик оптимизации по заданным критериям (например, таким как стоимость, качество и
•л>. Для этого на основе первичного анализа загрузки на узлах сети задаем исходящий от
пользователей трафик в узлах сети, затем определяем матрицу распределения трафика для
выбранной топологии сети на основе заданной нормы загрузки линий и рассчитываем нор-
мированную (на число потоков Е1 или относительную нагрузку) матрицу распределения
ттафика между узлами сети. Полученная нормированная матрица позволит рассчитать за-
лг»зку трактов между узлами сети в виде цифровых потоков Nt- х Е1, где i = 1, 2, 3, к -
акгмер тракта в сети. При этом задается норма загрузки сети по трактам для различных кате-
горий пользователей сети. Например, для абонентов - пользователей каналов тональной
«шстоты (ТЧ), подключаемым к АТС, норма загрузки каналов (в эрлангах) обычно принима-
ется равной 0,05 Е, а для пользователей услуг ISDN - 0,25 Е.
Выбор вариантов и схем резервирования линий и трактов диктуется исходными требо-
жкиями к сети и качеству обслуживания для определенных категорий пользователей или
мезиальными требованиями, предъявляемыми к сегментам транспортной сети, на основе
йвггэрых строят специальные вторичные сети, например, технологические. В транспортных
вспх на основе аппаратуры СЦИ/SDH основными вариантами резервирования являются
шьиевое типа SNCP (Subnetwork Connection Protection) со 100%-ным резервированием
шигтов (трафика) по схеме 1:N и типа MS-SPRing (Multiplex Section Shared Protected Ring)
liriHH
гхеме 1+1, т.е. co 100%-ным резервированием всей емкости линии, что требует исполь-
жныния 50% емкости в кольце СЦИ/SDH для резервирования.
При резервировании трафика на уровне трактов уточняют и корректируют реальную за-
линий и трактов в сети. При этом в транспортной сети в зависимости от вида и типа
1Я№*еняемого оборудования ЦСП СЦИ/SDH возможны различные варианты и схемы ре-
жирования, которые более подробно будут рассматрены ниже.
Глава Z
Работая над решением задачи, всегда
полезно знать ответ.
Правило точности - Закон Мерфи:
Мерфология - общая и частная
Требования к первичным и корпоративным
цифровым сетям связи
2.1. Характеристики современных
мультисервисных сетей
Общие сведения. Технологической основой для интеграции сетевых технологий и появле-
ния мультисервисных сетей являются универсальные среды, по которым передаются циф-
ровые потоки с любой мультимедийной информацией, и специальные транспортные прото-
колы, позволяющие осуществлять эту передачу с заданной скоростью и требуемым качест-
вом обслуживания. Эта возможность позволяет предоставлять принципиально новые услу-
ги, возникающие на стыке традиционных технологий телефонии, передачи данных и теле-
видения. Процесс интеграции и конвергенции сетевых технологий приводит с одной сторо-
ны, к расширению номенклатуры услуг, а значит, и к новым возможностям для операторов
в смысле привлечения новых абонентов и увеличения доходов, а с другой, к увеличению
конкуренции, поскольку последняя возникает и с операторами, которые ранее работали в
смежных областях. Таким образом, в современных условиях важность и необходимость
тщательного планирования сетей и номенклатуры услуг для предложения на рынке неизме-
римо возрасли. При этом анализ услуг сетей операторов связи с точки зрения того, для ка-
ких категорий клиентов они предоставляются - операторам нижнего уровня, корпоратив-
ным или индивидуальным пользователям, а также, какие типы услуг будут приносить дохо-
ды, а какие - в первую очередь будут служить средством привлечения пользователей сети,
становится определяющим в планировании всего сетевого бизнеса. Задача планирования
сетей двойного назначения (например, корпоративных сетей для технологических прило-
жений и одновременно развития сетевого бизнеса) требует учета специфики их назначения,
построения и использования.
Кроме этого, необходимо четко понимать, как строить универсальную мультисервис-
ную сеть для предоставления новых услуг и какие требования к ней предъявлять. В на-
стоящее время большинство операторов считают, что построению мультисервисных сетей
альтернативы не существует. Повсеместному существованию отдельных сетей телефонии
и передачи данных, по крайней мере, при построении новых сетей, по-видимому, прихо-
дит конец.
I ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРВИЧНЫМ И КОРПОРАТИВНЫМ ЦИФРОВЫМ СЕТЯМ СВЯЗИ 25
Критерии выбора сетевых технологий. Рассмотренные в гл. 1 базовые сетевые техно-
I югии можно использовать для построения сетей как магистральных транспортных (и под-
точения к ним сетей доступа и различных пользователей), так и интегрированных мульти-
сервисных. Основное различие между ними заключается в стоимости и сложности реализа-
ш. Для правильного выбора базовой сетевой технологии или их совокупности следует
□канализировать конкретные требования к планируемой цифровой сети.
В качестве критериев выбора сетевой технологии приведем следующие [26, 79]:
• Количество предоставляемых услуг.
• Качество обслуживания QoS (Quality of Service).
• Масштабируемость сети.
• Стоимость сети.
• Окупаемость инвестиций.
I • Повышение эффективности управления сетью и организаций (органов), в интересах
I которых она создается.
I • Совместимость с существующей системой кабельных линий связи.
I • Совместимость с имеющимся сетевым оборудованием.
I • Возможность совместимости или взаимосвязи с другими сетями.
I Качество обслуживания QoS в сети играет очень важную роль. Появление новых услуг
I и развитие мультимедийных приложений предъявляют очень жесткие требования ко всей
I сети. При выборе качества обслуживания необходимо разделить пользователей по приори-
| «г.' обслуживания, что особенно существенно для больших мультисервисных корпоратив-
I жх сетей. Многие операторы предоставляют услуги на основе так называемого сервисного
I оглашения SLA (Service Level Agreement), которое определяет перечень предоставляемых
I wzryr с учетом их важности.
| Слова расширяемость и масштабируемость сети иногда используют как синонимы,
I «жако это различные понятия. Расширяемость сети - возможность сравнительно легко (в
I ««деленных пределах) добавлять отдельные сетевые элементы (пользователей, служб),
гащивать сегменты сети доступа и заменять существующую аппаратуру более мощной.
Масштабируемость сети позволяет наращивать число сетевых элементов (узлов) и
В ирстяженность трактов в очень широких пределах без снижения пропускной способности
В тижжпортных магистралей. Для обеспечения хорошей масштабируемости сети приходится
В явдшенять специальное телекоммуникационное оборудование и определенным образом
структурировать топологию сети.
В Стоимость сети в конечном итоге является решающим фактором при ее планировании
В w построении. Необходимо учитывать соотношение стоимости и производительности сети и
В правильно комбинировать различные сетевые технологии для достижения максимальной
В эффективности.
В Совместимость сетевого оборудования с существующими системами кабельных ли-
В шкй связи позволяет снизить затраты и ускорить строительство сети (особенно это касается
В егтей доступа для подключения пользователей). Поэтому при выборе конкретных сетевых
В технологий следует учитывать тип имеющейся кабельной системы и требуемые расстояния
В между сетевыми элементами и пользователями.
В Практика построения цифровых сетей разного масштаба показывает, что основным кри-
В даием развития бизнеса является качество обслуживания в сети. Именно им определяется,
В омежет ли сеть успешно работать с различными приложениями, требующими значительной
В шаюсы и высокого качества обслуживания, такими как видеоконференции, мультимедийные
дтеложения и другие, которые все шире применяются во всем мире.
;ж
26
ГЛАВА 2
Выбор сетевой технологии для построения мультисервисной сети. Новые услуги
сетей связи все чаще представляют собой объединение традиционных услуг телефонии,
видео и передачи данных и соответственно требуют универсальных мультисервисных,
приспособленных к таким услугам сетей. Универсальность сети предполагает прежде все-
го ее назначение:
- поддерживать передачу информационных потоков для всех необходимых протоколов;
- поддерживать необходимый уровень качества передачи с возможностью контроля и
обеспечения гарантий этого качества на всем протяжении сети;
- удовлетворять необходимым требованиям по обеспечению безопасности при задан-
ном качестве обслуживания.
Несмотря на взрывной рост объемов передачи данных почти столь же быстрыми тем-
пами падают и тарифы, поскольку полезность передаваемой информации не увеличивается
так же быстро, как ее объем. Поэтому вывод очевиден: еще на протяжении многих лет ос-
новным источником доходов операторов будут услуги телефонной сети. Таким образом,
при всей перспективе услуг передачи данных строить сети только для них в настоящее вре-
мя нецелесообразно: оптимально построенная по всем правилам сеть, предоставляющая
только базовые услуги Интернет с поддержкой необходимого качества обслуживания и га-
рантий безопасности себя не окупит.
Современная сеть должна быть универсальной должна предназначаться для передачи
всех типов информационных потоков (голоса, данных и видео) и должна быть построена с
учетом необходимости обеспечения качества передачи и безопасности информационных
потоков, а это требует значительных инвестиций.
Технология ATM позволяет создавать мультисервисные операторские сети. Она стан-
дартизована, основана на протоколе с установлением соединения и обеспечивает в сети:
— встроенные средства контроля качества;
- интеграцию с традиционной телефонией и с технологией TDM (Time Division
Multiplexing);
- встроенные средства защиты безопасности;
- поддержку всех типов услуг и уровня качества обслуживания.
Неслучайно многие новые технологии, ориентированные на предоставление в первую
очередь IP-услуг, основаны на технологии ATM. Однако обладая всеми необходимыми
достоинствами с точки зрения качественного транспорта всех типов информационных по-
токов, включая IP-трафик, технология ATM изначально разрабатывалась без тщательного
учета особенностей IP-трафика. Например, она требует значительных ресурсов на уста-
новление соединений между граничными устройствами доступа к магистральной транс-
портной сети.
Разработка процедур автоматизации установления соединений в соответствии с мар-
шрутами IP-трафика с помощью нового протокола MPLS (Multiprotocol Label Switching),
называемого MPLS/ATM, открывает новые возможности для сети ATM. Этот протокол
позволит использовать технологию ATM для передачи потоков на основе протокола IP и
других протоколов сетевого уровня, в то время как остальные информационные потоки
(голос, видео и др.) передаются традиционным образом с использованием встроенных
средств ATM. Кроме этого начаты работы над спецификациями MPLS/Ethemet.
Таким образом, на ближайшие годы одним из лучших вариантов выбора сетевой тех-
нологии для построения мультисервисной сети оператора, включая и сети IP, по-
видимому, будет технология ATM (возможно в сочетании с протоколом MPLS/ATM).
ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРВИЧНЫМ И КОРПОРАТИВНЫМ ЦИФРОВЫМ СЕТЯМ СВЯЗИ
27
2.2. Основные характеристики транспортных сетей
?1нформационно-технические характеристики транспортной сети, которые определяют ее
возможности по предоставлению гарантированного качества услуг для пользователей и
юей сети в целом, обычно задаются на этапе планирования и уточняются в результате про-
гхтирования и оптимизации сети. К ним относятся следующие основные характеристики:
- пропускная способность транспортных магистралей или базовые скорости передачи;
- объем входящего и исходящего трафиков в сетевых узлах;
- суммарный трафик в сетевых трактах и транспортных магистралях сети;
зшг
- надежность или коэффициент готовности сети в целом;
- возможность интеграции различных видов трафика.
Кроме перечисленных выше к основным относятся и те, которые по сути не только оп-
ределяют свойства сети, но и являются существенными требованиями при планировании,
проектировании и построении конкретных сетей. Рассмотрим их несколько подробнее.
Чтобы оценить надежность таких сложных систем, какими являются современные ЦСС,
ютменяют понятие готовности или коэффициента готовности.
Коэффициент готовности - доля времени, в течение которого сеть можно использо-
тъ по назначению, или другими словами это вероятность того, что сеть (объект сети) ока-
жется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых
периодов, в течение которых она не используется по назначению. Коэффициент готовности
шгжно повысить путем аппаратного резервирования сетевых элементов (узлов), резервиро-
гаяием трафика, сетевых трактов и каналов за счет соответствующей организации архитек-
туры и топологии всей сети. Для цифровых магистральных транспортных или больших
корпоративных сетей на основе ВОЛС, как правило, значение коэффициента готовности
нежит в пределах 0,995...0,9998 [56, 73] (см. разд. 3.6-3.8).
Управляемость сети - это возможность централизованно осуществлять конфигурацию,
<юлюдение, контроль и управление, как каждым сетевым элементом, так и всей сетью в
ж.юм, включая управление трафиком и планированием развития сети. Применение много-
ровневой автоматизированной системы управления позволяет обеспечить управление се-
птаыми элементами, сетью, услугами и бизнесом.
Интеграция различных видов трафика в сети достигается применением соответствующих
жгпаратных средств и использованием базовых сетевых технологий на аппаратном уровне.
Резервирование в сети предполагает резервирование трафика, сетевых трактов и каналов
: помощью организации соответствующих архитектуры и топологии сети, а так же аппарат-
резервирование сетевых элементов для обеспечения заданного уровня ее надежности. Все
достигается с помощью интегрированной системы управления сетью и соответствующей
организацией топологии сети. Основные аспекты и особенности резервирования в сети в силу
жобой важности этого вопроса будут более подробно рассмотрены далее.
2.3. Требования к транспортным сетям
Общие требования, которые обычно предъявляют ко всем видам сетей связи, включая
с портные и цифровые корпоративные, сводятся к выполнению сетью основной функ-
ции - предоставление пользователям доступа ко всем разделяемым ресурсам сети при га-
таятированном качестве услуг. Все остальные технические требования - производитель-
ность (скорость передачи), надежность, совместимость, управляемость, защищенность,
расширяемость и масштабируемость - связаны с обеспечением гарантированного качества
услуг для конечных пользователей сети и возможностью ее наращивания и расширения.
28
ГЛАВА 2
При планировании ЦСС определяют или задают основные требования, обеспечиваю-
щие не только гарантированное качество услуг, но и возможность дальнейшего наращива-
ния и развития сети. Общие требования к современной цифровой сети:
- необходимая полоса пропускания;
- расширяемость и масштабируемость сети;
- управляемость сети;
- интеграция различных видов трафика;
- совместимость аппаратуры ЦСП и коммутации;
- резервирование трафика, сетевых трактов и каналов;
- наивысшая надежность и готовность сети.
Одним из наиболее существенных общих требований к цифровым первичным сетям яв-
ляется масштабируемость, которая необходима, чтобы без особых усилий можно было как
менять число пользователей, подключенных к сети, так и осуществлять наращивание всей
сети. Высокая производительность, определяемая скоростью передачи сети, требуется для
нормальной работы большинства современных приложений. И, наконец, сеть должна быть
управляемой, чтобы ее можно было перенастраивать для удовлетворения постоянно ме-
няющихся потребностей пользователей и обеспечения развития. Эти требования отражают
новый этап в развитии сетевых технологий - этап создания современных надежных высо-
копроизводительных транспортных и корпоративных сетей.
2.4. Особенности современных корпоративных ЦСС
Особенности современных корпоративных сетей связаны с новыми требованиями, которые
в настоящее время к ним предъявляются. Уникальность новых программных средств и се-
тевых технологий усложняет планирование и разработку корпоративных сетей. Централи-
зованные ресурсы, новые классы программ, иные принципы их применения, изменение ко-
личественных и качественных характеристик информационных потоков в сети, увеличение
числа одновременно работающих пользователей и повышение мощности вычислительных
платформ - все эти факторы необходимо учитывать при планировании и разработке кон-
кретной корпоративной сети. В целом выбор архитектуры и сетевых технологий, разработка
топологии и технологических решений при планировании и построении корпоративной се-
ти представляют комплекс взаимосвязанных и достаточно сложных задач.
В современных условиях для технически грамотного планирования и проектирования
корпоративной сети и при ее построении и обслуживании необходимо учитывать следую-
щие факторы [26].
Изменение организационной структуры разработчиков. При разработке и реализации
проекта сети и всей системы в целом необходима тесная взаимосвязь и кооперация специа-
листов по программному обеспечению, сетевых интеграторов и администраторов, т.е. нуж-
на единая команда специалистов различных профилей.
Использование новых программных средств. Знакомство с новым программным обеспе-
чением на ранней стадии планирования и разработки сети необходимо как для понимания
всех его возможностей, так и для того, чтобы своевременно внести необходимые корректи-
вы в планируемые к применению средства.
Разработка и анализ различных решений. Необходимо оценивать различные архитектурно-
топологические решения с точки зрения их влияния на работу будущей сети.
Проверка сетей. Необходимо планировать и тестировать всю сеть или ее части на ран-
них стадиях разработки. Это позволяет избежать появления «узких мест» и определить
ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРВИЧНЫМ И КОРПОРАТИВНЫМ ЦИФРОВЫМ СЕТЯМ СВЯЗИ
29
применимость и правильность принятых решений, примерную производительность различ-
ных архитектур в сети.
Выбор сетевых протоколов. Для правильного выбора конфигурации сети, нужно оце-
нивать возможность различных сетевых протоколов. При этом важно определить, как сете-
вые операции, оптимизирующие работу одной программы или пакета программ, могут по-
влиять на производительность других.
Размещение сетевого оборудования. Важно выбрать места установки систем управле-
ния (основной и резервной), серверов с учетом размещения и миграции пользователей, а
также требуемых ресурсов сети.
Особенностями современных КСС является широкое применение современных сетевых
технологий и аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH на базе оптических кабелей связи.
Основные принципы построения мультисервисных КСС на основе ЦТС и интегриро-
ванных ЦТС, рассмотрены в [78, 79]. Проблема создания и построения интегрированных и
специализированных ЦТС на базе ЦПС является комплексной. Ее решение тесно связано с
планированием и построением корпоративной сети, требует учета особенностей построения
ЦПС и предусматривает необходимую степень их интеграции. Кроме этого при создании
корпоративной сети, предназначенной, например, для применения в электроэнергетике,
особенно в крупных энергосистемах, предполагается ее двойное использование: для обес-
печения корпорации технологическими средствами связи и для предоставления услуг связи
на коммерческой основе.
С учетом сказанного принципы организации и построения КСС и специализированных
ЦТС можно сформулировать так:
- применение современных ЦСП на базе оптических кабелей связи;
- комплексное применение оборудования и аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH;
- применение универсального оборудования и аппаратуры ЦСП для ЦТС;
- интеграция ЦКС для систем технологической защиты и телеуправления в выделенные
специализированные ЦТС и отдельные комплексы с единой системой управления;
- первичное (аппаратное) резервирование ЦКС для ЦТС средствами оборудования
ПЦИ/PDH;
- вторичное резервирование ЦКС (каналов и трактов передачи) ЦТС с помощью ЦПС
средствами оборудования СЦИ/SDH;
- интеграция специализированных ЦКС и ЦТС на базе ЦПС в специализированные
распределенные ЦВС с многоуровневой интегрированной системой управления пер-
вичной сетью.
2.5. Основные требования к корпоративным сетям
Общие сведения. Требования определяются структурой корпоративных сетей и особенно-
стями их построения. Для первичной транспортной сети КСС все сказанное выше остается в
силе. Требования к вторичным сетям и сетям доступа определяются исходя из назначения,
структуры и общей топологии корпоративной сети:
• Масштабирование полосы пропускания.
• Гарантированное качество обслуживания в сети.
• Интеграция различных видов трафика.
• Управляемость сети в корпоративном масштабе.
• Независимость физической и логической структуры сети.
• Гибкость и адаптация к изменяющимся потокам данных в сети.
• Высокая надежность и готовность.
30
ГЛАВА 2
Технологии обеспечения качества обслуживания. В настоящее время существует це-
лый ряд технологий, способных обеспечить необходимое качество обслуживания в сети.
Условно эти технологии можно разделить на две основные группы: технологии, предостав-
ляющие неконтролируемое качество обслуживания, и технологии, имеющие встроенные
механизмы контроля предоставляемого качества. В табл. 2.1 представлены основные харак-
теристики технологий качества обслуживания [26].
Таблица 2.1. Основные характеристики технологий качества обслуживания
Технология Доступность Достоинство Ограничения, недостатки
Обеспечение пере- крывающей пропу- скной способности Полностью доступна Проста в реализации По масштабируемости
Организация при- оритетных очередей в маршрутизаторах Полностью доступна Проверенная технология, удовлетворительно рабо- тающая с существующими сетевыми протоколами Не обеспечивает передачу аудио- и видеоконференций в реальном масштабе времени. Требует дополнительных ре- сурсов маршрутизаторов
Протокол RSVP (Resource Reservation Protocol) Доступна Может работать в любых IP-сетях. Обеспечивает тре- буемое качество обслужи- вания SoQ Требуется проверка в боль- ших распределенных сетях
Установление при- оритетов в виртуаль- ных сетях Доступна Хорошо интегрируется в се- тях с коммутаторами Поддерживается только в виртуальных сетях
Сети Frame Relay с качеством обслужи- вания Доступна с ограниче- ниями Может использоваться для передачи голоса в реальном масштабе времени Не гарантирует задержку
Сети ATM с качест- вом обслуживания Полностью доступна Стандартизованная технология Требуется транспортная ма- гистраль ATM
В связи с появившимися в последнее время новыми высокоскоростными технологиями,
такими как Gigabit Ethernet, ATM и другими, можно надеяться, что все проблемы, связан-
ные с качеством обслуживания, решатся простым увеличением пропускной способности се-
ти, которую обеспечивают эти новые сетевые технологии. Это может быть решением, осо-
бенно, если корпоративная сеть представляет собой объединение ЛВС, которыми пользу-
ются небольшие рабочие группц [26].
Использование высокоскоростных каналов связи, предоставляемых такими техноло-
гиями как Fast Ethernet /Gigabit Ethernet co скоростями 100/1000 Мбит/с, да еще совместно с
неблокирующими коммутаторами при достаточно низкой загрузке сети, позволяет избежать
возникновения узких мест. При этом достигается и низкая временная задержка и небольшая
амплитуда дрожания без использования технологии ATM. Однако в подавляющем боль-
шинстве случаев требуется жесткий контроль за распределением трафика.
К сожалению, методы контроля трафика в ЛВС в настоящее время практически нахо-
дятся в зачаточном состоянии. При неконтролируемой загрузке сети может возникнуть си-
туация, когда коммутаторы при перегрузке попросту отбрасывают пакеты, которые они не в
состоянии обработать. При этом конечные станции будут повторно передавать потерянные
пакеты вновь, что еще больше увеличит трафик в сети. В такой ситуации передача аудио- и
видеоинформации по сети практически невозможна. Подключение к магистральной транс-
портной сети такой ЛВС с неконтролируемым управлением трафиком может привести к
ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРВИЧНЫМ И КОРПОРАТИВНЫМ ЦИФРОВЫМ СЕТЯМ СВЯЗИ
31
тому, что для передачи приоритетного трафика станет недостаточно даже всех ресурсов,
вторые предоставляют высокоскоростные сетевые технологии. Так что для магистральных
транспортных сетей анализ трафика по видам и распределению с учетом качества обслужи-
вания в сети является крайне необходимым. Более подробно эти вопросы будут рассматри-
ваться и обсуждаться в последующих главах.
Требования к цифровым каналам связи для ЦТС. Рассмотрим подробнее общие
требования к цифровым каналам связи (ЦКС) для технологических систем с точки зрения
г влияния на выбор ЦСП и методы организации ЦТС в корпоративных сетях связи. Во
всех больших и сложных технологических системах и комплексах таких, например, как
жергосистемы, требуются надежные и оперативные системы и средства управления техно-
жгическими процессами, которые можно реализовать на основе современных сетевых тех-
шюгий. Устройства управления технологическими комплексами, как правило, содержат
следующие системы [78]:
- телеуправления, включающие телесигнализацию, телеизмерения и передачу телекоманд;
- технологической защиты (в электроэнергетике это - системы РЗА линий электропе-
редачи);
- диспетчерского управления на основе ЦКС для передачи данных и голоса.
Специализация ЦВС накладывает дополнительные требования, как на организацию циф-
ровых каналов, так и на методы построения. При этом системы технологической защиты и те-
леуправления предъявляют очень жесткие требования к готовности, надежности и времени
ередачи информационных сигналов каналов связи, что требует применения выделенных
ЦКС. Поэтому для большинства ЦТС общим требованием является необходимость организа-
вки выделенных каналов с заданной полосой пропускания или скоростью передачи. Как пра-
шо, ЦКС для ЦТС должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к цифровым кана-
ш первичных сетей [40, 79], а в ряде случаев и специальным требованиям [21, 78].
Особые требования к ЦКС для ЦТС обусловлены необходимостью передачи специальных
сигналов управления технологическими процессами. В зависимости от вида связи и типа пер-
ечных сигналов соответствующего технологического оборудования, которые могут быть
залоговыми или цифровыми, к ЦКС предъявляют различные требования. Так для техноло-
гических систем с цифровыми первичными сигналами требуется наличие ЦКС, которые
ЧВДставляют собой каналы передачи данных. В этом случае необходимо согласовать пользо-
вательские интерфейсы аппаратуры ЦСП и входные и/или выходные интерфейсы технологи-
ческого оборудования (с учетом соответствующей синхронизации сигналов) по определенно-
му протоколу передачи данных или определенному стандарту. Например, для большинства
рассматриваемых систем одним из наиболее распространенных является основной цифровой
канал Е0 (64 кбит/с) с интерфейсом, соответствующим Рек. G.703 ITU-T.
Для технологических систем с выходными аналоговыми первичными сигналами необ-
ходимо учитывать специфику характеристик и время задержки передаваемых сигналов,
возникающих в ЦКС и ЦТС. Временные задержки в передаче информационных сигналов в
трактах ЦСП являются характерной особенностью всех цифровых сетевых технологий. В
системах, предъявляющих жесткие требования к времени передачи и возможности пере-
ключения информационных сигналов, в частности, для систем РЗА и некоторых систем те-
леуправления временные задержки сигналов должны серьезно приниматься во внимание.
Именно поэтому для таких систем требуется вполне определенная организация ЦКС, кото-
рая тесно связана с топологией ЦТС и/или ЦВТС и методами резервирования каналов связи
к в ЦТС, так и всей корпоративной сети.
Поясним это на примере организации ЦКС для систем релейной защиты и автоматики
(РЗА) типа продольных дифференциальных защит линий (ДЗЛ) высокого напряжения в элек-
троэнергетике [58]. Системы ДЗЛ защищают воздушные (ВЛ) или кабельные линий (КЛ)
32
ГЛАВА 2
электропередачи высокого напряжения от короткого замыкания (КЗ) и основаны на сравне-
нии значений фаз токов на концах линии. Не вдаваясь подробно в технику систем ДЗЛ, отме-
тим, что общим для подобных технологических дифференциальных систем является двусто-
ронняя передача двух аналоговых сигналов в определенном частотном диапазоне с централь-
ной частотой f0 и последующее их сравнение в приемном устройстве. При этом для четкого
срабатывания исполнительных устройств систем ДЗЛ время запаздывания сигналов (обычно с
частотойУо = 50 Гц) друг относительно друга не должно превышать некоторого максимально-
го значения /зтах. Для рассматриваемых систем ДЗЛ, достаточно широко применяемых в элек-
троэнергетике, время /зтах не должно превышать долей миллисекунд. Другим требованием к
ЦКС для систем РЗА является необходимость резервирования каналов связи. Такое резерви-
рование можно осуществить как на аппаратном, так и на сетевом уровнях. Указанные выше
требования могут быть удовлетворены при соответствующем выборе ЦСП и оптимальной ор-
ганизации ЦКС и ЦТС. Подробно эти вопросы будут обсуждаться в гл. 12.
CBDff
2.6. Требования к сетям доступа
Сети доступа подключают пользователей ко всем разделяемым ресурсам как транспортной,
так и любой другой (например, корпоративной) сети. Сети доступа можно подразделить на
сети абонентского доступа, вычислительные (ЛВС) и технологические (ЦТС) сети, которые
в совокупности образуют цифровые вторичные сети. Требования к последним двум видам
сетей доступа рассматривались выше. Сети абонентского доступа присоединяют абонентов
(пользователей) к телефонной сети с помощью абонентских линий (АЛ); по объему они за-
нимают ведущее место во всем комплексе вторичных сетей. Основные требования к сетям
абонентского доступа и их функции рассмотрим на основе [65].
Появление коммутируемых сетей передачи данных привело к использованию АЛ для
связи соответствующих терминалов с коммутационными станциями других (отличных от
телефонной) вторичных сетей. Эти процессы практически не изменили функции АЛ. Оста-
лись неизменными полоса пропускания АЛ, определяемая нормами для каналов ТЧ, и пока-
затели качества ее функционирования. Функции АЛ в существующей телекоммуникацион-
ной системе заключаются в решении трех основных задач [65]:
- обеспечение двухстороннего переноса сообщений на участке между терминалом
пользователя и абонентским комплектом оконечной станции;
- обмен сигнальной информацией, необходимой для установления и разъединения со-
единений;
- поддержка заданных показателей качества передачи информации и надежности связи
терминала с оконечной станцией.
Функции переноса сообщений, в свою очередь, можно классифицировать по виду пере-
даваемой информации. Если речь идет о телефонии, то основным видом информации будет
речевая. Дополнительным видом информации может быть, например, охранная сигнализа-
ция. Функции переноса сообщений можно реализовать как двухпроводными физическими
АЛ (индивидуальными и спаренными), так и АЛ, организованными в каналах систем пере-
дачи (аналоговых или цифровых, работающих по кабельным жилам или радиоканалам).
Обмен сигнальной информацией подразумевает передачу всех сигналов, которые могут
потребоваться в процессе обслуживания вызова. Характерными сигналами для телефонии
можно считать: акустический сигнал «Ответ станции», сигнал номера вызываемого абонен-
та и сигнал, заставляющий работать звонок телефонного аппарата.
Заданные показатели надежности и качества функционирования обеспечиваются как на
этапе проектирования сети АЛ, так и в процессе эксплуатации. На этапе проектирования
должны быть обеспечены нормированные для АЛ характеристики передачи [65].
coo
own
PD
(СИ
же!
ока
в ei
ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРВИЧНЫМ И КОРПОРАТИВНЫМ ЦИФРОВЫМ СЕТЯМ СВЯЗИ
33
Совокупность АЛ для существующей системы электросвязи представляет собой рас-
даеделительную сеть абонентского доступа. По этой причине функции АЛ и сети абонент-
□г зго доступа совпадают. На современном этапе развития телекоммуникационной системы
юо и с ходит качественное изменение функций, выполняемых сетью абонентского доступа,
"зачала остановимся на изменениях, касающихся АЛ.
Особенности АЛ в современных телекоммуникационных системах состоят в том, что
функции, свойственные АЛ, расширяются за счет применения новых технологий, при этом
необходимо учесть следующее:
- как правило, сокращается средняя длина АЛ, что улучшает основные характеристики
передачи в сети абонентского доступа;
- при реализации на кабелях с медными жилами АЛ выполняется однородной, что сни-
мает проблемы, касающиеся отражения сигналов и других явлений, затрудняющих
передачу дискретной информации;
- для организации АЛ используют радиоканалы и ОК, который позволяет (при необхо-
димости) обеспечить широкую полосу пропускания сигналов;
- повышаются требования к надежности АЛ и, как правило, ужесточаются норматив-
ные сроки ее восстановления после отказа;
- помимо конфигурации «точка-точка» могут использоваться иные топологии АЛ.
Функции сети абонентского доступа связаны с изменением требований, предъявляемых
« сети доступа. Причины, которыми обусловлены существенные изменения функций, вы-
полняемых сетью доступа, заключаются в главных тенденциях развития всей системы элек-
тросвязи, а именно:
- интеграции, затрагивающей сети связи, телекоммуникационные услуги, эксплуатаци-
онные процессы и т.п.;
- интеллектуализации, подразумевающей применение новых технологий электросвязи
и информатики;
- персонализации, ориентированной на максимальное приближение средств электро-
связи к конкретному человеку;
- поддержке услуг по обмену видеоинформацией, стимулирующей существенное по-
вышение пропускной способности сети абонентского доступа.
Эти главные тенденции развития электросвязи играют самую важную роль в трансфор-
мации функций и требований, предъявляемых к сети абонентского доступа.
2.7. Классификация узлов цифровых первичных и
больших корпоративных сетей
Цифровая первичная сеть. В процессе планирования ЦПС и КСС для структуризации се-
ти, выбора базовых топологий и аппаратуры ЦСП для сегментов сети и сети в целом целе-
сообразно предварительно классифицировать узлы цифровой сети [77, 79].
Классификация узлов ЦПС опирается на структуру цифровой транспортной сети и может
быть проведена по определенным признакам, характерным для большинства узлов сети. Наи-
более существенными из них являются - вид применяемого оборудования ЦСП (ATM, SDH,
x°DH и т.п.), объем трафика (загрузки) узла, наличие дополнительного сетевого оборудования
системы управления, оборудования коммутации, синхронизации, доступа и др.), тип сопря-
жения узла с другими сегментами сети или вторичными сетями и/или сетями доступа. Пред-
лагаемая классификация узлов цифровой сети, хотя и носит несколько условный характер,
оказывается весьма полезной при практическом планировании как транспортных сетей, так и
з еще большей степени при планировании корпоративных или ведомственных сетей.
34
ГЛАВА 2
Опираясь на опыт планирования цифровой первичной сети связи Мосэнерго (рис. 2.1)
[56, 57] в планируемой сети обычно предусматривают один или два узла высшей категории
и сетевые узлы первой - четвертой категорий.
Узел высшей категории - центральный узел ЦПС обеспечивает передачу транспортных
модулей СЦИ/SDH высшего уровня STM-N (N - 1, 4, 16,...), управление сетью или ее сег-
ментами (подсетями) и коммутацию скоростных цифровых потоков разного уровня с по-
мощью оборудования различных сетевых технологий. Такой узел может включать оборудо-
вание ЦСП как ATM, так и СЦИ/SDH и ПЦИ/PDH с единой системой (или несколькими)
управления сетью или сегментами (подсетями) цифровой сети. Таких узлов в сети может
быть несколько, например, центральный и резервный узлы с центрами управления первич-
ной сетью (ЦУПС) - основным и резервным.
Сетевой узел ЦПС первой категории передает транспортные модули СЦИ/SDH высше-
го уровня STM-N (N = 1, 4, 16,...) и коммутирует скоростные цифровые потоки в пределах
сегмента или между отдельными сегментами транспортной сети. Такой узел может вклю-
чать оборудование ЦСП как ATM, так и СЦИ/SDH и ПЦИ/PDH.
Сетевой узел ЦПС второй категории передает транспортные модули СЦИ/SDH высшего
уровня STM-N, маршрутизирует транспортные модули STM-N более низкого уровня и ско-
ростные цифровые потоки как в пределах ЦПС, так и между ЦПС и ЦВС и сетями доступа.
Такой узел может включать ЦСП как СЦИ/SDH, так и ПЦИ/PDH и другое оборудование
ЦВС для доступа к ЦПС.
Сетевой узел ЦПС третьей категории передает транспортные модули STM-N более низ-
кого уровня, чем узел первой категории и коммутирует цифровые потоки уровня Е1 (2,048
Мбит/с) между ЦПС, ЦВС и сетями доступа или между различными цифровыми вторичны-
ми сетями. Такой узел может включать ЦСП как СЦИ/SDH, так и ПЦИ/PDH и другое обо-
рудование доступа к ЦПС и ЦВС.
Сетевой узел ЦПС четвертой категории обеспечивает передачу цифровых потоков
уровня Е1 и основного цифрового канала Е0 (64 кбит/с) между ЦПС, ЦВС и сетями доступа
или между цифровыми вторичными сетями. Такой узел может включать ЦСП ПЦИ/PDH и
другое оборудование доступа к ЦПС и ЦВС.
Цифровая корпоративная сеть. Классификация узлов цифровой корпоративной сети
практически мало отличается от рассмотренной выше примерной классификации узлов
ЦПС. На этапе планирования и разработки топологию КСС имеет смысл дополнить и рас-
ширить с учетом более конкретной проработки, детализации и систематизации узлов КСС,
ЦВС, ЦТС и сетей доступа.
Так при построении корпоративной сети, в которой планируется создание мультисервис-
ных вторичных сетей, необходим^ проработка и систематизация в большей степени узлов се-
тей доступа, так как вторичные сети по сути превращаются в однородную сеть, наложенную
или интегрированную с первичной сетью на основе однородной аппаратной платформы.
При построении корпоративной сети, в которой планируется большой объем специали-
зированных ЦВС и/или ЦТС, требуется предварительно выделить (определить) сегменты
или комплексы сетей однородных вторичных и специализированных. В соответствии с та-
ким делением и классифицируются узлы корпоративной сети.
При планировании реальной цифровой корпоративной и/или транспортной сети клас-
сификация узлов сети с учетом конкретных условий в планируемой сети или особых требо-
ваний заказчика (пользователя) может отличаться от примерной классификации, рассмот-
ренной выше. Однако, несмотря на некоторую условность, классификация узлов ЦПС, и
больших КСС в особенности, позволяет определить соподчиненность узлов планируемой
сети, провести ее структуризацию, разработать и использовать типовые базовые топологи-
ческие решения при планировании реальной сети и дальнейшем ее развитии.
ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРВИЧНЫМ И КОРПОРАТИВНЫМ ЦИФРОВЫМ СЕТЯМ СВЯЗИ
35
Условные обозначения:
- оптический кабель
- электрический интерфейс
п х Е1(п х 2 Мбит/с)
- мультиплексор СЦИ в узле связи
(STM-1/4/16)
- мультиплексор СЦИ, установленный в
ЦУПС (STM-1/4/16)
- число узлов в кольцевой ВОЛС
- ATM коммутатор
- общий узел сети
- Центр управления ЦПС
ЦУПС
- MBB/ADM входит в узел связи - ЦУПС
Рис. 2.1. Структурная схема ЦПС АО «Мосэнерго», 1-ая очередь (см. рис. 8.13)
Глава 3
В любой организации работа тяготеет к
самому низкому уровню иерархии.
Аксиома Вейля - Закон Мерфи:
Мерфология - общая и частная
Волоконно-оптические линии связи
3.1. Основные виды физических каналов
передачи и их сравнение
В электросвязи в качестве физических каналов передачи применяются различные виды на-
правляющих структур (медные провода и кабели, оптические кабели) среды передачи со
свободным распространением сигналов (эфир). Для передачи сигналов используют кабель-
ные, радиорелейные, тропосферные, космические (спутниковые) и оптические линии связи,
а также системы радиодоступа.
Кабельные линии связи (КЛС) представляют собой совокупности оконечных и промежу-
точных усилительных пунктов, соединенных кабелями связи (КС). Усилительные пункты
подразделяют на обслуживаемые и необслуживаемые. В зависимости от условий прокладки
различают подземные, подводные и воздушные КС, а по конструктивному исполнению -
симметричные и коаксиальные.
В электросвязи применяют в качестве магистральных и распределительных кабелей
медные КС двух типов: коаксиальный и симметричный кабель на витой паре, который
представляет собой два изолированных медных провода, равномерно скрученных вместе.
Типичные значения диаметра проводов без изоляции - 0,4, 0,5, 0,63, 0,9 и 1,2 мм. В КС мо-
жет насчитываться от двух до 3000 витых пар. Полное входное сопротивление витой пары
телефонной линии равно 600 Ом во всем диапазоне звуковых частот. На частоте 100 кГц и
выше полное входное сопротивление витой пары КС чисто активное и составляет 100 Ом.
Затухание сигнала в КС на витой паре сильно зависит от частоты передаваемого сигна-
ла: оно растет пропорционально росту его частоты, но в определенной полосе частот при-
мерно до 100 кГц остается практически постоянным (меньше или равно 10 дБ/км). Потери в
КС на звуковых частотах можно уменьшить за счет увеличения индуктивного сопротивле-
ния проводов. Одна пара симметричного кабеля имеет полосу пропускания до 500 кГц, что
позволяет организовать в ней до 120 каналов ТЧ. С увеличением числа каналов в КЛС
уменьшается расстояние между усилительными пунктами. Например, в КЛС емкостью 24
канала на симметричном КС протяженность участка между усилительными пунктами не
превышает 40 км, а в КЛС емкостью 60 каналов ТЧ - 20 км. При использовании коаксиаль-
ного кабеля это расстояние еще меньше.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
37
Коаксиальные кабели применяются в КЛС с полосой пропускания до нескольких десят-
ков мегагерц, когда требуется организовать большое число КТЧ (до нескольких тысяч). Од-
нако, как было сказано выше, с увеличением числа каналов, организуемых в КЛС, умень-
шается длина регенерационного участка в линии связи. Основные преимущества коакси-
ального кабеля заключаются в том, что в нем фактически полностью отсутствуют перекре-
стные помехи и на высоких частотах потери намного меньше потерь в КС на витой паре,
“олное входное сопротивление коаксиального КС обычно составляет 50 Ом. Основные ха-
рактеристики и параметры различных медных КС можно найти, например, в [22].
Для передачи данных применяют экранированные кабели нескольких типов. Это коакси-
альные двухпроводные кабели и разновидности кабелей с экранированными витыми парами.
Беспроводные системы связи передают сигналы по эфиру - это радиорелейные, тропо-
. верные, космические (спутниковые) линии связи.
Радиорелейные линии (РРЛ) представляют собой линейки или цепочки приемопере-
аающих станций, работающих в сантиметровом, дециметровом или метровом диапазонах
алии волн и расположенных на расстоянии друг от друга в пределах прямой видимости (от
- j,..60 км на равнинной местности и до 110... 150 км в горах). Использование РРЛ с антен-
ными системами высокой направленности позволяет достичь высокой устойчивости пере-
дачи информации на большие расстояния, однако они подвержены атмосферным явлениям
розы, осадки, солнечная активность и т.п.).
Тропосферные линии используют явление рассеяния ультракоротких волн в тропосфе-
ре В таких линиях связи применяют узконаправленные антенны с большими коэффициен-
ыш усиления, которые ориентируют так, чтобы их диаграммы направленности пересека-
юсь в тропосфере на высоте 10... 12 км. Оценки показывают, что дальность тропосферной
:зязи не превышает 850 км, а чаще находится в пределах 250...500 км [48]. Для увеличения
сальности используют тропосферные РЛЛ, имеющие значительно большие участки ретранс-
алии по сравнению с РРЛ, расположенными на земле в пределах прямой видимости.
Космические (спутниковые) линии используют космические (спутниковые) ретрансля-
?ры, расположенные на орбитах высотой до нескольких десятков тысяч километров, и
‘еют наивысшие технические характеристики по всем основным показателям среди бес-
^оводных систем связи (табл. 3.1). Не вдаваясь в детали и особенности технологии таких
линий связи, описание которых можно найти, например, в [48, 69], отметим, что они широ-
? применяются для телевизионного вещания и радионавигации.
Оптические линии связи основаны на применении в качестве среды передачи оптиче-
. -их волоконных световодов, встроенных в оптический кабель, или (что значительно реже)
-то световые волны, распространяющиеся в свободном пространстве. Оптические кабели
тзязи имеют существенные преимущества перед медными кабелями, а оптическая связь пе-
тел всеми видами радиосвязи. К ним относятся - высокие широкополосность, защищен-
-ость от внешних электромагнитных полей, низкие потери и, следовательно, большая длина
частка ретрансляции, малые габариты и масса, высокая экономичность и др.
Оптические линии связи подразделяются на волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) и
~инии с распространением оптических (световых) волн в свободном пространстве. В элек-
тросвязи наибольшее применение находят ВОЛС с различными цифровыми системами пере-
учи, которые будут подробнее рассматриваться в последующих разделах.
Оптические линии с распространением световых волн в свободном пространстве осно-
ваны на применении узконаправленного лазерного излучения ИК-области спектра. Такие
линии связи из-за поглощения световых волн в атмосфере обеспечивают связь на малых
дальностях в пределах прямой видимости и могут быть использованы для ретрансляции с
помощью искусственных спутников Земли.
38
ГЛАВА 3
Проведем сравнительный анализ основных сред передачи. В настоящее время системы
связи с ВОЛС по основным показателям конкурентоспособны со спутниковыми системами
связи, а по некоторым, например, широкополосности или пропускной способности, не
имеют себе равных.
Для сравнения различных сред передачи и систем связи ограничимся КЛС, ВОЛС, РРЛ
и спутниковыми системами передачи. Из данных табл. 3.1 видно, что физический канал пе-
редачи существенным образом определяет временные характеристики передачи сигналов
электросвязи, верхнюю границу полосы пропускания и дальность системы связи.
Таблица 3.1. Сравнительные характеристики различных сред передачи сигнала
Характеристика Кабель РРЛ Спутнико- вые системы
симмет- ричный коакси- альный оптический
Частота, скорость передачи Низкая Средняя Высокая Средняя Высокая
Емкость Низкая Средняя Высокая Средняя Высокая
Расстояние Малое Среднее Большое Среднее/ большое Очень большое
Качество передачи Среднее/ высокое Высокое Очень высокое Высокое (зависит от клима- тических условий) Высокое (временная задержка)
Защищенность Низкая Средняя Высокая Высокая Средняя
Надежность Низкая Средняя Высокая Низкая Средняя
Качество линии Среднее Высокое Высокое Среднее/ высокое Среднее
Затраты на обо- рудование линии Низкие/ средние Средние/ высокие Средние/ высокие Высокие Очень высокие
Средние затраты на оборудование Средние Высокие Средние Низкие/ средние Средние
Затраты на строительство Средние/ высокие Средние/ высокие Средние/ высокие Высокие Очень высокие
Средние затраты на абонентскую линию (канал) Низкие/ средние Средние/ высокие Средние Средние Очень высокие
3.2. Оптическое волокно
Преимущества оптических волокон (ОВ) или волоконных световодов как физической среды
распространения сигналов электросвязи и конструктивной основы ОК хорошо известны [10,
11, 18, 66]). Основными из них являются:
- широкая полоса пропускания, позволяющая передавать сигналы электросвязи со ско-
ростью до 1-2 Тбит/с и выше;
- низкий уровень потерь на распространение сигналов, обеспечивающий их передачу
без регенерации на расстояния до 120... 150 км (и в перспективе до 350 км и более);
- абсолютная нечувствительность к электромагнитным помехам;
- отсутствие перекрестных помех в ОК;
- малые масса и размеры ОК.
Другие достоинства и преимущества ОВ и ОК на их основе по сравнению с традицион-
ными средами распространения, такие как относительно высокая защищенность от несанк-
ционированного перехвата передаваемой информации, пожаробезопасность, относительно
невысокая стоимость ОК по сравнению с медными кабелями и практически неограничен-
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
39
ные запасы сырья для производства ОВ делают их применение в сетях и системах связи еще
более привлекательным и технически и экономически оправданным. Поэтому ОК практиче-
ски полностью вытесняют в настоящее время все другие виды направляющих структур в
магистральных линиях цифровых первичных сетей связи.
Оптический световод или ОВ представляет собой направляющую структуру для свето-
вых волн видимой и ближней ИК-области спектра (диапазон 800...1600 нм). В трех полосах
спектра с центральными длинами волн 850, 1300 и 1550 нм потери в ОВ на основе плавле-
ного кварца незначительны и составляют десятые доли децибел на километр. Эти полосы
называют окнами прозрачности кварцевых ОВ.
В простейшем случае ОВ состоит из сердцевины и оболочки с близкими по значению
показателями преломления, причем у сердцевины оно несколько больше, чем у оболочки. В
качестве физической основы ОВ, как направляющей структуры для передачи оптических
сигналов, используется явление полного внутреннего отражения световых волн на границе
раздела двух сред с разными значениями показателей преломления. Поэтому показатель
преломления сердцевины ОВ и должен быть больше показателя преломления оболочки. Не
змаваясь глубоко в теоретические основы (их можно найти, например, в [18, 64]), опреде-
лим некоторые основные характеристики ОВ, которые наиболее важны для их практическо-
э применения в системах передачи информации [11, 54]. К ним относятся профиль показа-
ния преломления, число мод, потери и дисперсия оптического сигнала в ОВ.
На практике шире применяются три основных типа ОВ, отличающихся профилем пока-
ателя преломления: одно- и многомодовые со ступенчатым профилем, многомодовые гра-
диентные с плавным изменением профиля. Разработаны и выпускаются также двухслойные
: многослойные одномодовые ОВ с более сложным профилем показателя преломления (на-
пример, с нулевой или со смещенной дисперсией), которые весьма перспективны для при-
менения в сверхширокополосных ВОЛС. Для магистральных ВОЛС и транспортных пер-
вичных сетей используют ОК исключительно с одномодовыми ОВ, имеющими минималь-
ную дисперсию и наименьшие потери.
В одномодовом ОВ диаметр сердцевины соизмерим с длиной волны оптического излу-
чения, поэтому в нем распространяется только одна направляемая (основная) мода излуче-
ния. Для оптического излучения с длинами волн 1300 и 1550 нм обычно диаметр сердцеви-
ны одномодового ОВ равен 7...9 мкм, а стандартный диаметр оболочки - 125 мкм.
В многомодовом ОВ со ступенчатым профилем показателя преломления диаметр сердце-
вины обычно равен 50 мкм, но может быть и больше, а диаметр оболочки составляет 125...150
/км. Такие ОВ имеют коэффициент широкополосности примерно 20 МГц/км, и их использу-
ют для коротких (1 ...2 км) и недорогих линий связи с полосой частот до 10...20 МГц и ЛВС.
Многомодовое ОВ с градиентным профилем показателя преломления имеет диаметр
гердцевины 50 (или 62,5) мкм, а диаметр оболочки 125 мкм. Показатель преломления тако-
го ОВ имеет максимальное значение на оси волокна и плавно уменьшается в направлении к
границе раздела сердцевины и оболочки (чаще всего по параболическому закону). Коэффи-
циент широкополосности многомодовых градиентных ОВ с параболическим профилем по-
казателя преломления доходит до 1 ГГц/км, поэтому их применяют в недорогих магист-
ральных и некоторых ЛВС на длинах волн 850 и 1300 нм.
Потери мощности оптического сигнала при его распространении в ОВ обусловлены
различными линейными и нелинейными механизмами взаимодействиями световых волн с
материалом сердцевины и оболочки ОВ. Основными потерями в ОВ являются поглощение
и рассеяние света в материале сердцевины волокна. Потери мощности в ОВ описываются
хорошо известным экспоненциальным законом:
Р = Ро ехр(-а£), (3.1)
40
ГЛАВА 3
где Ро ~ мощность оптического сигнала, вводимая в ОВ, L - длина ОВ, а - постоянная затуха-
ния или потери в ОВ, м-1.
На практике используют значения потерь ап, дБ, и удельных (погонных) потерь ауп,
дБ/км, которые связаны с постояной затухания а (здесь -- в Нп) соотношением:
ауп = -(10/b)lg(P/P0) = 4,343а . (3.2)
Ha практике применяют также потери ам, приведенные к входной мощности
Ро = 1 мВт и измеряемые в дБм.
Типичные значения затухания в одномодовом ОВ составляют 2...3 дБ/км в первом окне
прозрачности на длине волны 850 нм приближаются к теоретическому пределу в основных
окнах прозрачности кварцевых ОВ и составляют 0,4...0,5 и 0,2...0,3 дБ/км на длинах волн
1300 и 1550 нм соответственно.
Распространение оптического сигнала в ОВ сопровождается не только затуханием, но и
искажением его формы (расширением входного импульса) вследствие наличия дисперсии в
волоконном световоде. В оптическом волокне могут проявляться модовая, материальная и
волноводная дисперсии. Модовая дисперсия проявляется только в многомодовых ОВ и обу-
славливается разной скоростью распространения разных мод в световоде, что и является
причиной расширения входного импульса.
Материальная дисперсия ОВ обусловлена тем, что показатель преломления ОВ зависит
от длины волны излучения, а оптическое излучение с разной длиной волны распространяется
с разной фазовой скоростью. Возникновение материальной дисперсии в ОВ вызвано тем, что
источники излучения ЦСП для ВОЛС имеют конечную ширину спектра оптического импуль-
са (см., например, [11, 18]), что и приводит в конечном итоге к его расширению на выходе
ОВ. Материальная дисперсия кварцевых ОВ, определяющая дисперсию групповых скоро-
стей, в диапазоне длин волн 600... 1600 нм почти линейно уменьшается от 60 до -30 пс2/км,
т.е. имеет нулевое значение на длине волны 1270 нм (а с учетом волноводной дисперсии -
на 1312 нм) и отрицательна для окна прозрачности ОВ на длине волны 1550 нм [11, 18].
Волноводная дисперсия ОВ обусловлена волноводным характером распространения оп-
тического излучения в световоде. Фазовая скорость световых волн в нем определяется эф-
фективным показателем преломления, который зависит от дисперсионных характеристик
световода [64]. В результате волноводная составляющая дисперсии ОВ складывается с ма-
териальной дисперсией, образуя результирующую дисперсию волокна. Как уже указыва-
лось выше, действие волноводной составляющей дисперсии сдвигает длину волны нулевой
дисперсии до значения Хо= 1312 нм.
Используя сильную зависимость волноводной дисперсии от дисперсионных характери-
стик ОВ (а, следовательно, от его параметров и структуры), можно эффективно управлять
дисперсионной характеристикой -волокна. На этой основе созданы двухслойные ОВ со сме-
щенной нулевой дисперсией, в которых ее длина волны сдвинута в центр области длин волн
третьего окна прозрачности на значение 1550 нм. Наряду с этим созданы многослойные ОВ
с ненулевой смещенной дисперсией, которые имеют почти плоскую и близкую к нулевой
дисперсионную характеристику (менее или равную 1...6 пс/км/нм) в диапазоне длин волн
1300...1650 нм, а в последнее время появились специальные типы ОВ для систем связи на
основе технологии DWDM и других применений [11].
3.3. Оптические кабели связи
Оптические кабели (ОК) связи выпускают многие отечественные и зарубежные компании.
В настоящее время накоплен большой опыт применения в ВОЛС различных типов и конст-
рукций ОК. Оптическим кабелям и их применению в ВОЛС посвящены книги [11, 18, 107],
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
41
справочники [10, 22, 24, 66], нормативные документы [25, 45], многочисленные журналь-
ные публикации [1, 27, 32, 60, 72, 73, 75, 81]. Перечень публикаций далеко не полный и мо-
жет быть продолжен. В целом номенклатура и основные характеристики отечественных ОК
соответствуют принятым международным стандартам и мировой практике. Однако среди
отечественных разработок номенклатура ОК для подвески на воздушных линиях (ВЛ) элек-
тропередачи еще недостаточна. Это относится, в первую очередь, к оптическим кабелям в
грозозащитном тросе (ОКГТ) и оптическим кабелям навиваемым (ОКН) на грозотрос и
фазные провода. Кроме этого классификация и терминология отечественных ОК нуждаются
в уточнении и унификации. Об этом свидетельствует ряд публикаций [11, 63, 75]. Поэтому
дать полную классификацию ОК еще нельзя.
Различают ОК для наружной и внутренней прокладок. Ограничимся рассмотрением ОК
для наружной прокладки, которые включают ОК для подземной и подводной прокладок и
для воздушной подвески.
Основные конструктивные требования к ОК как для подземной прокладки, так и воз-
душной подвески и их технические характеристики, а также конструкции, методы проклад-
ки и подвески, соединения и защиты представлены в [22, 24, 25]. Рассмотрим наиболее су-
щественные с практической точки зрения требования к ОК, которые необходимо учитывать
при планировании и проектировании ВОЛС, и рассмотрим ОК для подземной прокладки,
так как ОК для подвески на опорах ВЛ (OK-ВЛ) в силу их особой привлекательности и пер-
спективности для ВОЛС детально будут обсуждены ниже.
Надежность ОК определяется, с одной стороны, качеством применяемых материалов, по-
луфабрикатов и комплектующих изделий, а с другой - совершенством конструкции и техноло-
гии их изготовления. Необходимая надежность ОК регламентируется Рек. ITU-T [24].
Приведем основные технические требования к конструкциям ОК. Номенклатура ОК по
условиям прокладки и эксплуатации, а также по области применения на ВСС России (для ма-
гистральных (СМП), внутризоновых (ВЗПС) первичных и городских (ГТС) и сельских (СТС)
телефонных сетей) представлена в табл. 3.2. Конкретные марки или типы ОК и рекомендуе-
мые условия их прокладки и эксплуатации указаны в технических условиях изготовителей.
Таблица 3.2. Номенклатура ОК по условиям прокладки, эксплуатации и областей применения
Прокладка Условие эксплуатации Область применения
СМП ВЗПС ГТС СТС
Подземная Непосредственно в грунте ’"Н +
В кабельной канализации, коллекторах, трубах, блоках, в тоннелях —1“ —
По мостам
Подводная На речных переходах
На глубоководных участках водоемов — — —
На береговых участках водоемов — —
Подвесная На опорах ВЛС, низковольтных ВЛ " - — —j—
На опорах электрифицированных железных дорог + — ——
На опорах высоковольтных ВЛ напряжением менее 110 кВ — —- —
На опорах высоковольтных ВЛ напряжением 110 кВ и выше .—- —
Внутриобьектовая В зданиях (от кабельной шахты и в ЛАЦ) + 1 +
42 ГЛАВА 3 i
5
t
Конструкции OK могут содержать следующие основные элементы - одномодовые или |
многомодовые градиентные ОВ, конструктивно оформленные в виде оптического модуля - |
сердечника (их может быть несколько), центральный силовой элемент, гидрофобные мате-
риалы, оболочки, броню. Конструкции многомодовых градиентных ОВ и их параметры
должны соответствовать Рек. G.651 ITU-T [89], а конструкции одномодовых ОВ - Рек. G.652-
G.655 ITU-T [90-93]. В частности, конструкции одномодовых ОВ со ступенчатым профилем
показателя преломления оптимизированны на длине волны 1,3 мкм, одномодовых ОВ со
смещенной дисперсией на длине волны 1,55 мкм, одномодовых ОВ со ступенчатым профи- j
лем показателя преломления с затуханием минимизированны на длине волны 1,55 мкм, а их
конструктивные параметры должны соответствовать требованиям, приведенным в табл. 3.3.
h
г
Таблица 3.3. Требования к оптическим волокнам для ОК
Параметр Область п жменения
СМИ взпс ГТС СТС
Рабочая длина волны, мкм 1,3; 1,55 1,3; 1,55 0,85; 1,3; 1,55 1,3; 1,55
Длина волны отсечки, мкм 1,13...1,35 1,13...1,35 —
Коэффициент затухания, дБ/км, не более, на длинах ноли: 0,85 мкм 1,3 мкм 1,55 мкм 0,7; 0,5; 0,4 0,3; 0,25; 0,22 0,7; о,5 0,3; 0,25 4,0; 3,0 1,0; 0,7 0,5; 0,3 1,0 0,5
Коэффициент широкополосности, МГц км, не менее "' 800 500 120
Хроматическая дисперсия, пс/(нм км), не более па длинах волн: 1,3 мкм 1,55 мкм 3,5; 18 18; 3,5 3,5; 18 18; 3,5 3,5 18 3,5 18
Наклон дисперсионной характери- стики (нулевая дисперсия, пс/нм км), не более на длинах волн: 1,285...1,330 мкм 1,525...1,575 мкм 0,092 0,095 0,092 0,095 0,092 0,092
Гидрофобные заполнители ОК должны обладать влагостойкостью, быть совместимыми
с другими материалами, не должны влиять на оптические характеристики ОВ, должны лег-
ко удаляться при монтаже, быть не токсичными и не должны быть пожароопасными. j
Конструкция оболочек в соответствии с их функциональным назначением должна обеспе-
чивать следующие качества: герметичность и влагостойкость; механическую защиту; стой- i
кость к воздействию плесневых грибков, росы, дождя, инея, соляного тумана, солнечного из- |
лучения и грызунов; не должны распространять горения. Броня должна обеспечить требуемые ;
растягивающие усилия и механическую защиту ОК в процессе строительства и эксплуатации. i
Конструкция ОК может быть полностью диэлектрической или содержать металличе-
ские элементы (медные жилы для дистанционного питания, стальные силовые элементы,
алюминиевые, медные или стальные оболочки и броню из стальных проволок). Она должна
обеспечивать поперечную и продольную герметичность, эксплуатационную надежность и
удовлетворять требованиям прокладки и подвески ручным и механизированным способами.
Требования к оптическим параметрам приведены в табл. 3.3, требования к электриче-
ским параметрам ОК, содержащих металлические элементы, определяются электрическим
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
43
эпротивлением изоляции металлических элементов и жил дистанционного питания. Его
начение должно быть не менее 10000 МОм/км.
Оптические кабели должны быть стойкими к следующим механическим воздействиям:
? а стягивающее и раздавливающее усилия; динамические изгибы; осевые закручивания; уда-
ты; вибрационные нагрузки; избыточное гидростатическое давление. Стойкость ОК к меха-
ническим воздействиям и температуре окружающей среды должна соответствовать требова-
- лям технических условий завода-изготовителя, а также требованиям, указанным в табл. 3.4.
"аблица 3.4. Стойкость ОК к механическим воздействиям и температуре
окружающей среды
Прокладка Условие прокладки Допустимое растяги- вающее усилие, кН Допустимое раздавли- вающее уси- лие, кН/см Диапазон температур, °C
Подземная Грунт 2,5...50 0,4...1 -40...50
Кабельная канализация 1,0...2,5 0,4...1 -40...50
Мосты 1,0...2.5 0,4... 1 -60...50
Подводная Речные переходы 20...80 1 -40...50
Глубоководные участки водоемов 100...250 1...3 —40...50
Береговые участки 400...640 1...6 —40...50
Подвесная На опорах ВЛС, электрифициро- ванных железных дорог и ВЛ на- пряжением менее 110 кВ На опорах высоковольтных ВЛ напряжением 110 кВ и выше 3...30 30...65 1...2 2 -60...60 -60...60
3 нутриобъектовая Здания 1...2 0,4 ...1 -40...50
Оптические кабели должны быть стойкими к следующим климатическим воздействиям:
овышенная и пониженная рабочая температура окружающей среды; циклическая смена
температур; пониженное атмосферное давление; повышенная влажность; атмосферные
садки, конденсированные осадки, соляной туман, солнечное излучение, плесневые грибки.
Стойкость ОК к климатическим воздействиям должна соответствовать требованиям техни-
- еских условий завода-изготовителя.
Требования по надежности предусматривают мимальные сроки службы: не менее 25 лет
сохраняемости при хранении в отапливаемых помещениях и 10 лет в полевых условиях
под навесом.
Конструкции станционных ОК должны обеспечивать прокладку, заделку в стандартные
конечные разъемные соединители и эксплуатацию в условиях ЛАЦ. Станционные ОК
толжны иметь тот же тип оптического волокна, что и линейный кабель и должны содержать
наружную оболочку из пластиката, не распространяющего горение. Допустимое растяги-
вающее усилие станционных ОК должно быть не менее 50...300 Н, допустимое раздавли-
вающее усилие - не менее 50 Н/см. Станционные ОК должны устойчиво работать при тем-
пературе окружающей среды -Ю...50°С.
В табл. 3.5 представлены основные характеристики типовых ОК отечественного произ-
водства. Подробное описание конструкций ОК для прокладки в грунте, телефонной канали-
зации и коллекторах и их технические характеристики можно найти в [10, 22, 24], а методы
прокладки, монтажа и измерений ОК рассмотрены в [11, 18].
Таблица 3.5. Основные характеристики типовых оптических кабелей для телефонной канализации, коллекторов и энергообъектов
Тип ОК Производи- тель Марка ОК Основные характеристики Примечание***
Допусти- мое коли- чество ОВ Диаметр, мм Масса кабеля, кг/км Максимально допустимая нагрузка на растяжение, кН Допустимая раздавли- вающая нагрузка, кН/см Рабочая температура, °C
Магистраль- ный для ТК и коллекторов Электр опро- вод ОКБ** 2—48 10,0 -40...50 БР1
оке’* 2-72 3,5 -40...50 БР2
СОКК оклк** 2-144 15...28,5 300... 1800 7,0...80 0,4... 1 -40...50 БР1
ОКЛСт** 2-144 14...25 185...500 1...6 0,4 -40...50 БР2
Саранскка- бель-Оптика _ ♦ ♦ ОКБ /| 19,5 1050 10 (23*) 1 -40 (-60*)...60 БР1
окл** 4-48 14,8 220 3,5 1 -40 (-60*)...60 БР2
Москабель- Фу джи кура омзкгм** 4-30 16,7 480 20 0,9 -40...60 БР1
окстц** 4-24 11,2...13,9 134...203 2,7 0,4 -40...60 БР2
Севкабель- Оптик ДПС" 4 144 15,8...24,8 440...938 8,1 1 -60...70 БР1
дпл" 4-144 15,3...23 227...460 3,2 0,5 -60...70 БР2
Для энергообъ- ектов (без ме- таллических элементов) Севкабель- Оптик дпм 4 60 18,5...20,1 322...361 23 1 -60...70 БРЗ
Дпт 4-60 12,7...16 131...198 1 4,6... 18,6 0,5 -60...0 ОКСН
Примечания. * по заказу
* * по заказу выпускается с оболочкой не распотраняющей горения
* ** в примечании указано:
БР1 - бронирование стальными проволоками
БР2 - бронирование стальной гофрированной лентой
БРЗ - бронирование стеклопластиковыми прутками
ОКСН - оптический кабель самонесущий
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
45
3.4. Оптические кабели для подвески
на ВЛ электропередачи
3.4.1. Общие сведения
птические кабели, предназначенные для подвески на ВЛ (OK-ВЛ), несмотря на широкое
эименение при строительстве ВОЛС-ВЛ как за рубежом, так и в России, в силу значитель-
- ?й сложности технологии, изготовления, проектирования, а также строительства ВОЛС до
- ^стоящего времени были недостаточно представлены в технической литературе и система-
изированы по техническим требованиям и применению [81].
В настоящее время в мировой практике известны семь основных видов ОК-ВЛ:
ОКГТ - в грозозащитном тросе,
ОКФП - в фазном проводе,
ОКН (ГТ) - навивной на грозотрос,
ОКН (ФП) - навивной на фазный провод,
ОКП - присоединенный,
ОКСН(ADSS) -самонесущий диэлектрический,
ОКСМ - самонесущий металлический.
Наибольшее распространение получили ОКГТ, ОКСН и ОКН [45, 81]. Кроме этого в
хледние годы активно внедряются оптические прикрепляемые кабели (ОКП) [27]. Разные
- констуруктивному исполнению типы ОК-ВЛ разработаны и выпускаются многими зару-
'ежными и отечественными производителями. Однако среди большого разнообразия ОК,
•спускаемых в России в настоящее время, еще недостаточна номенклатура ОК для подвес-
" '< на опорах ВЛ электропередачи [75]. Это относится к ОКГТ, ОКН (ГТ) и ОКН (ФП).
Основные конструктивные требования к ОК-ВЛ и их технические характеристики, а
хкже конструкции, методы прокладки и подвески, соединения и защиты представлены в
22. 25, 45]. Поэтому рассмотрим наиболее существенные с практической точки зрения тре-
хвания к ОК-ВЛ, предъявляемые при проектировании ВОЛС-ВЛ.
Типовые технические требования к ОК-ВЛ, предназначенных для подвески на ВЛ на-
тяжением НО кВ и выше, как это предусмотрено [45], представлены в табл. 3.6. Подобные
.хнические требования к ОК-ВЛ полезно определить на этапе планирования ВОЛС-ВЛ и
тедварительного формирования технического задания на их проектирование, а также при
-просе технических предложений от поставщиков ОК-ВЛ.
"аблица 3.6. Основные типовые технические требования к ОК-ВЛ
Характеристика ОК-ВЛ ОКГТ ОКСН ОКН ОКП
- спряжение ВЛ, кВ 110 и выше ПО и 220 110 (ГТ) 110 (ФП) ПО (ГТ) 35...110(ФП)
‘ лксимальная длина пролета ВЛ, м 450...500 450...500 — —
диапазон рабочих температур, °C -50...60 -50...60 -50...60 -50...70
- исло ОВ 16-48 16-48 8-32 8-24
Тиаметр, мм 13...20 15...20 6,2...8,4 (ГТ) 7,3...9,0 (ФП) 6,2.-7,5
Масса, кг/км 530...720 180...360 32...69 (ГТ) 52...77 (ФП) 40...54
' нарушающая нагрузка, кН 60...140 30...100 1,0...1,2 1,8...5,3
гедняя эксплуатационная -игрузка, кН 7...30 7...20 — —
Максимально допустимое рабочее гяжение, кН 20...60 15...30 0,3 0,3...0,8
46
ГЛАВА 3
Таблица 3.6 (окончание)
Характеристика ОК-ВЛ ОКГТ оксн ОКН окп
Допустимый ток КЗ, кА с (ток КЗ, кА за 0,3 с) 190...400 (25...40) — — —
Допустимый потенциал электрического поля, кВ -— 12...25 — —-
Максимальная температура грозотроса (провода), °C 200 — 260...300 300
Максимальная строительная длина, км 4,..6 4...6 2...4 4...6
Срок службы, лет, не менее 25 25 25 25
Примечание: ФП - фазный провод; ГТ - грозотрос.
В табл. 3.7 даны основные характеристики типовых OK-ВЛ как зарубежного, так и отечест-
венного производств, рекомендуемых для подвески на ВЛ с напряжениями 110 и 220 кВ.
Таблица 3.7. Основные характеристики типовых ОК для подвески на ВЛ
Производитель Основные характеристики Тип подвески Допустимое напряже- ние, кВ
Допустимое число ОВ* Диаметр, мм Масса ОК, кг/км Разрывная нагрузка, кН Максимально допустимая нагрузка, кН Длительно допустимая нагрузка, кН Ток КЗ, кА2* с
ОКГТ
сокк 8-16 13,2 590 74,5 44,1 14,9 81 ВЛ 220
Pirelli - NK Cabels 8-48 19,2 721 90,0 40,5 15,3 200 ВЛ 220
Alcatel 8-32 16,1 634 86,9 36,5 13,9 188 вл 220
Siemens 12-60 16,1 515 62,2 28,0 — 132 вл 220
AFL - Focas 8-96 16,1 617 70,0 42,0 — 150 вл 220
Fujkura 24-48 16,4 582 78,1 35,1 — 188 вл 220
OKCH
COKK 16 13,6 159 — 20,0 — вл 110/220
Оптен (СПб) 16 17,2 315 — 17,6 7,7 — вл 110/220
Севкабекль- Оптик 16 15,0 180 44,8 18,0 10,7 — вл 110/220
Москабель- Фуджикура 16 14,8 < — 15,0 — — вл ПО
Alcatel (Франция) 16-32 17,0 260 100,8 30,3 20,9 — вл ПО
Siemens 16-32 12,7 165 16,5 12,5 — вл ПО
AFL - Focas 16-32 15,8 200 60,5 24,2 — вл ПО
ОКН
Оптен (СПб) 2-24 7,5...8,5 48...54 0,35...1,2 — - ' ' ГТ вл 110/220
AFL - Focas 16-32 6,2...7,3 32...44 1,0 —— — — ГТ вл 110/220
AFL - Focas 16-32 7,3...8,1 52...64 1,0 — -— ФП вл ПО
Примечания: Максимальная температура ОКГТ, °C.......120
Диапазон рабочих температур, °C.......-50...50 (для проводника ОКН - 300°С)
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
47
К преимуществам ОКГТ по сравнению с другими видами OK-ВЛ можно отнести наибо-
лее надежное решение для ВОЛС-ВЛ, отсутствие ограничений по напряжению ВЛ, наиболь-
ший срок службы (40...50 лет), возможность монтажа при низких температурах (до -30°С).
Недостатками ОКГТ для ВОЛС-ВЛ являются то, что это наиболее дорогостоящее решение,
невозможность монтажа под напряжением, как правило, подвеска ОКГТ приводит к увели-
чению нагрузки на опоры ВЛ и требует тщательного проектирования.
Основные преимущества ОКГТ - наивысшая надежность ВОЛС-ВЛ и возможность их
применения на ВЛ с напряжением 110 кВ и выше практически без ограничений - позволя-
ют отнести их к наиболее перспективному решению [45, 81]. Однако применение ОКГТ для
ВОЛС-ВЛ требует достаточно сложного технологического оборудования для их подвески, а
также сопряжено со значительными затратами на проектирование и монтаж.
Находят применение ОКГТ при строительстве магистральных (межзоновых и международ-
ных) ВОЛС и транспортных сетей разного масштаба [32, 75]. Преимущества применения ОКГТ
собенно проявляются при строительстве новых ВЛ. Ввиду наивысшей надежности именно
Ж ГТ рекомендуют для строительства нерезервируемых магистральных линий связи.
Преимущества ОКСН для ВОЛС-ВЛ: возможность разделить собственность при строи-
тельстве ВОЛС-ВЛ (кабель не используется как часть энергосистемы, он не может быть по-
врежден молнией или токами короткого замыкания), производство ОКСН освоено многими
тюссийскими производителями. К недостаткам ОКСН следует отнести ограниченное при-
менение на ВЛ напряжением выше 110 кВ, существенное увеличение нагрузки на их опоры,
эолее низкая надежность по сравнению с ОКГТ.
Основные преимущества ОКСН - относительно небольшая масса и возможность под-
вески и монтажа ОК без отключения ВЛ - позволяют относить такие кабели к перспектив-
ным для ВОЛС-ВЛ. Как и в предыдущем случае, ОКСН применяют при строительстве ма-
гистральных ВОЛС и транспортных магистралей цифровых первичных сетей зонового (об-
ластного) уровня и корпоративных сетей на существующих ВЛ.
Преимущества ОКН проявляются в следующем. Их применение - наиболее экономичное
тешение для ВОЛС-ВЛ - обеспечивается высокая скорость подвески и простота работы в слож-
ных рельефных условиях и на спецпереходах, при использовании ОКН для навивки на грозот-
гюс: строить ВОЛС-ВЛ можно на ВЛ любого напряжения. Недостатками ОКН являются его за-
зисимость от состояния провода/троса, на который он навит, ограниченное число ОВ в кабеле
не более 64), а также ограниченное применение ОКН (ФП) на ВЛ с напряжением выше 110 кВ.
Преимущества ОКН - высокая надежность ВОЛС-ВЛ (особенно при навивке на фазные
провода или новый грозотрос), значительно более низкая стоимость проектных и монтажных
работ, простота подвески и монтажа, малые дополнительные нагрузки на ВЛ, высокая техноло-
ичность и возможность проведения подвески и монтажа ОК на грозотросе без отключения ВЛ
- делают эту технологию весьма перспективной для строительства ВОЛС-ВЛ. Применение
ОКН оправдано и перспективно для строительства как магистральных ВОЛС (при необходимо-
сти быстрого ввода их в эксплуатацию) и транспортных магистралей ЦПС, так и сетей доступа к
ЦПС. Для магистральных ВОЛС-ВЛ и ЦПС на ОКН рекомендуются кольцевые структуры.
К преимуществам ОКП можно отнести низкую стоимость проектных и монтажных работ,
малые дополнительные нагрузки на ВЛ, возможность монтажа на грозотросе без отключения
ВЛ. Недостатками ОКП являются отсутствие широкой практики применения и опыта экс-
плуатации, низкая баллистическая стойкость таких ОК-ВЛ.
3.4.2. Оптические кабели в грозозащитном тросе
Оптический кабель, встроенный в грозозащитный трос (ОКГТ) - наиболее широко исполь-
зуемое решение для строительства ВОЛС-ВЛ. Доля ОКГТ составляет около 80% всех ВОЛС-
ВЛ на вновь строящихся линиях электропередачи и свыше 40% на реконструируемых.
48
ГЛАВА 3
В конструкции ОКГТ можно выделить сердечник или оптический модуль, содержащий
оптические волокна, и внешний одинарный или двойной повив преформированных прово-
лок. Стальная проволока, используемая в повивах ОКГТ. должна быть защищена от корро-
зии, поэтому ее плакируют алюминием, что делает ее устойчивее к окислению, чем при
гальванизации (большая толщина покрытия). Кроме того, ее проводимость выше, а проч-
ность не ниже, чем у аналогичных стальных проволок. Для обеспечения стойкости к токам
короткого замыкания (КЗ) в повиве используют алюминиевые проволоки. Комбинацией
разного числа стальных и алюминиевых проволок добиваются необходимых характеристик
по прочности на растяжение и стойкости к токам КЗ. Поскольку грозотрос подвержен час-
тому действию разрядов молний целесообразно для наружного слоя использовать проволо-
ки диаметром не менее 2,5 мм и стараться избегать наличия алюминиевых проволок во
внешнем повиве, из-за их низкой молниестойкости.
На создание различных конструкций ОКГТ повлияло множество факторов, в том числе
и требования к технологии производственных процессов. Все конструкции должны удовле-
творять основным механическим и электрическим требованиям, предъявляемым как к гро-
зозащитным тросам, так и собственно к ОК. Важным аспектом при разработке конструкции
ОКГТ является необходимость иметь арматуру для монтажа и методику подвески ОК на
опоры ВЛ, соответствующие техническим требованиям. Несоответствие требованиям мо-
жет привести к повреждениям ОК и увеличению потерь в ОВ из-за возникающих макро- и
микроизгибов, которые зачастую могут проявиться во время эксплуатации ВОЛС-ВЛ при
неблагоприятных климатических условиях и других внешних факторов.
По конструктивному исполнению ОКГТ различных производителей можно условно
разделить на четыре группы, отличающиеся размещением и конструкцией оптического сер-
дечника [22, 81].
В первой группе ОКГТ, для удобства назовем ее А, оптические волокна расположены
внутри центральной трубки. Центральная трубка может быть выполнена из алюминия или
алюминиевого сплава, стали и полимерных материалов. Внутри трубки волокна могут быть
плотно упакованы в модули (тип А1) или свободно уложены - в центральный трубчатый
модуль (А2) или в модульную скрутку (АЗ). Поверх трубки положены повивы из проволок,
определяющие механическую прочность ОКГТ.
Одним из классических примеров реализации конструкции группы А2 можно считать
кабели Pirelli - NK Cables (Nokia), выполненные по технологии («Spiral Space»), где исполь-
зуется центральный оптический модуль на основе полимерной трубки. В отверстии тела
трубки ОВ свободно уложены в форме геликоиды, свободное пространство которой запол-
нено гидрофобным наполнителем. Поверх полимерной трубки наложены повивы из прово-
лок, обеспечивающие необходимую механическую прочность и заданное электрическое со-
противление. Такое конструктивное решение для оптического модуля позволяет волокнам
при растяжении и сжатии кабеля перемещаться вдоль оси. Стойкость данного кабеля к раз-
давливанию невелика, но слабые деформации обратимы. Кабель легок в монтаже, волокна
относительно легко доступны для сварки.
Данные конструкции кабелей были разработаны первыми, поэтому получили наибольшее
распространение: по этой технологии выпускают кабели фирмы Alcatel (Германия) - АЗ; Al-
coa Fujikura Ltd. (AFL, США) - Al; Coming Optical Cables (бывшее BICC, Великобритания) -
A3; Fujikura (Япония) - Al; Pirelli - NK Cables (Nokia) (Финляндия) - A2; Olex Cables (Авст-
ралия) - A3; Pirelli (Италия) - A3; Siemens (Германия) (теперь подразделение Coming Optical
Cables) - A2; Sumitomo Electric Industries (Япония) - A2; Самарская оптическая кабельная
компания (СОКК, Россия) - А2 (этот ОКГТ причислить к группе А2 можно лишь условно, так
как внутри алюминиевой трубки присутствует дополнительный повив проволок).
Во второй конструктивной группе ОКГТ (группа Б) оптический модуль размещен в па-
зах профилированного сердечника, выполненного из алюминия или алюминиевого сплава.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
49
Это открытый профилированный сердечник. Здесь не используется плотная упаковка ОВ.
Это кабели второго поколения [81]. К достоинствам этой группы можно отнести наивыс-
шую стойкость к раздавливанию и хорошую стойкость к токам КЗ. После прохождения то-
зов КЗ нагрев уходит в алюминиевый сердечник, который предохраняет волокно от возник-
новения мест с очень высокой температурой. Материалы, использованные в ОКГТ группы Б,
не образуют гальванических пар и поэтому не способствуют выделению значительного ко-
личества водорода. В любом случае открытый тип кабеля (т.е. не имеющий поперечной
ерметизации) означает решетчатую конструкцию, которая не задерживает ни воду (гидро-
фильные группы) ни водород, как известно, отрицательно влияющие на рабочие характе-
ристики ОВ. Шаг нарезки пазов профилированного стержня позволяет добиться макси-
мальной избыточности по длине ОВ среди всех дизайнов ОКГТ. Такие кабели были разра-
ботаны позже группы А, и производятся компанией Focas (Великобритания, США), которая с
: средины 2000 г. стала составной частью компании Alcoa Fujikura Ltd (США), а также компа-
-иями Alcatel (Германия) и Samsung Electronics (Ю. Корея) по лицензии.
Третья конструктивная группа ОКГТ (группа В) отличается от второй наличием гер-
метичной алюминиевой трубки, наложенной поверх профилированного сердечника - оп-
тического модуля. Различают оптические модули с плотной укладкой ОВ в пазы (В1), и
. ? свободной ОВ (В2). Данная группа отличается хорошей стойкостью к раздавливающим
:илиям, однако обеспечить запас по вытяжке ОВ по длине здесь труднее, чем в группе Б.
З азделка и монтаж кабеля требуют специального инструмента. Кабели группы В разрабо-
пны и внедрены в производство следующими компаниями: Alcatel (Германия) - В2; Fu-
"ikawa (Япония, Бразилия) - Bl; Hitachi (Япония) - Bl; Phillips-Fitel Inc. (Канада) - В2;
Samsung (Корея) - В2; Showa Wires and Cables (Япония) - Bl; Uniphone (Малайзия) - Bl.
Четвертая конструктивная группа ОКГТ (группа Г): дизайн «трубка-проволока в по-
ливе». Одна или несколько таких трубок с ОВ скручены вокруг центральной проволоки и
бразует первый повив кабеля. В зависимости от требуемых прочности и значения сопро-
тивления ОКГТ имеет дополнительно еще один или два повива проволок. Уменьшение на-
рузки на ОВ достигается тем, что трубки навиты вокруг центрального сердечника и обра-
уют спираль. Данная конструкция требует относительно большого запаса по длине ОВ. Ее
-едостаток - возможность появления микроизгибов в ОВ при низкотемпературном сжатии
Ж. Сопротивление ОК на раздавливание хорошее, деформации обратимы. Имеется воз-
можность производства с очень большим числом ОВ. Одним из существенных преиму-
ществ данной конструкции ОКГТ является полное внешнее сходство с обыкновенным гро-
мгросом, и, как следствие, возможность использования стандартной арматуры. Недостат-
ком являются последствия токов КЗ для волокон, прилегающих вплотную к стенке трубки,
’хроме того, кабели группы Г малого диаметра обладают низкой молниестойкостью, так как
структура ОКГТ из трех слоев повива требует применения во внешнем повиве тонких про-
золок, которые подвержены коррозии (возникает возможность появления гальванических
~ар, что приводит к выделению водорода). Кабели трудны в идентификации модуля и тре-
' уют специального инструмента для разделки.
Данная конструкция разработана позже других и ее повсеместное распространение бы-
о ограничено высокой стоимостью изготовления. Несмотря на это сегодня по такой техно-
эгии производят свои кабели компании Alcatel (Германия), Alcoa Fujikura Ltd. (США), Al-
ltel (Швейцария), Brugg Telecom (Швейцария, США)), Draka (Нидерланды, бывший Phil-
ps), NKT Cables (Германия), Samsung (Корея), Siemens (Германия) (теперь подразделение
Soming Optical Cables).
Обобщающее сравнение ОКГТ по конструкции можно сделать по данным табл. 3.8.
50
ГЛАВА 3
Таблица 3.8. Сравнительные данные конструкций ОКГТ
Фактор А1 А2 АЗ Б В1 В2 Г
Диаметр ОК для малого числа ОВ Малый Средний Большой Средний Малый Большой Большой
Прочность ОВ Хуже Лучше Лучше Лучше Хуже Лучше Лучше
Стойкость КЗ Хорошо Удовл. Удовл. Отлично Отлично Отлично Отлично
Молния Хорошо Удовл. Удовл. Хорошо Хорошо Хорошо Отлично
Допустимые нагрузки Удовл. Хорошо Хорошо Отлично Хорошо Хорошо Отлично
Раздавливание Удовл. Неудов л. Неудов л. Отлично Хорошо Хорошо Хорошо
Разделка Просто Просто Просто Просто Инструм. Инструм. Инструм.
Рабочая темпера- тура -6О...7О°С ¥ Да Нет Нет Да Нет Нет Нет
Температура монтажа, °C -30 -10 -10 -20 -10 -10 -30
* - не сертифицирован в России
Важно отметить стремление отечественных производителей освоить выпуск столь
сложного в технологии кабельного производства изделия как ОКГТ. Здесь пионером можно
считать Самарскую Оптическую Кабельную Компанию, конструкция ОКГТ которой под-
робно описана и вместе с детальными техническими характеристиками дана в [22]. Разработ-
ки по выпуску ОКГТ ведет завод Севкабель-Оптик (С.-Петербург) в сотрудничестве с япон-
ской компанией Fujikura. Коммерческих проектов с использованием этого кабеля не было.
На рис. 3.1 представлены основные конструкции ОКГТ, а на рис. 3.2 фотографии их
внешнего вида. В табл. 3.9. приведены основные характеристики ОКГТ, рекомендуемых
для подвески на ВЛ 220 кВ.
1
Гидрофобный
заполнитель
Полимерный
сердечник
2
Группа A (Pirelli - NK Cabels А2)
1
Полимерный
модуль
Профилированный
твердый сердечник
Группа Б (AFL - Focas)
Рис. 3.1. Основные конструкции оптических кабелей в грозозащитном тросе:
1, 2, 3 - соответственно оптические волокна, алюминиевая проволока
и стальная проволока, плакированная алюминием
Стальная
сварная трубка
Группа Г (Alcatel (Швейцария), Brugg Telecom)
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
51
Рис. 3.2. Оптические самонесущие кабели
1 - COOK; 2 - Alcatel; 3 - Pirelli - NK Cables; 4-6 - AFL - Focas Inc.
’аблица 3.9. Основные характеристики ОКГТ
Марка ОК Число OB Диаметр, мм Удельная масса, кг/км Разрывная нагрузка, кН Максимально допустимая нагрузка, кН Длительно допустимая нагрузка, кН Ток КЗ, кА2 *с Стоимость, USD (примерно) Производи- тель
CIT-MT-16-10/125-0,36/0,22-3,5/ -13,2-81/76 16 13,2 590 74,5 44,1 14,9 81 4900 сокк
- ACSR/AWSS-16F 106/49 16 19,2 721 90,0 40,5 15,3 200 6629 Pirelli - NK Cabels (Финлян- дня)
-ACSR/AWSS-32F 106/49 32 19,2 721 90,0 40,5 15,3 200 8235
ACSR/AWSS-16F 151/74 16 21,7 998 138,0 62,0 23,5 370 8321
-ACSR/AWSS-32F 151/74 32 21,7 998 138,0 62,0 23,5 370 9211
-SLH-D(S)bb 1*32 SMF АА ACS 99/49-25) 32 16,1 634 86,9 36,5 13,9 188 7100 Alcatel (Швейца- рия)
-SLH-D(S)bb 1*16 SMF АА ACS 126/6-25,5) 16 15,4 414 44,9 18,9 7,2 195 4680
DGW 167T/69 32 opt.fiber 32 19 860 114,4 76,0 330 8690 Alcatel Cable
sHL-D(S)bb 1x32 AA/ACS 91/29 32 14,7 479 62,9 26,4 135 7595 Alcatel Kabel AG&Co (Г ермания)
--SHL-D(S)bb 1x16 AA/ACS 91/29 16 14,7 479 62,9 26,4 135 6234
- -SHL-D(S)bb 1x32 AA/ACS 138/59 32 18,8 819 109,5 46,0 340 9319
-SHL-D(S)bb 1x16 AA/ACS 138/59 16 18,8 819 109,5 46,0 340 7958
--588 6EC-378-036 32 14,94 530 60,5 36,3 120 8450 AFL- Focas Inc. (США)
--35 EC-378-036 32 16,13 617 70,0 42,0 150 8550
7->18 4EC-378-036 32 20,78 966 88,0 52,8 400 10000
--’07-325-024 16 17,96 828 122,0 63,6 325 8700
--588 6EC-378-024 16 14,94 556 106,0 60,5 145 7000
: ?GW: 109/43mm232 fiber 32 16,4 582 78,1 35,1 188 5970 Fujikura (Япония)
1 3GW: 109/43mm216 fiber 16 16,4 582 78,1 35,1 188 5970
"оимечание. 1. Характеристики ОКГТ приведены для ВЛ мощностью 220 кВ и III климатической зоны.
2. Рабочая температура окружающей среды ~50...50°С.
52
ГЛАВА 3
3.4.3. Оптические самонесущие кабели
Оптические кабели самонесущие неметаллические (диэлектрические) (ОКОН) предназначе-
ны для монтажа на опорах действующих ВЛ с подвеской либо ниже фазных проводов
(обычно на уровне нижней траверсы), либо по оси опоры ВЛ - в точке «нулевого потенциа-
ла». Опыт многих проектов в различных странах мира показал, что применять кабели типа
ОКОН можно, превратив ВЛ электропередачи в воздушную линию связи. Применение
ОКОН на ВЛ позволяет разделить собственность - кабель не является неотъемлемой частью
ВЛ и подвешивается, как правило, ниже фазовых проводов. Это также является преимущест-
вом, так как многие традиционные операторы - поставщики услуг связи хотят иметь свой, от-
дельный от энергосистем, оптический кабель связи.
Одним из наиболее важных решений при разработке технического проекта ВОЛС на
ОКСН является выбор ОК соответствующей конструкции, который мог бы выдержать раз-
ные напряжения, возникающие в кабеле в процессе строительства и эксплуатации ВОЛС-
ВЛ. Важными конструктивными характеристиками ОКСН являются допустимые внешние
механические нагрузки, такие как ветровая, гололедная и нагрузка собственной массы. При
разработке подобного проекта важно учитывать влияние наведенных на ОКСН токов и на-
пряжений, возникающих под действием электрического поля соседних фазных проводов.
Для этого требуется знать свойства материалов, из которых изготовлен ОК, и правильно
выбрать (расчитать) точки подвески ОКСН на опорах ВЛ, чтобы минимизировать наведен-
ные токи без уменьшения расстояния ОК от земли или увеличения риска контакта (перехле-
ста) кабеля с фазными проводами. Обычно для успешного проектирования и монтажа
ОКСН необходим полный анализ распределения электрических полей по поперечному се-
чению ВЛ, включая сечения по оси опор. Также очень важно иметь в виду, что, только ис-
пользуя специальную арматуру можно обеспечить надежную работу ОКСН. В качестве си-
ловых элементов ОКСН обычно применяют арамидные нити и/или стеклопластик. Из-за
индукции, возникающей в подвешенных параллельно фазных проводах, применять метал-
лические силовые элементы не рекомендуется.
Традиционно область применения ОКСН - ВЛ с относительно небольшими пролетами
(до 200...300 м). Так на ВЛ напряжениями 10, 35 и 110 кВ при отсутствии грозозащитного
троса на линиях кабель ОКСН - практически единственное решение для ВОЛС-ВЛ. Однако в
некоторых случаях ОКСН используют на ВЛ напряжением 220 кВ и выше с длиной пролетов
300...400м. Известное ограничение применения ОКСН на ВЛ напряжением выше 150 кВ свя-
зано с явлением так называемого сухого дугового разряда, возникающего после загрязнения
оболочки ОКСН из-за наведенных потенциалов электрического поля.
Последние исследования и классификация МСЭ-Т показывают, что даже на ВЛ напряже-
нием 500 кВ возможно ограниченное использование ОКСН, однако это экономически неэф-
фективно в связи с большими длинами пролетов [81]. Обоснование этого будет дано ниже.
Поскольку одним из уязвимых мест ОКСН является низкая стойкость к повреждению
дробью, разработаны и выпускаются его модификации с защитой от огнестрельного оружия
(так называемая, баллистическая защита).
Рассмотрим распространенную типовую конструкцию ОКСН (рис. 3.3). Это оптический
сердечник модульной скрутки, защищенный арамидными нитями, которые используются в
качестве армирующих элементов. При этом ОВ находятся внутри трубок (оптических мо-
дулей), выполненных из прочного полибутилентерефталата (ПБТ) или полиамида, которые
заполнены водооталкивающим гелем. Различные компании используют, как правило, пятн-
или шестиэлементную скрутку на центральный элемент, выполненный в виде стеклопла-
стикового стержня, который, обладая отрицательным температурным коэффициентом,
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
53
держит» конструкцию при высоких температурах. Поверх скрученных модулей наклады-
дется полиэтиленовая оболочка типа ПЭВП или ПЭНП, в зависимости от необходимой
тойкости к раздавливанию. Для конструкций ОКСН, обеспечивающих баллистическую
жойкость, внутренняя оболочка выполнена из специальных материалов повышенной проч-
- сти. На промежуточную оболочку приклеиваются арамидные нити, которые укладывают,
дк правило, в два слоя противоположного повива. Прочная внешняя оболочка защищает
’ <СН от внешних воздействий. Предусмотрены модификации оболочки с повышенной
эйкостью к электрическому пробою и агрессивным средам. Они рекомендованы для при-
- с нения в тех случаях, когда велика напряженность внешнего электрического поля, или ес-
~ ' предполагается эксплуатировать ОКСН в загрязненных средах, в которых обычная изо-
дня может оказаться недостаточно стойкой.
Полимерные
модули
Внутренняя
оболочка
Центральный
сердечник
из стеклопластика
Оптические
волокна
Наружняя
оболочка
Несущие элементы,
из арамидных нитей
* •
Рис. 3.3. Типовая конструкция оптического самонесущего кабеля
Следует иметь в виду, что кабели типа ОКСН на практике очень трудно подвесить в
-же нулевого потенциала для минимизации воздействующих электромагнитных полей.
“ скольку новый ОКСН подвержен ползучести (явление аналогичное осадке в строитель-
же) необходимо периодически контролировать и измерять его конечные характеристики
ж ле начала эксплуатации ВОЛС-ВЛ с тем, чтобы пересчитать его стрелу провеса и повторно
д--шзировать распределение электрического поля. Это требует высокой квалификации пер-
чала, осуществляющего планирование, проектирование и эксплуатацию ВОЛС-ВЛ, а также
* -имодействия проектных институтов с производителями кабелей.
Теоретически можно разработать ОКСН для очень большой длины пролета ВЛ из-за его
„юй массы, однако, для пролетов длиной более 500 м ОКСН применяют редко, поскольку
с-: имость кабеля растет логарифмически с увеличением числа используемых арамидных
тей. Кабель ОКСН удобно подвешивать на ВЛ и осуществлять его стыковку. В настоящее
:темя выпускаются и поставляются ОКСН емкостью свыше 100 волокон.
Кабели такой конструкции выпускают Alcatel (Швецария); Alcoa Fujikura Ltd. (США);
-.51 - Focas (Великобритания); Pirelli (Италия); Siemens (Германия) (теперь подразделение
Timg Optical Cables); Севкабель-Оптик (С.-Петербург); Самарская Оптическая Кабельная
мпания (СОКК); Оптен (С.-Петербург); Трансвок (Боровск, Калужской обл.). Следует
метить, что в конструкции оболочек (промежуточной и внешней) у ОКСН отечественного
тчизводства нет специальных решений. И только компания ЗАО «Севкабель-Оптик» ос-
м мда выпуск ОКСН с баллистической защитой.
Выпускаются ОКСН и других конструкций, в частности, с профилированным пластико-
сердечником, но они пригодны для подвески на ВЛ напряжением до ПО кВ и имеют
- -сколько худшие технические и эксплуатационные характеристики [22], или разработаны
едиально для применения в многоволоконных ленточных кабелях.
54
ГЛАВА 3
В табл. 3.10. приведены характеристики типовых ОКСН. рекомендуемых для подвески
на ВЛ напряжениями 110 и 220 кВ.
Таблица 3.10. Основные характеристики ОКСН
Марка ОК Число OB Диаметр, мм Масса, кг/км Нагрузка, кН Ориентировочная стоимость, USD (справочно) Производитель Напряжение ВЛ, кВ
разрывная максимально допустимая дл из ел ыю допустимая
ОКСН-23-17-16-Е-04/0.25-7.7 16 17,2 315 — 17,6 7,7 4 870 Оптен (СПб) 220
ОКСН-24-17-16-Е-04/0.25-7.7 16 18,2 365 21,8 9,5 5 570
ДТП-016Е04-05 (трекингостойкая оболочка) 16 15,0 180 18,0 10,0 3 950 Севкабель- Оптик 220
ОКЛЖ-01-6-16-20,0 16 13,6 159 — 20,0 — 3 500 СОКК 110/220
ОКСНМ-10-01 -0,22-16 (15,0) 16 14,8 — — 15,0 — 2 550 Москабель- Фуджикура 110
ОКК-10-0,22-16 16 14,8 — 20,0 — 3 195 Саранскка- бель но
A-D(T)H 15mm2 1*32 Е9/125 O.38F3.5+O.23 Н18 32 11,6 140 — 10,0 8,0 5 551 Siemens (Г ермания) по
A-D(T)H 15mm2 1*16E9/125 0.38F3.5+0.23H18 16 11,6 140 — 10,0 8,0 4 322 по
A-D(T)H 25mm2 1*32 E9/125 0.38F3.5+0.23 Hl 8 32 12,7 165 16,5 12,5 6 839 по
A-D(T)H 25mm2 1*16E9/125 0.38F3.5+0.23H18 16 12,7 165 — 16,5 12,5 5 610 но
LL-SG5LV(FT-KKT25) 2*8 FSN 9/125 16 20,1 310 100,0 25,0 — 8 740 Alcatel (Швейца- рия) по
LL-SG5LV(FT-KKT25) 2*16 FSN 9/125 32 20,1 310 100,0 25,0 — 10 860 по
LL-SG5LV(FT-KKT25) 2*8 FSN 9/125 (трекингстойкая обол.) 16 20,1 360 100,0 25,0 — 10 540 220
LL-SG5LV(FT-KKT25) 2*16 FSN 9/125 (трекингстойкая обол.) 32 20,1 360 100,0 25,0 — 12 660
ADSS-DF 2Y(ZN)2Y 4* 4 E9/125 12kN 16 14,0 156 33,0 12,0 -— 3 278 Alcatel Kabel AG&Co (Г ермания) НО
ADSS-DF 2Y(ZN)2Y 4* 6E9/125 12kN 32 14,6 156 33,0 12,0 — 4 684
ADSS-L525AT-16 opt.fiber 16 17 260 100,8 30,3 20,9 7 192 Alcatel (Франция) ПО
ADSS-L525AT-32 opt.fiber 32 17 260 100,8 30,3 20,9 8 660
FD-16DJ6/24-HA1 16 15,8 200 60,5 24,2 — 6 150 AFL - Focas (Великобри- тания) но
FD-32DJ6/24-HA1 32 15,8 200 60,5 24,2 -— 7 750
FD-16DJ6/31-HA1 16 15,8 220 77,5 31,0 — 6 950
FD-32DJ6/31-HA1 32 15,8 220 77,5 31,0 — 8 550
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
55
3.4.4. Навивные оптические кабели
Из всех технологий присоединения ОК к несущим проводам на существующих ВЛ (с по-
мощью ленты, зажимов и навивки) наиболее удачной оказалась навивка: высокая надеж-
ность, низкая стоимость монтажа, малые затраты на эксплуатацию, продуктивная работа,
жизнеспособность. Эта технология позволяет использовать уже существующий грозоза-
щитный трос или один из фазных проводов в качестве несущего проводника, на который
сматывается ОКН, малогабаритный и имеющий малую массу (около 40...50 кг/км). Сило-
ая нагрузка в этом случае приходится на несущий проводник. Диаметр ОКН емкостью в 24
. В составляет примерно 6 мм. Дополнительного усиления несущей структуры не требует-
. я. поскольку нагрузки ничтожны.
Испытания в аэродинамической трубе как с моделированием гололеда, так и без него и
' злее чем двадцатилетняя практика применения ОКН, показали, что навитый ОК не вызы-
«.зет нестабильностей и неустойчивых состояний в несущем проводнике. С помощью спи-
7 ально навитого ОКН можно противостоять вибрации и раскачиванию грозотроса или фаз-
- ?го провода с кабелем так, как это делает петля спирали, намотанная вокруг трубы, при
: ильном ветре.
Современные ОКН разработаны для навивки на грозотрос ВЛ любого номинального на-
ряжения или на фазный провод ВЛ напряжением до 150 кВ при обеспечении равномерного и
: стоянного тяжения. При этом достигаются преимущества при строительстве ВОЛС-ВЛ,
<тючая возможность их навивки на грозотрос действующих ВЛ напряжением 220 кВ и выше
ги достаточно высокой скорости подвеса и монтажа.
Кабели ОКН выпускают традиционно английские и японские производители. Конст-
* кции кабелей западного и восточного производства различаются только в применении
.зободно уложенных и плотно упакованных ОВ соответственно. Мировым лидером в про-
водстве ОКН является компания AFL - Focas, которая произвела и смонтировала свыше
? ООО км ОКН под торговой маркой Skywrap (рис. 3.4).
Оптические
волокна
Заполнитель
(кордель)
Гидрофобный
заполнитель
Силовые
элементы
Защитные
оболочки
Полимерные
модули
Рис. 3.4. Конструкция оптического навивного кабеля
Вокруг центрального силового стержня ОКН располагаются трубки со свободно уло-
женными ОВ вместе с заполнителем и системой водоустойчивости, заключенными в специ-
альную внешнюю оболочку. Кабель должен быть защищен от воздействия как электромаг-
- итных полей, наведенных параллельно проходящими фазными проводами, так и от любых
= вешних факторов и нагрузок, например, птиц или выстрелов из огнестрельного оружия.
Независимо от способа навивки и от значения нагрузки на кабель по всей длине ОКН,
: лжно обеспечиваться нулевое напряжение в ОВ. Для этого для защиты внутренних ОВ от
гоникновения влаги и предотвращения воздействия возможных внешних нагрузок свобод-
- уложенные трубки с ОВ заполняют специальным гелем.
56
ГЛАВА 3
Кабели ОКН выпускают компании AFL - Focas, Coming Optical Cables (бывшее BICC,
Великобритания), Fujikura (Япония), Hitachi (Япония), Furukawa (Япония). Были попытки
изготовить их и отечественными производителями (Оптен, С.-Петербург), однако создать
законченную навивную систему не удалось.
Другим путем создания системы прикрепляемых кабелей ОКП пошли фирмы Siemens
(Германия) (теперь подразделение Coming Optical Cables); Alcatel (Германия). Однако о
широком внедрении таких кабелей говорить пока рано.
Основные характеристики и параметры типичных ОК отечественного и зарубежного
производств, рекомендуемых для подвески на ВЛ напряжениями 110 и 220 кВ необходимой
надежности в соответствии с [45], представлены в табл. 3.9-3.11. Подробные технические
характеристики ОКГТ и ОКСН отечественного производства можно найти в [22].
Таблица 3.11. Основные характеристики ОКН
Марка ОК Число ОВ Диаметр, мм Удельная масса, кг/км Разрывная нагрузка, кН Несущий проводник Максимальная температура проводника, °C Ориентировочная стоимость,USD Производитель Напряжение ВЛ, кВ, не более
FD-16BA4-HA1 16 6,2 32 1 ГТ 300 6100 AFL - Focas (Англия) 500
FD-32BA4-HA1 32 7,3 44 1 ГТ 300 7700 500
FD-16HA4-HA1 16 7,3 52 1 ФП 300 6400 220
FD-32HA4-HA1 32 8,1 64 1 ФП 300 8000 220
FD-16JM4-HA1 16 7,3 51 1 ГТ 300 6850 500
FD-32JM4-HA1 32 8,4 69 1 ГТ 300 8450 500
FD-16HM4-HA1 16 8,1 62 1 ФП 300 7150 220
FD-32HM4-HA1 32 9,0 77 1 ФП 300 8750 220
ОКН-6 2...24 7,5...8,0 48...54 0,35...1,2 ГТ — Оптен (г. Санкт.- Петербург) 500
ОКН-10 2...24 8,0...8,5 51...57 0,35...1,2 ГТ 1 1 — 500
Примечание. 1. ГТ - навивка на грозотрос. 2. ФП - навивка на фазный провод.
3.5. Волоконно-оптиче.ские линии связи
на ВЛ электропередачи
Общие сведения. Волоконно-оптические линии связи на основе ОК и современных циф-
ровых систем передачи в настоящее время занимают ведущее место в системах связи раз-
личного назначения. Особенно перспективно подвешивать ОК на опорах ВЛ электропере-
дач высокого напряжения, имеющих наивысшую надежность [45, 72, 73]. Кроме этого
ВОЛС-ВЛ обладают рядом дополнительных преимуществ по сравнению с традиционной
прокладкой ОК в грунте и телефонной канализации: отсутствует необходимость отвода
земли и согласования права прокладки, уменьшаются сроки строительства и введения
ВОЛС в эксплуатацию, снижаются капитальные и эксплуатационные затраты.
В силу указанных преимуществ и учитывая, что прокладка ВОЛС в грунте и телефон-
ной канализации практически мало отличается от прокладки традиционных КЛС, рассмот-
рим вопросы проектирования и строительства ВОЛС-ВЛ.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
57
При выборе технологии строительства ВОЛС-ВЛ необходимо принимать во внимание
юедующие исходные данные:
- климатические условия,
- рабочее напряжение и конструктивное исполнение ВЛ,
- рельеф местности,
- наличие пересечений с инженерными сооружениями (ВЛ, дороги и т.п.),
- число ОВ в ОК-ВЛ.
- требования по выбору ОК, связанные со спецификой строительства и эксплуатации,
- срок службы, который для большинства выпускаемых в настоящее время ОК состав-
ляет не менее 25 лет.
Универсальных рекомендаций по выбору технологии строительства ВОЛС-ВЛ на сего-
дняшний день не существует. Однако можно рекомендовать исходить из обеспечения необ-
: димой надежности и минимальных общих затрат на строительство. При строительстве
5ОЛС-ВЛ наибольшее применение находят ОКГТ (60...70% объемов) и ОКСН (20...30%) и
-есколько меньше - ОКН (примерно 10%). При этом четко выражена региональная специ-
:ика строительства. Так ОКГТ применяют во всех регионах мира. В Европе, особенно в
Англии и Скандинавии преимущество ОКН перед ОКСН очевидно. В Америке напротив
КСН получил большее распространение, впрочем, как и в Юго-Восточной Азии. В Япо-
-ли используют технологии и ОКН, и ОКСН примерно в одинаковых объемах.
Выбор технологии ВОЛС-ВЛ. В процессе планирования и принятия решения по вы-
бору технологии ВОЛС-ВЛ следует учитывать такие факторы как конструкция, допустимые
спряжения и состояние ВЛ, географические особенности региона, климат, желательное
•темя строительства, вопросы, связанные с последующим гарантийным обслуживанием,
^щая стоимость строительства и надежность ВОЛС-ВЛ. Помимо важной статьи расходов
первичные капитальные затраты при планировании ВОЛС-ВЛ необходимо предусмот-
реть ее эксплуатацию так, чтобы существенно не увеличивать общие затраты на ВОЛС-ВЛ
не привести к значительным потерям доходов от услуг связи и поставок электроэнергии.
” ? есть при планировании необходимо правильно выбрать тип ВОЛС-ВЛ как с техниче-
: <ой, так и с экономической точек зрения.
При выборе исходных данных по строительству ВОЛС-ВЛ необходимо знать, будет ли
г ОЛС-ВЛ строится с нуля или на основе уже существующей ВЛ электропередачи. Нужда-
емся ли в замене грозотрос существующей ВЛ. Если грозотрос нуждается в замене в бли-
ж зйшие 5 лет, то экономичным решением будет применение ОКГТ. Если грозотрос не пре-
: смотрен на ВЛ, то лучшим применением для строящейся линии можно считать ОКФП.
Необходимо учитывать, что для ОКСН конкретных производителей существует реко-
- ендуемое ограничение по напряжению ВЛ. Как правило, его значение составляет не более
5 (220) кВ. Применение ОКСН при напряжениях выше 220 кВ связано с риском разруше-
< :я оболочки кабеля из-за наведенных соседними фазными проводами электрических заря-
: з и возрастающих токов. Применение технологии навивки ОК на фазных проводах огра-
-ичено напряжением примерно 175 кВ. Более высокое напряжение ВЛ может вызвать элек-
” ?магнитную эрозию кабеля, хотя при этом ОВ и остаются неповрежденными.
При выборе длины пролетов на ВЛ следует иметь ввиду, что большая длина пролетов
?жет ограничить применение кабеля ОКСН и даже ОКГТ, так как заложенный запас их
точности может оказаться недостаточным в условиях предельных климатических нагру-
. к. При выборе высоты подвески ОКСН учитывается, что расстояние до земли не должно
\ть меньше определенного минимального. Этот вопрос может оказаться важным при
_ложных рельефных особенностях местности, в местах пересечения ВЛ со сложными ин-
женерными сооружениями, такими как магистральные и железные дороги, речные перехо-
58
ГЛАВА 3
ды. Эти трудности усугубляются из-за необходимости применения дополнительного обору-
дования и строительства дополнительных сооружений.
На схеме рис 3.5 отражена последовательность выбора OK-ВЛ и технологии подвески
ВОЛС-ВЛ в зависимости от различных условий и состояния ВЛ.
Рис. 3.5. Схема выбора OK-ВЛ и технологии подвески ВОЛС-ВЛ
Нормативным документом, определяющим общие технические требования к OK-ВЛ и
ВОЛС-ВЛ на этапе проектирования, строительства и их эксплуатации, является [45].
Основы технологии подвески OK-ВЛ методом тяжения. Подвеску кабелей ОКГТ и
ОКСН производят исключительно методом тяжения. Для раскатки и подвески OK-ВЛ тя-
жением сначала через монтажные блоки пропускают легкий шнур (что необязательно), ко-
торый используется для протяжки прочного тянущего каната (лидер-троса), к которому
крепят OK-ВЛ. В процессе протяжки необходимо контролировать усилие (нагрузку) его тя-
жения, а в процессе монтажа OK-ВЛ обеспечить необходимое усилие тяжения, для установ-
ки проектных значений стрел провеса кабеля на каждом пролете между опорами ВЛ [45].
Основное оборудование, необходимое для раскатки и подвески OK-ВЛ методом тяже-
ния, включает в себя: тянущее устройство с катушкой или барабаном, натяжное устройство
с барабаном OK-ВЛ и тормозом (тормозная машина), монтажные блоки, устройства, пре-
пятствующие скручиванию ОК, шарниры, витой кабельный зажим («чулок»), заземлители.
При монтаже ВОЛС-ВЛ с применением кабеля типа ОКН (как для ГТ, так и ФП) необ-
ходимо использовать специальное оборудование (навивную машину с комплектом вспомо-
гательного оборудования), которое поставляет фирма-производитель. Таким образом, ком-
пания изготовитель ОК предоставляет технологии и подвески, и монтажа ОКН, т.е. факти-
чески дает гарантию на смонтированный комплекс ВОЛС-ВЛ, в отличие от производителей
ОКГТ и ОКСН, которые, как правило, несут ответственность только за поставленный ОК.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
59
Лонтажное оборудование для подвески ОКН малогабаритное, что обеспечивает быстроту
лэнтажа, беспрерывную работу, позволяет работать без снятия напряжения (для ОКН ГТ)
-5, 73]. Применять ОКН удобно при работах на переходах ОК через водные преграды, в го-
“сдских кварталах, а также в труднодоступной и горной местностях. Не требуется возводить
медиальные сооружения при пересечении ВОЛС-ВЛ автомобильных или железных дорог,
эжно строить ВОЛС-ВЛ со средней скоростью прокладки примерно до 4 км кабеля в смену.
Проблема надежности ВОЛС является комплексной, и будет подробно рассмотрена да-
ме. Здесь рассмотрим основные параметры надежности и сделаем общую оценку механиз-
ме отказов ВОЛС-ВЛ. С учетом требований к ОК по надежности и основных факторов,
: ияющих на надежность ВОЛС, можно определять допустимые параметры надежности со-
. мвных частей и участков ВОЛС, что является крайне .важным при их планировании и
моектировании.
Авторитетные источники подтверждают, что воздушные кабельные линии связи более
мм в 10 раз меньше подвержены повреждениям, чем кабели, уложенные в грунт из-за меха-
тированных раскопок. По материалам, приведенным в [73], суммарная средняя плотность
хазов ОК, уложенных в грунт, составляет 0,3438. Для ОК, уложенных в грунт (исключая
’ зреждения от стихийных бедствий, влияния ВЛ и электрифицированных железных до-
?< г >. плотность отказов ВОЛС равна 0,1955. Плотность отказов для OK-ВЛ типа ОКГТ на ВЛ
- мряжением 110 (220) кВ и выше не превышает 0,08 (0,05) [45]. Для обеспечения требуемого
; -ффициента готовности ВОЛС с укладкой ОК в грунт в соответствии с [50] необходимо
~именять специальные меры по уменьшению интенсивности отказов. В противоположность
му ВОЛС-ВЛ, подвешенные на ВЛ с напряжением 110 кВ и выше, в соответствии с [50] по
-гаметрам надежности полностью соответствуют перспективной цифровой сети связи.
Приведем основные причины отказов OK-ВЛ. Из-за повреждения: это скрытый брак при
~ ?изводстве, некачественный монтаж, неподходящая арматура, повреждения из-за влияния
ги ромагнитных полей, вандализм, природные явления, самопроизвольный обрыв ОВ.
Скрытый брак при производстве ОК маловероятен ввиду того, что практически все
“ изводитсли ОК сертифицированы по системе ISO 9000, и контроль на стадии производ-
з гораздо легче организовать и обеспечить, чем на более поздних стадиях.
Некачественный монтаж обычно вскрывается при вводе ВОЛС в эксплуатацию, и в
лъшинстве случаев может быть исправлен и устранен в сжатые сроки. В процессе экс-
м-атации, некачественный монтаж OK-ВЛ можно выявить после резкого изменения кли-
мических условий, например, резкого понижения температуры в зимних условиях или
- етрого и сильного обледенения и т.п.
Неподходящая арматура - это в основном проблема для ОКСН, реже для ОКГТ. Известны
- : механизма отказов ВОЛС по этой причине: выскальзывание кабеля из натяжных зажимов;
'рация, приводящая к обрыву, из-за неправильного выбора и/или расположения крепления
м мелей вибрации; раздавливание кабеля в зажимах (характерно для конструкций ОКГТ ти-
м. А). Для устранения таких отказов, необходимо на этапе проектирования тщательно подби-
- “ъ и обеспечивать совместимость арматуры и кабеля, а на этапе строительства ВОЛС-ВЛ
метельно контролировать, чтобы монтажные бригады подрядчика были укомплектованы не-
’ ходимым специальным оборудованием (динамометрические ключи и т.п.).
Отказы, возникающие вследствие влияния электромагнитного поля, - это в основном
~?блема для ОКСН, и только на ВЛ с напряжением выше ИОкВ. Многие ВОЛС-ВЛ на
<СН в начале 90-х годов вышли из строя по этой причине. Для избежания этого рекомен-
г елся не применять ОКСН на линиях напряжением выше 220 кВ и контролировать степень
мпетентности проектной организации, а методики расчета распределения напряженности
екгрического поля ВЛ согласовывать с изготовителем кабеля.
60
ГЛАВА 3
Примерно треть всех повреждений, как правило, возникает в результате вандализма, и
часто из-за стрельбы из охотничьих ружей. Наиболее уязвим здесь ОКСН, поскольку он
обычно расположен ниже других кабелей. Ввиду малого диаметра ОКН повреждается реже,
а ОКГТ практически неуязвим. Известны случаи повреждения кабеля в результате падения
опоры из-за столкновения автомобиля с ней, но вероятность подобных случаев пренебре-
жимо мала. Довольно частой проблемой является воровство ОК. Вредители воруют в ос-
новном ОКГТ из-за большого содержания алюминия в нем. Как правило, разрубают по по-
дозрению на содержание меди и оставляют на месте, что может быть смертельно опасно из-за
индуцированных токов. В данном случае ОКН «защищен лучше», поскольку из-за малого
диаметра вызывает меньший интерес.
Природные явления и стихийные бедствия, такие, например, как пожар под ВЛ, могут
повредить любой тип OK-ВЛ. Но ОКСН наиболее уязвим. Известны случаи, когда ОКГТ и
ОКН успешно пережили несколько пожаров.
Усталость, накапливаемая ОВ, может приводить к их обрыву в OK-ВЛ. Этому явлению
более подвержены ОК с плотной упаковкой волокон. Для предотвращения обрыва при про-
ектировании ВОЛС-ВЛ в расчетах времени жизни ОВ необходимо учитывать требуемую
вероятность обрыва.
Рассчитать точно стоимость строительства будущей ВОЛС-ВЛ трудно даже на этапе
проектирования. В табл. 3.12 представлены оценки затрат на строительство ВОЛС-ВЛ на
основе различных технологий, применявшихся в последние годы на ВЛ ведущих энерго-
компаний России [81]. Приведенные цифры достаточно условны и носят сравнительно-
справочный характер. Не следует сравнивать реальные затраты конкретных проектов с эти-
ми данными, они лишь отражают примерное соотношение затрат для различных технологий
ВОЛС-ВЛ и дают общее представление о финансовой стороне вопроса. Для более точного
экономического анализа применяемой технологии ВОЛС-ВЛ необходимо также учитывать
затраты на эксплуатацию ВОЛС-ВЛ, которые могут достигать 40...50% общих капитальных
затрат на ее строительство. При планировании ВОЛС-ВЛ необходимо хотя бы примерно
оценить затраты и на эксплуатацию. Делать выбор между технологиями ВОЛС-ВЛ, осно-
вываясь только на стоимости OK-ВЛ, пожалуй, будет неправильным.
В данных, приведенных в табл. 3.12 не учтены расходы, которые, строго говоря, также не-
обходимо учитывать при планировании и проектировании ВОЛС-ВЛ. Это расходы, включаю-
щие потери, которые несет энергосистема в связи с отключением ВЛ на время проведения ра-
бот, а также потери вследствие потрав посевов под ВЛ и т.п.
Таблица 3.12. Условная стоимость строительства ВОЛС-ВЛ при использовании
соответствующих кабелей
Наименование ОКГТ ОКСН ОКН
ОК с 24 ОВ 9,5 8,5 8,5
Принадлежности 1,6 1,6 1,4
Проектирование 2,5 2,5 1,0
Технический надзор 0,7 0,7 0,7
Подвеска 6,0 5,0 3,0
Монтаж и измерения 1,7 1,7 1,7
Итого 22,0 20,0 16,3
Выбор технологии строительства ВОЛС-ВЛ - дело, требующее серьезного как техниче-
ского, так экономического анализов. Главное в нем то, что каждый проект ВОЛС по-своему
уникален, единого подхода к решению не существует. Ресурс ВЛ электропередачи как уни-
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
61
сильной на сегодняшний день «воздушной канализации» для строительства ВОЛС-ВЛ да-
еко еще не исчерпан. На вопрос энергетиков, нужно ли им самим строить ВОЛС-ВЛ или
•“о нецелесообразно, следует ответить однозначно - нужно. И чем раньше это будет сдела-
- ?. тем больше преимуществ получит энергокомпания, имеющая в своем арсенале ВОЛС-ВЛ
- освоившая как их строительство, так и эксплуатацию. В западных странах процесс освое-
ВЛ как ресурса для ВОЛС уже пройден, наступает это время и для большинства энер-
компаний в нашей стране.
3.6. Проблемы надежности ВОЛС
?*бщие положения. Проблема надежности является одной из основных в современной тех-
кске, в том числе и технике связи. В современных цифровых сетях ВОЛС по протяженно-
- могут достигать многих тысяч километров. Основной конструктивный элемент ВОЛС -
тический кабель, главным компонентом которого является хрупкое кварцевое оптическое
••в :окно, соизмеримое по диаметру с человеческим волосом. Выход из строя хотя бы одного
3 в ОК приводит к нарушению передачи многих тысяч каналов связи. Поэтому вопросы
нежности ВОЛС необходимо учитывать и тщательно просчитывать на этапах планирова-
г < и проектирования.
Надежность ВОЛС - комплексная проблема. Ее решение требует применения соответ-
.г.тощих методик оценки, расчета и контроля различных параметров ОК и показателей
iнежности ВОЛС. Надежность ВОЛС зависит от конструктивно-производственных и экс-
; национных факторов. К конструктивно-производственным относят факторы, связанные
г-3 работ кой, проектированием и изготовлением ОК и других вспомогательных изделий и
_тойств, входящих в состав ВОЛС. К эксплуатационным относят все факторы, влияющие
liiL надежность ОК в процессе его прокладки, монтажа и последующей эксплуатации. Все
к д анные выше факторы подразделяют на внутренние и внешние. Это деление условно,
.:<ак четкой грани между ними провести нельзя. Внутренние факторы зависят от причин,
«ни. айкающих в процессе изготовления ОВ и ОК, проектирования ВОЛС, монтажа, эксплуа-
.ад.ли и старения ОК, внешние практически от них не зависят. Их причинами являются, на-
«пгчмер, механические, электрические, климатические воздействия, токи КЗ и молний (при
жадччии металлических элементов в ОК) и т.д.
Рассмотрим подробнее основные понятия и показатели надежности ОК, так и требова-
4 к надежности и коэффициенту готовности ВОЛС в целом. Основой для нашего рас-
ц&х трения и анализа являются результаты, представленные в [24, 45, 72, 73], а также неко-
ттг^е материалы научно-технического отчета по надежности ВОЛС-ВЛ, выполненного по
-SV РАО «ЕЭС России»,
ж
Учет требований к ОК по надежности и учет основных факторов, влияющих на надеж-
ШН1Ш с"ь ВОЛС, позволяют определять допустимые параметры надежности составные частей и
__ адов. Такой подход позволяет не только прогнозировать надежность ВОЛС, но и нахо-
ч оптимальные решения, обеспечивающие снижение повреждаемости ВОЛС, т.е. повы-
шжадче надежности. Определяющим в обеспечении требуемой надежности и коэффициента
in1.: вности ВОЛС и цифровых систем связи в целом является надежность ОК и ВОЛС.
Основные понятия и показатели надежности. Понятия надежности регламентирова-
ть * ?сударственным стандартом ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Термины и опре-
рададия». Применительно к КЛС и ВОЛС основные понятия и показатели надежности
ж йчо определить следующим образом.
| Ъпказ кабеля или ОК - событие, заключающееся в нарушении работоспособного со-
шг адия одной, нескольких или всех электрических цепей кабеля, одного, нескольких или
В;..ОВ ОК.
62
ГЛАВА 3
Повреждение кабеля - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния
кабеля при сохранении работоспособного состояния его электрических цепей или оптиче-
ских волокон.
Работоспособность кабеля - состояние, при котором значения всех параметров, характе-
ризующих способность передавать электрические или оптические сигналы с заданными пока-
зателями качества, соответствуют требованиям нормативно-технической документации.
Ремонтопригодность кабеля — свойство, заключающееся в приспособленности к под-
держанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслужива-
ния и ремонта.
Надежность кабеля (КЛС, ВОЛС) - свойство и кабеля, и линейных сооружений сохра-
нять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих
способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения,
технического обслуживания, хранения и транспортировки.
Надежность - комплексное свойство, которое в зависимости от условий строительства и
эксплуатации может включать долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость, либо
определенное сочетание этих параметров.
Вероятность безотказной работы кабеля - вероятность того, что кабель окажется в
работоспособном состоянии в произвольный момент времени.
Готовность кабеля - работоспособность в произвольный момент времени, кроме пла-
нируемых периодов, в течение которых кабель подвергается профилактическому контролю.
Коэффициент готовности кабеля (ВОЛС) - вероятность того, что кабель (ВОЛС) ока-
жется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых
периодов, в течение которых он подвергается профилактическому контролю.
Наработка на отказ кабеля (ВОЛС) средняя - среднее значение времени наработки
между двумя последовательными отказами (от времени восстановления работоспособного
состояния кабеля после отказа до времени следующего отказа с момента ввода в эксплуата-
цию кабельной линии).
Время восстановления кабеля - продолжительность восстановления работоспособного
состояния двух или нескольких электрических цепей или двух или нескольких ОВ.
Среднее время восстановления кабеля (ВОЛС) - время восстановления, определенное с
момента ввода в эксплуатацию КЛС (ВОЛС).
Время ремонта кабеля - время восстановления кабеля до исправного состояния.
Сохраняемость кабеля - свойство сохранять в заданных пределах электрические, опти-
ческие и механические параметры в течение срока транспортировки и хранения в условиях,
оговоренных изготовителем (поставщиком) кабеля.
Долговечность кабеля - свойство сохранять работоспособное состояние до выхода од-
ного или нескольких параметров кабеля за допустимые пределы при установленной системе
технического обслуживания и ремонта.
Срок службы кабеля - календарная продолжительность работоспособного состояния
кабеля с момента ввода в эксплуатацию до момента, при котором стоимость его техниче-
ского обслуживания и ремонта становится сопоставимой со стоимостью строительства но-
вой кабельной линии.
Показатели надежности подразделяют на расчетные, экспериментальные, эксплуата-
ционные и экстраполированные. Первые получают расчетным путем на основе теоретиче-
ских моделей и предпосылок, вторые - в результате целенаправленного эксперимента, тре-
тьи - статистической обработкой данных об отказах и времени восстановления при экс-
плуатации, четвертые - путем экстраполяции на другую продолжительность и другие усло-
вия эксплуатации. Расчетные и экспериментальные показатели более подходят для оценки
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ СВЯЗИ
63
кЗ
ия
ie-
ге-
<а-
>Д-
за-
эа-
,их
«я,
1 и
l6o
I в
ia-
ю.
ка-
ых
КИ
)Г0
га-
)Г0
е с
• нежности строительных длин ОК, эксплуатационные и экстраполированные показатели -
определения надежности КЛС и ВОЛС.
Аналогично рассмотренному выше можно определить показатели надежности так же и
-аппаратной части линий связи и цифровой сети в целом. Показатели надежности ВОЛС
i _ифровой сети, как это уже указывалось выше, можно определить количественно.
Отказы характеризуются плотностью отказов, приходящихся на 100 км трассы в год
m = 100N/KL, (3.3)
.V - число отказов на магистрали связи длиной L за К лет.
Среднее число часов исправной работы линии между двумя соседними отказами, взя-
чи за определенный календарный срок эксплуатации ВОЛС, характеризует среднее время
чДу отказами (наработка на отказ)
ЛИ
П
О / \ /
41 п
: - число отказов за принятый календарный срок; tj - время исправной работы между
Для всей длины трассы ВОЛС определяется среднее время восстановления
X Ш
л - время восстановления связи при z-м отказе, ч.
Интенсивность отказов на 1 км трассы ВОЛС в час связана с плотностью отказов т:
М =—-—, (3.6)
тг х Доо
. = 8760 - число часов в году; £юо “ 100 км.
_1ля всей длины трассы ВОЛС L определяется поток отказов М9 1/ч,
ГИ-
ЯХ,
ОД-
;ме
1ИЯ
че-
40-
па-
че-
ре-
кс-
ло-
1КИ
Вероятность безотказной работы ВОЛС за промежуток времени t [8, 48]
P(t) - exp(-Mt). (3.8)
Коэффициент готовности определяется долей времени, в течение которого ВОЛС
|1кгч. объект сети) может быть использована по назначению, или другими словами это ве-
р::г"ность того, что ВОЛС окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент
ни, кроме планируемых периодов, в течение которых не используется по назначению,
образом, коэффициент готовности равен отношению времени безотказной работы
общему времени использования (исправной работы) ВОЛС, включая время восстанов-
? гв, за один и тот же период эксплуатации:
.ч
п
5
_ о
Т~ Т +t
о в
□L ” - время наблюдения; tn - время простоя.
В соответствии с теорией надежности [8, 48], общая надежность определяется по
чуле:
H = P(t)Kr. (3.10)
Требования к показателям надежности и готовности ВОЛС следует формировать на
ве следующих принципов [45, 72]:
64
ГЛАВА 3
- показатели надежности - долговечность и срок службы - должны быть существеннс
больше срока окупаемости данной линии передачи и, как правило, составляют не ме-
нее 25 лет;
- на участках линии с различными условиями должны применяться разные марки ОК.
соответствующие географическим, геологическим и климатическим особенностям
трассы но так, чтобы готовность однородных участков линии длиной 100 км была
практически одинакова;
- в исключительных случаях для участков трассы с особо тяжелыми условиями, где обес-
печение усредненных показателей готовности требует очень высоких экономических
затрат, допускается снижение коэффициента готовности, если оно компенсируется по-
вышенными значениями коэффициента готовности на остальных участках линии;
- гарантированно обеспечить высокие показатели готовности можно взаимным резер-
вированием линий связи различных типов (подземных, подвешенных на опоры высо-
ковольтных ВЛ, морских, радиорелейных и спутниковых);
- показатели надежности и готовности элементов ВОЛС: муфт, оконечных устройств,
цистерн, необслуживаемых регенерационных пунктов (НРП), мачтовых креплений
ОКГТ должны быть не ниже показателей надежности и готовности оптических кабелей:
- показатели готовности линии передачи следует задавать как общие - для канала свя-
зи, так и раздельные - для аппаратуры и для ВОЛС;
- в оптических кабелях следует предусматривать резервные оптические волокна;
- при проектировании ВОЛС и разработке мероприятий по повышению их надежности и
коэффициента готовности следует учитывать, что снижение плотности отказов увели-
чивает капитальные затраты, а снижение времени восстановления - эксплуатационные.
Требования к показателям готовности ВОЛС должны определяться исходя из требова-
ний готовности ОЦК перспективной цифровой сети. В соответствии с [50] для ОЦК протя-
женностью 13900 км (без резервирования) на перспективной ЦПС коэффициент готовности
должен быть не менее 0,98.
Учитывая высокую готовность современной аппаратуры ЦСП целесообразно принять
значение коэффициента готовности ВОЛС-ВЛ Кт не ниже 0,985, а оконечной аппаратуры -
0,995 [45, 73]. Заданный коэффициент готовности ВОЛС можно обеспечить при разных
соотношениях между значениями плотности отказов и временем восстановления. В рай-
онах с относительно легкими условиями эксплуатации время восстановления ВОЛС следу-
ет задавать в пределах 4...5 ч. При этом плотность отказов должна быть не более
0,1905...0,2381. В районах с тяжелыми условиями эксплуатации, а также для ВОЛС-ВЛ
время восстановления следует задавать 5...6. При этом плотность отказов должна быть не
более 0,1587...0,1905.
На основе статистических данных о повреждаемости подземных КЛС (о причинах, чис-
ле повреждений и времени их устранения) и прогнозирования параметров готовности для
ВОЛС можно принять для диэлектрических подземных ОК среднюю плотность отказов
т = 0,2856 [73]. При среднем времени восстановления 7,247 ч находим, что коэффициент
готовности ОК на длине 100 км должен составлять 0,99976. Исключая повреждения подзем-
ных ОК от стихийных природных явлений, влияния ВЛ и электрифицированных железных
дорог, получаем, что для подземных ВОЛС требуемое значение плотности отказов т = 0,1955.
При этом коэффициент готовности ВОЛС на длине 100 км должен быть не менее 0,99984,
наработка на отказ на той же длине 44801 ч [73].
Для достижения требуемого значения коэффициента готовности ВОЛС 0,985 при указан-
ной выше средней плотности отказов 0,1955 необходимо уменьшить время восстановления до
4,85 ч. Это можно сделать путем проведения специальных организационно-технических меро-
приятий, например, применением временной оптической кабельной вставки (ВОКВ) [45, 73].
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
65
3.7. Расчет и прогнозирование надежности ВОЛС
Исходные положения по расчету показателей надежности ВОЛС. Специальных реко-
ендаций МСЭ-Т, определяющих и регламентирующих вопросы непосредственно относя-
щиеся к проблеме надежности ВОЛС, нет. Однако концептуально подход к проблеме на-
дежности отражен в Рек. CCITT (ITU-T) G.602 применительно к КЛС [87]. Исходя из [87]
ня надежности не рекомендуется никаких норм (поскольку надежность является только
:.чим из факторов, определяющих готовность). Коэффициент готовности для условной
тонной цепи протяженностью 2500 км в одном направлении должен быть не менее 0,996
t течение одного года. При этом принимаются во внимание отказы аппаратуры преобразо-
щния, линейной аппаратуры, устройств электропитания и КЛС. Для достижения этого по-
i тзателя может потребоваться переключение системы передачи на резерв.
Минимальный срок службы ОК определен и равен не менее 25 лет. Минимальный срок
храняемости при хранении в отапливаемых хранилищах также 25 лет, в полевых услови-
г под навесом 10 лет.
Для оценки технического уровня работоспособности ВОЛС вводят следующие показа-
ли надежности: срок службы и долговечность ВОЛС, показатели готовности - коэффици-
: -щ готовности Кг, время наработки на отказ среднее Го, ч, время восстановления 4, ч.
Строго говоря, для однозначной оценки готовности ВОЛС достаточно задать любые из
щух выше указанных показателей готовности, так как третий показатель однозначно опре-
деляется расчетным путем из первых двух. Все три показателя готовности определяются
лесь для удобства.
Готовность ВОЛС имеет вероятностный характер и зависит от общей длины линии. По-
лэму показатели готовности ВОЛС определяют для следующих длин линий:
- всей длины конкретной линии передачи,
- для участка линии, эксплуатируемого отдельным производственным подразделением,
- для длин эталонных гипотетических цепей (ЭГЦ),
- для условной длины 100 км - длины однородного участка линии, на котором геогра-
фические, геологические и климатические условия можно считать одинаковыми.
Для участка линии длиной 100 км задается плотность отказов, определяемая по ф-ле (3.3).
Показатели надежности определяют из анализа технического состояния КЛС или ВОЛС
- оценки затрат на их эксплуатацию. Показатели готовности определяют статистической
'работкой данных об отказах и времени восстановления при эксплуатации соответствую-
щей системы или сети связи. При этом следует напомнить, что понятие надежности связано
отказами объекта, а готовность определяется временем наработки на отказ и временем
щ с становления. Поскольку надежность является только одним из факторов, определяющих
: ровность, для надежности нет никаких норм, и основным является расчет коэффициента
товности.
Таким образом, чтобы оценить надежность ВОЛС требуется определить коэффициент
товности данной ВОЛС. Для определения коэффициента готовности требуется предвари-
щльно найти значение плотности отказов в течение года и знать среднее время восстанов-
ления. Плотность отказов зависит как от внутренних, так и от внешних факторов. Опреде-
"I ть ее значение наиболее сложная задача, так как время восстановления - это регламенти-
рованная величина.
Чтобы выполнить расчет требуемых показателей надежности ВОЛС следует, с одной
/тороны, знать требования к показателям надежности и общее значение коэффициента го-
щвности ВОЛС. а с другой уметь рассчитывать составляющие плотности отказов в зависи-
эсти от различных факторов. Для этого рассмотрим методику расчета коэффициента го-
щ вности ВОЛС.
66
ГЛАВА 3
Методика расчета коэффициента готовности ВОЛС. Методику расчета будем рас-
сматривать для общего случая с учетом особенностей ВОЛС-ВЛ, которые обсуждались в
различных аспектах в предыдущих параграфах. Для расчета надежности ВОЛС-ВЛ опреде-
лим характерные для нее дополнительные факторы.
Этот расчет имеет определенные особенности, обусловленные несколькими причинами
[45, 72, 73]. Во-первых, традиционные магистральные КЛС никогда ранее не подвешивали
на опорах ВЛ электропередачи, поэтому целый ряд внешних факторов, влияющих на пара-
метры надежности линий связи, не был исследован. К таким факторам следует отнести,
разрушение опор ВЛ, удары молнии и перехлест тросов, разрушение арматуры подвески из-
за коррозии и по другим причинам, обрывы от ветровой нагрузки, вибрации, гололед и из-
морозь, разрушение полимерной поверхности кабеля в электрическом поле. Во-вторых, в
ВОЛС-ВЛ присутствует новый по сравнению с традиционными КЛС внутренний источник
отказов - обрывы ОВ, вызванные старением кварцевого стекла.
Для расчета коэффициента готовности ВОЛС разной протяженности можно воспользо-
ваться следующими формулами [45]:
коэффициент готовности однородного участка линии длиной 100 км
^00=1-^, (3.11)
1 г
коэффициент готовности ВОЛС, состоящей из последовательного соединения п одно-
родных участков линии (считается, что ВОЛС состоит из нескольких участков, характе-
ризующихся однородностью условий эксплуатации)
п
= П ^юо/ (3.12)
/=1
или
(313)
/=1 А
норма для коэффициента готовности всей линии длиной L
Р-14)
где te - среднее время восстановления; Д = 8760 ч - число часов в году; т - плотность отказов
на однородном участке ВОЛС длиной 100 км; / - длина относительно короткого участка линии
(/<£).
На основе требований [43, 50] к показателям готовности ОЦК перспективной цифровой
первичной сети из ф-лы (3.11) можно получить, что норма коэффициента готовности участ-
ка трассы ВОЛС длиной 100 км будет равна 0,999892. Для ВОЛС-ВЛ время восстановления
необходимо задавать в пределах 5...6 ч. При этом плотность отказов для участка трассы в
100 км, исходя из ф-лы (3.11), должна быть не более 0,1905...0,1587. Целесообразно снизить
время восстановления, однако это трудно реализовать на практике.
Норма коэффициента готовности на 100 км трассы ВОЛС должна быть постоянной и
не должна зависеть от типа кабелей, применяемых на ВЛ. Если при проектировании трас-
сы ВОЛС-ВЛ предварительные расчеты параметров надежности показывают, что коэф-
фициент готовности получается ниже нормы, следует предусмотреть возможность замены
OK-ВЛ и (или) ВЛ по значению напряжения для достижения заданной нормы коэффици-
ента готовности.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
67
Чтобы определить, соответствуют ли реальные участки трассы ВОЛС-ВЛ и вся трасса в
елом нормам по коэффициенту готовности, следует оценить среднюю плотность отказов
участках, характеризующихся однородностью условий эксплуатации.
Плотность отказов за определенный промежуток времени (обычно за один год на участке
„ иной в 100 км) является суммой составляющих, обусловленных отказами из-за внешних
я -•'торов воздействия, отказами муфт и сростков ОВ, обрывами оптического волокна из-за
трения стекла, отказами регенератора. Данные факторы подлежат учету при расчете пара-
метров надежности ВОЛС-ВЛ. С учетом необходимых факторов плотности отказов ВОЛС-ВЛ
т = твн + тм + тоъ + /ИцСП, (3.15)
тт твн, тм, w?ob, ^цсп - плотности отказов из-за внешних факторов, муфт и сростков
вгрки) ОВ, из-за обрывов ОВ, цифровых систем передачи (ЦСП) соответственно.
Подставляя в ф-лу (3.11) значение плотности отказов, полученное из ф-лы (3.15) с уче-
м факторов, которые необходимо принимать во внимание в реальных расчетах, можно
"теделить коэффициент готовности всей ВОЛС-ВЛ. При этом предполагается, что трасса
: ЛС-ВЛ состоит из последовательного соединения п однородных участков линии с оди-
-• ?выми условиями эксплуатации.
Интенсивности отказов твН9 /им, л?ов, ^цсп для ВОЛС определяются исходя из опыта
.ллуатации аналогичных КЛС, а для ВОЛС-ВЛ - из опыта эксплуатации ВЛ. Ожидаемое
-чение тв (отказы ОК могут возникать из-за любых внешних факторов, в том числе из-за
<азов ВЛ электропередачи (разрушение опор ВЛ, обрыв тросов и др.)) можно оценить в
исимости от типа конструкции ОК, применяемого на трассе [72, 81]. При соблюдении
- ?м условий эксплуатации и при оптимальном выборе типа конструкции ОК значением
w. . в ряде случаев можно пренебречь. Учитывая высокую готовность современной аппара-
~<ы ЦСП во многих случаях вкладом в общее значение плотности отказов за счет ЦСП
,Я|< кно также пренебречь. Таким образом, основной вклад в суммарную плотность отказов
хы’. т первые две составляющие ф-лы (3.15).
Если значение плотности отказов, определяемое из опыта эксплуатации, не соответст-
и : т норме, то введением специальных мер по повышению надежности следует добиваться
чжения этого показателя (повреждаемости) ВОЛС по отдельным составляющим и повто-
’ "ь расчет. Уменьшать значения плотностей отказов на ВОЛС следует до тех пор, пока не
чет достигнута заданная норма коэффициента готовности данной ВОЛС. Такой расчет
л:? лется основой для прогнозирования надежности ВОЛС. Применительно к ВОЛС-ВЛ
’’ ' снование параметров надежности проведено в [72].
Как уже было сказано, на участках ВОЛС с различными условиями применяют разные
- <чы и марки ОК, соответствующие географическим, геологическим и климатическим осо-
- иостям трассы, чтобы обеспечить практически одинаковую готовность однородных уча-
: линии длиной 100 км. Однако на практике для отдельных участков трассы ВОЛС с
ь. бо тяжелыми условиями, где обеспечение усредненных показателей готовности требует
-_нь больших экономических затрат, допускается снижение коэффициента готовности, ес-
?но компенсируется повышенными значениями коэффициента готовности на остальных
-чтках ВОЛС.
3 8. Надежность ВОЛС-ВЛ
” г t организации ВОЛС по ВЛ электропередачи линия приобретает новое качество и стано-
вчи объектом двойного назначения - для передачи электроэнергии и сигналов электросвя-
зи больших потоков информации), при этом трафик электросвязи в стоимостном отноше-
® может существенно превышать объемы передачи электроэнергии.
68
ГЛАВА 3
При тяжелых авариях на ВЛ будет происходить как перерыв электроснабжения потре-
бителей, так и перерыв работы ВОЛС, что может приводить к большему экономическому
ущербу, чем при отключении только ВЛ. Поэтому закономерно, что требования по надеж-
ности к объектам двойного назначения должны быть выше, чем для ВЛ.
Для обеспечения необходимого уровня надежности ВОЛС-ВЛ в [45] предусматривается
определенный комплекс основных организационно-технических мероприятий, которые
должны в обязательном порядке включать следующее:
1. Предварительно до подвески ОК-ВЛ на действующих ВЛ устраняются все дефекты и
недоделки, которые выявляются в результате специального обследования и анализа опыта
эксплуатации этих линий. При этом ВЛ, на которых подвешивают ОК-ВЛ, должны соответ-
ствовать требованиям ПУЭ, в противном случае должна быть предусмотрена их реконст-
рукция или модернизация с последующей приемкой в эксплуатацию [72].
2. При проектировании ВОЛС-ВЛ все несущие элементы ВЛ проверяются на воздейст-
вие нагрузок от ОК-ВЛ для обеспечения механической и электротехнической надежности
сооружения в целом.
3. Для сокращения времени проведения аварийно-восстановительных работ (АВР) на
ВОЛС-ВЛ и обеспечения заданного коэффициента готовности ВОЛС их проводят в два этапа.
На первом этапе ВОЛС восстановливают с помощью ВОКВ, на втором этапе ремонтируют
ВОЛС-ВЛ и демонтируют ВОКВ с восстановлением связи и ВЛ на постоянной основе.
Исходя из опыта эксплуатации ВЛ с учетом статистики основной причиной поврежде-
ния ВОЛС-ВЛ могут быть повреждения на ВЛ, вызванные падением опор на землю. При
этом ОК-ВЛ повреждается в момент падения опоры либо когда он уже находится на земле.
В табл. 3.13 приведены данные повреждаемости (значения плотности отказов) опор ВЛ
с разным напряжением за период 1980-1989 гг. по СССР [72].
Из данных таблицы следует, что плотности отказов линейных сооружений ВОЛС-ВЛ.
принятые в [45], соответствуют верхней границе интервала значений аварийности опор
ВЛ. Время восстановления ВЛ после аварии с повреждениями опор в реальных условиях
может колебаться в достаточно широких пределах. Число опор на один случай их падения
составляет в среднем до 2,5 (для ВЛ напряжением 110 и 220 кВ) и 1,2 (для ВЛ напряжени-
ем 500 кВ) при металлических опорах и 5... 15 (для ВЛ напряжением ПО...220 кВ) при же-
лезобетонных опорах.
Таблица 3.13. Повреждаемость опор ВЛ различных классов напряжения
Напряжение ВЛ, кВ Число повреждений ВЛ на 100 км в год для опор
металлических железобетонных
110 0,02 - 0,09 0,02 - 0,04
220 0,01-0,04 0,01-0,03
330 0,01-0,04 0,005 - 0,02
500 0,005 - 0,03 0,005 - 0,04
Время восстановления опор ВЛ находится в интервале 30...180 ч на один случай. Для
сравнения - время восстановления обрыва грозозащитных тросов на ВЛ составляет 15 ч на
один случай. Эти данные подтверждают тяжесть аварий на ВЛ, связанных с падением опор,
и обоснованность принятой в [45] схемы организации АВР на ВОЛС-ВЛ в два этапа с при-
менением ВОКВ. Среднее время восстановления ВОЛС-ВЛ независимо от условий прохо-
ждения трассы ВЛ и времени года принято равным 10 ч на отказ. Это среднее расчетное
время включает продолжительность работ по восстановлению ВОЛС-ВЛ по временной
схеме с применением ВОКВ (до 6 ч), так и время, необходимое для выезда и прибытия ре-
монтной бригады до места аварии.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ линии связи
69
В табл. 3.14 приведены данные по надежности ВОЛС-ВЛ на ВЛ различного класса на-
тяжения с разной средней длиной [72].
*аблица 3.14. Показатели надежности ВОЛС-ВЛ для ВЛ различных классов напряжения
Напряжение ВЛ, кВ Плотность отказов, 1/100 км. год Средняя длина ВОЛС-ВЛ, км Наработка на отказ, ч
110 0,08 50 219000
220 0,05 100 175200
330 0,04 100 219000
500 0,03 250 116800
Таким образом, наработка на отказ для ВОЛС-ВЛ на^ типичных ВЛ средней длины со-
r-звляет от 20 (ВЛ 220 кВ) до 25 лет (ВЛ 110 и 330 кВ). Этот вывод позволяет количествен-
*: сравнить надежность ВОЛС-ВЛ и ВОЛС с подземной прокладкой ОК для одних и тех же
гловий [72, 73]. Надежность ВОЛС-ВЛ для типичных ВЛ средней длины по наработке на
"хаз при прочих равных условиях оказывается в 5 и более раз выше по сравнению с ВОЛС
. подземной прокладкой ОК.
Рассмотрим пути повышения надежности ВОЛС-ВЛ. Опыт эксплуатации ВЛ напряже-
нием 110 кВ и выше показывает, что эти линии успешно эксплуатируются в течение 30 и
' лее лет, а после реконструкции или техперевооружения у них может быть полностью
-остановлен технический ресурс. Поэтому применительно к ВОЛС-ВЛ вопросы техобслу-
живания и текущего ремонта должны решаться так же, как для ВЛ, т.е. должны быть приня-
ты меры для увеличения расчетного срока службы ВОЛС-ВЛ и, в первую очередь, OK-ВЛ и
.: единительных муфт. Действующая типовая инструкция по эксплуатации ВЛ напряжени-
35... 800 кВ не включает указаний по организации работ на ВОЛС-ВЛ. Поэтому для
ВОЛС-ВЛ должны разрабатываться специальные инструкции по эксплуатации, обеспечи-
вающие повышенную надежность как объекта двойного назначения. Основная специфика,
ж: торая должна быть отражена в подобных инструкциях, заключается в следующем [72]:
• ВОЛС-ВЛ может сооружаться на ВЛ различных классов напряжения и эксплуатиро-
ваться различными предприятиями электрических сетей (ПЭС) в энергосистемах.
• На ВОЛС-ВЛ применяется линейное оборудование, отличающееся от традиционного
повышенной надежностью, что требует соответствующих условий для его длительно-
го хранения, транспортировки и монтажа.
• Средняя продолжительность наработки на отказ ВОЛС-ВЛ на коротких ВЛ может изме-
ряться десятками лет. Это обуславливает особые требования к сохранности аварийного
запаса OK-ВЛ и к готовности машин и механизмов для устранения аварии на ВОЛС.
В условиях России (с учетом реального состояния дорог и достаточно протяженного по
времени осенне-зимнего периода со снежными заносами и т.п.) для ВОЛС-ВЛ установлены
ж есткие требования по времени устранения аварии - 10 ч на отказ. Это требует оснащения
ремонтных бригад по проведению АВР на ВОЛС-ВЛ транспортом высокой проходимости,
пециальным оборудованием, включающим осветительные установки для работы ночью и
'ыстромонтируемые временные опоры для монтажа ВОКВ.
Анализ статистических материалов показывает, что число отказов ВЛ из-за превышения
расчетных атмосферных нагрузок незначительно, порядка 10% общего их числа [72]. Это
позволяет сделать вывод о том, что основной вопрос достижения высокой надежности
ВОЛС-ВЛ - это обеспечение высокого качества применяемых при строительстве и ремонте
ВОЛС линейного оборудования, аксессуаров и самого OK-ВЛ, тщательного монтажа и тех-
нически грамотной эксплуатации OK-ВЛ и в целом ВОЛС-ВЛ с использованием современ-
ного диагностического оборудования, обеспечивающего непрерывный мониторинг ВОЛС.
Все это в едином комплексе позволит практически обеспечить безаварийность ВОЛС-ВЛ.
Глава 4
Истина не лежит на поверхности явлений.
Антуан де Сент-Экзюпери
Общие информационно-технические
характеристики цифровых сетей связи
Основные информационно-технические характеристики транспортной или корпоративной
сети, которые определяют возможности по предоставлению гарантированного качества ус-
луг для пользователей и работоспособности сети в целом, обычно задают на этапе планиро-
вания и уточняют в результате проектирования и оптимизации сети. Обычно к ним относят-
ся следующие основные характеристики:
- пропускная способность транспортных магистралей или базовые скорости передачи;
- объем входящего и исходящего трафиков в сетевых узлах;
- суммарный трафик в сетевых трактах и магистралях сети;
- надежность или коэффициент готовности сети в целом.
При планировании ЦСС определяют или задают основные требования, обеспечиваю-
щие не только гарантированное качество услуг, но и возможность дальнейшего ее наращи-
вания и развития связи. Общие требования к современной ЦСС, как это уже отмечалось
выше, предусматривают следующие факторы:
- необходимую полосу пропускания;
- расширяемость и масштабируемость сети;
- управляемость сети;
- интеграцию различных видов трафика;
- совместимость аппаратуры ЦСП и коммутации;
- резервирование трафика, сетевых трактов и каналов;
- наивысшие надежность и готовность сети.
Таким образом, с одной стороны, на основе анализа общих информационно-техничес-
ких характеристик ЦСС, включая анализ распределения трафика, осуществляется планиро-
вание и организация магистралей транспортной сети. С другой, на основе анализа первич-
ной нагрузки сети и определения или задания иерархии обмена потоков с помощью функ-
ций коммутации планируют общую нагрузку в сети.
4.1. Общие характеристики трафика
Элементы теории массового обслуживания. Теория массового обслуживания изучает
системы и ситуации обслуживания случайного потока заявок (требований) ограниченным
числом предназначенных для этого каналов [8, 48]. По истечении некоторого случайного
времени обслуживания Тоб канал готов к работе над следующей заявкой. Такая ситуация ха-
“6ЩИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦСС
71
* -терна для систем коммутации (телефонных станций, ATM-коммутаторов и т.п.) в сети
т? тзи, билетных касс, систем опознавания, активного запроса и ответа (например, сети бан-
't матов и т.п.), ЭВМ с ограниченным числом процессоров. В теории массового обслужива-
ть основными понятиями являются: режимы обслуживания, потоки заявок (трафик), зако-
-ж распределения времени обслуживания одним каналом, вероятности отказов в обслужи-
вании, среднее время ожидания в очереди на обслуживание, пропускная способность сис-
мчы обслуживания.
При решении различных инженерных задач с использованием методов теории массово-
эбслуживания часто полагают, что потоки, определяющие различные случайные процес-
. описываются распределением Пуассона [7, 8]. Такое допущение не только упрощает
l-пиз, но и во многих случаях близко к реальным процессам. Дело в том, что пуассонов-
ме потоки в определенном смысле являются предельными для различных потоков (тра-
: ка). Например, если поток получается в результате сложения (или взаимного наложения)
: гтаточно большого числа потоков различной структуры, то суммарный поток в весьма
„ <роком диапазоне условий будет близок к пуассоновскому. Такая ситуация характерна
жт систем коммутации в сетях связи и других систем массового обслуживания.
В сложных технических системах, состоящих из большого числа элементов, поток отка-
' в будет складываться из потоков отказов отдельных ее элементов. Поэтому поток отказов
1 яичсских систем близок к пуассоновскому. Такая ситуация характерна для описания отка-
< в в теории надежности технических систем и, в частности, надежности ВОЛС и сетей связи.
Различают режимы обслуживания с приоритетом и без приоритета обслуживания от-
г-тьных заявок или требований. К последним относят режимы обслуживания с отказами,
-ежимы с ожиданием (без отказов), смешанные режимы (с ограничением по времени пре-
жвания заявок в очереди или по длине очереди).
Поток заявок (трафик) подразделяют на стационарный и нестационарный, ординарный
неординарный. Чаще всего поток заявок считают стационарным (такая ситуация харак-
на для цифровой первичной сети). Вероятность поступления некоторого числа заявок за
i нечный интервал времени определяется при этом только временным интервалом и не за-
н :ит от моментов его начала и конца. Простейший поток (трафик) - это стационарный и
ттинарный поток без последействия (т.е. без влияния на поступление последующих зая-
:<). Используя модель простейшего пуассоновского потока можно вычислить плотность
вероятности распределения интервалов между заявками на обслуживание, среднее время
сслуживания одним каналом Тобср, и вероятность отказа Рот.
В установившемся режиме А-канального бесприоритетного обслуживания простейших
~:токов с отказами вероятность события занятости к каналов (0<k<N) или вероят-
:тъ отказа в обслуживании (это вероятность занятости всех N каналов) определяется
: рмулой Эрланга [69]:
Рот=Р^(ЕУИ^1^ЕЧк\ (4.1)
/ k=Q
Здесь Е - относительное значение среднего времени обслуживания одним каналом или
точность потока событий {плотность трафика в эрлангах).
Физический смысл интенсивности или плотности Е потока событий (трафика) - это
жеднее число событий, приходящееся на единицу времени для данного момента [8]. Плот-
- ?сть потока событий или трафика может быть любой неотрицательной функцией времени
имеет размерность [ 1/с]. Применительно к электросвязи плотность трафика нормируется на
ч. Поэтому один эрланг - это относительное время занятости канала за 1 ч.
Формула Эрланга (4.1) является основополагающей для анализа трафика в сети связи.
72
ГЛАВА 4
Плотность трафика и формула Эрланга. Основой маршрутизации трафика в сети свя-
зи является принцип распределения большого числа каналов (входов) от абонентов сети
между меньшим числом выходов на узлах в системе связи и, в частности, на коммутацион-
ных узлах связи. При этом требование от любого абонента на входе на обслуживание, т.е
на предоставление абоненту выхода в сеть, возникает и снимается случайным образом. Тео-
ретически риски потери вызова абонента отсутствовали бы, если бы каждый вход имел свой
собственный выход, но такая система была бы неэффективной. Из-за случайного поступления
требований со стороны входов оценка качества обработки трафика является вероятностной
задачей и описывается математически на основе теории массового обслуживания.
Требование на обслуживание количественно можно представить в единицах трафика
Единицей измерения плотности трафика является эрланг. Строго говоря, по определению
общая плотность потока заявок на обслуживание или плотность трафика Е в эрлангах - этс
сумма средних требований на обслуживание всех входов одним каналом за единицу времен?:
(или относительное значение среднего времени обслуживания одним каналом) в 1 ч [48, 69]:
где С - число вызовов за время Т, t- средняя длительность вызовов.
Для оценки качества обработки трафика используется плотность трафика Е, соответст-
вующая периоду максимальной нагрузки или периоду пиковой нагрузки на один канал. Це-
лью оптимального проектирования системы связи является обеспечение для заданного чис-
ла выходов N максимально возможного значения удельной плотности трафика Е, или отно-
шения E/N. Допустимое значение E/N должно соответствовать приемлемому значению по-
казателя качества обработки трафика, за которое принята вероятность занятия всех выходов
одновременно, т.е. вероятность события, приводящего к потере вызова. Таким образом, ве-
роятность потери одного вызова PN в системе связи с N выходами в периоды пиковой на-
грузки определяет значение показателя качества обработки трафика PN. Понятно, что чем
больше N, тем меньше PN, но тем выше качество обработки трафика, так как общая нагрузка
распределяется между большим числом выходов (каналов).
Зависимость вероятности потери вызова Р^ от плотности потока заявок на обслуживание
(плотности потока трафика) Е и числа выходов N в системе связи в предположении, что трафик
формируется случайным образом, определяется формулой Эрланга (4.1). Используя ф-лу (4.1).
можно построить графические зависимости отношения Е/N от PN при разных значениях N.
На основе ф-лы (4.1) строят таблицы Эрланга для разного числа каналов N и заданной
вероятности блокировки (отказов) хотя бы одного из каналов. Таблицы Эрланга позволяют
для заданного значения вероятности блокировки трафика Рд и заданного числа каналов Л
между узлами сети определить максимальную плотность трафика Е в эрлангах. Например,
для числа каналов N- 100 при вероятности блокировки трафика в 1% (PN = 0,01) отказы воз-
никают при плотности трафика в 84,064 Е. Некоторые данные из таблиц Эрланга приведены
в табл. 4.1.
Таблица 4.1. Зависимость максимальной плотности трафика Е при заданной
вероятности Pn отказов от числа каналов N
Число каналов N PN = 0,005 Р„ = 0,01
30 19,034 20,337
60 44,757 46,950
100 80,064 84,064
120 99,382 102,964
300 270,408 277,125
600 562,291 573,076
1000 955,865 971,204
ОБЩИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦСС
73
Из зависимостей рис. 4.1 видно, что при высоком качестве обработки трафика, напри-
«гр. при Р\ = 0,005 (что соответствует потере одного вызова из 200) трафик, который может
: греноситься через один канал, возрастает в 4 раза
Зависимости, показанные на рис. 4.1, соответствуют случаю полной доступности тра-
z -ка, т.е. весь трафик имеет доступ ко всем выходам коммутационного узла в системе свя-
; В электронных коммутационных системах имеется возможность электронного сканиро-
вания выходов и выбора свободных (неиспользуемых) выходов для обеспечения доступа
тгфика в пределе ко всем выходам при больших значениях N, что позволяет повысить эф-
фективность системы коммутации при хорошем показателе качества обслуживания трафи-
В рассматриваемом примере для значения показателя качества обслуживания трафика
= 0,005 при увеличении N от 10 до 200 эффективность системы коммутации (величина
Ч возрастает в 2 раза. При малых значениях N эффективность повышается, если приме-
т ется так называемая градиентная система, особенность которой состоит в том, что позд-
“с-е выбираемые выходы становятся доступными все большему числу входов.
0,1
J_____I____I____I_____I----1_____I----i-----1----1--->
0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 PN
Рис. 4.1. Зависимости удельной плотности трафика Е/N, переносимого одним
каналом (выходом), от вероятности Pn потери одного вызова
Е- плотность трафика в эрлангах, /V- число каналов (выходов)
Недостатком коммутационных систем с большим числом выходов N является повышен-
чувствительность к перегрузкам [69]. Так для рассматриваемого примера при 10%-ной
егегрузке в коммутационной системе с показателем качества обработки трафика
= 0,005, его значение возрастает до 0,024 (т.е. качество обработки трафика снижается),
в системе имеется 200 выходов, и только до значения 0,007, если в ней 5 выходов.
У дельная плотность трафика Е/N или нормированный закон Эрланга часто использует-
: j = качестве основного параметра в инженерных приложениях и, в частности, для расчета и
: —гмизации трафика в сети связи.
4.2. Виды и основные характеристики трафика
1шы трафика. Современные цифровые сети и системы связи позволяют передавать и
i;;; ^мутировать различные виды трафика со скоростями до 10 Гбит/с и выше. Можно выде-
Э'-ь две основные категории трафика - трафик реального времени (передача голоса, аудио,
шии т.п.) и трафик передачи данных (его разновидности будут рассмотрены ниже).
74
ГЛАВА
По характеру передаваемой информации основными видами трафика являются:
- передача голоса;
- передача данных;
- передача видеотрафика;
- передача мультимедиа (аудио, видео, данные).
Требования к цифровым каналам связи в сети в зависимости от вида и типа перед
ваемого трафика существенно различаются. Голосовой и видеотрафик - это трафики ре-
ального времени. Они предъявляют жесткие требования к необходимой полосе пропуск;
ния и временным задержкам в канале связи. Например, для качественной передачи голосд
как это было показано выше, требуется ЦКС типа ОЦК ЕО со скоростью передачи 64 кбит :
Для высококачественной передачи музыки (высококачественное аудио) требуется полос ,
частот от 16 кГц и выше, что соответствует скорости передачи в ЦКС 128 кбит/с.
Передача стандартного видеосигнала с высоким качеством изображения требует полосе
частот до 6 МГц. При цифровом преобразовании такого сигнала с частотой дискретизации 1 *
МГц и 8-битовом кодировании скорость передачи составляет 128 Мбит/с [69]. Системы циф-
рового преобразования сигнала позволяют уменьшить требуемую полосу частот для передач-
ей деосигнала, что соответствует скорости передачи цифрового сигнала от 8 Мбит/с и выше.
В системах видеоконференций передается только разность между двумя последующим?
кадрами. В обычной ситуации, когда наблюдаемый объект совершает небольшие движение
объем данных, которые необходимо передать, может составлять только 1% объема полнот:
кадра, т.е. 1,28 Мбит/с [69]. Если изображение обновляется нечасто и применяются методы
сжатия видеосигнала, то для передачи сигналов видеоконференций и получения хорошей
качества видеоизображения требуются ЦКС со скоростью передачи 128...256 кбит/с. Верх-
няя граница скорости передачи для передачи сигналов видеоконференций определяется со-
отношением цена/качество получаемого изображения.
Передача трафика мультимедиа в зависимости от качества и вида предоставляемой ус-
луги требует ЦКС с разной скоростью передачи. При этом трафик мультимедиа включает е
себя практически все основные виды трафика, за исключением передачи данных. Требова-
ния к ЦКС по пропускной способности определяются при планировании и проектировании
конкретных систем. В табл. 4.2. приведены требования к ЦКС для передачи различных ти-
пов трафика мультимедиа.
Трафик передачи данных характеризуется значительной неоднородностью, взрывооб-
разным характером во времени и требует для своей передачи в разные моменты времени
разной полосы пропускания.
Таблица 4.2. Основные требования к ЦКС для передачи мультимедийной информации
Тип трафика Видео со сжатием Аудио со сжатием Видео без сжатия Аудио без сжатия Данные со сжатием Данные без сжатия
Скорость передачи, кбит/с 56...35000 16...384 3000...166000 64...1536 800... 1200000 155000... 12000000
Коэффициент пульсаций Г.10 Г.З Г.10 Г.З 3:1000 3:1000
В современных магистральных транспортных сетях сохраняется и усиливается тенден-
ция увеличения в общем объеме трафика доли объема трафика передачи данных. Это связа-
но с резким увеличением объема услуг, предоставляемых сетью Интернет. Основным пока-
зателем этого процесса является отношение объемов основных видов трафика (го-
ОБЩИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦСС
75
:ос/данные) в магистральных каналах связи. Чем больше это отношение в сторону объема
трафика передачи данных, тем больше необходимость применения IP-технологий в совре-
менных сетях.
Характеристики трафика данных. Основными характеристиками трафика передачи
данных являются единица данных и способ упаковки этих единиц [26]. Единицей данных
может быть: бит, байт, сообщение, блок. Данные упаковываются в файлы, пакеты, кадры,
•чейки, а могут также передаваться и без упаковки. Скорость передачи данных измеряется в
е диницах данных за единицу времени и определяет время, требуемое для передачи единицы
тайных по сети. Обычно скорость передачи данных измеряют в битах за секунду или крат-
ных ей единицах (кбит/с, Мбит/с и т.д.).
Реальный объем передаваемых по сети данных складывается непосредственно из дан-
-ых (полезной нагрузки) и необходимого информационного обрамления, составляющего
-акладные расходы на передачу. Многие технологии устанавливают ограничения на мини-
альный и максимальный размеры пакета. Например, для технологии Х.25 максимальный
т дзмер пакета составляет 4096 байт, а в технологии Frame Relay максимальный размер кад-
* т составляет 8096 байт.
Можно выделить следующие общие характеристики трафика передачи данных [26]:
- показатель взрывообразного характера трафика,
- терпимость к задержкам,
- время ответа,
- емкость и пропускная способность.
Эти характеристики с учетом маршрутизации, приоритетов, соединений и т. д. как раз и
“ределяют характер работы приложений в сети.
Показатель взрывообразного характера (взрывообразности) трафика определяет частоту
сылки данных пользователем в сеть. Этот показатель можно определить отношением
ексимального (пикового) значения плотности трафика (скорости передачи) к ее среднему
-зчению. Например, если максимальная (пиковая) скорость передачи данных составляет
0 Мбит/с при средней скорости передачи 10 Мбит/с, показатель взрывообразности трафи-
2 составит 10.
Терпимость к задержкам характеризует реакцию приложений на все временные за-
держки в сети. Например, приложения, обрабатывающие финансовые транзакции в реаль-
- м масштабе времени, не допускают задержек. Большие задержки могут привести к непра-
* льной работе таких приложений.
Различные приложения сильно отличаются по допустимому времени задержки. Для
“иложений, работающих в реальном масштабе времени (например, для видеоконферен-
ций), время задержки не должно превышать некоторого предельного значения, которое дос-
"1 точно мало. С другой стороны, для целого ряда приложений допустимые значения за-
:ержки могут составлять от нескольких минут до нескольких часов (например, для элек-
т энной почты и пересылки файлов).
Понятия емкости и пропускной способности сети связаны между собой, но, по сути, не
динаковы. Емкость - это реальное количество ресурсов, доступных пользователю на оп-
ределенном пути передачи данных. Пропускная способность определяется общим количе-
. " том данных, которые могут быть переданы в единицу времени. Емкость сети отличается
пропускной способности сети из-за наличия накладных расходов, которые зависят от
. ’ особа использования сети.
В табл. 4.3 представлены общие характеристики трафика передачи данных для различ-
- дх приложений.
76
ГЛАВА 4
Таблица 4.3. Общие характеристики трафика разных приложений
Приложение / Характеристика трафика Взрывообразность трафика Терпимость к задерж- кам Время ответа Пропускная способность, Мбит/с
Электронная почта Высокая Высокая Регламентируется 0,004...0,20
Голос Средняя Низкая Реальное время 0,004...0,064
Передача файлов Высокая Высокая Регламентируется 0,01...600 ;
С AD/C AM-системы То же Средняя Близко к реальному 1...100
Обработка транзакций То же Низкая Близко к реальному 0,064...2,048
Обработка изображений То же Средняя Реальное время 0,256...25
Деловое видео Низкая Низкая Реальное время 0,256...16
Развлекательное видео Низкая Низкая Близко к реальному 2,048...50
Широковещательное видео Низкая Низкая Реальное время 0,128...128
Связь локальных сетей Высокая Высокая То же 10...100
Доступ к серверу Средняя Высокая То же 10...100 ;
Высококачественное аудио Низкая Низкая То же 0,128...! '
Для некоторых приложений требуется гарантировать время реакции, пропускную спо-
собность сети и другие характеристики. Это обеспечивается технологией качества обслу-
живания QoS (Quality of Service). Она позволяет использовать распределение по категориям
качества обслуживания и назначение приоритетов для различных видов трафика. Для тра-
фика с большим приоритетом обеспечивается гарантированное качество обслуживания и
лучшие условия передачи в сети вне зависимости от требований к пропускной способности
для трафика менее ответственных приложений. Качество обслуживания выбирают на осно-
ве требований пользователей для конкретных сетевых технологий и мультисервисных сетей
в целом. Мультисервисные сети позволяют передавать любые виды и типы трафика с тре-
буемым качеством обслуживания.
Трафик передачи данных различных приложений. Условно трафик передачи данных
можно разделить на три категории, отличающиеся друг от друга требованиями к времен-
ным задержкам при передаче.
Трафик реального времени. К этой категории относится трафик с аудио- и видеоинфор-
мацией, практически не допускающий задержек. Для такого трафика допустимая задержка
постоянна и обычно не превышает 0,1 с, включая время на обработку на конечном узле се-
ти. Следует отметить, что при сжатии информации трафик реального времени становится
очень чувствительным к ошибкам при передаче.
Трафик транзакций. Допустимая временная задержка не должна превышать 1 с. Боль-
шие задержки приводят к снижению производительности труда и дискомфорту в работе. В
ряде случаев превышение допустимой задержки приводит к сбою рабочей сессии и пользо-
вательским приложениям требуется ее повторить.
Трафик данных. Допустима любая временная задержка, вплоть до нескольких секунд.
Особенностью такого трафика является повышенная чувствительность к доступной пропу-
скной способности сети, а не к временным задержкам. При увеличении пропускной способ-
ности сети уменьшается время передачи данных. Приложения, требующие передачи боль-
ших объемов данных, обычно занимают всю доступную полосу пропускания сети. Редким
исключением являются приложения потокового видео. Для них существенны значения и
пропускной способности, и минимальной задержки.
Для каждой категории трафика устанавливаются присвоенные им приоритеты. Трафик с
более высоким приоритетом обрабатывается в первую очередь. Примером приоритетного
трафика может служить трафик транзакций с заказом. Введение приоритетов для различных
видов трафика неизбежно при недостаточности ресурсов сети. При этом приоритеты могут
ОБЩИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦСС
77
тименяться для выделения групп, прикладных программ и отдельных пользователей в
-.инах и т.п.
*
Передача аудио- и видеоинформации чувствительна к изменению временной задержки
может приводить к заметным искажениям изображений и разборчивости речи абонента,
'езультаты исследований показывают, что при передаче низкокачественной аудиоинфор-
дции по сети максимальная задержка сигнала не должна превышать значений 100... 150 мс,
. при передаче изображений - не более 30 мс [26]. При этом передача голосовых сообщений
юз искажений возможна при задержке не более 50 мс.
4.3. Общий анализ трафика
Методика оценки пропускной способности магистральных сетей. Технически обосно-
“пчный подход к выбору сетевых технологий и архитектуры построения мультисервис-
-ых сетей опирается на анализ трафика в сети и оценку пропускной способности транс-
’ ртных сетей в зависимости от загрузки магистральных каналов сети и соотношения до-
ен основных типов трафика (голос/данные). На основе оценки пропускной способности
юистральных сетей и анализа трафика в создаваемой или развиваемой цифровой сети
-. жно планировать ее реальную загрузку. Это позволяет делать определенные выводы в
льзу выбора той сетевой технологии и архитектуры, которые в наибольшей степени со-
ветствуют требованиям, предъявляемым к планируемой сети с учетом конкретных ус-
?вий и решаемых задач.
Значительный рост объема трафика Интернет в последние годы привел к пересмотру
"тебований, предъявляемых к магистралям цифровых транспортных сетей. Появились при-
: жения, которые требуют таких новейших сетевых услуг, как видеоконференции и воз-
. ясность проведения дистанционного обучения, что, в свою очередь, требует соответст-
вующего уровня защиты и поддержки качества обслуживания.
Эффективность использования базовой сетевой технологии IP поверх ATM и СЦИ/SDH
~зя передачи IP-трафика оценивается по методике, представленной в [28]. Она позволяет
зределить количественную оценку непроизводительных потерь полосы пропускания при
ююоре той или иной базовой сетевой технологии, сравнить механизмы управления полосой
юопускания, качество обслуживания QoS, адресацию и управление цифровыми потоками.
Сети СЦИ/SDH предусматривают использование синхронных мультиплексоров с вре-
- енным разделением каналов SyTDM (Synchronous Time Division Multiplexing) для предос-
ювления фиксированной полосы пропускания и выделенных каналов и/или независимых
слуг. Это обеспечивает предельно низкий уровень временных задержек полезного сигнала
их вариации, что представляется очень существенным и важным для трафика реального
-Тюмени. Недостатком технологии СЦИ/SDH, в частности, мультиплексоров SyTDM явля-
ется то, что они не позволяют смещать блоки данных по времени внутри виртуального кон-
ейнера для заполнения «пустот» в ЦКС, а это приводит к неэффективному использованию
- элосы пропускания ЦКС в транспортной сети.
Основным достоинством технологии пакетной коммутации является предоставление
эзможности объединять различные типы трафика в единый цифровой поток с помощью
механизма статистического мультиплексирования, позволяющего более эффективно ис-
юльзовать полосу пропускания. Любой статистический мультиплексор типа StTDM (Statis-
cal Time Division Multiplexing), например, ATM-коммутатор, осуществляет буферизацию
= ходного потока данных, чтобы уплотнить трафик разных пользователей в один общий вы-
юдной цифровой поток, что позволяет обеспечить максимально эффективное использова-
ние полосы пропускания ЦКС. Однако при этом становится трудно гарантировать значения
юдержек полезного сигнала и их вариации в сети.
78
ГЛАВА 4
Статистический мультиплексор StTDM (например, IP- или ATM-коммутатор) може:
работать с большим числом входных каналов, чем синхронный, при одной и той же скоро-
сти выходного потока, так как входные каналы имеют нагрузку и передают данные не все
время. Такая схема работы требует как минимум адресной информации для блока данных
что приводит к непроизводительным затратам полосы пропускания канала связи. Для ми-
нимизации потерь полосы пропускания при передаче полезной информации адресации
осуществляется в блоках данных значительного размера, но это, в свою очередь, приводит ь
задержкам и требует большого размера входных буферов. Выходная скорость передач?:
данных статистического мультиплексора меньше, чем сумма скоростей передачи входных
цифровых потоков, поэтому при перегрузках иногда переполняются входные буферы. Что-
бы это не происходило, требуется точно знать и задавать программно в аппаратуре необхо-
димый размер буфера. При этом существует определенная зависимость между его размеров
и скоростью в выходном канале. В идеале необходимо стремиться к меньшей скорости пе-
редачи данных и минимальному размеру буфера. На практике уменьшение одного из пара-
метров приводит к увеличению другого. Кроме этого, увеличение размера буфера приводит
к увеличению задержки полезного сигнала, что ведет, в конечном итоге, к росту стоимости
сетевого оборудования, так как более высокоскоростной канал требует применения более
дорогих сетевых интерфейсов.
Задержка статистического мультиплексора StTDM зависит в первую очередь от харак-
теристик трафика и вида мультиплексора. Для рассматриваемого случая (принимая во вни-
мание случайный характер плотности трафика, распределение вероятности которого мате-
матически описывается законом Пуассона, и постоянное время обслуживания) можно пока-
зать, что относительная плотность полезной нагрузки ЦКС или коэффициент использования
полосы пропускания р(0<р<1)в сети при примерно одинаковых скоростях передачи ка-
ждого входного канала определяются выражением [28]:
. aNR а X ,А
р = ь = —- = — = 4.3
где X - число заявок в одном входном канале за 1 с; N - число входных каналов; А - ско-
рость передачи данных в каждом входном канале, бит/с; F - полоса пропускания мультип-
лексора на выходе, бит/с; К - коэффициент мультиплексирования; а - доля времени переда-
чи от входного канала данных (0 < а < 1).
При этом число заявок (бит в секунду) в одном входном канале X и время обслуживания
одного бита 5 (которое обратно пропорционально значению полезной полосы пропускания
мультиплексора на выходе) находят с помощью выражений:
k = aNR, s = l/F.
Под полезной полосой пропускания мультиплексированного ЦКС понимается доля вы-
ходного цифрового потока, свободного от служебной информации, вводимой при мультип-
лексировании.
При максимальной загрузке выходной линии, определяющий уровень сжатия полосы
пропускания статистическим мультиплексором коэффициент мультиплексирования
K = F/NR. (4.4)
Таким образом, коэффициент использования полосы пропускания р определяет эффектив-
ность использования магистрального канала или полезную часть пропускной способности кана-
ла (загрузку канала), которая используется при передаче полезной нагрузки. Например, для
F = 2048 кбит/с при р = 0,5 загрузка канала или линии системы связи составит 1024 кбит/с.
Для наглядности на рис. 4.2 и 4.3 показаны зависимости, полученные в [28]. Предпола-
гается, что цифровой поток данных передается в виде пакетов размером 1000 бит в каждом.
ОБЩИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦСС
79
Рис. 4.2. Зависимость размера буфера мультиплексора
типа StTDM от коэффициента загрузки ЦКС
А
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 р
Рис. 4.3. Зависимости времени задержки мультиплексора типа StTDM
от коэффициента загрузки ЦКС для различных скоростей передачи:
1 - 34 Мбит/с, 2-155 Мбит/с, 3 - 622 Мбит/с
Из анализа зависимостей видно, что при увеличении коэффициента использования по-
лосы пропускания (загрузки канала) р мультиплексированной линии до значений, близких к
.8...0,9, резко возрастает потребность в буферной памяти, растут задержки пакетов и воз-
можна их потеря. Это ведет, в конечном итоге, к снижению качества обслуживания и в
дальнейшем к деградации сети. Потеря пакетов в свою очередь вызывает необходимость
повторных передач, ведет к возрастанию времени доставки и резкому снижению качества
обслуживания.
Следует отметить, что, несмотря на то, что статистическая модель трафика при переда-
че данных с применением статистических мультиплексоров различных технологий Frame
Relay, IP или ATM несколько отличается от рассмотренной идеальной простейшей модели,
: существует определенная ее зависимость от практической реализации таких мультиплек-
соров, основные выводы, сделанные на основе проведенного общего анализа трафика в се-
ти, остаются справедливыми для общих оценок.
Таким образом, механизм статистического мультиплексирования при передаче данных
целесообразно применять на магистральных цифровых каналах и линиях при их загрузке не
'олее чем на 80...90% максимальной пропускной способности. В противном случае резко
возрастает потребность в буферной памяти статистического мультиплексора, увеличивается
80
ГЛАВА 4
задержка пакетов и придется жертвовать одним из указанных выше параметров. Такой тео-
ретический вывод соответствует экспериментальным данным, полученным в процессе пе-
редачи трафика Интернет по ЦКС реальных сетей передачи данных. Как правило, большин-
ство операторов увеличивают пропускную способность магистрального цифрового канал з
до достижения таких коэффициентов загрузки, которые не приводят к потере качества пре-
доставляемой услуги.
В дальнейшем будем опираться на количественные показатели, представленные в дан-
ном параграфе, при расчете эффективной полосы пропускания ЦКС.
Полезная полоса пропускания. Эффективность использования полосы пропускания
ЦКС транспортных магистралей сети при загрузке различными типами трафика можно оп-
ределить на основе анализа структуры кадров передачи базовых сетевых технологий [26
61] с использованием результатов, представленных в [28, 29].
В простейшем случае в транспортной сети СЦИ/SDH (собственно, для чего и предназнача-
лась изначально технология СЦИ/SDH) передается цифровой телефонный (голосовой) трафик
В виртуальном контейнере уровня STM-1 из 2430 байт кадра при 100%-ной загрузке канала те-
лефонным трафиком 1890 байт заполняются полезной нагрузкой, а служебной - 540 байт. От-
сюда коэффициент использования полосы пропускания в транспортной сети СЦИ/SDH
(4-5)
где F - полоса пропускания мультиплексируемого канала; Fuse ~ полезная полоса пропуска-
ния мультиплексируемого канала; Р - число байт в кадре; Puse - число байт с полезной на-
грузкой в кадре.
С помощью коэффициента использования полосы пропускания несложно определить
необходимую полосу для передачи заданного объема телефонного трафика. В рассматри-
ваемом примере в полосе пропускания ЦКС уровня STM-1, равной 155,52 Мбит/с, помеща-
ется полезная нагрузка, имеющая скорость передачи чисто телефонного трафика 121,3
Мбит/с (- 155,52*0,78).
Вполне естественно, что операторы связи стараются увеличить коэффициент использо-
вания полосы пропускания в сети. Например, в ЦПС на ОЦК используют кодеки для уплот-
нения избыточного телефонного цифрового сигнала со скоростью передачи 64 кбит/с до
скоростей передачи 8 кбит/с и ниже. К сожалению, технология СЦИ/SDH не может исполь-
зовать такой асинхронный механизм для повышения коэффициента использования полосы
пропускания Кэф, как обнаружение и подавления пауз речи, который позволяет экономить
иногда до 60% полосы магистрального цифрового канала с голосовым трафиком.
Технически обоснованный подход к выбору сетевой технологии и аппаратуры для муль-
тисервисных сетей требует в планируемой и развиваемой сетях анализа распределения и уче-
та соотношения долей голосового трафика и передачи данных в транспортных магистралях.
Для этого воспользуемся зависимостями рис. 4.4, полученными в ряде работ зарубеж-
ных авторов и подтвержденными с некоторыми коррективами в [28]. Эти зависимости рас-
считаны для ЦКС со скоростью передачи 622 Мбит/с. Начальная точка на оси абсцисс соот-
ветствует 100%-ной загрузке канала связи трафиком реального времени (голосовой трафик),
соответственно трафик передачи данных - нулевой. Конечная точка на оси абсцисс соот-
ветствует случаю, когда трафик реального времени нулевой и весь трафик - передача дан-
ных. По оси ординат отложен коэффициент использования ЦКС.
Например, в сети СЦИ/SDH (с TDM) для передачи в ЦКС 50%-ного трафика реального
времени и 50%-ного трафика передачи данных с общей скоростью 622 Мбит/с и хорошим
качеством обслуживания QoS потребуется пропускная способность магистрали 2,62 Гбит/с.
ОБЩИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦСС
81
другими словами в транспортной магистрали СЦИ/SDH уровня STM-4 со скоростью пере-
учи 622 Мбит/с для рассматриваемого соотношения по типу трафика можно передавать
*: лозную нагрузку с максимальной скоростью 147 Мбит/с. При использовании базовых се-
евых технологий IP или ATM максимальные скорости передачи полезной нагрузки соста-
• лт 332,4 и 402,5 Мбит/с.
— Увеличение трафика реального времени
► Увеличение трафика данных
Рис. 4.4. Зависимости коэффициента использования полосы пропускания
от соотношения трафика данных и трафика реального времени (в %)
в магистрали для базовых сетевых технологий
Таким образом, в зависимости от планируемого типа трафика можно дать прогноз ре-
альной загрузки ЦКС транспортной сети полезной нагрузкой и оценить себестоимость пе-
-едачи заданного объема информации, переданного в единицу времени с учетом стоимости
: зответствующей аппаратуры сети. Рассмотренная методика позволяет оптимизировать
. еть на уровне загрузки реальным трафиком и планировать выбор аппаратуры и оборудова-
ния при построении транспортных магистралей цифровых первичных сетей с учетом эко-
номической эффективности.
4.4. Планирование и организация магистралей
транспортной сети
Анализ распределения трафика в сети. Планирование и организация транспортных маги-
стралей в сети с учетом выбора базовых сетевых технологий для заданных трафика и каче-
ства обслуживания основывается на понимании взаимосвязи архитектуры сети и информа-
ционной емкости ее магистральных цифровых каналов. Рассмотрим эту взаимосвязь более
летально. В основе этого лежит анализ распределения трафика между узлами сети.
Оптимизация топологии транспортной сети основана на анализе распределения трафика
между узлами сети и применении соответствующих методик ее оптимизации по заданным
•тштериям. Общая схема планирования топологии и анализа распределения трафика в плани-
руемой сети состоит в следующем. На основе исходных данных по первичной загрузке пла-
нируемых узлов с учетом будущего развития сети СЦИ/SDH строится вариант ее топологии и
затем анализируется распределение трафика для заданного варианта топологии. В результате
методом последовательных приближений путем коррекции топологии и распределения трафика
между узлами сети добиваются, чтобы линии и тракты между узлами сети имели примерно
линаковую загрузку трафиком, выраженную числом цифровых потоков Е1 или STM-1,4,... .
Проанализируем распределение трафика в аналитическом виде на основе общей теории
7, 8] и затем в качестве примера приведем количественные оценки. На основе первичного
82
ГЛАВА
анализа загрузки на узлах с учетом будущего развития сети зададим исходящий суммарны?
трафик от пользователей в узлах сети в эрлангах в виде матрицы источника трафика 5 = 5.
дляNузлов сети (i=j= 1, 2,...,7V):
% 0 0 0А
0 S22 0 0
5,, = . (4.6)
v 0 0 0 v ’
< 0 0 0 SNN)
При этом зададим норму загрузки сети по трактам для различных категорий пользова-
телей. Например, для абонентов - пользователей КТЧ, подключаемым к АТС, норма за-
грузки каналов (в эрлангах) составляет 0,05 Е, для пользователей услуг ISDN - 0,25 Е. Зате\
определяем матрицу трафика Т для выбранной топологии сети на основе заданной нормы
загрузки линий. Матрица трафика Т определяет распределение трафика от источника тра-
фика S между узлами сети с помощью матрицы распределения трафика D:
T = SxD. (4.7)
Матрица распределения трафика D задает первичное распределение потоков между N уз-
лами сети и позволяет с помощью ф-лы (4.7) вычислить матрицу трафика Т, элементы кото-
рой Ту и определяют первичное распределение трафика между узлами транспортной сети
При этом диагональные элементы матрицы трафика Ту = T!t (i =у) определяют суммарный
объем входящего и исходящего трафиков в узле сети.
На следующем шаге матрица распределения трафика D должна быть переопределена с
учетом сгенерированного трафика в сети и отнормирована. В результате получают согласо-
ванную матрицу распределения трафика Dc, Последняя определяется путем умножения мат-
риц источника трафика и распределения с последующим нормированием элементов каждого
столбца полученной матрицы на единицу (сумма всех элементов в каждом столбце матрицы
должна быть равна 1). Согласованную матрицу трафика Тс можно определить с помощью
ф-лы (4.7) заменой Ти D соответственно на Тси Dc. Каждый элемент согласованной матрицы
трафика определяет трафик между всеми узлами транспортной сети в эрлангах.
Далее начинается разработка транспортных магистралей сети СЦИ/SDH. На основе со-
гласованной матрицы распределения трафика рассчитывают нормированную (на число
цифровых потоков Е1) итоговую матрицу распределения трафика между узлами сети. Нор-
мированная матрица позволяет рассчитать загрузку трактов между узлами сети в виде циф-
ровых потоков Л/хЕ1, где i = 1, 2, 3, А: - номер тракта и определить емкости магистралей
сети в цифровых потоках уровня S.TM-N (N = 1,4,...).
В большинстве случаев при планировании транспортных магистралей сети используют
ЦКС типа Е1 (2 Мбит/с) в качестве базовой скорости доступа и передачи. Матрицу распре-
деления трафика между узлами сети строят в виде матрицы обмена потоками Е1. Например,
для сети с числом узлов N= 5 такая матрица может иметь вид:
Узел сети СЦИ/SDH В D Е
А 5 8 11 10
В 11
13 4
D 15 3 4
Е 16 5
ОБЩИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦСС
83
В целом путь от анализа трафика к разработке топологии сети СЦИ/SDH достаточно
: ожный. Теперь исходными данными являются: нормированная матрица распределения
“оафика, как результат анализа трафика, заданная (требуемая) вероятность блокировки или
указа в обслуживании для сети с телефонным трафиком (см. разд. 4.1), схемы резервиро-
вания линий и трактов в сети и общая стоимость сети. С увеличением числа узлов N задача
удзработки и топологии, и оптимизации сети в целом с учетом ее стоимости резко усложня-
йся и требует для своего решения применения специальных программных средств.
Для понимания сложности задачи разработки топологии реальной транспортной сети
.ЦИ/SDH с достаточно большим числом N узлов укажем, что максимальное число магист-
? ильных линий может достигать
n, = N(N-l)/2. * (4.8)
Например, для N= 5 требуется пл = 10, и с увеличением числа узлов сети N число маги-
стральных линий становится недопустимо большим. Поэтому на практике разработка и оп-
тимизация топологии реальной сети с достаточно большим числом узлов требует примене-
ния специальных программных средств, высокой квалификации разработчиков сети и опре-
е еденных материально-технических ресурсов.
Кольцевая структура сети СЦИ/SDH позволяет резко сократить число магистральных
пиний и повысить надежность сети за счет резервирования (см. гл. 8).
Магистральные технологии сетей передачи данных. В настоящее время для создания
“знспортных магистралей глобальных сетей передачи данных наибольшее применение на-
ляг сетевые технологии, основанные на технологии IP «поверх» ATM и IP «поверх»
ЦИ/SDH (см. гл. 6). Появившиеся в последнее время новые технологии передачи IP-
~тафика, предусматривают унифицированные соединения IP-маршрутизаторов на каналь-
- ?м уровне через среду передачи DWDM, СЦИ/SDH и «темное» ОВ (см. рис 1.5).
Наиболее распространенная сетевая технология, основанная на коммутации пакетов, -
о технология IP. Популярность операционных систем (ОС) на базе ОС UNIX и развитие
-гернет привело к широкому распространению стека протоколов TCP ДР. Многие автори-
~гтные эксперты предрекают безусловное доминирование стека TCP/IP в будущей инфра-
_ "руктуре сетей связи. Именно это и послужило основой появления для глобальных магист-
7 -льных транспортных сетей многослойной сетевой архитектуры вида IP/ATM/SDH/DWDM.
" укую архитектуру для интегрированных транспортных сетей можно реализовать на основе
. временных аппаратных средств, выпускаемых ведущими мировыми производителями аппа-
ратуры ЦСП. Поэтому для практики важно оценить максимальную пропускную способность
умагистральных ЦКС для различной архитектуры сети передачи данных. В табл. 4.4 и 4.6 при-
ведены основные характеристики магистральных ЦКС для различных сетевых технологий,
вторые получены на основе анализа полезной нагрузки в общей структуре кадров
ЦИ/SDH, ATM и IP [26, 28, 61].
~аблица 4.4. Характеристики пропускной способности технологии IP поверх ATM
Сетевой протокол Скорость передачи, Мбит/с Доля общей полосы пропускания, % Доля служебной информации, %
СЦИ/SDH 155,520 100 3,7
ATM 149,460 96,6 9,43
AAL* 135,362 87,5 6,41
LLC/SNAP* 126,937 80,7 1,37
IP 125,918 79,6 0
* протоколы технологии ATM (см. разд. 6.6).
84
ГЛАВА 4
Таблица 4.5. Характеристики пропускной способности технологии IP поверх СЦИ/SDH
Сетевой протокол Скорость передачи, Мбит/с Доля общей полосы пропускания, % Доля служебной информации, %
СЦИ/SDH 155,520 100 3,7
* ррр 149,460 96,6 1,54
IP 147,15 95,4 ° i
* протокол технологии IP.
Анализ характеристик пропускной способности магистральных каналов для сетевых
технологий, представленных в табл. 4.4 и 4.5, позволяет определить информационную ем-
кость и коэффициент использования ЦКС в магистралях транспортной сети передачи дан-
ных для различной ее архитектуры (табл. 4.6).
Таблица 4.6. Информационная емкость магистральных ЦКС для различной архитектуры
сети передачи данных
Архитектура сети передачи данных Кадр или протокол Базовая скорость передачи, Мбит/с Полезная скорость передачи, Мбит/с Коэффициент использования ЦКС в сети, Асети
СЦИ/SDH STM-1 STM-4 STM-16 155,52 622,08 2 488,32 149,460 594,432 2 377,73 KsDH~ * 0,961 0,956 .0,956
IP/ATM STM-1 ATM AAL LLC/SNAP IP 155,52 155,52 149,460 135,362 126,973 125,918 АдтМ = ^IP/АТМ ~ 1 "0,966 0,875 .0,807 0,796
IP/SDH (POS) STM-1 PPP IP 155,52 155,52 149,460 147,15 ^IP/SDH ~ ^IP/SDH = 1 0,966 0,954
Примечание. Размер пакета IP - 576 байт.
При планировании и организации магистралей транспортной сети предусматривается не-
обходимое резервирование линий и трактов. Выбор вариантов и схем резервирования дикту-
ется исходными требованиями к сети и качеству обслуживания для определенных категорий
пользователей или специальными требованиями, предъявляемыми к сегментам транспортной
сети, на основе которых строят вторичные сети, например, технологические. Основным вари-
антом резервирования в транспортных сетях на основе аппаратуры СЦИ/SDH являются коль-
цевое типа SNCP (Subnetwork Connection Protection) со 100%-ным резервированием трактов
(трафика) по схеме 1 :N и типа MS-SPRing (Multiplex Section Shared Protected Ring) по схеме
1+1, т.е. co 100%-ным резервированием всей емкости линии, что дополнительно требует ис-
пользования 50% емкости в кольце СЦИ/SDH для резервирования.
При резервировании трафика в сети на уровне трактов уточняется и корректируется ре-
альная загрузка ЦКС и трактов в сети с учетом объема и схем резервирования. При этом,
как уже отмечалось выше, в транспортной сети в зависимости от вида и типа применяемого
оборудования ЦСП СЦИ/SDH возможны различные варианты и схемы резервирования, ко-
торые детально будут рассмотрены в гл. 8.
Глава 5
Знание некоторых принципов легко
возмещает незнание некоторых фактов,
К. Гельвеций
Теоретическая модель цифровой сети связи
5.1. Модель взаимодействия открытых систем
Общие сведения. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС) определяет
тювни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции
:лжен выполнять каждый уровень. Средства взаимодействия делятся на семь уровней:
’оикладной, представления, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический.
* зждый уровень определяет один вид взаимодействия сетевых узлов и технологий.
Модель ВОС стала основой для разработки стандартов. С ее помощью можно только
. ставить схему выполнения необходимых задач, но она не определяет конкретное описа-
- ие их выполнения. Уровни модели ВОС могут быть реализованы на практике как аппарат-
так и программно. В конечном итоге в модели ВОС заложены основы стандартизации
ндустрии сетевых технологий, и большинство поставщиков сетевого оборудования разра-
Отывает свои продукты в ее терминах.
Эталонная модель взаимодействия открытых систем BOC/OSI (Open System Interconnec-
: ?п) разработана в начале 80-х гг. Международной организацией по стандартизации (Inter-
7 iiional Organization of Standardization - ISO (ИСО)) совместно с МСЭ-Т и получила статус
(еждународного стандарта в виде ISO 7498 в 1984 г. и аналогичной Рек. МККТТ (МСЭ-Т)
200. Модель ВОС как единый комплекс стандартов является основой для взаимной со-
вместимости оборудования и программ различных поставщиков. Она играет важную роль в
временных сетевых технологиях. Эталонная модель ВОС, ее архитектура и основные
"7?отоколы всех семи уровней достаточно широко и подробно описаны в [26, 31, 74, 84].
Под открытой понимают систему [84], реализующую спецификации на интерфейсы, ус-
т ти и форматы данных, достаточные для того, чтобы обеспечить следующие возможности:
- переносимости прикладных программ, разработанных должным образом, с мини-
мальными изменениями на широкий диапазон типов систем;
- взаимодействия с другими приложениями на локальных и удаленных платформах;
- взаимодействия с пользователями в стиле, облегчающем им переход от системы к
системе.
В настоящее время выработаны критерии открытости систем и определены степени
ответствия спецификаций каждому критерию: высокая, средняя и низкая, которые де-
86
ГЛАВА 5
тально рассмотрены в [84]. Для проведения оценки спецификаций выбрано семь критериев:
степень согласованности, доступность изделия, полнота, зрелость, стабильность, фактиче-
ское использование, проблемы/ограничения. Предложены критерии открытости систем:
уровень стандартов, доступность, фактическое использование, зрелость, проблемы/огра-
ничения, переносимость программ, взаимодействие, мобильность пользователей [84], ко-
торые можно использовать для сетевых технологий (табл. 5.1).
Таблица 5.1. Критерии открытости сетевых технологий
Сетевая технология Уровень стандартов Доступность Фактическое использование Зрелость Проблемы / ограничения Переносимость программ Взаимодействие Мобильность пользователей Итоговый рейтинг
Internet ++ ++ 4-4- ' I I ++ ++ 1 1 ++
ATM I I ++ —|— ^1 [ —j— 1
SDH I I I I ++ +4- 4-4- —|—
DWDM —1~ —|— + 4-
Ethernet I I I I ++ +4- 1 1 1 1 ++
Ethemet2 — —|— — ++ —|—
Gigabit Ethernet I — 1 1 ++
Optical Ethernet — — — —1—"1*- 4-4- ++
Обозначения: ++ - высокая оценка; + - средняя оценка; - низкая оценка
Примечания. Ethernet - это Ethernet, ориентированный на значительное использование (свыше
75%) мультимедийных технологий без определения транспортной среды.
Так как четкую границу провести нельзя, оценивать можно относительную откры-
тость или закрытость системы. Уточнить данные можно по мере детального анализа кол-
лективными усилиями специалистов из различных областей информационных и сетевых
технологий.
Телекоммуникационные технологии в архитектуре
ВОС ИСО обычно охватывают четыре нижних уровня
эталонной модели, где помимо функций связи форми-
руются блоки/кадры/пакеты, защита от ошибок, муль-
типлексирование соединений и многое другое. При
рассмотрении теоретической модели современной
цифровой сети будем опираться на концепцию откры-
тых систем, в которой к телекоммуникационным тех-
нологиям относят все семь уровней эталонной модели
ВОС (рис. 5.1), включая такие прикладные функции,
как электронная почта и передача файлов [84].
Модель ВОС включает семь уровней 1-7, причем
1 - нижний, а 7 - верхний: физический, канальный
сетевой, траспортный, сеансовый, представления,
Номер уровня Наименование уровня
7 Прикладной
6 Представления
5 Сеансовый
4 Транспортный
3 Сетевой
2 Канальный
1 Физический
Рис. 5.1. Семиуровневая эталонная
модель BOC/OSI
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ
87
докладной, соответственно. Физически связь между процессами обработки данных обес-
печивается передающей средой, а взаимодействие прикладных процессов с передающей
/эедой - с использованием шести промежуточных уровней 1-6, которые и удобно рассмат-
- ивать, начиная с нижнего.
Уровень 1 - физический. Реализует управление каналом связи, что сводится к его под-
дючению и отключению и формированию сигналов, представляющих передаваемые сооб-
_ения и/или данные.
Уровень 2 - канальный. Обеспечивает надежную передачу сообщений через физический
знал, организуемый на уровне 1. Для обеспечения надежности используются средства кон-
т'^ля принимаемых сообщений, позволяющие выявлять ошибки в поступающих сообщени-
। Уровень управления каналом через недостаточно надежный физический канал обеспе-
васт передачу сообщений с необходимой достоверностью.
Уровень 3 - сетевой. Обеспечивает передачу сообщений через базовую (магистраль-
ю) сеть. Управление сетью, реализуемое на этом уровне, состоит в выборе маршрута пе-
~ачи сообщений по линиям, соединяющим узлы сети.
Уровень 4 - транспортный. Реализует процедуры и протоколы соединения пользовате-
: й сети через базовую (магистральную) сеть. На этом уровне возможны стандартное со-
’ зжение различных систем с сетью и организация обмена сообщениями между сетью и уз-
1МИ или системами сети.
Уровень 5 - сеансовый. Обеспечивает организацию сеансов связи на период взаимодей-
~ия сетевых узлов. На этом уровне по запросам в сети создаются порты для приема и пе-
эедзчи сообщений и организуются соединения - логические каналы.
Уровень 6 - представления. Осуществляет трансляцию различных форматов данных и
ivvtob для взаимодействия разнотипных пользовательских интерфейсов (пользователей
v t компьютеров) в сети.
Уровень 7 - прикладной обеспечивает предоставление сетевого сервиса с разделением
курсов для пользователей сети.
В рассмотренной многоуровневой модели ВОС на каждом уровне обеспечивается неза-
!и; :имое от порядка работы нижних и верхних уровней управление.
На основе эталонной модели ВОС передача информации в сети сводится к семи относи-
’ъно простым задачам, каждая из которых соответствует строго определенному уровню
। 2ели ВОС. На практике же ряд аппаратных и программных решений могут соответство-
!iw сразу нескольким уровням ВОС, причем два нижних уровня реализуются как аппарат-
v так и программно, остальные пять верхних в основном программно.
Назначение каждого уровня, их свойства и правила взаимодействия [26] эталонной мо-
vv и ВОС (табл. 5.2), описывают путь передачи информации от одной прикладной про-
m vfMbi одного сетевого узла (компьютера) до другой другого сетевого узла (компьютера)
«ез сетевую среду. При этом она проходит через все уровни системы сначала вниз на пе-
эт1зющем сетевом узле и затем вверх на приемном.
Уровни разных систем или сетевых узлов не могут взаимодействовать или связываться
Нн^-рямую между собой, но работать должны абсолютно одинаково, возможность прямого
ini: содействия или связи существует только на физическом уровне. Передаваемые через
~ зни данные (сообщения) имеют определенный формат, задаваемый конкретной сетевой
яологией. Сообщение должно иметь заголовок и информационную часть. Таким образом
V энная модель ВОС определяет не конкретную реализацию сети, а только описывает
е-нкции каждого уровня и общую схему передачи данных. Она служит основой для плани-
р ззния сетевой стратегии в целом.
88
ГЛАВА 5
Таблица 5.2. Уровни модели ВОС и их основные свойства
Номер уровня Уровень модели ВОС Основное назначение Вид данных для передачи Функции Примеры реализации (Протоколы, интерфейсы)
7 Прикладной Сетевой сервис с разделением ресурсов Сообщение Предоставление сетевого сервиса SNMP, CMIP
6 Представле- ния Форматирование и трансляция данных Пакет Трансляция данных и фай- лов. Форматирование дан- ных. Шифрование дан- ных. Сжатие данных 1 1 FTP [
5 Сеансовый Управление взаимодействием узлов сети и организация логических каналов Пакет Управление взаимодейст- вием узлов. Организация логических каналов. Взаимодействие узлов. Контроль ошибок. Обра- ботка транзакций. Под- держка вызовов удален- ных процедур i i 1 I । | I I i
4 Транспорт- ный Г арантированная доставка сообщений Сегмент, дейтаграмма, кадр, пакет Надежность передачи. Га- рантированная доставка сообщений. Мультиплек- сирование TCP, UDP
3 Сетевой Маршрутизация сообщений между узлами сети Дейтаграмма Маршрутизация сообще- ний. Создание и ведение таблиц маршрутизации. Фрагментация и сборка данных. Неориентирован- ная на соединение доставка IP, ATM AAL, ISDN, X.25
2 Канальный Формирование и передача кадров - сообщений Кадр, пакет Доставка сообщений по физическому адресу сете- вого узла. Синхронизация кадров. Доступ к среде передачи ATM, Frame Relay, FDDI, X.25, PPP
1 Физический Передача битов информации Биты Синхронизация битов. Сигнализация. Специфи- кации среды передачи EO, El, STM-N (N=l,4, 16...)
Когда сообщение поступает на сетевой узел, оно принимается на физическом уровне и
последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Сообщение каждого уровня ана-
лизируется и обрабатывается. Заголовок сообщении своего уровня выполняет соответст-
вующие данному уровню функции, а затем удаляется и сообщение передается вышележа-
щему уровню.
Наряду с понятием сообщение (message) в сетевых технологиях для обозначения единиц
данных в процедурах обмена и взаимодействия сетевых узлов, используют общее название
протокольный блок данных PDU (Protocol Data Unit). Для обозначения блоков данных оп-
ределенных уровней используют специальные названия: кадр (frame), пакет (packet), дей-
таграмма (datagram), сегмент (segment).
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ
89
5.2. Уровни модели взаимодействия открытых систем
Физический уровень. Рассмотрим подробнее уровни модели ВОС, их назначение, основ-
-ые характеристики и взаимосвязь. При этом для каждого уровня модели ВОС, по возмож-
-ости, приведем примеры реализации сетевых протоколов и аппаратные реализации сете-
вых технологий.
На физическом уровне биты информации или данных передаются по физическим кана-
:хм связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, оптический кабель, ра-
диоканал или цифровой канал связи. Этот уровень определяет характеристики физических
-?ед передачи, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивле-
ние. потери и т.п. На физическом уровне задаются характеристики сигналов электросвязи -
чектрических и оптических, такие как уровни сигналов, тип кодирования, скорость пере-
учи и др. На этом же уровне стандартизуются физические интерфейсы - типы разъемов и
— значение каждого контакта.
Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключаемых непо-
тедственно к сети. Например, для компьютера или рабочей станции они выполняются се-
" изым адаптером или последовательным портом, а в аппаратуре ЦСП СЦИ/SDH их выпол-
нют, с одной стороны, порты пользовательских интерфейсов, а с другой стороны, линей-
ке порты интерфейсов передачи в агрегатных блоках. Повторители (регенераторы) -
: лиственный тип сетевого оборудования, которое работает только на физическом уровне.
Применительно к технологии ATM физический уровень разделяют на два подуровня:
.тасования с системой передачи и физической среды [26]. Подуровень согласования с
. темой передачи упаковывает ячейки ATM, поступающие с верхнего уровня модели ATM
! предаваемые транспортные кадры, например модули СЦИ/SDH. Если ячейки передаются
-прямую по физической линии такая упаковка не требуется. На этом же уровне подсчиты-
вается контрольная сумма и делаются другие операции. На подуровне физической среды за-
:т<тся скорость передачи и синхронизация передающего и приемного узлов сети.
Примерами протоколов физического уровня могут служить спецификация 10Base-T
этнологии Ethernet [26, 31] и Рек. ITU-T G.703 [95] для технологии СЦИ/SDH.
Канальный уровень обеспечивает передачу сообщений в виде блоков данных - кадров
- : те) через физический канал. Основное назначение - прием и передача кадров в сеть. Он
iiDii- т ически адресует передаваемые сообщения, обеспечивая правильность использования
шчического канала, выявляет неисправности и ошибки передачи, синхронизации кадров и
игявления потоками сообщений.
Функции протоколов канального уровня зависят от предназначения протокола: переда-
вать информацию в локальных вычислительных сетях (ЛВС) или в транспортных магист-
рштчных. Протоколы канального уровня в ЛВС ориентированы на использование разделяе-
ма и между компьютерами среды передачи данных. Поэтому в них имеется подуровень дос-
к разделяемой среде. Несмотря на то, что канальный уровень ЛВС должен обеспечить
^•ставку кадров между любыми двумя узлами ЛВС, делает он это только в сети с опреде-
ленной топологией, для которой он был разработан. К его типовым топологиям относятся:
и.. тая шина, кольцо и звезда. Использование разделяемой среды делает процедуры управ-
ия потоком кадров излишними в ЛВС, и локальная сеть базовой топологии не может пе-
рес .мниться кадрами, так как узлы сети не отправляют новый кадр до полного приема пре-
лцшитущего. Еще одной особенностью протоколов канального уровня ЛВС является широкое
ж ч льзование дейтаграммного метода доставки сообщений, который применяют в сети с
жхсшим качеством каналов связи.
90
ГЛАВА 5
Протоколами канального уровня для ЛВС являются Ethernet, Fast Ethernet, 100VG-
AnyLAN, FDDI, Token Ring.
В транспортных магистральных сетях, для которых характерна сложная и нерегулярная
топология, канальный уровень обеспечивает обмен сообщениями между двумя соседними
узлами, соединенными выделенными каналами или отдельными линиями связи. Это отно-
сится к протоколам типа точка-точка, например, PPP, SLIP, LAP-B и LAP-D, которые не ис-
пользуют подуровень доступа к среде, но требуют процедур управления потоком кадров,
так как промежуточные коммутаторы могут переполняться при слишком высокой интен-
сивности трафика. В магистральных каналах с высокой степенью помех используются про-
токолы передачи данных с предварительным установлением соединения и повторной пере-
дачей кадров при наличии ошибок передачи и их потере.
В технологии ATM соединение реализуется с помощью механизма виртуальных кана-
лов и виртуальных трактов, определенных на уровне ATM. Каждое соединение имеет свои
идентификаторы виртуальных канала и тракта. При этом один виртуальный тракт может
содержать несколько виртуальных каналов и при необходимости передавать трафик от раз-
личных пользователей.
Для качественной транспортировки сообщений в сетях произвольной топологии и раз-
ной сложности функций канального уровня недостаточно. Эта задача возлагается на два
следующие - сетевой и транспортный уровни.
Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяю-
щей несколько сетей с различными принципами передачи сообщений между узлами. Его
услугами пользуются более высокие уровни, а в качестве средства выполнения функций
используется канальный уровень. Сетевой уровень служит для работы в сетях произвольной
топологии с сохранением простоты передачи пакетов базовых топологий ЛВС.
Канальный уровень не обеспечивает адресацию в сложных сетях, имеющих топологию,
отличную от базовых топологий ЛВС. Поэтому при объединении локальных сетей в боль-
шие с произвольной топологией для доставки сообщений в кадры канального уровня добав-
ляется заголовок сетевого уровня. Этот заголовок позволяет находить узлы сети и пользова-
теля с произвольной топологией.
Логическое соединение на сетевом уровне обеспечивает механизм доставки пакетов от
отправителя к получателю в масштабе времени, определяемом сетевым протоколом. При
этом сетевые протоколы могут вносить технологические задержки в передачу данных.
Ключевым для сетевого уровня является понятие межсетевого обмена [26]. Коммута-
ция при передаче небольших пакетов, а не файлов или больших сообщений, имеет ряд пре-
имуществ. Во-первых, она напрямую отображается в базовое сетевое оборудование, что де-
лает ее очень эффективной. Во-вторых, она разделяет процессы передачи данных от при-
кладных программ, позволяя обрабатывать сетевой трафик, безотносительно какие прило-
жения передают его. В-третьих, она делает систему гибкой, поддерживая сетевые протоко-
лы общего назначения. В-четвертых, она позволяет подключать или встраивать в сеть но-
вые сетевые технологии, изменяя при этом только программное обеспечение сетевого уров-
ня и не внося никаких изменений в прикладные программы. В логической структуре объе-
диненной сети сетевое взаимодействие отделено от аппаратной части сетевых технологий, и
для пользователя скрыты низкоуровневые подробности прохождения сообщения. Она опре-
деляет физические адресацию и маршрутизацию сообщений в сети.
Сетевой уровень обеспечивает соединение двух узлов или систем, подключенных к раз-
ным сетям, и выбор маршрута соединения. Он позволяет образовать единую транспортную
систему, объединяющую несколько сетей, имеющих различные принципы передачи данных
и сетевые технологии. Сетевой уровень предоставляет средства доставки пакетов в сетях с
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИФРОВОМ СЕТИ СВЯЗИ
91
эоизвольной топологией, структуризацию сети методом локализации разнородного трафи-
2. согласование канальных уровней.
Локальные сети соединяются между собой маршрутизаторами. Маршрутизатор ~ это
гтройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее ос-
* ?ве пересылает пакеты сообщений сетевого уровня в сеть назначения. Для передачи сооб-
щения от пользователя, находящегося в одной сети, пользователю, находящемуся в другой,
.обходимо пройти некоторый маршрут, каждый раз выбирая подходящий, исходя из ре-
_ьной загрузки всей сети. Таким образом, маршрут представляет собой последователь-
• сть маршрутизаторов, соединяющих различные ЛВС, через которые проходит пакет со-
'щения от одного пользователя к другому.
Выбор маршрута в сети называют маршрутизацией. Этот выбор усложняется тем, что
-чый короткий путь не всегда самый лучший. Критерием выбора часто является время пе-
*едачи сообщения по маршруту; оно зависит от пропускной способности каналов связи и
-генсивности трафика в данный момент. В одних алгоритмах маршрутизации принимается
и внимание изменение нагрузки во времени, в других на основе средних показателей за
1’ тельное время. Для маршрутизации используются и другие критерии, например, надеж-
сть передачи [26].
На сетевом уровне действуют два вида протоколов [26, 41]. Первый определяет правила
хтедачи пакетов от конечных узлов ЛВС к маршрутизаторам и между маршрутизаторами.
протоколы имеют в виду, когда говорят о протоколах сетевого уровня. Однако часто к
левому уровню относят и другие протоколы, называемые протоколами обмена информа-
;шгм"л о маршрутах. С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о
р эдогии межсетевых соединений.
Протоколы сетевого уровня реализуются программными и аппаратными средствами
। грационной системы маршрутизаторов. Примером является протокол межсетевого взаи-
ш действия IP стека протоколов TCP/IP.
В технологии ATM сетевому уровню модели ВОС соответствует уровень адаптации
ц ~М - AAL (ATM Adaptation Layer), который состоит из двух частей: подуровня конверген-
iiiwu CS (Convergence Sublayer) и подуровня сегментации и сборки SAR (Segmentation and Re-
»!::<ruble Sublayer). Основной функцией первого является «нарезка» блоков пользователь-
в;>:х данных, поступающих с более высоких уровней, на 48-байтные информационные поля
nf-еек ATM (на передающей) и выделение информации из поступающих ячеек (на прини-
^жщ’ Щей стороне). Подуровень конвергенции выполняет функции обеспечения транспорти-
м ? <и данных.
Рассмотренные выше физический, канальный и сетевой уровни эталонной модели
В*и С OSI являются обязательными практически для всех сетевых технологий. Они форми-
г * г информационные потоки сообщений, обеспечивают коммутацию и маршрутизацию, т.е.
м:с~эвку сообщений пользователям.
Транспортный уровень обеспечивает высшим уровням модели ВОС - прикладному и
f-новому - передачу сообщений с гарантированными качеством и надежностью. Модель
Э- С OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем [41],
«: рые отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восста-
ет гения прерванной связи, наличием средств мультиплексирования через общий транс-
г«-~ный протокол, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибок пере-
г-щ. таких как искажение, потеря и дублирование пакетов. Выбор класса сервиса транс-
гг~ного уровня с одной стороны определяется тем, в какой степени надежность обеспечи-
яшг'гя протоколами более высоких уровней, а с другой зависит от того, насколько надеж-
92
ГЛАВА 5
ной является в целом система передачи сообщений в сети, обеспечиваемая уровнями, рас-
положенными ниже транспортного - сетевым, канальным и физическим.
Транспортный уровень предназначен для оптимизации передачи сообщений межд;-
пользователями в сети, управления потоком данных и реализации запрошенного сеансовые
уровнем качества обслуживания. На этом уровне определяется размер пакета на основе
объема отправляемых данных и максимального размера пакета для данной сетевой архитек-
туры [26]. Если данные в сообщении посылаются пакетом, размер которого превосходит
тот, который способна поддержать сеть, транспортный уровень его разделяет на фрагменты
подходящего размера и доставляет в определенном порядке. Транспортный уровень обес-
печивает передачу сообщений с той степенью надежности, которая требуется. Все протоко-
лы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами кс-
нечных узлов сети - компонентами их сетевых операционных систем. Примером служат
протоколы TCP и UDP стека TCP/IP.
Протоколы нижних четырех уровней обобщенно называют сетевым транспортом ил?
транспортной подсистемой, так как они решают задачу транспортировки сообщений с за-
данным уровнем качества в составных сетях с произвольной топологией и различными се-
тевыми технологиями. Три верхних уровня решают задачи предоставления прикладных сер-
висов на основании имеющейся транспортной подсистемы.
Сеансовый уровень обеспечивает управление взаимодействием - диалогом межд-
двумя узлами сети, точнее - управляет устройствами пользователей, подключенными у
этим узлам сети. На нем устанавливаются правила начала и завершения взаимодействия ?
поддерживаются функции восстановления после обнаружения ошибок и получения инфор-
мации о них от верхних уровней.
На сеансовом уровне определяется, какая из сторон является активной в данный мо-
мент, а также предоставляются средства синхронизации. Последние позволяют организовы-
вать контрольные точки в длинных передачах, чтобы при отказе можно было вернуться на-
зад к последней контрольной точке, не начиная всю передачу данных с начала. На практике
немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде от-
дельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями приклад-
ного уровня и реализуют в одном протоколе [41].
Уровень представления обеспечивает форму представления передаваемой по сети ин-
формации, не меняя при этом ее содержания. Он преобразует данные между устройствами с
различными форматами. На этом уровне могут выполняться шифровка и дешифровка дан-
ных. В режиме передачи он передает информацию от прикладного уровня сеансовому после
того, как он сам выполнит модификацию или конвертирование данных из одного формата е
другой. В режиме приема этот уровень передает информацию вверх от сеансового уровня к
прикладному и гарантирует, что информация, передаваемая прикладным уровнем одной
системы, будет понятна прикладному уровню другой.
Примером протокола уровня представления является Secure Socket Layer (SSL), который
обеспечивает защищенный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня TCP/IP.
Прикладной уровень - это набор разнообразных протоколов, с помощью которых
пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры,
гипертекстовые Web-страницы, электронная почта, а также организуют совместную работ}
в сети, например, с помощью протокола электронной почты. Единицу данных, с которой
оперирует прикладной уровень, обычно называют сообщением (message).
Прикладной уровень служит пользовательским интерфейсом с сетью и непосредственно
взаимодействует с пользовательскими прикладными программами, предоставляя им доступ
в сеть. Все другие уровни служат для поддержки прикладного. На нем обычно находятся
"ЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ
93
•*ГЧ
'ГР
етевые приложения: электронная почта, передача файлов по сети, совместная подготовка
: кументов, синхронизуются приложения на разных системах, устанавливаются соглаше-
е я по устранению ошибок и происходит управление целостностью информации. На этом
ж. уровне определяется наличие ресурсов.
Существует огромное количество служб прикладного уровня. В качестве примеров его
го кол а можно привести FTP и TFTP, входящие в стек протоколов TCP/IP.
Назначение уровней модели BOC/OSI. Функции всех уровней модели BOC/OSI могут
ьть отнесены к одной из двух групп: зависящие от конкретной реализации сети и ориен-
гюванные на работу с приложениями. Три нижних уровня - физический, канальный и се-
l з ой зависят от структуры и аппаратной реализации сети. Соответствующие этим уров-
гтч протоколы тесно связаны с технической реализацией*сети и с используемым сетевым
t:екоммуникационным оборудованием.
Три верхних уровня - сеансовый, уровень представления и прикладной ~ ориентирова-
на на приложения и мало зависят от особенностей построения сети. На протоколы этих
у зней не влияют никакие изменения в топологии сети, замена оборудования или переход
к другую сетевую технологию, например, переход от технологии Ethernet на высокоскоро-
глто технологию lOOVG-AnyLAN не потребует никаких изменений в программных сред-
гягх этих уровней. Транспортный уровень промежуточный. Он скрывает от верхних уров-
не детали функционирования нижних, что позволяет разрабатывать приложения, не зави-
яддие от аппаратных средств передачи сообщений.
Пользователи сети взаимодействует с помощью протоколов всех семи уровней опосре-
в панно через различные телекоммуникационные устройства - концентраторы, модемы,
жсты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры и т.д. В зависимости от вида при-
яемого оборудования телекоммуникационное устройство может работать либо только
физическом уровне (повторитель), либо на физическом и канальном (мост), либо на фи-
нском, канальном и сетевом, иногда захватывая и транспортный (маршрутизатор).
Следует отметить, что эталонная модель BOC/OSI представляет хотя и очень важную,
только одну из многих моделей телекоммуникационной сети. Однако роль и значение
:ели ВОС в развитии и практическом продвижении телекоммуникационных
пологий трудно переоценить.
сетевых
Ill'll
взаимо-
узлами,
.3. Сетевые протоколы и стандарты
юютоколы физического уровня. Чтобы упростить проектирование сетей, анализ
>атвия и реализацию обмена сообщениями между пользователями и сетевыми
> пеняют формализованные правила, определяющие последовательность и формат сооб-
r-ий на данном уровне эталонной модели ВОС, которые называют протоколами обмена
in. Мщениями [26, 84].
Соответствующим образом иерархически организованную совокупность протоколов
с^зают стеком коммуникационных протоколов. Протоколы соседних уровней модели
( 1. на одном узле взаимодействуют друг с другом также в соответствии с четко опреде-
виыми правилами, определяющими формат сообщений, которые принято называть ин~
к? кейсами. Интерфейс определяет набор и формат услуг, которые может предоставлять
и слежащий уровень вышележащему.
3 эталонной модели ВОС различают два основных вида протоколов: с установлением
гонения и без предварительного установления соединения. Последние называют также
в ^.лграммными протоколами. Рассмотрим основные протоколы и стандарты в рамках ар-
г"?:<туры ВОС на основе [31, 74, 84].
94
ГЛАВА
Физический уровень в архитектуре открытых систем является нижним и обеспечивал
взаимодействие со средой передачи, связывающей системы между собой.
В соответствии с архитектурой открытых систем физический уровень должен предо:-
тавлять канальному следующие услуги:
- реализовывать физическое соединение между двумя или большим числом компонен -
тов канального уровня для передачи данных;
- передавать по соединению некоторые определенные для физического уровня единив
данных физического уровня, например биты при последовательной передаче или ба?
ты при параллельной передаче;
- предоставлять канальному уровню оконечные точки доступа к соединению физиче
ского уровня, через которые передаются единицы данных физического уровня;
- идентифицировать цепи (или пути) передачи данных между компонентами физиче
ского уровня;
- обеспечивать требуемые параметры качества обслуживания.
В настоящее время известны несколько типов интерфейсов, разработанных в рекоме?
дациях ITU-T и ISO, и относящиеся к физическому уровню. Первые из них разрабатывали
в 60-х годах, когда эталонной модели ВОС еще не существовало. В них нет четкого разд:
ления функций между физическим и канальным уровнями
и не
в полной
мере
выполняют
;:й!
требования, предъявляемые к физическому уровню в соответствии с современной конце?
цией архитектуры ВОС.
Примером таких интерфейсов являются стыки между терминалом и модемом, пре?
ставленные в Рек. V.24 ITU-T, которая впервые была опубликована в 1964 г. Этот стандаг"
определяет порядок передачи данных через выделенный телефонный (аналоговый) кана?
Не все рекомендуемые интерфейсом V.24 функции относятся к физическому уровню. Пр
цедуры расширены стандартом X.21bis на подключение абонентов через телефонный кан_
к цифровым сетям коммутации, который позволяет устанавливать соединение через комм;
тируемые каналы для доступа к цифровым сетям. Порядок передачи данных через цифр?
вые каналы определяется стандартом Х.21, который шире используется в вычислительны:
сетях и рассматривается в качестве интерфейса, определяющего порядок сопряжения або-
нента с цифровым каналом передачи данных.
Протоколы канального уровня должны обеспечивать взаимосвязь между сетевым
физическим уровнями, предоставляя сетевому более широкий набор услуг по сравнению :
физическим. Основное назначение физического уровня - это передача битов канальное
уровня ~ передача некоторых завершенных блоков данных или кадров.
В рамках архитектуры ВОС на канальный уровень возлагаются следующие функции:
- инициализация - обмен между взаимодействующими станциями служебными соос-
щениями, подтверждающими готовность к передаче данных;
- идентификация - обмен между взаимодействующими станциями служебной инфор
мацией, подтверждающей правильность соединения;
- синхронизация - выделение в последовательности передаваемых битов границ знаков
- сегментация - формирование кадров для их передачи по каналу;
- обеспечение прозрачности - предоставление расположенному выше уровню возмож
ности передачи произвольной последовательности битов или знаков;
- управление потоком - обеспечение согласования скоростей передачи и приема;
- контроль ошибок и управление последовательностью передачи - обнаружение ошр?
бок в передаваемых кадрах и запроса повторной передачи искаженных кадров, обес
печение соответствия последовательности кадров на входе и выходе канала;
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ
95
- выход из сбойных ситуаций - обнаружение нарушений нормальной передачи кадров и
реализация процедур выхода из таких ситуаций;
- управление каналом - обеспечение возможности контроля работы канала, выявление
отказов, восстановление, сбор статистики о работе канала;
- завершение работы канала - ликвидация логического соединения, образованного при
инициализации канала.
Протоколы канального уровня: протокол установления соединения, передачи данных и
ликвидации соединения HDLC (High-Level Data Link Control) - протокол передачи кадров
* временной длины и протокол Х.25, определяющий доступ к сетям передачи данных с ком-
• тацией пакетов,
•ф
Протокол канального уровня установления соединейия, передачи данных и ликвидации
единения HDLC обеспечивает передачу последовательности пакетов через физический
гзнал, искажения в котором вызывают ошибки в передаваемых данных, потерю, дублиро-
вание пакетов и нарушения порядка прибытия пакетов к адресату. Он вводит совокупность
:?едств, позволяющих организовать надежный канал передачи пакетов, вероятность иска-
жения битов в котором не выше10 8...10”9. Единицей данных, передаваемой как целое через
информационный канал, организуемый средствами управления канального уровня, является
(frame). Структура кадра, используемая протоколом HDLC, установлена стандартом
SO 3309. Кадр рассматривается как последовательность байтов, начало и конец которой
мечаются флагами - двоичными кодами 01111110. Кадр несет в себе управляющую ин-
гдрмацию, данные и проверочную последовательность, используемую для контроля пере-
даваемой информации. Процедуры управления канального уровня обеспечивают прозрач-
- ?сть канала за счет битстаффинга. При передаче данных формируется проверочная по-
следовательность битов (два октета), которая включается в кадр. При приеме кадра она
нормируется повторно и сравнивается с принятой. Если обе совпадают, то принятый кадр
считается корректным. В противном случае фиксируется искажение принятого кадра. При
ккажении флагов, разделяющих последовательно передаваемые кадры, два кадра сливают-
.л в один искаженный. Процедура формирования проверочных последовательностей битов
ти передаче и приеме гарантирует обнаружение этих искажений.
В рамках архитектуры ВОС протокол Х.25 дает средства для взаимодействия пользова-
- е.1я с сетью передачи данных и коммутацией пакетов - PSDN (Packet Switching Data Net-
* ?rk) и определяется Рек. Х.25 ITU-T , разработанной и применяемой в качестве стандарта
"равления на сетевом уровне. Протокол Х.25 обеспечивает строгое управление потоком
одкетов и существенные услуги управления данными пользователя [82]. Основное преиму-
щество метода коммутации пакетов состоит в том, что один и тот же физический канал мо-
жет одновременно использоваться несколькими абонентами. Метод разделения физическо-
: канала между пользователями сети передачи данных Х.25 называют логическим или
^атистическим мультиплексированием. В отличие от временного разделения каналов
~ЭМ (Time Division Multiplexing) здесь нет жесткой привязки к заранее заданным времен-
ам интервалам для каждого пользователя (абонента).
Протокол Х.25 базируется на средствах информационного канала, определяемого про-
m колом HDLC. Последний устанавливает способ исключения искажения пакетов и их по-
едовательностей, передаваемых по физическому каналу, подверженному воздействию
-• мех. Он определяет процедуры сетевого уровня управления передачей пакетов, обеспечи-
идющие организацию виртуальных каналов между абонентами и передачу по каналам по-
.д едовательностей пакетов и позволяет организовать взаимодействие между сетевыми
".жбами систем через совокупность логических каналов. Логические каналы используют
96
ГЛАВА 5
для организации постоянных виртуальных каналов и временных коммутируемых виртуаль-
ных - виртуальных соединений [31].
Транспортный протокол. Основные функции этого протокола - создавать соединение
между портами систем и передавать сообщения через них. Функции транспортного прото-
кола двояки. С одной стороны, он определяет средства, необходимые для взаимодействие
систем с сетью, построенной по правилам, определяемым сетевым протоколом Х.25. В этсо
части транспортный протокол в дополнение к средствам, предоставляемым сетью, обеспе-
чивает работу и восстановление систем при сбоях и отказах сети, приводящих к потере па-
кетов и самопроизвольному разъединению виртуальных каналов. С другой стороны, дан-
ные, которыми обмениваются системы, передаются в форме сообщений, которые являются
целостными объектами, не связываемыми с пакетным способом передачи данных. Поэтом;
транспортный протокол должен предусматривать деление сообщений на пакеты и сборку и:
пакетов принимаемых сообщений. Транспортный протокол, занимая более высокий уро-
вень, чем сетевой, избавляет систему от необходимости ориентироваться на специфику ра-
боты сети. Наряду с этими функциями транспортный протокол должен предоставлять воз-
можность вводить приоритеты для некоторых видов обслуживания и т. п.
Структура сообщений. Данные между системами передаются через транспортный ин-
терфейс в форме сообщений - последовательности байтов. Сообщение идентифицируется
адресом порта узла (компьютера), которому посылается сообщение, порядковым номером
сообщения в сеансе связи и характеризуется длиной в байтах. Эти сведения указываются ь
заголовке сообщения, формируемом и обрабатываемом транспортными службами сети.
Средства управления передачей данных транспортного уровня делят сообщения на па-
кеты, которые вводятся в сеть передачи данных последовательно и передаются по сети по~
управлением средств сетевого уровня. Принимая последовательность пакетов удаленная
транспортная служба собирает сообщения из полей данных, переносимых в пакетах, и по-
ставляет их в порт в виде, совпадающем с отправленными сообщениями.
Протоколы высокого уровня. Транспортная сеть делает возможным доступ к средст-
вам передачи данных для любых систем, связанных с программами и терминалами, сосре-
доточенными в одном компьютере или распределенными по различным в ЛВС. На основе
процедур транспортного интерфейса строят протоколы взаимодействия систем, позволяю-
щие реализовать различные прикладные функции. Указанные протоколы, базирующиеся на
использовании транспортного интерфейса, называют протоколами высокого уровня. Эти
протоколы устанавливают стандартные для сети способы (процедуры) выполнения при-
кладных функций. Необходимость стандартизации способов вызвана неоднородностью
ЛВС из-за разнотипности используемых компьютеров, операционных систем и терминалов
Реализация соответствующих протоколов в отношении организации и логического подклю-
чения портов терминалов для однородных систем возлагается на средства сеансового уров-
ня управления, а в отношении сопряжения разнородных систем - на средства уровня пред-
ставления - службу представления данных. Важнейшая функция службы представления
данных - обеспечить возможность сопряжения разнотипных терминалов с программами
Одной из главных функций этой службы является шифрование данных.
Протоколы и стандарты глобальных сетей. В рамках модели ВОС рассмотрим взаи-
мосвязь некоторых других протоколов и стандартов, имеющих прямое отношение к сете-
вым технологиям для построения глобальных сетей и некоторых типов крупных ЛВС.
Протоколы SLIP (Serial Line Internet Protocol) и PPP (Point-to-Point Protocol), кото-
рые более подробно обсуждаются в последующих разделах, входят в состав стека протоко-
лов TCP/IP и применяются в Интернет для соединения по телефонным линиям. Если под-
ключиться к Интернету с домашнего компьютера, то, скорее всего, используется один из
\5
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ 97
пь-
[ИЯ
го-
1ИЯ
гои
пе-
па-
ан-
гся
*му
из
ро-
ра-
оз-
ин-
гся
>ом
я в
па-
тод
ная
по-
(СТ-
;ре-
ове
1К>-
[ на
Эти
ри-
ью
[ОВ.
1К>
юв-
>ед-
НИ1
ми.
1аи-
гге-
)Т0-
>ко~
юд-
I из
•”их протоколов. Протокол SLIP был разработан первым и является простейшим. Он функ-
зюнирует только на физическом уровне и не предусматривает контроля ошибок и защиты.
- есмотря на эти недостатки он остается популярным для доступа в Интернет. Большинство
: льзователей не нуждается в защищенном соединении, а применяемые высокоскоростные
демы, как правило, обеспечивают собственный контроль ошибок. Хотя SLIP функциони-
ет на физическом уровне модели BOC/OSI, его часто называют коммуникационным про-
колом канального уровня.
Протокол PPP (Point-to-Point Protocol) был разработан как усовершенствование SLIP.
Чгшзуемые им функции охватывают физический и канальный уровни. Дополнительные
1 нкции РРР включают контроль ошибок, защиту, динамическую адресацию IP и поддержку
нескольких протоколов. Протоколы РРР и SLIP имеют двухточечное соединение. Протокол
- Р предусматривает адресацию физических устройств на подуровне МАС и контроль оши-
х к LLC-уровня. В табл. 5.3 показано отображение различных протоколов в модели BOC/OSI.
Протокол FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - стандарт для локальных и средних
сетей передачи данных, основанный на использовании ОК в топологии «кольцо» или «звез-
де.-. Его, как правило, применяют в сетях комплекса зданий или еще для более крупных се-
евых структур. В протоколе FDDI используется метод доступа к среде с помощью переда-
i:: маркера, он охватывает физический уровень и подуровень МАС модели BOC/OSI.
Протокол FDDI имеет достаточно высокую пропускную способность - 100 Мбит/с, что
желает его подходящим для таких приложений, как мультимедиа и видео. Он имеет высо-
г ю отказоустойчивость, так как кольцо FDDI можно образовать из двух колец с передачей
эркеров в двух противоположных направлениях. При этом пользователи (станции, компь-
н: тары) в кольце FDDI могут быть с одинарным и двойным подключением к обоим коль-
ддм. В случае отказа ОК для станций с двойным подключением кольцо автоматически
конфигурируется, и маркер направляется в обход обрыва ОК.
Протокол Х.25 является стандартом глобальных сетей передачи данных и функцио-
х оует на сетевом уровне (табл. 5.3). Обычно он взаимодействует с протоколом канального
товня под названием LAPB (Link Access Procedures - Balanced), который, в свою очередь,
работает поверх протоколов Х.21 или X.21bis или V.32. Протокол Х.25 реализует постоян-
нее или коммутируемые виртуальные каналы, подразумевающие надежное обслуживание и
•соозное управление потоком, хотя используемые в нем скорости невысоки и не позволяют
। х еспечить в глобальной сети работу приложений ЛВС. На физическом уровне протокол
21 позволяет использовать гибридную ячеистую (сотовую) топологию и соединение типа
-«г ?чка-точка». Протокол LAPB представляет собой протокол канального уровня, который
.'еспечивает управление потоком данных уровня LLC и контроль ошибок.
^эблица 5.3. Отображение различных сетевых протоколов и технологий в модели BOC/OSI
Номер ровня Уровень модели ВОС Сетевая технология (протоколы)
Интернет Х.25 Frame Relay ISDN СЦИ/SD H ATM
7 Прикладной
6 Представления
1 5 Сеансовый
4 Транспортный TCP ISDN
3 Сетевой IP Х.25 ISDN LAPD ATM
2 Канальный РРР LAPB Frame Relay ISDN ATM
1 1 Физический РРР SLIP Х.21 и другие Frame Relay ISDN SDH ATM, SDH FDDI и другие
98
ГЛАВА
Протокол Frame Relay (протокол ретрансляции кадров) - технология коммутации
пакетов. Он аналогичен протоколу Х.25 и использует виртуальные каналы. Как и протокол
X.25, Frame Relay применяют в глобальных сетях. В сетях Frame Relay предполагается, ч"
определенные функции мониторинга и контроля ошибок выполняются протоколами более
высокого уровня. Это позволяет Frame Relay работать быстрее протокола X.25. Frame ReLv
функционирует на физическом и канальном уровнях модели BOC/OSI (табл. 5.3). На физ;.
ческом уровне Frame Relay реализует двухточечные соединения в сети с ячеистыми (сото-
выми) топологиями. На подуровне LLC канального уровня ретрансляция кадров поддержи
вает обнаружение (но не исправление) ошибок [74].
Стандарты ISDN и В-ISDN. Стандарт ISDN (Integrated Services Digital Network) - этэ
набор стандартов, разработанных для передачи речевой или видеоинформации, равно как н
обычных данных в цифровой телефонной сети. Стандарт В-ISDN (Broadband ISDN) обеспе-
чивает более высокую пропускную способность, его можно использовать в таких приложе-
ниях, как видео, работа с изображениями и мультимедиа и применять совместно с таким
сетевыми технологиями, как СЦИ/SDH и ATM.
На физическом уровне ISDN реализует мультиплексирование с разделением времени. На
сетевом уровне определяется рекомендациями ITU-T [74]. Отображение ISDN в модели ВОС
показано в табл. 5.3. Этот стандарт функционирует только как служба передачи информацю
На канальном уровне в спецификации ISDN используется протокол LAPD (Link Access Proc;
dure, D Channel), предусматривающий дуплексный сервис, не ориентированный на соединение
Для интеграции аналоговой и цифровой систем передачи в цифровых сетях связи ста??
дарт ISDN позволяет применять соединения с коммутацией каналов или пакетов. Подобны:
соединения реализуются с помощью цифровых коммуникационных каналов - конвейере *
битов. Такие конвейеры позволяют мультиплексировать несколько каналов со стандартне е
скоростью передачи данных. Эти каналы классифицируются следующим образом [74]:
- Канал А - аналоговый канал 4 кГц или канал ТЧ;
- Канал В - цифровой канал на 64 кбит/с;
- Канал С - цифровой канал на 8 или 16 кбит/с (используется для управления по вспс-
могательному каналу);
- Канал D - цифровой канал на 16 или 64 кбит/с (применяется для передачи широко-
полосных сигналов), он включает в себя три подканала: 5 для передачи, t д.т*
телеметрии ир для передачи пакетов данных с малой полосой пропускания;
- Канал Е - цифровой канал на 64 кбит/с (для внутренней передачи сигналов ISDN);
- Канал Н - цифровой канал на 384, 1536 или 1920 кбит/с.
Протокол LAPD функционирует по каналу D.
Следующие три комбинации каналов стандартизированы рекомендациями ITU-T в ка-
честве международных коммуникационных услуг:
- Basic rate включает в себя 2 В-канала (на. 64 кбит/с) и 1 D-канал (на 16 кбит/с);
- Primary rate - один D-канал (64 кбит/с), 23 В-канала (в США и Японии) или 30 В-
каналов (в Европе и Австралии);
- Гибридный - один A-канал (аналоговый 4 кГц) и 1 С-канал (цифровой, 8 или 16 кбит/с)
Технология СЦИ/SDH (Synchronous Digital Hierarchy) занимает особое место в ряд
сетевых технологий, рассматривается в различных аспектах во многих разделах книг?
(табл. 5.3) и обеспечивает двухточечные соединения в сетях различной топологии с приме-
нением метода мультиплексирования TDM.
Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode) - стандарт, который обычно относят г
глобальным сетям, однако ее можно применять и в локальных. Этот стандарт охватывает
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ
99
опальный и сетевой уровни модели BOC/OSI (см. табл. 5.3). Он функционирует поверх та-
ет протоколов физического уровня, как FDDI и СЦИ/SDH. Отличительной чертой ATM
тзляется коммутация ячеек, представляющих 53-байтовый пакет, передаваемый по вирту-
альному каналу. Еще одной функцией сетевого уровня является статический выбор мар-
хрута. На подуровне LLC и канальном уровне ATM предусматривает изохронную передачу
* контроль ошибок.
Более подробно сетевые технологии и стандарты ATM и СЦИ/SDH будут рассмотрены
♦же.
5.4. Стеки сетевых протоколов
Г тек протоколов BOC/OSI. Стандартизация сетевых коммуникационных протоколов
т-тяется одним из важнейших направлений в области вычислительных и телекоммуника-
:т онных сетей. Среди большого количества стеков коммуникационных протоколов наи-
лее распространенными являются стеки протоколов TCP/IP и OSI. В большинстве из
- на нижних уровнях модели ВОС - физическом и канальном - используют одни и те
ж : хорошо стандартизованные протоколы Ethernet, Х.25, ATM, СЦИ/SDH и некоторые
хугие, которые позволяют использовать в различных сетях один и тот же тип аппарату-
’ х. В противоположность этому на верхних уровнях модели ВОС все стеки работают по
?им протоколам, которые часто не соответствуют рекомендуемому моделью BOC/OSI
’избиению на уровни, в частности, функции уровня представления и сеансового уровня и
ьк правило, бывают объединены с прикладным. Такое несоответствие связано с тем, что
~ - юнная модель BOC/OSI появилась как результат обобщения уже существующих и ре-
ххно используемых стеков протоколов.
Следует различать эталонную модель BOC/OSI и стек протоколов BOC/OSL Модель
теделяет концептуально схему взаимодействия открытых систем, а стек представляет со-
й набор вполне конкретных спецификаций протоколов. В отличие от других стек
~ «/OSI полностью соответствует модели BOC/OSI и включает спецификации протоколов
-х всех семи уровней ее взаимодействия.
На нижних уровнях стек BOC/OSI использует разработанные вне стека протоколы ниж-
£ х уровней модели ВОС и поддерживает протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, протоколы
: бальных сетей Х.25, ATM, СЦИ/SDH, ISDN и др. Протоколы сетевого, транспортного и
хясового уровней стека BOC/OSI специфицированы и реализованы различными производи-
.: .ями, но распространены пока мало. Наиболее распространенными являются прикладные
хс’токолы стека BOC/OSI, к которым относятся протоколы передачи файлов РТАМ, эмуля-
< терминала VTP, справочной службы Х.500, электронной почты Х.400 и др. [41].
Протоколы стека BOC/OSI отличаются большой сложностью и неоднозначностью спе-
х иикаций из-за их высокой универсальности применительно ко всем существующим и
ши- зь появляющимся сетевым технологиям. Из-за сложности они требуют больших затрат
вычислительной мощности центрального процессора и являются подходящими для рабочих
<"" -Хций, а не для сетей персональных компьютеров.
Стек протоколов BOC/OSI - это международный стандарт, не зависимый от различных
ж: лзводителей сетевого оборудования. Он популярнее в Европе, чем в США, так как там
linn чти не осталось старых сетей, работающих по собственным протоколам.
Стек протоколов TCP/IP был разработан по инициативе Министерства обороны США
=йн. ее 20 лет назад для связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сетями как набор
<|иг хих протоколов для разнородной вычислительной среды. Этот стек используют для свя-
100
ГЛАВА 5
зи компьютеров всемирной информационной сети Интернет (Internet), а также в огромном
числе корпоративных сетей. На нижнем уровне стек поддерживает все распространенные
стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей - это Ethernet, Toker
Ring, FDDI, для глобальных сетей - протоколы работы на аналоговых коммутируемых г:
выделенных линиях SLIP, PPP, протоколы сетей Х.25 и ISDN, ATM и СЦИ/ SDH (табл. 5.4)
Основными протоколами стека, давшими ему название, являются IP и TCP, которые е
терминологии модели BOC/OSI относятся к сетевому и транспортному уровням соответст-
венно. Протокол IP передает пакеты по составной сети, а протокол TCP гарантирует надеж-
ность их доставки.
Стек протоколов TCP/IP вобрал в себя большое число протоколов прикладного уровня
К ним относятся такие распространенные, как протокол пересылки файлов FTP, протокол
эмуляции терминала Telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте
сети Интернет, гипертекстовые сервисы службы WWW и др. [41, 42]. В настоящее время
стек протоколов TCP/IP один из самых распространенных стеков транспортных протоколоь
в вычислительных локальных и глобальных, а так же магистральных телекоммуникацион-
ных сетях. В сети Интернет объединено уже свыше 10 миллионов компьютеров по всем}
миру, которые взаимодействуют друг с другом с помощью стека протоколов TCP/IP.
Стремительный рост популярности Интернет привел к тому, что протоколы TCP/IP б
значительной мере вытесняют стек протоколов IPX/SPX компании Novell, необходимый
для доступа к файловым серверам NetWare. Процесс становления стека протоколов TCP/IP
в качестве стека номер один в любых сетях продолжается, и сейчас любая промышленная
операционная система обязательно включает программную реализацию этого стека. Наряд}
с этим существует большое количество локальных, корпоративных и территориальных се-
тей, непосредственно не являющихся частями Интернет, в которых также используют про-
токолы TCP/IP. Чтобы отличать их от сети Интернет, эти сети называют сетями TCP/IP или
просто IP-сетями.
Таблица 5.4. Соответствие основных стеков протоколов модели BOC/OSI
Номер уровня Уровень модели BOC/OSI Стек протоколов
IBM/Microsoft TCP/IP Novell BOC/OSI
7 Прикладной SMB Telnet, FTP, SNMP, SMTP, WWW NCP, SAP X.400, X.500, FT AM
6 Представления SMB* Telnet, FTP, SNMP, SMTP, WWW NCP, SAP Протокол пред- ставления OSI
5 Сеансовый NetBIOS TCP NCP, SAP Сеансовый протокол OSI
4 Транспортный NetBIOS TCP SPX Транспортный протокол OSI
3 Сетевой IP, RIP, OSPF IPX, RIP, NLSP ES-ES, IS-IS
2 Канальный Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, SLIP, lOOVG-AnyLAN, X.25, ATM, LAP-B, LAP-D, PPP Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, SLIP, lOOVG-AnyLAN, X.25, ATM, LAP-B, LAP-D, PPP Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, SLIP, lOOVG-AnyLAN, X.25, ATM, LAP-B, LAP-D, PPP Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, SLIP lOOVG-AnyLAN, X.25, ATM, LAP-B. LAP-D, PPP
1 Физический Медный кабель, оптическое волокно I
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ
101
Протокол IP (Internet Protocol) работает на сетевом уровне. Это дейтаграммный прото-
< эл, не ориентированный на установление соединения. Пакеты IP называются также дейта-
гаммами IP. В протоколе IP используется коммутация пакетов, а выбор маршрутов выпол-
- яется с помощью динамических таблиц маршрутизации, которые анализируются при про-
эждении каждого маршрутизатора. Пакеты, составляющие сообщение, можно маршрути-
ировать в интерсети в зависимости от состояния каждого сетевого сегмента. Например, ес-
ти канал отключен или перегружен, то пакеты направляются по другому маршруту.
К каждому пакету добавляется заголовок IP, включающий информацию об источнике и
лучателе. Если в сети возникает необходимость разделить пакеты на части и собрать их при
поступлении к получателю или в промежуточной точке, то в IP применяют последовательную
смерацию. Протокол IP контролирует ошибки, анализируя контрольную сумму в заголовке.
Протокол TCP (Transmission Control Protocol) - протокол управления передачей отно-
. лтся к транспортному уровню стека TCP/IP протоколов Интернет. Он обеспечивает адре-
- *цию служб на сетевом уровне с помощью сервиса, а для протоколов высокого уровня на-
дежный дуплексный транспортный сервис, ориентированный на установление соединения.
: зботает он совместно с протоколом IP и обеспечивает передачу пакетов в интерсети. Каж-
:?му виртуальному каналу TCP присваивает идентификатор соединения (порт). Данный
“эотокол предусматривает фрагментацию сообщения и его сборку с помощью последова-
ельной нумерации фрагментов. Благодаря использованию подтверждений с помощью про-
-зкола TCP лучше контролируются ошибки.
Протокол UDP (User Datagram Protocol) - протокол передачи пользовательских дейта-
^?амм не ориентирован на установление соединения, работающий на транспортном уровне.
_ля обеспечения доставки дейтаграмм он использует адрес порта, являющегося указателем
тэоцесса, а не идентификатором соединения, как в TCP. Меньшие непроизводительные по-
' ери делают этот протокол более эффективным, чем TCP.
Протоколы стека TCP/IP верхнего уровня обычно реализуют приложения или служ-
ы для работы в Интернет, например передачу файлов или электронную почту. Протокол
rTP (File Transfer Protocol) применяется для передачи файлов между узлами интерсети.
* роме этого, он позволяет пользователям взаимодействовать с удаленной системой. Этот
протокол работает на трех верхних уровнях модели BOC/OSI. На сеансовом уровне он ад-
министрирует сеанс, устанавливает соединение, передает файлы и закрывает соединение.
- а уровне представления выполняет трансляцию файлов, на прикладном уровне предлагает
.етевые службы, а именно, файловые и средства коллективной работы. Протокол FTP одно-
ранговый, позволяет передавать файлы между разнородными узлами, поскольку использует
бщую файловую структуру, не зависимую от операционных систем.
Протокол Telnet используют для эмуляции удаленных терминалов. Эта служба позволя-
ет пользователям обращаться к приложениям удаленной системы путем эмуляции одного из
ее терминалов. Он поддерживает соединение между различными опрерационными систе-
мами, работает на верхних трех уровнях модели BOC/OSI, а на сеансовом уровне обеспечи-
вает управление диалогом, используя полудуплексный метод, а на уровне представления он
выполняет трансляцию, используя последовательность байтов и коды символов. На при-
падком уровне предлагает функции поддержки удаленных операций.
Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - упрощенный протокол электронной
точты маршрутизирует почтовые сообщения. Он работает на прикладном уровне и обеспе-
чивает средства обмена сообщениями. SMTP не предусматривает пользовательского интер-
фейса для приема и передачи сообщений, однако его поддерживают многие приложения
лектронной почты Интернет. Для передачи почтовых сообщений в интерсети SMTP ис-
пользует протоколы TCP и IP.
102
ГЛАВА £
Поскольку стек TCP/IP изначально создавался для глобальной сети Интернет, он имее-
ряд преимуществ перед другими стеками, когда речь заходит о построении сетей, вклю-
чающих глобальные связи [41, 42]. В частности, очень полезной является его способности
фрагментировать пакеты, что оказывается весьма привлекательным для его применения £
больших сетях, построенных по совершенно разным принципам. В каждой из таких сетей
можно задать собственное значение максимальной длины единицы передаваемых данньг
(кадра). В таком случае при переходе из одной сети, имеющей большую максимальнук
длину кадра, в сеть с меньшей возникает необходимость деления передаваемого кадра на
несколько частей, что весьма эффективно и обеспечивает протокол IP стека TCP/IP.
Другой особенностью технологии TCP/IP является гибкая система адресации, позво-
ляющая более просто по сравнению с другими включать в интерсеть сети других техноло-
гий. Это также способствует применению стека TCP/IP для построения больших гетеро-
генных сетей. В нем очень экономно используются возможности широковещательных рас-
сылок. Это свойство крайне необходимо при работе на низкоскоростных каналах связи, ко-
торые характерны для территориальных сетей.
Преимущества, которые дает стек протоколов TCP/IP для построения сетей, неразрывнс
связаны с высокими требованиями, предъявляемыми к ресурсам, и сложностью админист-
рирования IP-сетей. Мощные функциональные возможности протоколов стека TCP/IP тре-
буют для своей реализации больших вычислительных ресурсов и затрат. Реализация гибкой
системы адресации и отказ от широковещательных рассылок приводят к наличию в IP-сети
различных централизованных служб типа DNS, DHCP и т.п. [41]. Каждая из этих служс
предназначена для облегчения администрирования сети, включая конфигурирование сете-
вого оборудования.
Многочисленные преимущества Интернет, сделали этот стек широко используемым как
в глобальных, так и локальных сетях.
Стек протоколов IPX/SPX. Этот стек компании Novell, разработан для сетевой операци-
онной системы NetWare еще в начале 80-х годов. Протоколы сетевого и сеансового уровней
Internetwork Packet Exchange (IPX) и Sequenced Packet Exchange (SPX), которые дали название
стеку. Популярность стека IPX/SPX связана с популярностью операционной системы Novel.
NetWare, которая сохраняет мировое лидерство по числу установленных систем, хотя в по-
следнее время она несколько снизилась (растет популярность Microsoft Windows NT) [41].
Многие особенности стека IPX/SPX обусловлены ориентацией ОС NetWare ранних вер-
сий на работу в локальных сетях небольших размеров, состоящих из персональных компь-
ютеров со скромными ресурсами, из-за чего протоколы стека IPX/SPX хорошо работали в
локальных и не очень хорошо в больших корпоративных сетях, так как последние слишком
перегружали медленные глобальные связи широковещательными пакетами, которые интен-
сивно используются несколькими протоколами этого стека (например, для установления
связи между клиентами и серверами). Однако с момента выпуска ОС версии NetWare 4.0
компания Novell внесла и продолжает вносить в свои протоколы серьезные изменения, на-
правленные на их адаптацию для работы в больших корпоративных сетях. Сейчас стек про-
токолов IPX/ SPX реализован не только в NetWare, но и в некоторых других популярных
сетевых ОС, например SCO UNIX, Sun Solaris, Microsoft Windows NT (см. табл. 5.4).
Стек протоколов NetBIOS/SMB широко используется в продуктах компаний IBM и
Microsoft. На физическом и канальном уровнях в качестве протоколов этого стека исполь-
зуются наиболее распространенные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, NetBEUI и SMB
(верхние уровни) и др. (см. табл. 5.4).
Протокол этого стека NetBIOS (Network Basic Input/Output System) появился в 1984 г.
как расширение стандартных функций базовой системы ввода/вывода (BIOS) IBM PC для
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ
103
«гевой программы PC Network компании IBM. В дальнейшем этот протокол был заменен
нжг стоколом расширенного пользовательского интерфейса NetBEUI - NetBIOS Extended
II... er Interface. Для обеспечения совместимости приложений в качестве интерфейса к прото-
IK ту NetBEUI был сохранен интерфейс NetBIOS. Протокол NetBEUI разрабатывался как
днсоективный, потребляющий немного ресурсов и предназначенный для сетей, насчиты-
iiuiiiiL*: щих не более 200 рабочих станций. Этот протокол содержит много полезных сетевых
нг дкций, которые можно отнести к сетевому, транспортному и сеансовому уровням модели
IB С OSI, однако с его помощью невозможна маршрутизация пакетов. Это ограничивает его
иппгименение локальными сетями, не разделенными на подсети, и делает невозможным исполь-
жеание его в составных сетях. Некоторые ограничения NetBEUI снимаются реализацией это-
и протокола NBF (NetBEUI Frame), которая включена в ОС Microsoft Windows NT [41].
Протокол SMB (Server Message Block) выполняет функции уровней представления и
11Ж>зиадного (см. табл. 5.4). На основе SMB реализуется файловая служба, а также службы
|[Ш1г-зти и передачи сообщений между приложениями.
Стеки протоколов SNA компании IBM, DECnet корпорации Digital Equipment и Apple-
Т. дх AFP компании Apple применяются в основном в ОС и сетевом оборудовании этих
ж:, м. ланий.
В табл. 5.4 показано соответствие некоторых, наиболее распространенных стеков про-
г ?лов уровням модели BOC/OSI. Зачастую это соответствие весьма условно, так как мо-
BiL b BOC/OSI — это только концептуальное руководство по взаимодействию систем, при-
достаточно общее. Конкретные протоколы различных сетевых технологий разрабаты-
аждись для решения специфических задач, причем многие из них появились до разработки
ж:-дели BOC/OSI. Разработчики стеков отдавали предпочтение быстроте работы сети в
у ерб модульности, поэтому ни один стек, кроме BOC/OSI, не разбит на семь уровней. Ча-
iiiuifc зсего в стеках протоколов явно выделяются 3-4 уровня: уровень сетевых адаптеров, в
ж: ром реализуются протоколы уровней физического и канального, сетевой уровень,
глддл портный и уровень служб, включающий в себя функции сеансового уровня, уровня
nr it оставления и прикладного.
Т аким образом, как в локальных, так и глобальных сетях идеологической основой стан-
даог’тизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодейст-
вии Протоколы в виде иерархически согласованных наборов протоколов дают формализо-
ванные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обме-
тзгются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах.
Формализованные правила, определяющие взаимодействие сетевых компонентов сосед-
№»|цн'! уровней одного узла, называют интерфейсами. Интерфейсы определяют набор сервисов,
iimrt доставляемый данным уровнем модели ВОС соседнему уровню. Иерархически организо-
HBih-ддый набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, назы-
1Жше< : стеком коммуникационных протоколов. Важнейшим направлением стандартизации в
|(1!шг . дсти сетевых технологий является стандартизация коммуникационных протоколов.
5 5. Принципы объединения сетей
fд мотрим основные принципы объединения сетей на основе протоколов сетевого уровня
ж. дели ВОС и некоторые вопросы, связанные с построением больших сетей [26, 41].
Сетевой уровень рассматривается как средство построения больших сетей. В эталонной
шш дели ВОС в функции сетевого уровня входят следующие:
- передача пакетов между конечными узлами в составных сетях;
- выбор маршрута передачи пакетов, наилучшего по некоторому критерию;
104
ГЛАВА i
- согласование разных протоколов канального уровня, применяемых в отдельных nci-4
сетях, в рамках всей составной или объединенной сети.
Протоколы сетевого уровня реализуются, как правило, в виде программных модулей mi
выполняются на конечных узлах сети (в ЛВС - это компьютеры, называемые хостами, d
транспортных сетях - это удаленные интелектуальные мультиплексоры СЦИ/SDH), а таюш
на промежуточных узлах сети (в ЛВС - это маршрутизаторы, называемые шлюзами).
Сложную, структурированную ЛВС, интегрирующую различные базовые технологи^
можно создать средствами не только сетевого уровня, но и канального. Для этого надо ис-
пользовать некоторые типы мостов и коммутаторов. Мост или коммутатор разделяет се"ъ
на сегменты, локализуя трафик внутри сегмента. При этом сеть разделяют на отдельные
подсети, из которых могут быть построены составные сети достаточно крупных размеров.
Однако построение сложных сетей только на основе оборудования канального уро в: л
(маршрутизаторов и коммутаторов, выполняющих функции повторителей, мостов и комм....
таторов) имеет существенные ограничения и недостатки [41]. В топологии такой сели
должны отсутствовать петли, логические сегменты сети слабо изолированы друг от др -
га, достаточно сложно решается задача управления трафиком, система адресации одн :..
уровневая и недостаточно гибкая. Возможностью трансляции протоколов канального урс_~
ня обладают далеко не все типы мостов и коммутаторов, к тому же эти возможности огр ^
ничены. Естественное решение - это привлечение средств более высокого сетевого уровня
Основная идея введения сетевого уровня при построении больших сетей состоит в еле
дующем [26,41]. Сеть рассматривают как совокупность нескольких и называют составы к
сетью или интерсетью (internet). Сети, входящие в составную сеть, называют подсетям?
составляющими сетями или просто сетями. Когда две или более сети организуют совмес
ную транспортную службу, то режим взаимодействия называют межсетевым взаимоде.
ствием (internetworking).
Подсети соединяются между собой маршрутизаторами, в качестве которых могут ис-
пользоваться как собственно маршрутизаторы, так и коммутаторы. Компонентами соста?
ной сети могут быть как локальные, так и глобальные сети. Внутренняя структура кажде?
сети не имеет значения при рассмотрении сетевого протокола. Все узлы в пределах о дне
подсети взаимодействуют, используя единую для них технологию. Так, в составную се~
может входить несколько сетей разных технологий: локальные сети Ethernet, Fast Etheme
Token Ring, FDDI и глобальные сети Frame Relay, X.25, ISDN, ATM, СЦИ/SDH. Каждая г
этих технологий (за исключением ATM, СЦИ/SDH) достаточна, чтобы организовать взаи
модействие всех узлов в своей подсети, но не обеспечивает организацию связи между прои:
вольно выбранными узлами, принадлежащими разным подсетям. Для организации взаимс-
действия требуются дополнительные средства, которые и предоставляет сетевой уровень.
Сетевой уровень обеспечивает работу всех подсетей в процессе передачи пакетов с<
общений по составной сети. Для перемещения данных в пределах подсетей сетевой уровен:
обращается к используемым в этих подсетях технологиям. Для сетевого уровня предусма?
ривается собственная система адресации, не зависящая от способов адресации узлов в от-
дельных подсетях, которая позволяет на сетевом уровне универсальным и однозначны?
способом идентифицировать любой узел объединенной или составной сети.
Естественным способом формирования сетевого адреса является уникальная нумерации
всех подсетей составной сети и нумерация всех узлов в пределах каждой подсети. Таки?
образом, сетевой адрес включает в себя номера сети (подсети) и узла. В качестве номера ут
ла может быть задано некоторое число, никак не связанное с локальной технологией, коте
рое однозначно идентифицирует узел в пределах данной подсети. Такой подход более унг
"ЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ
105
реален и характерен для стека протоколов TCP/IP: каждый узел составной сети имеет на-
чду с локальным адресом еще один - универсальный сетевой.
Данные, которые поступают на сетевой уровень и которые необходимо передать через
ставную сеть, снабжаются заголовком сетевого уровня. Данные вместе с заголовком об-
*сзуют пакет. Заголовок пакета сетевого уровня имеет унифицированный формат, не зави-
сший от форматов кадров канального уровня тех сетей, которые могут входить в объеди-
ненную сеть, он, наряду с другой служебной информацией, включает данные о номере сети,
। торой предназначается этот пакет. Сетевой уровень определяет маршрут и перемещает
\л<ет между подсетями.
При передаче из одной подсети в другую пакет сетевого уровня, инкапсулированный в
т и бывший канальный кадр первой подсети, освобождается от заголовков этого кадра и ок-
~. жается заголовками кадра канального уровня следующей подсети. Информацией, на ос-
- ?ве которой делается эта замена, являются служебные поля пакета сетевого уровня. В поле
^реса назначения нового кадра указывается локальный адрес следующего маршрутизатора.
7ри этом если в подсети данные доставляются средствами канального и физического уров-
-:ей, то пакеты сетевого уровня упаковываются в кадры канального. Если же в какой-либо
: ?дсети для транспортировки сообщений используется технология, основанная на стеках с
‘ лыпим числом уровней, то пакеты сетевого уровня упаковываются в блоки передаваемых
данных самого высокого уровня подсети [41].
Кроме номера сети заголовок сетевого уровня должен содержать и другую ин-
:< рмацию, необходимую для успешного перехода пакета из одной сети в другую. К такой
н формации может относиться, например, номер фрагмента пакета, необходимый для успеш-
- ?го проведения операций сборки-разборки фрагментов при соединении сетей с разными
' зксимальными размерами пакетов, время жизни пакета, указывающее, как долго он переме-
ддется по сети, качество услуги - критерий выбора маршрута при межсетевых передачах.
Организация межсетевого взаимодействия средствами сетевого уровня эталонной моде-
> ВОС, в основе которого лежит организация совместной или единой транспортной служ-
' ы для всей составной или единой транспортной сети, служит основой для интеграции раз-
лучных сетевых технологий в современных цифровых сетях.
5.6. Общие принципы интеграции сетевых технологии
Реализация межсетевого взаимодействия средствами стека протоколов TCP/IP. В на-
л’оящее время стек протоколов TCP/IP является самым популярным и наиболее распро-
:-раненным средством организации составных сетей. Поэтому в дальнейшем функции сете-
1 Прикладной уровень
11 Основной (транспортный) уровень
III Уровень межсетевого взаимодействия
IV Уровень сетевых интерфейсов
? :го уровня эталонной модели ВОС будут рассматриваться на примере этого стека.
В стеке протоколов TCP/IP определены четыре уровня (рис. 5.2) [26,41]. Каждый из них не-
ет на себе нагрузку по решению основной задачи - организации надежной и производительной
* 2 боты составной сети, части которой построены на основе разных сетевых технологий.
Уровень межсетевого взаимодействия
шляется основой всей архитектуры стека
дотоколов TCP/IP, который реализует пе-
~едачу пакетов в режиме без установления
. уединений, то есть дейтаграммным спо-
бом. Передача пакетов идет по маршру-
ту. который в данный момент наиболее ра- Рис. 5.2. Многоуровневая архитектура
луональный. стека TCP/IP
106
ГЛАВА 5
Основным для сетевого уровня в модели BOC/OSI в стеке TCP/IP является протокол IP
который хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие
в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных лини?
связи. Являясь дейтаграммным протокол не гарантирует доставку пакетов до узла назначе-
ния в сети, но предусматривает механизмы повышения надежности их доставки.
К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с состав-
лением и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной
информации RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), а также прото-
кол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol). По-
следний предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сет?:
и узлом-источником пакета. С помощью специальных пакетов ICMP сообщает о невозмож-
ности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки паке-
та из фрагментов, об аномальных значениях параметров, об изменении маршрута пересыл-
ки и типа обслуживания, о состоянии системы и т. п. [41].
Поскольку в стеке TCP/IP на сетевом уровне не устанавливаются соединения, то не га-
рантируется и их доставка по назначению, включая и порядок их доставки. Задачу обеспе-
чения надежной информационной связи между двумя конечными узлами сети решает ос-
новной уровень стека TCP/IP, называемый также транспортным.
На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP (Transmission
Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Прото-
кол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными прикладным?:
процессами, благодаря образованию логических соединений. Он позволяет объектам оди-
накового ранга в сети (компьютерам отправителю и получателю) поддерживать обмен дан-
ными в дуплексном режиме. Протокол TCP позволяет без ошибок передать и доставить
сформированный на одном из компьютеров поток пакетов в любой другой компьютер, вхо-
дящий в составную сеть, разделить поток пакетов на части - сегменты и передать их ниж-
нему уровню. После того, как эти сегменты будут доставлены средствами уровня межсетево-
го взаимодействия в пункт назначения, протокол TCP снова соберет их в непрерывный поток
данных - переданное сообщение.
Протокол UDP передает прикладные пакеты дейтаграммным способом, как и главный
протокол уровня межсетевого взаимодействия IP, и выполняет только функции связующего
звена (мультиплексора) между сетевым протоколом и многочисленными службами при-
кладного уровня или пользовательскими процессами.
Прикладной уровень объединяет все службы, предоставляемые системой пользова-
тельским приложениям. За долгие годы использования в сетях различных стран и организа-
ций стек протоколов TCP/IP вобрал в себя большое число протоколов и служб прикладного
уровня. Прикладной уровень реализуется программными системами, построенными в архи-
тектуре клиент-сервер, базирующимися на протоколах нижних уровней. В отличие от прото-
колов остальных трех уровней, протоколы прикладного уровня «занимаются» деталями кон-
кретного приложения и «не интересуются» способами передачи данных по сети. Этот уровень
постоянно расширяется за счет присоединения к старым, прошедшим многолетнюю эксплуа-
тацию, сетевым службам типа Telnet, FTP, TFTP, DNS, SNMP, сравнительно новых служб та-
ких, например, как протокол передачи гипертекстовой информации HTTP [26,41].
Принципиальным отличием архитектуры стека протоколов TCP/IP от многоуровневой
архитектуры для других стеков является интерпретация функций самого нижнего уровня -
уровня сетевых интерфейсов. Протоколы этого уровня должны обеспечивать интеграцию
различных сетевых технологий или других сетей в составную или единую. При этом задача
интеграции определена так: сеть TCP/IP должна предусматривать включение в себя средств
"ЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЦИФРОВОЙ СЕТИ СВЯЗИ
107
—бой другой сети, какую бы внутреннюю технологию передачи данных эта сеть не ис-
: льзовала. Отсюда следует, что этот уровень нельзя определить однозначно. Для каждой
язевой технологии, включаемой в составную сеть подсети, должны быть разработаны соб-
зенные интерфейсные средства, к которым относятся протоколы инкапсуляции IP-
т гкетов уровня межсетевого взаимодействия в кадры локальных и базовых сетевых техно-
n гий транспортных сетей, таких как Ethernet, ATM, SDH и др. (см. рис. 1.5) [41,42, 84].
Уровень сетевых интерфейсов в протоколах стека TCP/IP не регламентируется. Однако он
одерживает все наиболее распространенные стандарты физического и канального уровней.
ЛВС - это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, lOOVG-AnyLAN. Для
бальных сетей - это протоколы соединений типа «точка-точка» SLIP и РРР, протоколы
: бальных сетей с коммутацией пакетов Х.25, Frame Relay, и транспортных сетей - ATM,
J1SDH. Для последнего случая разработаны спецификации, определяющие использование
нологии ATM и СЦИ/SDH в качестве транспорта канального уровня.
Обычно при появлении новая технология локальных или глобальных сетей быстро
•]i!w г-о чается в стек TCP/IP благодаря разработке спецификации, определяющей метод инкап-
яции IP-пакетов в кадры сетевой технологии. Например, спецификация, определяющая
боту IP через сети ATM, появилась в 1994 г. вскоре после принятия основных стандартов
й технологии [41, 82].
Соответствие уровней стека протоколов TCP/IP семиуровневой модели BOC/OSI.
" как стек протоколов TCP/IP был разработан до появления модели BOC/OSI, то, несмот-
на его многоуровневую структуру, соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели
? jC/OSI достаточно условно (табл. 5.5). Подобно архитектуре модели BOC/OSI в много-
х вневой архитектуре стека TCP/IP можно выделить уровни, функции которых зависят от
г нкретной технической реализации сети, и уровни, функции которых ориентированы на
~i'оту с приложениями.
*зюлица 5.5. Соответствие уровней стека протоколов TCP/IP эталонной модели BOC/OSI
Номер /ровня модели ВОС Модель ВОС Номер уровня стека
7 WWW, Gopher, WAIS SNMP FTP Telnet SMTP TFTP J
6 WWW, Gopher, WAIS SNMP FTP Telnet SMTP TFTP J
ж 3 TCP TCP TCP TCP TCP UDP II
4 TCP TCP TCP TCP TCP UDP II
3 IP ICMP RIP OSPF OSPF ARP ARP III
i 2 Ethernet, Token Ring, FDDI, X.25, SLIP, PPP Ethernet, To- ken Ring, FDDI, X.25, SLIP, PPP Ethernet, To- ken Ring, FDDI, X.25, SLIP, PPP Ethernet, To- ken Ring, FDDI, X.25, SLIP, PPP Ethernet, To- ken Ring, FDDI, X.25, SLIP, PPP Ethernet, To- ken Ring, FDDI, X.25, SLIP, PPP IV
1 । Ethernet, Token Ring, FDDI, X.25, SLIP, PPP Ethernet, To- ken Ring, FDDI, X.25, SLIP, PPP , Ethernet, To- ken Ring, FDDI, X.25, SLIP, PPP Ethernet, To- ken Ring, FDDI, X.25, SLIP, PPP Ethernet, To- ken Ring, FDDI, X.25, SLIP, PP Ethernet, To- ken Ring, FDDI, X.25, SLIP, PPP IV
Протоколы прикладного уровня стека протоколов TCP/IP работают на компьютерах и
.;::г~евых узлах, выполняющих приложения пользователей. Даже полная замена сетевого
... гудования в общем случае не должна влиять на работу приложений, если они получают
Bin гг к сетевым возможностям через протоколы прикладного уровня.
108
ГЛАВА 5
Протоколы транспортного уровня в большей степени зависят от сети, так как они реа-
лизуют интерфейсы к уровням стека протоколов TCP/IP, непосредственно организующие
передачу данных по сети. Однако, подобно протоколам прикладного уровня, программные
модули, реализующие протоколы транспортного уровня, устанавливают только на конеч-
ных узлах сети. Протоколы двух нижних уровней полностью определяются аппаратной
реализацией сети, т.е. являются сетезависимыми, поэтому программные модули протоколов
уровней межсетевого взаимодействия и сетевых интерфейсов устанавливаются как на конеч-
ных узлах составной сети, так и на маршрутизаторах и коммутаторах сети.
Каждый коммуникационный протокол в рамках эталонной модели BOC/OSI оперирует
с определенными единицами объема передаваемых данных. Для стека протоколов TCP/IP
существует устоявшаяся терминология [41]. Потоком называют данные, поступающие от
приложений на вход протоколов транспортного уровня TCP и UDP. Протокол TCP нарезает
из потока данных сегменты. Единицу данных протокола UDP часто называют дейтаграм-
мой. Дейтаграмма - это общее название для единиц данных, которыми оперируют протоко-
лы без установления соединений. К таким протоколам относится и протокол межсетевого
взаимодействия IP. Дейтаграмму протокола IP называют также пакетом. В стеке протоко-
лов TCP/IP принято называть кадрами (фреймами) единицы данных протоколов, на основе
которых IP-пакеты переносятся через подсети составной сети.
Общие выводы. Таким образом, составная сеть - это объединение или совокупность
нескольких сетей, называемых подсетями, которые соединяются между собой маршрутиза-
торами. Организацию совместной транспортной службы в составной сети называют меж-
сетевым взаимодействием. На сетевом уровне передаются пакеты между конечными узла-
ми в составных сетях, выбирается маршрут, согласуются локальные и глобальные сетевые
технологии отдельных подсетей и сетей. При этом маршрут определяется как путь, который
должен пройти пакет от узла - отправителя до узла - получателя конечного пункта назначе-
ния по последовательности маршрутизаторов. Выбор маршрута из нескольких возможных
осуществляют маршрутизаторы и конечные узлы на основе таблиц маршрутизации, в которые
записи заносятся автоматически с помощью протоколов маршрутизации.
Протоколы маршрутизации следует отличать от сетевых протоколов. Первые собирают
и передают по сети чисто служебную информацию о возможных маршрутах, а вторые толь-
ко пользовательские данные. Сетевые протоколы и протоколы маршрутизации реализуются в
виде программных модулей находящихся на конечных узлах у пользователей сети (компью-
терах), а на промежуточных узлах сети - в маршрутизаторах. Функции маршрутизаторов мо-
гут выполнять как специализированные устройства, так и универсальные компьютеры.
Наибольшее распространение для построения составных сетей получил стек протоколов
TCP/IP, имеющий четыре уровня? прикладной, основной, уровень межсетевого взаимодейст-
вия и уровень сетевых интерфейсов. Прикладной уровень объединяет все службы, предостав-
ляемые системой пользовательским приложениям, такие как традиционные сетевые службы
типа Telnet, FTP, TFTP, DNS, SNMP, а также сравнительно новые, например, протокол пере-
дачи гипертекстовой информации HTTP. На основном уровне стека протоколов TCP/IP, назы-
ваемом также транспортным, работают протоколы TCP и UDP. Протокол управления переда-
чей TCP обеспечивает надежную информационную связь между двумя конечными узлами.
Дейтаграммный протокол UDP используется как экономичное средство связи уровней межсе-
тевого взаимодействия с прикладным уровнем. Уровень межсетевого взаимодействия реали-
зует концепцию коммутации пакетов в режиме без установления соединений.
Протоколы уровня сетевых интерфейсов стека TCP/IP интегрируются в составную сеть
других сетей различных технологий.
Глава 6
Новые системы плодят новые проблемы.
Основная теорема - Закон Мерфи:
Мерфология - общая и частная
Базовые сетевые технологии для
современных цифровых транспортных
и корпоративных сетей связи
6.1. Технологии передачи для транспортных сетей
Для построения современных транспортных и корпоративных сетей наибольшее примене-
ние находят сетевые технологии ПЦИ/PDH, СЦИ/SDH и ATM. В последние годы получили
развитие такие технологии как DWDM, IP поверх ATM и IP поверх СЦИ/SDH, В настоящее
время наибольший прогресс достигнут в создании глобальных магистральных сетей на ос-
нове вышеназванных технологий. Совсем недавно появились новые технологии передачи
IP-трафика с унифицированными соединениями IP-маршрутизаторов, использующими в
качестве канальной среды такие технологии как WDM, DWDM, СЦИ/SDH и ОВ в виде
темных волокон».
Технологии ПЦИ/PDH, СЦИ/SDH и ATM широко применяются для построения транс-
портных сетей разного масштаба. Из перечисленных только первые две в настоящее время
можно рассматривать в качестве основы для построения цифровых первичных или транс-
портных сетей. В качестве технологии построения транспортных сетей технология ATM все
еще находится в стадии становления и не до конца стандартизованна. В отличие от
ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH эта технология охватывает не только уровень первичной или транс-
портной сети, но и объединяет уровни вторичных сетей и сетей доступа с первичной сетью.
В транспортных сетях используется иерархия скоростей передачи в соответствии с меж-
лународными рекомендациями ITU-T и получившим наибольшее распространение, европей-
:ким стандартом, который применяют на сетях связи Российской Федерации [61]. Технология
ПЦИ/PDH поддерживает следующие уровни иерархии цифровых каналов: абонентский
или основной канал ЕО (64 кбит/с) и пользовательские каналы уровней Е1 (2,048 Мбит/с),
Е2 (8,448 Мбит/с), ЕЗ (34,368 Мбит/с), Е4 (139,264 Мбит/с). Уровень цифрового канала Е5
564,992 Мбит/с) определен в рекомендациях ITU-T, но на практике его обычно не использу-
ют. Цифровые каналы ПЦИ/PDH являются входными (полезной нагрузкой) для пользователь-
ских интерфейсов сетей СЦИ/SDH. Применительно к европейскому стандарту интерфейсы
110
ГЛАВА 6
передачи уровней Е1, ЕЗ, Е4 ПЦИ/PDH (в соответствии с Рек. G.703 ITU-T) являются вход-
ными каналами для транспортной сети СЦИ/SDH, в которой они передаются по сетевым
трактам в магистралях сети в виде виртуальных контейнеров соответствующего уровня.
Современная цифровая первичная или транспортная сеть, как правило, строится на ос-
нове совокупности аппаратуры ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH. Цифровые каналы транспортной се-
ти с пропускной способностью (скоростью передачи) от 64 кбит/с до 140 Мбит/с создаются
на основе технологии ПЦИ/PDH, а каналы со скоростью передачи 2 Мбит/с и более созда-
ются на основе технологии СЦИ/SDH (табл. 6.1 и 6.2). Технологии ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH
взаимодействуют друг с другом через процедуры мультиплексирования и демультиплекси-
рования цифровых потоков Е1, ЕЗ и Е4 ПЦИ/PDH в аппаратуре СЦИ/SDH. Здесь и далее
для соответствующей технологии ПЦИ/PDH или СЦИ/SDH ограничимся в основном евро-
пейским стандартом цифровых иерархий, который получил применение в России. В табл. 6.1.
приведены общие характеристики ОЦК Е0 и сетевых трактов El, Е2, ЕЗ и Е4 ПЦИ/PDH [40].
Таблица 6.1. Общие характеристики ОЦК и сетевых трактов ПЦИ/PDH
Уровень ПЦИ/PDH Номинальная скорость передачи, кбит/с Пределы отклонения скорости передачи, кбит/с, х 1(Г5
Е0 64 ±5
Е1 2048 ±5
Е2 8448 ±3
ЕЗ 34368 ±2
Е4 139264 ±1,5
Таблица 6.2. Уровни иерархии и скорости передачи СЦИ/SDH
Уровень СЦИ/SDH Номинальная скорость передачи, Мбит/с Примечание
STM-0 (STS-1) 51,84 Уровень STS-1 (SONET)
STM-1 155,52 ITU-T Рек. G.707
STM-4 622,08 ITU-T Рек. G.707
STM-16 2488,32 ITU-T Рек. G.707
STM-64 • 9953,28 ITU-T Рек. G.707
STM-256 39813,12 Применяется «де-факто»
В технологии ПЦИ/PDH используют принцип плезиохронного (или почти синхронного)
мультиплексирования, в соответствии с которым, например, четыре потока Е1 (2048 кбит/с)
мультиплексируются в один Е2 (8448 кбит/с) с выравниванием тактовых частот входных
сигналов (процедура стаффинга) [3, 61 ]. С учетом того, что общая синхронизация входных
потоков (полезной нагрузки), подаваемых на мультиплексор от разных пользователей, от-
сутствует, в технологии ПЦИ/PDH для второго и более высоких уровней применяют метод
мультиплексирования с чередованием битов (а не байтов) [36, 61]. Поэтому для цифровых
потоков высшего уровня иерархии требуется пошаговое мультиплексирование и демульти-
плексирование в соответствии с принятыми в технологии ПЦИ/PDH уровнями иерархии.
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
111
Основным отличием технологии СЦИ/SDH от ПЦИ/PDH является переход на новый
принцип мультиплексирования. Технология СЦИ/SDH является базовой сетевой технологи-
ей и представляет собой современную концепцию построения цифровой первичной или
транспортной сети. В настоящее время эта технология достигла своего совершенства как
одна из наиболее разработанных и стандартизованных. Она и доминирует на рынке.
Технология СЦИ/SDH в окончательной версии поддерживает уровни иерархии каналов
со скоростями передачи 155,52; 622,08; 2488,32; 9953,28; и 39813,12 Мбит/с, (интерфейсы
передачи, соответствующие синхронным транспортным модулям STM-N (N= 1, 4, 16, 64,
256)) [61]. В транспортной сети пользовательские интерфейсы, соответствующие синхрон-
ным транспортным модулям STM-N более низкого уровня иерархии, могут служить полез-
ной нагрузкой для сетевых элементов более высокого уровня. Технология СЦИ/SDH осно-
вана на полной синхронизации цифровых каналов и сетевых элементов в пределах всей се-
ти, что обеспечивается с помощью соответствующих систем синхронизации и управления
транспортной сетью [3, 61]. В табл. 6.2 приведены значения скоростей передачи синхрон-
ных транспортных модулей STM-N (N = 1, 4, 16,...) в технологии СЦИ/SDH.
Технология СЦИ/SDH по сравнению с ПЦИ/PDH имеет следующие особенности и пре-
имущества/
- предусматривает синхронную передачу и мультиплексирование, что приводит к не-
обходимости построения систем синхронизации сети;
- предусматривает прямое мультиплексирование и прямое демультиплексирование (ввод-
вывод) цифровых потоков ПЦИ/PDH;
- основана на стандартных оптических и электрических интерфейсах, что обеспечивает
совместимость аппаратуры различных производителей;
- позволяет объединить системы ПЦИ/PDH европейской и американской иерархии;
- обеспечивает полную совместимость с аппаратурой ПЦИ/PDH, ATM и IP;
- обеспечивает многоуровневое управление и самодиагностику транспортной сети.
Эти преимущества обусловили широкое применение СЦИ/SDH как современной базо-
вой технологии построения цифровых первичных или транспортных сетей.
Технология АРП/АТМ, основанная на статистическом мультиплексировании различ-
ных входных сигналов, разрабатывалась сначала, как часть широкополосной технологии
В-ISDN. Она предназначена для высокоскоростной передачи разнородного трафика: голоса,
данных, видео и мультимедиа и ориентирована на использование физического уровня вы-
. жоскоростных сетевых технологий, таких как СЦИ/SDH, FDDI и др. В технологии
ВРП/АТМ базовые значения скоростей передачи для интерфейсов доступа (пользователь-
ских интерфейсов) соответствуют цифровым каналам Е0 (64 кбит/с), nxEO, Е1 (2 Мбит/с),
33 (34 Мбит/с), Е4 (140 Мбит/с) ПЦИ/PDH, ATM (25 Мбит/с), Fast Ethernet, FDDI
00 Мбит/с) и некоторым другим, а базовые скорости линейных интерфейсов передачи со-
гветствуют скоростям передачи цифровых каналов STM-N (N = 1, 4, 16, 64 (см. табл. 6.2))
ЦИ/SDH. Несмотря на достаточно высокий уровень развития, стандартизация технологии
чТМ, начатая еще в рамках технологии В-ISDN, еще полностью не завершена [26, 84].
Технология ATM опирается на механизмы статистического мультиплексирования и
здчиняется его законам. Разработчики технологии ATM стремились к компромиссу между
еханизмами мультиплексирования SyTDM и StTDM, стараясь взять все самое лучшее от
боих, в надежде обеспечить однородную структуру сетей связи. Закономерно, что эта тех-
- логия обладает и некоторыми недостатками обоих механизмов мультиплексирования, но
на была первой технологией, на основе которой вместо стандартных и многочисленных
. етей телефонной, телеграфной, факсимильной связи и сетей передачи данных (каждая из
112
ГЛАВА 6
которых в свою очередь рассчитана на обеспечение только одного вида связи со своим спо-
собом переноса информации) предполагалось построить единую цифровую сеть на базе
широкого использования ВОЛС. Однако из-за высокой стоимости аппаратуры ATM и ши-
рокого проникновения протокола IP в сети в глобальных масштабах, высокоскоростные ин-
терфейсы для транспортировки которого появились в последние годы, не позволили осуще-
ствлению этих планов в полной мере.
Технологию ATM не удалось на аппаратном уровне довести до конкретного пользова-
теля, поэтому потребовалась прослойка из протокола IP, приводящая к дополнительным
непроизводительным затратам на передачу сетевого трафика. Все эти факторы сдерживают
развитие технологии ATM и, вполне возможно, приведут к ограниченному ее применению
на телекоммуникационном рынке.
Технология IP является основной сети Интернет и представляет собой набор протоко-
лов, называемый стеком протоколов TCP/IP, а протокол управления передачей IP - прото-
колом сети Интернет. Именно он реализует межсетевой обмен. Главным достоинством яв-
ляется то, что стек протоколов TCP/IP обеспечивает надежную связь между сетевым обору-
дованием различных производителей. Протоколы стека TCP/IP описывают формат сообще-
ний и указывают, каким образом следует обрабатывать ошибки, предоставляют механизм
передачи сообщений в сети независимо от типа применяемого оборудования.
Стек протоколов TCP/IP предоставляет пользователям две основные службы, которые
используют прикладные программы: дейтаграммное средство доставки пакетов в сети и на-
дежную транспортную среду с логическими соединениями между сетевыми элементами.
Основные преимущества стека протоколов TCP/IP и технологии IP в целом, как сетевой
технологии [26, 33];
- независимость от вида и технологии сетевого оборудования;
- обеспечение всеобщей связанности элементов сети;
- обеспечение подтверждений правильности передачи сообщений;
- стандартные сетевые протоколы.
Стеку TCP/IP предстоит еще долгое время быть базовым в корпоративных и глобаль-
ных сетях. Это обусловлено практически полным отсутствием новых приложений, способ-
ных работать самостоятельно поверх сетей ATM.
Развитие инфотелекоммуникационных технологий постоянно стимулируется поиском
возможностей и технологий, способных наиболее эффективно объединять сети, превращая
их в мультисервисные широкополосные и сверхширокополосные. В настоящее время наи-
больший прогресс достигнут в создании глобальных магистральных сетей на основе техно-
логий IP поверх ATM и IP поверх СЦИ/SDH. В последние годы появились новые техноло-
гии передачи IP-трафика, предусматривающие унифицированные соединения маршрутиза-
торов через системы и среды, такие как WDM, DWDM, СЦИ/SDH, «темное волокно». При-
мером такой технологии может быть предложенный в 1999 г. компанией Cisco Systems про-
токол SRP (Spatial Reuse Protocol), который впоследствии стал называться DPT (Dynamic
Packet Transport). В технологии DPT воплотились лучшие качества таких технологий как
СЦИ/SDH, FDDI и др. Технология DPT (которую иногда называют «1Р по волокну») позво-
ляет избежать промежуточных протоколов других сетевых технологий, например СЦИ/SDH
и ATM, при передаче трафика IP по волокну.
К основным преимуществам технологии DTP можно отнести следующие. Применение
формата СЦИ/SDH (уровня STM-1) позволяет передавать трафик DTP по сетям СЦИ/SDH,
благодаря чему обеспечивается их совместимость. При этом магистральные тракты зани-
мают полосу пропускания лишь между точками передачи и приема сигналов, что позволяет
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
113
более эффективно использовать пропускную способность кольцевой топологии сети DPT.
Технологии DPT присущи развитые возможности резервирования трафика за счет реализа-
ции механизмов восстановления в кольцевой топологии сети. Применение протокола IP по-
зволяет реализовать сквозной мониторинг всей сети DPT, начиная от магистральной транс-
портной и заканчивая сетями доступа.
В качестве альтернативы ATM и Frame Relay предлагается технология POS (Pasket over
SDH), позволяющая осуществлять инкапсуляцию пакетов IP непосредственно в кадры
СЦИ/SDH. Технология POS, как и DPT, уже вышла на мировой телекоммуникационный
рынок. Одним из ее достоинств является снижение доли служебной информации в общем
объеме кадра передаваемой информации. По сравнению с технологией ATM, для которой
до 10% объема ячейки ATM занимает заголовок, служебные данные в кадре POS занимают
всего 3%. Другим конкурентом ATM может стать технология DPT.
Многие авторитетные эксперты предрекают безусловное доминирование технологии
TCP/IP в будущей инфраструктуре связи.
6.2. Технологии передачи в сетях доступа
В сетях доступа наибольшее применение находят цифровые технологии ПЦИ/PDH,
СЦИ/SDH и ATM, как универсальные сетевые технологии, а также высокоскоростные тех-
нологии абонентских линий типа xDSL (Digital Subscriber Line) [15, 65]. Первые три из пе-
речисленных сетевых технологий рассматриваются отдельно. Применение технологий xDSL
в сетях доступа основано на использовании в качестве последней мили существующих мед-
ных кабелей.
Технологии xDSL, разработанные для организации высокоскоростной цифровой связи
л о существующим медным кабельным линиям, показали, что уложенные в землю медные
кабели - ценнейший капитал для построения сетей доступа. На рис. 6.1. показано изменение
скорости передачи по КЛС во времени, начиная от азбуки Морзе (10 бит/с) и до современ-
ных технологий xDSL - VDSL (51 Мбит/с) [15].
Скорость
Рис. 6.1. Изменение скорости передачи в медных кабелях связи
114
ГЛАВА 6
Технологии xDSL стали развиваться в 70-х годах в связи с созданием устройств доступа
BR (Basic Rate) ISDN (160 кбит/с). Они позволили достичь на медном кабеле скоростей пе-
редачи, ранее доступных лишь ЦСП ВОЛС. С их разработкой значительно изменилась
идеология развития сетей связи, включая сети доступа. В настоящее время не вызывает со-
мнений, что существующая сеть медных кабелей связи еще долго останется той основой, на
которой строится вся телекоммуникационная инфраструктура.
Последние три буквы обозначения DSL - сокращение от «Digital Subscriber Line» - т.е.
это цифровая технология цифровых абонентских линий (АЛ). Латинская буква «х» исполь-
зуется подобно «переменной» в алгебре. Чаще всего используются пять ее значений (A, RA.
Н, S и V), определяющих следующие технологии передачи информации по существующим
АЛ [15,65]:
1. ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line) - асимметричная цифровая абонентская
линия;
2. RADSL (Rate Adaptive Digital Subscriber Line) - цифровая абонентская линия с адап-
тивной скоростью;
3. HDSL (High Bit Rate Digital Subscriber Line) - цифровая абонентская линия с высокой
скоростью передачи битов;
4. SDSL (Symmetrical Digital Subscriber Line) - симметричная цифровая абонентская
линия;
5. VDSL (Very High Bit Rate Digital Subscriber Line) - цифровая абонентская линия с
очень высокой скоростью передачи битов.
Считается, что основными технологиями будут ADSL и VDSL. Но VDSL ориентирова-
на на короткие АЛ, что определяет достаточно узкую сферу применения присущего ей обо-
рудования.
Рассмотрим общую концепцию применения технологий xDSL с точки зрения выбора
частотного диапазона. С учетом характеристик эксплуатируемых АЛ можно использовать
весьма ограниченные ресурсы частотного диапазона, что требует достаточно сложных ме-
тодов модуляции сигнала [65]. Основными факторами, существенно ограничивающими по-
лосу пропускания АЛ, являются: длина АЛ (затухание и сопротивление) и число жил в ка-
беле (взаимные влияния). Области применения технологий xDSL с точки зрения длины АЛ
представлены в табл. 6.3 [65].
Таблица 6.3. Основные возможности технологий xDSL
Скорость передачи, Мбит/с Максимальная длина АЛ, км Технология передачи xDSL
0,75 3,6 SDSL1’
1,5 4,1...5,4 ADSL2’
2 4,8 ADSL/HDSL3’
6 3,6 ADSL
9 2,7 ADSL
13 1,4 VDSL
26 0,9 VDSL
52 0,3 VDSL
Примечания: 1) численные оценки отражают усредненные данные; 2)диапазон возможных длин АЛ при
разных диаметрах жил и числе АЛ в кабеле;3) выбор технологии, наравне с параметрами кабеля, влияет
на максимальную длину АЛ.
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
115
Вероятно все разновидности технологий xDSL будут в той или иной степени использо-
ваться в сетях абонентского доступа. Тем не менее следует упомянуть о заметном преобла-
дании публикаций, касающихся технологии ADSL, которая ориентирована на услуги «Ви-
део по заказу». Это связано с тем, что технология ADSL позволяет, в определенном смысле,
интегрировать средства абонентского доступа [65].
Технология HDSL обеспечивает полный дуплексный обмен на скорости передачи 2048
:<бит/с, при этом могут использоваться две или три кабельные пары. Дальнейшим развитием
технологии HDSL стало появление устройств симметричной высокоскоростной цифровой
АЛ, работающих по одной паре - технологии SDSL. В последние годы разработаны также бо-
пее высокоскоростные технологии xDSL, например, ADSL и VDSL. Технология асимметрич-
ной цифровой абонентской линии ADSL обеспечивает скорость передачи до 8 Мбит/с в на-
правлении «от сети к абоненту» и до 1 Мбит/с в направлении «от абонента к сети» и обещает
'ыть весьма перспективной для доступа к сети Интернет. Вместе с тем, ADSL вряд ли найдет
широкое применение в телефонии, где, как правило, необходима симметричная дуплексная
передача. Что касается технологии VDSL, то она еще находится в стадии разработки, хотя ряд
-роизводителей и предлагает оборудование с ее использованием.
Все технологии xDSL рассматривались изначально как технологии абонентского дос-
тупа (отсюда и название), предназначенные для использования на АЛ, т.е. медных КЛС,
проложенных от телефонной станции до абонента. Сфера реального применения техноло-
ий xDSL существенно шире. В табл. 6.4. представлены основные характеристики техноло-
ий xDSL и требования к применяемым КЛС [15].
таблица 6.4. Основные характеристики технологий xDSL
Обозначение технологии xDSL Название Требуемое число пар КЛС Число каналов Скорость передачи, Мбит/с Вид передачи
SDSL Single pair DSL 1 1 2 Симметричный
HDSL High bit rate DSL 2 1 2 То же
MSDSL Multi rate SDSL 1 1 0,128...2 То же
UDSL Universal DSL 1/2 1 2 СЧ тГ • • QO 00 гч сч о о 1 То же
U2DSL Universal 2-channel DSL 1 или 2 2 0,128...2 (для 1 пары), 0,128...4 (для 2 пар) Г1“1 То же
VDSL Very high speed DSL 1 2 1,6...52 (исходящий поток), 1,6...26 (входящий поток) Асимметричный/ Симметричный
ADSL Asymmetri- cal 2 1 0,016...0,64 (исходящий поток), 6 (входящий поток) Асимметричный
RADSL Rate adaptive ADSL 1 5 1...8 (исходящий поток), 0,375.-1 (входящий поток) То же
116
ГЛАВА £
6.3. Технология плезиохронной цифровой иерархии
Плезиохронная цифровая иерархия ПЦИ/PDH определена в Рек. G.702 ITU-T и включает :•
себя несколько уровней с разными скоростями передачи (см. табл. 6.1) [26, 61]. Иерархи;
ПЦИ/PDH строится на основе основного цифрового канала (ОЦК 64 кбит/с), который обе
значается ЕО. Поток Е1 получается мультиплексированием 32 ОЦК в один канал первично
группы со скоростью передачи 2048 кбит/с. Каналы высших уровней иерархии ПЦИ/PDr
формируются по единой схеме: 4 потока Е1 мультиплексируются в поток Е2 со скорость?
передачи 8448 кбит/с, 4 потока Е2 в ЕЗ с 34368 кбит/с, 4 потока ЕЗ в Е4 с 139264 кбит/с. Е
процессе мультиплексирования осуществляется выравнивание скоростей потоков методе?
подстановки служебных битов (процедура стаффинга). В результате для выделения канал,
первичной группы Е1 из потоков высших уровней иерархии требуется пошаговое мультип-
лексирование и демультиплексирование (рис. 6.2).
2048 Кбит/с 8448 Кбит/с 34368 Кбит/с 139264 Кбит/с
Рис. 6.2. Пошаговое мультиплексирование в ПЦИ/PDH
Структура систем передачи ПЦИ/PDH, как было показано выше, включает три уровне
эталонной модели BOC/OSI: физический, канальный и сетевой. Физический уровень опи-
сывает электрический интерфейс, а также параметры сигналов ПЦИ/PDH. Канальный уро-
вень описывает процедуры мультиплексирования и демультиплексирования каналов разные
уровней иерархии, цикловую структуру потоков, встроенные процедуры контроля ошибок и
т.д. Сетевой уровень описывает процедуры управления каналами, а также контроль пара-
метров ошибок на сетевом уровне.
Рассмотрим подробнее структуру каждого из трех уровней модели BOC/OSI систем пе-
редачи ПЦИ/PDH. Физический уровень включает в себя описание электрических парамет-
ров интерфейсов ПЦИ/PDH и параметров сигналов передачи, которые даны в Рек. G.703 и
G.823 ITU-T и подробно рассмотрены в [3, 61]. С точки зрения планирования сети физиче-
ский уровень является наиболее важным, так как он определяет интерфейсы взаимодейст-
вия ЦСП ПЦИ/PDH между собой и с ЦСП СЦИ/SDH.
В соответствии с Рек. G.703 ITU-T основные характеристики интерфейсов ЦСП
ПЦИ/PDH представлены в табл. 6.5. В ЦСП ПЦИ/PDH используются типы кодирования HDB3
и AMI, причем первый из них используется чаще; для передачи потока Е4 (140 Мбит/с)
применяется линейное кодирование CMI. Кроме этого в табл. 6.5 указаны типы линейного
кодирования, используемые в реальных ЦСП ПЦИ/PDH с электрическими и оптическими
интерфейсами передачи для медных и оптических кабелей соответственно. Указанные ме-
тоды кодирования рассмотрены, например в [2, 3, 47].
Помимо параметров частоты сигнала и типа линейного кодирования Рек. G.703 опреде-
ляет ряд норм на электрические параметры интерфейсов, которые существенны для экс-
плуатации систем ПЦИ/PDH (табл. 6.6). Для ЦСП ПЦИ/PDH существуют два типа физиче-
ских интерфейсов - симметричный 120 Ом для применения на низких скоростях передачи,
и коаксиальный (несимметричный) интерфейс 75 Ом, используемый для скоростей переда-
чи 2048 кбит/с и выше.
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
117
Таблица 6.5. Основные характеристики интерфейсов ЦСП ПЦИ/PDH
Уровень иерархии Число каналов ОЦК Номиналь- ная ско- рость пере- дачи, кбит/с Отклонение скорости передачи, РРт Тип линейного кодирования Наиболее часто используемые типы кодирования для различных интерфейсов
баланс- ного коакси- ального оптиче- ского
Е1 30 2048 ±5,0x10'5 AMI HDB3
Е2 120 8448 ±3,0хЮ'5 HDB3 HDB3 HDB3
ЕЗ 480 34368 ±2,0х 10'5 HDB3 HDB3 4ВЗТ 2B1Q 5В6В
Е4 1920 139264 ±1,5х10’5 CMI 4ВЗТ 5В6В
Таблица 6.6. Нормы на электрические параметры интерфейсов ЦСП ПЦИ/PDH
Уровень иерархии (кбит/с) Тип КЛС в каждом направлении Полное сопротивление, Ом Номинальное пиковое напряжение импульса, В Пиковое напряжение при отсутствии импульса, В
ЕО (64) Симметричная пара 120 1 0±0,1
Е1 (2048) То же 120 3 0±0,3
Коаксиальный кабель 75 2,37 0 ± 0,237
Е2 (8448) То же 75 2,37 0 ± 0,237
ЕЗ (34368) То же 75 1 0±0,1
Е4 (139264) То же 75 1 0±0,1
Параметры канального уровня ЦСП ПЦИ/PDH включают в себя цикловую структуру
потока и процедуры мультиплексирования и демультиплексирования между различными
ровнями иерархии. Основным отличием потока Е1 от других уровней иерархии ПЦИ/PDH
•вляется наличие в нем не только цикловой, но и сверхцикловой структуры [3].
Все сообщения сетевого уровня ПЦИ/PDH делятся на три категории: сообщения о воз-
- икновении ошибок в системе передачи; сообщения о неисправностях, возникающих в сис-
теме передачи; сообщения, используемые для реконфигурации первичной сети и восстанов-
.ении плана синхронизации.
6.4. Технология синхронной цифровой иерархии
6.4.1. Структура кадра СЦИ/SDH
Несмотря на широкое применение технологии СЦИ/SDH в современных сетях связи, систе-
матически она изложена лишь в [61]. Однако, терминология СЦИ/SDH еще не устоялась.
Учитывая это и то, что технология СЦИ/SDH играет основополагающую роль при построении
транспортных сетей, остановимся несколько подробнее на описании основных понятий и ме-
ханизмов преобразования сигналов в аппаратуре СЦИ/SDH на основе [3, 26, 61, 112] и соот-
ветствующих рекомендаций ITU-T.
118
ГЛАВА 6
Для стандартного телефонного канала период дискретизации равен 125 мкс. Под ка-
дром понимают совокупность символов (бит информационного сигнала), переданных за
время, равное периоду дискретизации. Так как для основного синхронного сигнала - син-
хронного транспортного модуля уровня STM-1 скорость передачи - 155,52 Мбит/с, то каж-
дый кадр должен содержать 19440 бит.
Особенностью технологии СЦИ/SDH является то, что основной единицей кадра служит
не бит, а байт, поэтому в каждом кадре содержится 19440:8 = 2430 байт. Другая особен-
ность технологии СЦИ/SDH заключается в организации структуры кадра, который пред-
ставляется как блок, состоящий из 9 строк и 270 столбцов (рис. 6.3), каждый столбец при
этом имеет ширину в 1 байт.
9 байт ____________________________261 байт
FAS Поле полезной нагрузки
RSOH
Pointer
MSOH
Рис. 6.3. Структура кадра синхронного транспортного модуля уровня STM-1
Кадр синхронного транспортного модуля уровня STM-1 как блок данных можно пред-
ставить в виде некоторого контейнера стандартного размера, имеющего сопровождающую
документацию - заголовок, где собраны все необходимые для управления маршрутизации
контейнера поля-параметры, и внутреннюю емкость для размещения информационных
символов, которые называют полезной нагрузкой.
В кадре первые 9 байт содержат сигнал синхронизации (выравнивания) кадра (или фрей-
ма) FAS (Frame Alignment Signal). Последующие 261 байт используются для передачи по-
лезной нагрузки. Следующие 9 байтов представляются в виде первых 9 столбцов второй
строки и используются в качестве секции заголовка - заголовок регенераторного участка
RSOH (Regenerator Section Overhead), а последующие 261 байт (261 столбцов) используются
для полезной нагрузки и т.д. Таким образом формируется представление кадра синхронного
транспортного модуля уровня STM-1 в виде матрицы размерностью 9x270 = 2430 байт, у
которой первые 9 столбцов отведены под управляющую информацию - это заголовок уча-
стка SOH (Section Overhead) (состоит из сигнала выравнивания фрейма FAS (1x9 байт), за-
головок регенераторного участка RSON (2x9 байт), заголовок мультиплексорного участка
MSOH (Multiplexer Section Overhead) (5x9 байт) и указатель Pointer (1x9 байт), а после-
дующие 261 столбец используются под полезную нагрузку.
Указатель (Pointer) расположен в начале четвертой строки между заголовками регене-
раторного RSOH и мультиплексорного MSOH участков и используется для указания начала
полезной нагрузки. Как видно из рис. 6.4, действительное положение полезной нагрузки на-
чинается не с первой строки (после сигнала синхронизации кадра FAS), а после указателя и
с того места (адреса), которое задается указателем.
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
119
В действительности полезная нагрузка располагается не в одном кадре, а частично в
следующем. Нумерация емкости нагрузки в связи с этим начинается после указателя, т.е. с
10-го байта четвертой строки, а не с первой строки после FAS. Как следствие конец нуме-
рации нагрузки заканчивается в конце третьей строки следующего кадра. Полезная нагрузка
может смещаться в структуре кадра под действием непредвиденных временных флуктуа-
ций, а указатель всегда содержит адрес начала полезной нагрузки. Тем самым устраняется
противоречие между фактом синхронности обработки и возможным изменением положения
полезной нагрузки внутри кадра.
Рис. 6.4. Принцип действия указателя в кадре STM-1
Преимущества такого размещения нагрузки иллюстрируются следующим примером.
Положим, что в некотором узле транспортной сети, куда поступил сигнал STM-1, полез-
ную нагрузку необходимо перенести в другой сигнал STM-1. Если оба сигнала синхрони-
: ированы, то такой перенос реализуется после считывания информации в указателе. При
расположении же полезной нагрузки с первой строки кадра, потребовалась бы буферная
_вмять для запоминания информации, содержащейся до указателя, что заметно усложни-
те бы процесс переноса.
Принятый и переданный сигналы, однако, не полностью синхронизированы. Для уст-
ранения последствий такой рассинхронизации используют положительное и отрица-
тельное выравнивания, позволяющие полезной нагрузке динамически перемещаться
внутри кадра. Для этого в четвертой строке 10-12 байты можно использовать как неин-
гормационные при положительном выравнивании (рис. 6.5). При отрицательном вырав-
-ивании 7-9 байты четвертой строки используются как информационные (рис. 6.6), т.е.
врезаются» в часть заголовка.
120
ГЛАВА 6
9 байт 261 байт
Рис. 6.5. Положительное выравнивание
9 байт 261 байт
Рис. 6.6. Отрицательное выравнивание
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
121
Побайтная структура указателя кадра синхронного транспортного модуля STM-1 пред-
ставлена на рис. 6.7.
Н2
НЗ
НЗ
НЗ
Байты
Байты для
отрицательного
выравнивания
Рис. 6.7. Структура указателя кадра модуля STM-1
В указателе кадра байты Y и Г являются несущественными: 1* состоит из одних еди-
ниц; Y = 1 0 0 1 S S 1 1, где S S = 1 О для AU-3 и AU-4, которые будут определены далее.
Байты Н1 и Н2 содержат значение указателя, для которого отведено 10 бит (рис. 6.8).
8 • Биты
Н2
Н1
2
2
I
I
N N N N S S 1 D 1 D 1 D 1 D 1 D
I
Байты значения указателя
1
I
Рис. 6.8. Структура байтов Н1 и Н2 в указателе кадра модуля STM-1
На рис. 6.8 видно, что из 10 бит значения указателя кадра 2 бита расположены в конце
'айта Н1, а остальные 8 - в байте Н2. Допустимые значения указателя кадра лежат в преде-
-зх 0...782 в десятичной системе счисления. Буквами I и D биты значения указателя разде-
лены на две группы в соответствии с наличием или отсутствием процедуры выравнивания.
?то связано с тем, что если имеет место процедура выравнивания, значение указателя
ээлжно увеличиваться или уменьшаться на единицу. Однако в канале передачи не исклю-
- ены сбои, которые могут приводить к ложному изменению значения указателя кадра. Если
и эжно было бы проводить процедуру накопления значений указателя за несколько кадров,
? проблема бы снималась. Однако новое значение указателя должно вводиться сразу в
<здр. Решение было найдено в том, что приращение указателя кодируется относительно
старого значения путем инвертирования всех его нечетных бит I. При уменьшении значения
казателя инвертируются все четные биты D. Поэтому изменение значения указателя кадра
эжно распознать по изменению значений 5 бит в указателе. Принято, что если из 5 бит, по
крайней мере, 3 бита инвертированы, то это подтверждает новое значение указателя кадра.
Б следующем кадре новое значение указателя формируется обычным путем
В указателе кадра символами N обозначены биты флага новых данных. В нормальном
: эстоянии устанавливаются значения N N N N = 0 1 10, а когда появляются новые данные,
с танавливаются значения N N N N = 1 0 0 1. Символы S S имеют те же значения, которые
казаны выше, и определяют тип нагрузки AU-3 или AU-4.
Как отмечалось выше, заголовок SON кадра STM-1 состоит из двух блоков: RSOH - за-
ловка регенераторного участка размером 3x9 = 27 байт и MSOH - заголовка мультиплек-
сного участка размером 5x9 = 45 байт. Структура заголовка кадра показана на рис. 6.9.
Видно, что основная информация содержится в столбцах 1, 4 и 7. Свободные байты заре-
122
ГЛАВА 6
зервированы для будущих задач стандартизации, 6 байтов, отмеченных на рисунке перекре-
стием, зарезервированы для национального использования.
В заголовке кадра байты Al, А2 в первой строке отведены под сигнал синхронизации
(выравнивания) кадра (А1 = 11110110, А2 = 00101000); С1 - байт идентификации наличие
кадра STM-1 в кадре STN-N.
Следующие две строки относятся к заголовку регенераторного участка, к которому
имеют доступ только регенераторы линейного участка. Данные строки включают:
- В1, используемый для проверки на четность с целью обнаружения ошибок в преды-
дущем кадре;
- Е1 используется для организации служебных каналов связи со скоростью передачи 64
кбит/с;
- F1 зарезервирован для создания канала передачи данных пользователя;
- D1-D3 формируют встроенный канал управления ЕСС (Embedded Communication
Channel) со скоростью передачи 192 кбит/с.
со
со
9 столбцов
А1 А1 А1 А2 А2 А2 С1
В1 Е1 F1
D1 D2 D3
AU Pointer
В2 В2 В2 К1 К2
D4 D5 D6
D7 D8 D9
D10 D11 D12
Z1 Z1 Z1 Z2 Z2 Е2
Рис. 6.9. Структура заголовка кадра STM-1
Последние пять строк заголовка кадра SOH составляют заголовок мультиплексорного
участка RSOH, который доступен только мультиплексорам. В данном участке ряд байтов
(В2, Е2, D4...D12) предназначен для реализации функций аналогичных функциям в регене-
раторном участке. Кроме того, здесь реализуется канал автоматического переключения ре-
зервирования APS (Automatic Protection Switching) - байты KI, K2. Канал APS используется
также для сигнала индикации аварийного состояния AIS (Alarm Indication Signal) и для сиг-
нализации ошибок (отказов) удаленного оборудования. Байты Zl, Z2 являются резервными,
кроме 5-8 бит байтов Z1, используемых для сообщений о статусе синхронизации.
Байты, помеченные на рис. 6.9 звездочками, не подвергаются (в отличие от остальных)
процедуре шифрования (скремблирования) заголовка.
6.4.2. Мультиплексирование цифровых потоков в СЦИ/SDH
Инкапсуляция сигнала нагрузки 140 Мбит/с. Структура кадра в технологии СЦИ/SDH
формируется с помощью метода инкапсуляции, т.е. последовательных вложений. Именно он
задает определенную иерархию, когда структура верхнего уровня строится из структур
нижнего, а несколько структур одного и того же уровня могут быть объединены в одну бо-
лее общую структуру. Для этого используют понятие контейнера. В него упаковываются
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
123
цифровые сигналы входных каналов (каналов доступа), скорость передачи которых соответ-
ствует скорости стандартного ряда ПЦИ/PDH, начиная от канала Е1 и выше (см. табл. 6.1).
Такие входные сигналы будем называть сигналами нагрузки (потоком нагрузки) ПЦИ/PDH.
Аналогично входные сигналы, скорость передачи которых соответствует скоростям
СЦИ/SDH, будем называть сигналами нагрузки (потоком нагрузки) СЦИ/SDH [55, 80].
Таким образом, выделяется еще одна особенность технологии СЦИ/SDH - поддержка в
качестве входных сигналов каналов доступа только сигналов нагрузки (потока нагрузки)
ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH.
По типоразмеру контейнеры делятся на четыре уровня, соответствующие уровням ие-
рархии ПЦИ/PDH. К каждому контейнеру крепится ярлык, содержащий управляющую ин-
формацию для сбора статистики прохождения контейнера. Контейнер с таким ярлыком ис-
пользуется для переноса информации и является логическим, а не физическим объектом,
поэтому его называют виртуальным.
Рассмотрим формирование самого большого виртуального контейнера, предназначен-
ного для размещения цифрового потока (сигнала) нагрузки Е4, имеющего скорость переда-
чи 140 Мбит/с. На рис. 6.10 показана схема размещения потока Е4 в синхронном транс-
портном модуле STM-1.
261 байт
Рис. 6.10. Размещение потока нагрузки 140 Мбит/с в модуле STM-1
Сигнал нагрузки (140 Мбит/с) на интервале времени дискретизации 125 мкс имеет
17408 бит полезной информации. Он размещается в контейнере размером 9x260 байт (18720
бит), который назван С-4. К контейнеру добавляется заголовок тракта РОН (Path OverHead),
представляющий собой один столбец (шириной 1 байт). В результате формируется вирту-
альный контейнер VC-4, который размещается в транспортном модуле (кадре) с помощью
указателя. Размещение полезной нагрузки в кадре STM-1 задается указателем. Виртуальный
контейнер вместе с указателем называют административным модулем AU-4 (Administrative
Unit). При размещении виртуального контейнера VC-4 указатель (Pointer) называют AU-4
Pointer. Указатель задает адрес начала полезной нагрузки, т.е. в рассматриваемом случае -
начало виртуального контейнера.
124
ГЛАВА 6
Байты заголовка тракта РОН виртуального контейнера VC-4 (см. рис. 6.10) имеют сле-
дующие назначения:
Л - используется в точке назначения контейнера VC-4 для подтверждения установле-
ния связи с передатчиком;
ВЗ - байт проверки четности;
С2 - указатель загрузки контейнера и типа полезной нагрузки;
G1 - состояние тракта дает информацию обратной связи от терминальной к исходной
точке формирования тракта;
F2 - может быть задействован пользователем данного тракта для организации канала
связи;
Н4 - обобщенный индикатор положения нагрузки используется при организации муль-
тикадра, в том числе для указания восстановления первого байта мультикадрово-
го TU.
Инкапсуляция сигнала нагрузки 2 Мбит/с. В сетях СЦИ/SDH в Европе и России ха-
рактерным является поток (сигнал) нагрузки Е1 со скоростью передачи 2 Мбит/с. Рассмот-
рим процесс инкапсуляции таких сигналов. На интервале 125 мкс сигнал нагрузки Е1 имеет
256 бит (32 байта) информации и размещается в контейнере размером 34 байта, получив-
шим название С-12. Заметим, что размер контейнера всегда несколько больше полезной на-
грузки (размещаемого сигнала нагрузки). Это необходимо для реализации принципа «дина-
мического плавания» полезной нагрузки внутри контейнера. Контейнер С-12 имеет наимень-
ший типоразмер в отличие от контейнера С-4 с наибольшим размером. К контейнеру С-12 до-
бавляется заголовок тракта VC-12 РОН длиной в один байт, обозначаемый V5, с указанием
маршрутной информации, используемой в основном для сбора статистики прохождения кон-
тейнера. В результате формируется виртуальный контейнер VC-12 размером 35 байт.
Далее, в соответствии с принципом инкапсулирования, необходимо несколько вирту-
альных контейнеров вложить в большие контейнеры. В нашем рассмотрении ограничимся
наибольшим контейнером С-4 (ему соответствует виртуальный контейнер VC-4) и рассмот-
рим процедуру вложения в него виртуальных контейнеров VC-12.
Добавление указателя TU-12 PTR длиной в один байт к виртуальному контейнеру VC-12
превращает его в модуль нагрузки TU-12 длиной 36 байтов. Логически это удобнее предста-
вить а виде двумерной таблицы (матрицы) или кадра размером 9x4 байтов, с учетом того,
что транспортный модуль STM-1 также представляется в виде кадра 9x270 байтов с 9 стро-
ками и 270 столбцами. Модуль нагрузки можно рассматривать как некоторый «внутренний
сигнал» заданного размера (сигнал нагрузки). В транспортном модуле STM-1 формируется
несколько таких сигналов нагрузки, которые подвергаются специальной обработке -
мультиплексированию с чередованием байт (рис. 6.11).
Нетрудно оценить, что в контейнере VC-4 размером 260x9 = 2340 байт теоретически
можно разместить 65 модулей нагрузки TU-12 (65x36 = 2340 байт). Однако практически в
транспортном модуле STM-1 размещают 63 модуля нагрузки TU-12 (63x36 = 2268 байт), а
72 байта резервируют для вспомогательных целей.
Размещаемые в контейнере VC-4 модули нагрузки компонуют в определенные группы,
которые называют группы модулей нагрузки TUG (Tributary Unit Group). Сначала из каждых
трех модулей нагрузки TU-12 в результате мультиплексирования с чередованием байт фор-
мируется группа нагрузочных модулей TUG-2 (рис. 6.11 а). Всего можно сформировать 21
группу нагрузочных модулей TUG-2. Далее из каждых 7 групп нагрузочных модулей TUG-2 в
результате аналогичного мультиплексирования с чередованием байт формируется 3 группы
нагрузочных модулей TUG-3 (рис. 6.11 б), к каждой из которых добавляется 2 столбца (29
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
125
гайтов), состоящие из поля индикации нулевого указателя NPI (Null Pointer Indicator) и пус-
ых байтов (балласт). Нулевой указатель NPI означает отсутствие контейнеров VC-3. В ре-
ультате последнего побайтного мультиплексирования групп нагрузочных модулей TUG-3
добавления к ним двух столбцов пустых байтов получаем контейнер С-4 (рис. 6.11 в). Да-
ее стандартным образом к контейнеру С-4 добавляется заголовок тракта РОН и получается
виртуальный контейнер VC-4.
TU-12
2
TUG-2
v
v
TUG-2
TUG-2
2
2
2
v
2
6
Балласт
*
NPI
TUG-3
TUG-ЗхЗ => VC-4
«
*
4
261
Рис. 6.11. Мультиплексирование TU-12 в TUG-3
Следует заметить, что формирование групп нагрузочных модулей - это не что иное, как
тлименение операции мультиплексирования с чередованием байт. В рассматриваемом при-
ере в контейнере С-4 размещались одинаковые сигналы нагрузки 2 Мбит/с. В общем слу-
можно разместить различные сигналы полезной нагрузки.
Общая схема мультиплексирования различных сигналов полезной нагрузки в СЦИ/SDH в
ответствии с Рек. G.707 ITU-T (в окончательной редакции) [96] приведена на рис. 6.12.
- ак xN около стрелок обозначает число мультиплексируемых сигналов (нагрузочных mo-
г. лей или групп нагрузочных модулей).
126
ГЛАВА f
Например, группу нагрузочных модулей TUG-3 можно сконструировать из 7 нагрузо-
ных модулей TU-2; 6 нагрузочных модулей TU-2 и трех TU-12; 5 нагрузочных модулей TU
2 и 6 TU-12 и т.д.
Описанный режим отображений информации нагрузочных модулей на поле полезно
нагрузки предполагает, что положение полезной нагрузки VC-4 определяется стандартны
образом с помощью указателя AU-4 Pointer. Это делает ненужным использование указате
лей нагрузочных модулей TU-12 PTR.
Рис, 6.12, Общая схема мультиплексирования
в СЦИ/SDH (Рек. G.707 ITU-T)
Достоинство такого режима - более простая структура TU-n или TUG, допускающая
более эффективную последующую обработку. Недостаток очевиден - исключается любая
несинхронность при транспортировке контейнера.
Мультикадры. Ранее было показано, что нагрузочный модуль TU-12 содержит 3-
байт, один из которых отведен под указатель. Однако одного байта для нормального
функционирования указателя недостаточно (так, в указателе AU-4 PTR под указателе
отведено 6 байт). Поэтому для обеспечения плавающего режима формируется мульти-
кадр, состоящий из нескольких кадров, в пределах которого мог бы плавать контейне:
нижнего уровня (С-12). Для контейнеров VC-12 мультикадр формируется из четыре^
последовательных кадров VC-1’2 (рис. 6.13, а) и имеет: размер 35x4 = 140 байт; периол
повторения 500 мкс.
При создании мультикадра допускается три варианта отображения сигналов нагрузк?
на его структуру: асинхронное, бит-синхронное, байт-синхронное. Бит-синхронное отобра-
жение применяется для сигнала нагрузки, не имеющего байтовой структуры, и не рекомен-
дуется для международных соединений [51]. Поэтому далее его не будем рассматривать.
Асинхронное отображение сигнала 2 Мбит/с. Рассмотрим асинхронное отображение
сигнала 2 Мбит/с (рис. 6.13, б). На рисунке обозначено: РОН - общий заголовок тракта; 32
байта - байты для загрузки нагрузочного сигнала (2,048 Мбит/с); R - фиксированный бал-
ласт; биты S1 и S2 предназначены для положительного и отрицательного выравниваний
скорости; С2 и С1 - биты управления выравниванием.
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
127
Биты
125 мкс
250 мкс
375 мкс
500 мкс
Рис. 6.13. Мультикадр при асинхронном отображении сигнала 2 Мбит/с
Структура заголовка тракта РОН виртуального контейнера VC-12 приведена на рис. 6.14.
Первые два бита (BIP-2) используются для проверю! четности, третий бит FEBE (Far End
Block Error) - для информации источника передаваемого сообщения о наличии ошибки, об-
наруженной при проверке на четность. Четвертый бит не используется. 5-7 биты дают ин-
формацию о том, был ли собран виртуальный контейнер или нет, а также указывают на тип
о тображения в нем нагрузки. Восьмой бит FERF (сбой при приеме на удаленном конце) -
?то указатель, оповещающий источник сообщения при получении сигнала индикации ава-
рийного состояния AIS.
Биты
1 *2 3 4 5 6 7 8
1 BIP-2 FEBE NU L1 ' L2 ' L3 Сигнальная метка FERR
Рис. 6.14. Структура заголовка РОН виртуального контейнера VC-12
128
ГЛАВА 6 БА
Далее, как уже отмечалось, к каждому виртуальному контейнеру VC-12 добавляется ука-
затель нагрузочного модуля размером в 1 байт (V), в результате формируется структура
«мультикадрового» нагрузочного модуля TU-12, приведенная на рис. 6.15.
Биты
не
1Л
эк
5s
•* •*
л
W
6
Т
V1 105 106 ... ... 139
V2 от.. Полезная нагрузка ... 34
V3 35 36 ... ... 69
V4 70 71... ...104
Рис. 6.15. Мультикадровый нагрузочный модуль
У мультикадрового нагрузочного модуля под указатель имеется уже 4 байта V1-V4, их 2
использование аналогично тому, какое было для указателя AU-4 PTR (см. рис. 6.7). Байты VI. И
V2 указывают положение начального байта мультикадра VC-12 (рис. 6.16). И г
______________VI______________ ________________V2______________
Г*1 2 3 4 5 6 7 8*i*1 2 3 4 5 6 7 8*1 Биты
N N N N S S I D I D I D I D I D
Байты значения указателя
Рис. 6.16. Структура байтов V1 и V2
Буквами N обозначены биты флага новых данных. Как и в нормальном состоянии уста-
навливается NNNN = 01 10, а когда новые данные появляются, устанавливаетсяN N NN =
= 001. Символы SS идентифицируют тип нагрузки; для VC-12 имеем S S = 1 0.
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
129
Под значение указателя отведено 10 бит, из них 2 бита расположены в конце байта VI, а
остальные 8 - в байте V2. Буквами I и D биты значения указателя разделены на две группы
для идентификации факта наличия или отсутствия процедуры выравнивания. Расположение
адресов начала полезной нагрузки (мультикадра VC-12, а точнее его заголовка РОН) начи-
нается после значения указателя, т.е. после байта V2 (см. рис. 6.15). Байт V3 и следующий
за ним байт используются для выравнивания скорости. Выравнивание осуществляется по
отношению к первому кадру и может быть как положительным, при котором кадры сдви-
гаются от V3 к V4, для чего используется следующий за V3 байт, так и отрицательным (от
<4 к V3), для чего используется поле указателя V3. Байт V4 - резервный.
Дальнейшее мультиплексирование нагрузочных модулей в группы нагрузочных моду-
лей проводится в соответствии со схемой, приведенной на рис. 6.10.
Байт-синхронное отображение сигнала 2 Мбит/с. Термин синхронное отображение оз-
начает, что фаза транспортируемого нагрузочного сигнала 2 Мбит/с совпадает с фазой вирту-
ального контейнера, т.е. каждый временной слот (временной, предназначенный для размеще-
ния одного байта информации) нагрузочного сигнала располагается в заранее предопределен-
ном байте контейнера. В то же время рассматриваемый плавающий режим подразумевает, что
положение контейнера может плавать внутри кадра, и оно задается TU указателем.
Структура мультикадра при байт-синхронном отображении приведена на рис. 6.17. На
дисунке 6.17 структура заголовка РОН такая же, что и на рис. 6.14; буквой R обозначен
малласт; временной слот R при необходимости можно использовать в качестве нулевого
:лота (тайм-слот 0). Байты Р1 и Р0 имеют значение ноль, кроме последних в мультикадре,
вторые имеют значение 1. Временные слоты, обозначенные CAS, отведены под внутрика-
нальную сигнализацию, так как аналогичные слоты в нагрузочном сигнале PDH могут со-
держать канал соответствующей сигнализации. В этом случае P-биты указывают фазу
мультикадровой сигнализации.
6.4.3. Схема формирования транспортного модуля STM-N
"ранспортный модуль (сигнал) STM-1 со скоростью передачи 155,52 Мбит/с в иерархии
: коростей СЦИ/SDH является базовым. Скорости последующих уровней иерархии являют-
: я кратными скорости сигнала STM-1. В настоящее время ряд скоростей в СЦИ/SDH сфор-
мировался в соответствии с геометрической прогрессией, т.е. с коэффициентами кратности
= 1,4, 16, 64, 256. Транспортным синхронным модулям STM-N (STM-1, STM-4, STM-16,
STM-64, STM-256) соответствуют скорости передачи 155,52, 622,08, 2488,32, 9953,28 Мбит/с
м 39813,12 Мбит/с.
Сигналы более высокой ступени иерархии формируются путем мультиплексирования
п налов STM-1, например, сигнал STM-4 образуется в результате мультиплексирования с
ередованием байт четырех сигналов STM-1.
Продолжая рассмотренные выше схемы формирования административных модулей AU-4
гм. рис. 6.12) введем понятие группы административных модулей AUG (Administrative
nit Group). Смысловое назначение такой группы такое же, что и для группы нагрузочных
модулей, а именно - для определения порядка административных модулей и для проведе-
-ия дальнейшей процедуры мультиплексирования. Для административных модулей AU-4
административная группа AUG совпадает с AU-4. В других случаях (которые здесь не рас-
сматриваются) возникают более сложные ситуации. При формировании сигнала STM-4
мультиплексированию с чередованием байт подвергаются административные модули AUG
эответствующих сигналов STM-1. К полученному в результате такой операции сигналу
добавляется заголовок участка SOH.
130
ГЛАВА €
я
1
1
Рис. 6.17. Байт-синхронное отображение сигнала 2 Мбит/с
Заголовок SOH кадра STM-4, в отличие от заголовка кадра STM-1, имеет размер 9x3t
байт (рис. 6.18). Назначение байт в данном заголовке такое же, что для заголовка STM<
(см. рис. 6.9).
FAS
36 столбцов
А1 А1 А1 А1 А1 А1 А1 А1 А1 А1 А1 А1 А2 А2 А2 А2 А2 А2 А2 А2 А2 А2 А2 А2 С1 С1 С1 р
В1 Е1 F1
D1 D2 а
AU Pointers
В2 В2 В2 В2 В2 В2 В2 В2 В2 В2 В2 В2 К1 ю
Dz D5 D6
D7 Df D9
10 ТУ 11 ТУ 12
Z1 Z1 Z1 Z1 Z1 Z1 Z1 Z1 Z1 Z1 Z1 Z1 7*" -у#-] 22 72 Е2 ^7
Рис. 6.18. Структура заголовка SOH для кадра STM-4
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
131
Вопросы управления и синхронизации, резервирования и построения топологии сетей
на основе технологии СЦИ/SDH рассматриваются отдельно в последующих разделах.
6.5. Технологии волнового и плотного
олнового мультиплексирования
Технологии волнового мультиплексирования ВМП/WDM и плотного волнового мультип-
лексирования ПВМП/DWDM сравнительно новые сетевые технологии для транспортных
магистральных сетей, основанные на спектральном уплотнении оптического излучения по
длине волны [11, 61, ПО]. Физико-технические основы спектрального уплотнения оптиче-
ского излучения для систем передачи и обработки информации были разработаны в 1970-80 г.
[11, 54]. В настоящее время технология DWDM является основой построения оптических се-
тей и играет для систем СЦИ/SDH роль аналогичную той, что и мультиплексирование с
частотным разделением каналов для аналоговых систем передачи, хотя механизмы мульти-
плексирования в них различные.
В рамках многоуровневой модели взаимодействия
базовых сетевых технологий СЦИ/SDH, WDM/DWDM,
ATM, IP их взаимосвязь можно представить в виде, пока-
занном на рис. 1.5 б. При этом, так как оптика уже встро-
ена во многие сетевые устройства (коммутаторы/маршру-
тизаторы IP, аппаратуру GE, MBB/ADM, DWDM) при-
менение технологии DWDM позволяет напрямую со-
прягать интерфейсы ATM, GE или IP с физическими ин-
терфейсами оптической среды передачи (оптическим
волокном). На рис. 6.19 приведена инфраструктура оп-
тических сетей, где показаны варианты типичной архи-
тектуры современных сетей.
Рис. 6.19. Сетевая инфраструк-
тура оптических сетей
6.5.1. Основы технологии WDM/ DWDM
Общие сведения. Несмотря на достаточно большой срок от начала разработки систем и
мультиплексоров WDM, время широкого признания WDM как конкурентной сетевой тех-
нологии фактически пришло немногим более пяти лет назад, когда появились первые пол-
нодуплексные 4-канальные системы с разносом несущих 800...400 ГГц [61, ПО]. За послед-
ние три года аппаратуру WDM/DWDM стали широко применять на сетях операторов даль-
ней связи. Выпускаемая аппаратура WDM/DWDM позволяет объединять в одном оптиче-
ском волокне до 40 и более оптических каналов, а некоторые промышленные системы
DWDM позволяют объединять до 128-160 каналов [16, 61].
Технологии DWDM, в отличие от WDM (в которой обычно используются окна про-
зрачности 1310 и 1550 нм или дополнительно область длин волн в окрестности 1650 нм)
присущи две важные особенности:
-использование только одного окна прозрачности 1550 нм в пределах области длин
волн (1530...1560 нм) усиления оптических волокон, легированных эрбием;
- малые интервалы по длине волны АХ между мультиплексируемыми каналами, обычно
равные 3,2/1,6/0,8 или 0,4 нм.
Мультиплексоры DWDM рассчитаны на работу с большим числом каналов (до 32 и бо-
лее) со строго определенными длинами волн и обеспечивают возможность мультиплекси-
132
ГЛАВА 6
рования (демультиплексирования) одновременно как всех каналов, так и для ввода/вывода
одного или нескольких каналов из общего оптического потока с большим числом каналов.
Выходные оптические интерфейсы (порты) демультиплексора DWDM закреплены за опре-
деленными длинами волн, поэтому говорят, что такое устройство осуществляет пассивную
маршрутизацию по длинам волн. Из-за малой разницы в длине волн каналов и необходимо-
сти работы с большим числом каналов одновременно, мультиплексоры DWDM требуют су-
щественно большей прецизионности в изготовлении по сравнению с мультиплексорами
WDM. Все это приводит к более высокой стоимости аппаратуры DWDM по сравнению WDM.
Структурная схема системы DWDM (рис. 6.20) включает следующие основные блоки:
транспондеры (приемопередатчики), оптические мультиплексоры/демультиплексоры
MUX/DEMUX, усилители (в составе аппаратуры DWDM), линейные усилители и стабиль-
ные источники.
Терминал А
Терминал В
Рис. 6.20. Структура системы DWDM
ОУ - оптический усилитель, MUX - оптический мультиплексор,
DEMUX - оптический демультиплексор, ТП - транспондер
Пространственное разделение каналов и стандартизация DWDM. Основным пара-
метром в технологии DWDM является интервал в длинах волн оптического излучения со-
седних каналов. Стандартизация пространственного распределения оптических каналов яв-
ляется основой для возможности тестирования на взаимную совместимость оборудования
разных производителей. В Рек. G.692 ITU-T определен частотный план систем DWDM с
разнесением частот между соседними каналами 100 ГГц, что соответствует интервалу по
длине волны АХ ® 0,8 нм (табл. 6.7). Продолжает обсуждаться возможность принятия час-
тотного плана с еще меньшим частотным интервалом 50 ГГц (АХ ® 0,4 нм).
В табл. 6.7 показаны сетки частотного плана с разной степенью разнесения частот меж-
ду каналами, начиная от 100 ГГц [70]. Все сетки кроме одной 400/500 имеют равноудален-
ные по оптической несущей частоте каналы. Равномерное распределение каналов позволяет
оптимизировать работу волновых конвертеров, перестраиваемых лазеров и других уст-
ройств полностью оптической сети, а также облегчает возможность ее дальнейшего нара-
щивания. Реализация той или иной сетки частотного плана во многом зависит от типа ис-
пользуемых волоконно-оптических усилителей на основе кварца, легированного эрбием,
EDFA (Erbium-Dopped Fiber Amplifier), скорости передачи в каналах - STM-16 (2,4 Гбит/с),
STM-64 (10 Гбит/с) или STM-256 (40 Гбит/с) и влияния нелинейных эффектов в волокне
оптического усилителя [16, 61, 110].
Более плотная, пока еще не стандартизированная сетка частотного плана, с интервалом в
50 ГГц позволяет эффективнее использовать спектральный диапазон длин волн 1540... 1560 нм,
в котором работают стандартные оптические усилители EDFA. Однако, во-первых, с
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
133
уменьшением межканальных интервалов растет влияние эффекта четырехволнового сме-
шения в волокне оптического усилителя, что ограничивает максимальную длину регенера-
ционнго участка линии. Во вторых, при уменьшении межканального интервала по длине
волны до значения примерно 0,4 нм начинают проявляться ограничения по мультиплекси-
рованию каналов более высокого уровня, например, STM-64 (рис. 6.21). Видно, что мульти-
плексирование каналов уровня STM-64, имеющих частотный интервал 50 ГГц, не допусти-
мо из-за перекрытия спектров соседних каналов. Кроме того, частотный интервал в 50 ГГц
накладывает более жесткие требования к перестраиваемым лазерам, мультиплексорам и
другим компонентам аппаратуры систем DWDM, что ведет к увеличению ее стоимости.
Рис. 6.21. Спектральное размещение каналов разного уровня в оптическом волокне
Понимание того, какие ограничения и преимущества имеет каждый частотный план,
позволяет при планировании развития и наращивании пропускной способности сети созна-
тельно подходить к выбору аппаратуры DWDM и избежать значительных трудностей и из-
лишних капитальных затрат при построении магистральных транспортных сетей на основе
такой технологии.
В настоящее время ведутся работы по созданию надежных оптических усилителей
EDFA, обеспечивающих большую линейность коэффициента усиления (во всей спектральной
тбласти 1530... 1560 нм). С увеличением рабочей области оптических усилителей EDFA ста-
-овится возможным мультиплексирование 40 каналов STM-64 с частотным интервалом 100
ГГц общей емкостью полосы 400 ГГц в расчете на одно оптическое волокно.
Таблица 6.7. Частотный канальный план ITU-T для систем DWDM
Частота оптической несущей, ТГц Частотный интервал, ГГц Длинна волны, нм
100 200 400 400/500 600 1000
196,1 * * 1528,77
196,0 * 1529,55
195,9 * * 1530,33
195,8 * 1531,12
195,7 * * 1531,90
195,6 * 1532,68
134
ГЛАВА 6
Таблица 6.7 (окончание)
Частота оптической несущей, ТГ ц Частотный интервал, ГГц Длина волны, нм
100 200 400 400/500 600 1000
195,5 * * * * 1533,47
195,4 * 1534,25
195,3 * * * 1535,04
195,2 * 1535,82
195,1 * * 1536,61
195,0 * 1537,40
194.9 * * * 1538,19
194,8 * * 1538,98
194,7 * * 1539,77
194,6 * 1540,56
194,5 * * * 1541,35
194,4 * 1542,14
194,3 * * * * 1542,94
194,2 * 1543,73
194,1 * * 1544,53
194,0 * 1545,32
193,9 * * * * 1546,12
193,8 * 1546,92
193,7 * * * * 1547,72
193,6 * 1548,51
193,5 * * * * 1549,32
193,4 * * 1550,12
193,3 * * * 1550,92
193,2 * 1551,72
193,1 * * * * 1552,52
193,0 * * 1553,33
192,9 * * * 1554,13
192,8 * 1554,94
192,7 * * * 1555,75
192,6 * 1556,55
192,5 * * * * * * 1557,36
194,4 * 1558,17
192,3 * * * 1558,98
192,2 * 1559,79
192,1 * * * 1560.61
Число каналов, которое можно разместить в стандартном диапазоне длин волн, реали-
зуемых в полосе усиления оптических усилителей 5,1 ТГц, определено в [61]. Результаты
представлены в табл. 6.8, где в верхней строке указаны частотные интервалы или шаги сет-
ки частотного плана, а в двух нижних - соответствующие ему максимальные числа каналов
# и числа каналов N2, выбираемые по схеме шага, кратного 2N.
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
135
Таблица 6.8. Оценка максимального числа каналов систем DWDM [61]
Частотный интервал, ГГц 1000 600 500 400 200 100 50
Число каналов N 5 8 10 12 25 51 102
Число каналов N2 4 8 8 8 16 32 64
Из данных таблицы видно, что схема частотного плана с числом каналов кратным 2N, ко-
торой придерживается ряд производителей аппаратуры DWDM, нерациональна при исполь-
зовании стандартизованной полосы усиления оптических усилителей EDFA. В окончательной
редакции Рек. G.692 ITU-T допускает максимально не более 41 канала для частотного интер-
вала 100 ГГц и не более 81 канала для частотного интервала 50 ГГц. Эти показатели макси-
мального числа каналов уже перекрыты целым рядом компаний, производящих аппаратуру
DWDM с 160 (Lucent Technologies, Siemens, ECI Telecom и др.) и 250 (Alcatel) каналами.
6.5.2. Системы DWDM в оптических сетях
Применение систем и аппаратуры DWDM в магистральных транспортных сетях открывает
широкие перспективы для практически неограниченного расширения суммарной полосы
передаваемых сообщений по одному и тому же оптическому волокну. Рассмотрим основы
классификации систем WDM и некоторые практические применения таких систем в опти-
-еских транспортных сетях.
Приведем классификацию систем WDM на основе канального плана. Системы WDM в
-астоящее время разделяют по числу каналов и шагу частотного плана на три типа (муль-
иплексоры WDM):
- обычные WDM,
- плотные WDM (DWDM),
- высокоплотные WDM - HDWDM (High Dense Wawelength Division Multiplexing).
Несмотря на то, что до настоящего времени отсутствует стандарт по классификации
.истем WDM, вслед за компанией Alcatel и ECI Telecom в соответствии с канальным или
лстотным планом можно классифицировать системы WDM следующим образом [61]:
Система Частотный интервал, ГГц, не более Число каналов
WDM 200 <16
DWDM 100 <64
HDWDM 50 >64
В этой классификации число каналов для каждого класса систем WDM достаточно ус-
вно, но частотный интервал между каналами имеет существенное значение. Для высоко-
лотных систем WDM (HDWDM) он может достигать в некоторых случаях и 25 ГГц. С
тактической точки зрения очень важно знать взаимосвязь допустимого частотного интер-
вала Дгдоп, числа каналов А, допустимого интервала по длине волны АХДОП для разных уров-
ни каналов СЦИ/SDH с учетом допустимого частотного интервала между оптическими не-
щими vH. Указанные параметры приведены в табл. 6.9 для стандартного окна прозрачно-
и оптического волокна [16].
Рассмотрим примеры, иллюстрирующие возможности применения систем DWDM в оп-
ческих сетях. В настоящее время прогресс в создании аппаратуры систем DWDM на-
злько стремителен, что создатели стандартов и рекомендаций ITU-T не вполне успевают
их разработками. Например, имеется несоответствие оптических интерфейсов систем
136
ГЛАВА е
Б/
СЦИ/SDH (Рек. G.957) и DWDM (Рек. G.692) по стабильности длины волны и ширинь
спектральной линии. На практике это несоответствие устраняют применением специальны
транспондеров (приемопередатчиков).
Таблица 6.9. Допустимое разнесение каналов по частоте (длине волны) систем DWDM
Уровень иерархии СЦИ/SDH Допустимый частотный интервал ГГц Число каналов 7V Допустимый интервал
по частоте Агдоп, ГГц по длине волны, нм
АХ доп, НМ АЛ.,,»,, (v„=50 ГГш
STM-4 3,11 1300 0,311 0,0025 ±0,16
STM-16 12,5 320 1,25 0,01 ±0,04
STM-64 50 80 5 0,04 ±0,01
STM-256 200 20 20 0,16 —
В настоящее время разработаны и промышленно выпускаются системы DWDM с пря-
мыми оптическими интерфейсами в соответствии с рекомендациями ITU-T, в отличие от
применявшихся ранее с опорными источниками SR (Source Reference), длинной волны
1310 нм и длинами волн 1530...1550 нм (рис. 6.22).
SR ITU
1310 15хх
ITU
15хх
Рис. 6.22. Переход к прямым оптическим интерфейсам в системах DWDM
ОУ - оптические усилители, Reg - регенераторы, ITU, SR - стабильные оптические источники
На рис. 6.23 и 6.24 показаны варианты применения транспондеров DWDM в каналах
дальней связи и их сопряжения с различной аппаратурой оптических сетей, как по оптиче-
ским, так и электрическим интерфейсам.
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
137
L
Транспондерные системы DWDM
Линейное
оборудование
Стандартное ◄—г
i ITU
i Транспондер
SR/VSR :
Оптика !
-------► Закрытое
»100км
ITU Оптика
Граница
Рис. 6.23. Транспондерные системы DWDM в каналах дальней связи
СЭ №1
2
3
18
Оптика STM-16
Оптика STM-16
Рис. 6.24. Транспондерные системы DWDM в каналах дальней связи
с использованием промежуточных усилителей (протяженность свыше 80 км)
Для систем DWDM, предназначенных для работы со стандартными ОВ, суммарная оп-
тическая мощность, вводимая в волокно, ограничивается на уровне 19 дБм из-за возникно-
вения различных нелинейных явлений в ОВ [16, 61]. Эти эффекты не приводят к ухудше-
нию работы относительно низкоскоростных систем СЦИ/SDH (STM-4, STM-16). Однако
при использовании систем СЦИ/SDH (STM-64) нелинейные эффекты в оптических волок-
нах начинают сказываться даже для одноволновых систем передачи.
В зависимости от уровня вводимой оптической мощности, скорости передачи в канале
и типа оптического волокна длина участка без промежуточных усилителей для систем
DWDM может быть разной. Рекомендация G.692 ITU-T определяет три типа усилительных
участков для систем DWDM: L, V, U с длинами 80, 120, 160 км с затуханиями 22, 33, 44 дБ
соответственно.
138
ГЛАВА 6
Применение волоконно-оптических усилителей типа EDFA в ВОЛС для DWDM с сис-
темами передачи СЦИ/SDH уровня STM-16 (2,4 Гбит/с) позволяет увеличить дальность пе-
редачи до 200 км.
Применение промежуточных линейных оптических усилителей позволяет увеличить
длину безрегенерационных участков в транспортной магистрали до 600 км, при этом число
промежуточных оптических усилителей может достигать 1-7 [16].
Из сравнения сетевых технологий TDM (СЦИ/SDH) и DWDM (рис. 6.25) видно, что
TDM аппаратура СЦИ/SDH принимает синхронные и асинхронные сигналы Е1, ЕЗ и муль-
типлексирует их в единый сигнал STM-N (N = 1,4,16,...). При этом обеспечиваются взаим-
ная конверсия электрических и оптических сигналов по схеме Е/О или О/Е/О, одна длина
волны в ОВ и множество временных каналов в ОВ. В DWDM/ПВМП аппаратура DWDM
принимает множество оптических сигналов и мультиплексирует их (по длине волны) в одном
ОВ. При этом отсутствует конверсия сигнала, используется множество длин волн и каналов.
TDM (СЦИ/SDH)
DWDM/ПВМП
1 ОВ
(1 оптический
канал)
Е1
ЕЗ
STM-1
STM-4
1 ОВ
(п оптических
каналов)
STM-4C
STM-16C V
STM-64C
DWDM
; OADM
STM-16
Рис. 6.25. Сопоставление сетевых технологий TDM (СЦИ/SDH) и DWDM
Сравнение систем DWDM различных производителей показывает, что практически
все они имеют примерно сходные качественные характеристики и одинаковую конфигу-
рацию, строятся по однотипной структурной схеме. Наблюдается общая тенденция нара-
щивания числа уплотняемых каналов при одновременном повышении скорости передачи
в каждом из них.
6.6. Технология асинхронного режима передачи
6.6.1. Основы технологии ATM
«
В начале 90-х годов развитие современных технологий, успехи в создании ВОЛС, специа-
лизированных интегральных микросхем с огромным быстродействием и большой памятью,
а также значительное продвижение в области цифровой обработки сигналов привели к раз-
работке нового способа передачи информации, получившего название асинхронный режим
передачи АРП/АТМ (Asynchronous Transfer Mode). В настоящее время это один из наиболее
развитых методов передачи интегрированного трафика по единой цифровой транспортной
магистрали. Международными организациями по стандартизации подготовлен большой па-
кет стандартов и руководящих документов, связанных с данной технологией, хотя ее стан-
дартизация полностью еще не окончена.
Данная технология рассчитана на установление связи между пользователями услуг се-
ти. При установлении соединения между узлами (пользователями) сети можно организовать
виртуальные тракты и виртуальные каналы или логические соединения, выполняющие
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
139
эоль звеньев для этих трактов. Осуществляется это с помощью адресной части заголовка
передаваемой ячейки ATM. При этом в одном физическом канале связи могут
поддерживаться несколько виртуальных соединений. В настоящее время технологии и
технике ATM посвящен ряд книг [6, 26, 33, 61] и специальных изданий [4, 41, 42, 84, 86], а
акже многочисленные журнальные статьи.
Рассмотрим основы технологии ATM применительно к планированию и построению
цифровых сетей. Ограничимся наиболее существенными вопросами.
В технологии ATM для передачи информации используют небольшие пакеты фиксиро-
ванной длины, называемые ячейками. Ячейка имеет длину 53 байта, из которых 48 байт от-
водится под данные, а 5 байт занимает заголовок.
В сетях ATM коммутаторы обеспечивают взаимодействие устройств пользователей и
ветей. Эти коммутаторы содержат таблицы коммутации, в которые записываются номера
ортов и идентификаторы соединений, присутствующие в заголовке каждой ячейки. Такая
аблица играет основную роль в установлении виртуального соединения. Коммутатор обра-
батывает поступающие ячейки, основываясь на идентификаторах данного виртуального со-
-динения в их заголовке. Мультиплексирование является составной частью технологии ATM,
ак как множество виртуальных соединений может проходить через один физический канал.
Технология ATM предоставляет методы управления трафиком и механизмы качества
бслуживания. Последнее означает, что в сетях ATM могут быть зарезервированы ресурсы,
арантирующие требуемые значения пропускной способности, задержки передачи и уровня
потерь. Эти механизмы также основаны на установлении виртуальных соединений. При
-гом сети ATM поддерживают различные виды трафика (голос, данные, видео и т.д.), но
ячейки могут быть переданы от отправителя к получателю в любое время (отсюда - асин-
ронный режим передачи), а не в определенный временной промежуток, как это происхо-
дит для синхронного режима передачи.
В технологии ATM логическая структура не вполне точно соответствует уровням моде-
I BOC/OSI. Ее архитектура позволяет использовать множество функций на уровнях моде-
и ATM. Для согласования уровней ATM и модели BOC/OSI вводят следующие уровни:
адаптации ATM - AAL (ATM Adaptation Layer), ATM и физический.
На рис. 6.26 показана упрощенная схема трех нижних уровней модели ATM, которые от-
- эсятся к физическому, канальному и сетевому уровням модели BOC/OSI соответственно.
Плоскости
управления пользователя менеджмента
Служебные функции сигнализации и контроля П о л ьзо вате л ьски е приложения Управление уровнями
Уровень адаптации ATM, обеспечивающий сигнализацию Уровень адаптации ATM для пользователя
Уровень ATM
Физический уровень
Рис. 6.26. Плоскости уровней трехмерной модели для технологии ATM
Из рисунка видно, что обработка пользовательской информации отделена от обработки
тужебной. Еще одной характерной чертой технологии ATM является отсутствие четкой
границы между уровнями адаптации ATM - AAL и ATM, а некоторые функции уровня
чаптации ATM выполняются на уровне ATM.
140
ГЛАВА 6
Архитектура ATM базируется на трехмерной модели В-ISDN, состоящей из трех плос-
костей - управления, пользователя и менеджмента. Эти три плоскости связывают уровни:
физический, ATM и адаптации ATM с высшими уровнями модели BOC/OSI.
Плоскость управления отвечает за установление, закрытие и отслеживание соединений
Для этого она выполняет функции сигнализации, контроля, адресации и маршрутизации
Для создания виртуального соединения необходимо указать адреса отправителя и получа-
теля. Кроме того, должны быть определены механизмы выбора маршрута, по которому бу-
дет осуществляться соединение.
Плоскость пользователя обеспечивает передачу пользовательской информации или по-
лезной нагрузки, которая может представлять собой как данные, так и аудио- или видеоин-
формацию. Она также обеспечивает защиту пользовательских данных от ошибок, контроль
и управление потоком данных и т. д. На высшем уровне плоскости пользователя распола-
гаются все протоколы обмена данными. Эти протоколы не зависят от уровней ATM и адап-
тации ATM.
Плоскость менеджмента обеспечивает совместную работу двух первых плоскостей и
выполняет две задачи управления: плоскостями и уровнями. Управление плоскостями по-
зволяет получить единую систему с единым описанием, а управление уровнями обеспечи-
вает предоставление требуемых от отдельных уровней ресурсов в каждом конкретном слу-
чае. Система управления уровнями имеет четкие схемы взаимодействия с уровнями физи-
ческим, ATM, адаптации ATM и высшими. Управление уровнями отвечает за сетевое
управление, которое можно разделить на следующие основные функции: восстановление
после перегрузки, управление производительностью, конфигурирование, сбор статистики и
обеспечение безопасности.
6.6.2. Виртуальные соединения в технологии ATM
В технологии ATM используют два типа соединений: постоянное виртуальное соединение
PVC (Permanent Virtual Circuit) и коммутируемое виртуальное соединение SVC (Switched
Virtual Circuit). Оба вида соединений предоставляют различные сервисные и конфигураци-
онные возможности.
Постоянные виртуальные соединения, как правило, устанавливаются вручную и оста-
ются активными довольно долго. Коммутируемые виртуальные соединения создаются (по
мере возникновения необходимости) в реальном масштабе времени по протоколам сигнали-
зации. Коммутируемое соединение остается активным до тех пор, пока есть данные для пе-
редачи по нему. По окончании передачи это соединение должно быть закрыто. Оно может
также автоматически завершаться через указанный промежуток времени.
После установления постоянного виртуального соединения для него резервируется оп-
ределенная часть полосы пропускания сети, так что абонентам не требуется больше выпол-
нять процедуры установления или завершения соединения. При использовании таких со-
единений повышается управляемость сети, так как сетевой администратор может самостоя-
тельно выбирать путь, по которому будут передаваться данные.
Коммутируемые виртуальные соединения устанавливаются на определенный период
времени, используются для передачи необходимых данных, а затем закрываются. Эти опе-
рации устанавливаются автоматически по мере необходимости и закрываются после того,
как передача данных от пользователя, инициировавшего соединение, завершена. В отличие
от постоянных, коммутируемые виртуальные соединения устанавливаются автоматически
сетью ATM.
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
141
К достоинствам коммутируемого виртуального соединения можно отнести гибкость
управления сетью, экономное расходование сетевых ресурсов, возможность организации
взаимодействия между любыми объектами, расположенными на любых расстояниях и при-
надлежащих разным организациям.
Первый тип услуг фактически сводится к организации выделенного канала, по крайней
мере, на время связи, устанавливаемой на период проведения ATM-сессии. Второй - осно-
ван на типе связи, которая в настоящее время соответствует двум типам соединений по
требованию и по запросу.
Виртуальное соединение - это логический канал между двумя конечными устройствами
в сети ATM, который используется для доставки ячеек. В стандартах, определенных Фору-
мом ATM, логическое соединение, устанавливаемое между двумя конечными узлами сети
ATM, называют соединением по виртуальному каналу VCC (Virtual Channel Connection) -
то соединение, содержащее один или более виртуальных каналов.
Виртуальный канал VC (Virtual Channel) - это однонаправленное соединение для пере-
дачи ячеек, имеющих единый идентификатор. При создании виртуальный канал получает
дентификатор виртуального канала VCI (Virtual Channel Identifier), который используется
стройством, участвующим в процессе передачи данных, для определения направления
•оммутации ячеек, принадлежащих данному виртуальному каналу. Другими словами, иден-
тификатор используется коммутаторами ATM для перенаправления полученных ячеек на
определенный порт. При этом в сети ATM может одновременно работать множество вирту-
альных соединений. Соединение не определяется единственным виртуальным каналом с
дним идентификатором. Оно проходит как бы через цепочку виртуальных каналов (или
с го звеньев), имеющих разные идентификаторы. Идентификатор изменяется при передаче
• чеек от коммутатора к коммутатору. То, как именно он изменяется, определяется по таб-
лицам коммутации, создаваемым на коммутаторах. Данная схема позволяет коммутатору
пределить, куда слать ячейку после ее получения.
Виртуальный тракт VP (Virtual Path) - это тракт, объединяющий группу од-
- о направленных виртуальных каналов, которые имеют общий идентификатор виртуального
пакта. Объединенные виртуальные каналы имеют схожие требования к сети, но могут ра-
ботать с разными абонентами. Как и виртуальные каналы, виртуальные тракты имеют свой
дентификатор, называемый идентификатором виртуального тракта VPI (Virtual Path Iden-
fiers). Аналогично идентификатору виртуальных каналов идентификатор тракта присваива-
лся ячейкам и используется при их коммутации с одного порта на другой. Рис. 6.27 иллюст-
; :рует соответствие между виртуальными каналами VC и виртуальными трактами VP.
Для понятия соединение по виртуальному каналу используют и такое понятие как звено
лртуального канала VCL (Virtual Channel Link) [61]. Тогда соединение по виртуальному
<аналу VCC - это последовательность звеньев виртуальных каналов. Однако, с учетом об-
лей терминологии, принятой в электросвязи (см., например, [46]) рассматриваемое понятие
<е же требует более точного определения.
Соединение по виртуальному каналу имеет следующие характерные свойства:
- создается и закрывается с помощью функций верхних уровней модели BOC/OSI;
- поддерживает заданное качество обслуживания;
- может быть как коммутируемым, так и постоянным;
- ячейки получаются в порядке их передачи;
- поддерживает двух- и однонаправленные потоки данных;
- резервирует определенные значения VCI для ряда специфичных функций;
- пропускная способность может быть разной для различных направлений передачи.
142
ГЛАВА 6
ТВ
Рис, 6.27. Виртуальные каналы и тракты в сети ATM
Промежуток между точками, в которых происходят назначение и преобразование иден-
тификаторов виртуальных трактов, называют звеном виртуального тракта VPL (Virtual
Path Link). Соответственно, последовательность звеньев виртуальных трактов называют со-
единением виртуальных трактов VPC (Virtual Path Connection).
Так как существует две иерархические составляющие виртуального соединения - тракт
и канал со своими идентификаторами, - то и коммутация ячеек выполняется на двух уров-
нях. Первый уровень - это коммутация виртуальных трактов, при которой для них вводится
соответствующая таблица. На втором уровне коммутируются виртуальные каналы VC. В
дополнение к таблице коммутации виртуальных трактов для каждого порта вводится таб-
лица коммутации виртуальных каналов каждого тракта.
Все пользовательские терминальные окончания имеют идентификаторы, а все пользо-
вательские интерфейсы UNI (User-to-Network Interface) имеют в качестве идентификатора
виртуальной цепи два идентификатора: виртуального тракта - VPI и виртуального канала -
VCI, которые содержатся в заголовке ячейки.
Мультиплексирование в ATM может осуществляется на двух уровнях: нижнем - муль-
типлексирование виртуальных каналов и верхнем - мультиплексирование виртуальных
трактов. Общее число виртуальных каналов 216 - 65536, число виртуальных трактов -
28 = 256, что позволяет сформировать 16777216 виртуальных цепей, проходящих через ин-
терфейс UNI [61]. Возможности существенно расширяются в процессе маршрутизации, ес-
ли учесть, что существует еще одна степень свободы - адреса портов, на которые прини-
маются и с которых отправляются потоки ATM ячеек.
6.6.3. Взаимодействие уровней и классы услуг ATM
В модели BOC/OSI взаимодействие уровней в технологии ATM описывается следующими
уровнями: физическим, ATM и адаптации ATM AAL (ATM Adaption Layer). Последний, в
свою очередь, разбивается на два подуровня: верхнего - подуровня конвергенции CS (Con-
vergence Sublayer) - для обеспечения связи с верхними уровнями модели BOC/OSI и нижне-
го - подуровня сегментации и сборки SAR (Segmentation and Reassembly) - для обеспечения
сегментации пакетов верхних уровней на блоки, размещаемые в поле полезной нагрузки
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
143
гчеек, и сборки пакетов из загруженных ячеек. Рассмотрим механизмы взаимодействия ука-
занных уровней на основе [61].
Верхний уровень AAL (рис. 6.28) условно разбит на четыре сектора, соответствующие
четырем типам обслуживания по классам услуг передачи приложений:
- Класс А - изохронные, требующие установления соединения и постоянной скорости
передачи CBR (Constant Bit Rate) голоса, музыки, видео, мультимедиа;
- Класс В - синхронизируемые, требующие установления соединения и допускающие
переменную скорость передачи VBR (Variable Bit Rate) (характерны для передачи
упакованных сигналов видео и речи);
- Класс С - асинхронные, требующие установления соединения и допускающие пере-
менную скорость передачи VBR (характерны, например, для сетей с пакетной комму-
тацией Х.25 или Frame Relay);
- Класс D - асинхронные, не требующие установления соединения и допускающие пе-
ременную скорость передачи VBR (например, для так называемых дейтаграммных
сетей (без установления соединения), к которым относятся ЛВС).
Класс А Класс В Класс С Класс D
CS - AAL CBR CS - AAL VBR CS - AAL VBR CS - AAL VBR
SAR - AAL SAR - AAL SAR - AAL SAR - AAL
ATM
Физический уровень (например, Е1 или STM-N, N = 1,4, 16,...)
Рис. 6.28. Классы обслуживания в технологии ATM
Нижний подуровень SAR уровня AAL преобразует входные данные в ячейки ATM, т.е.
ю сбивает пакеты, сформированные протоколами верхних уровней модели BOC/OSI, на сег-
юнты (сегментация) и далее формирует из них поток ячеек, скорость которого на-
паивается верхним подуровнем в зависимости от приложений. Верхний подуровень CS
" авня AAL обеспечивает связь с указанными в секторах приложениями, которые либо тре-
: ют от ATM постоянной скорости передачи CBR, либо допускают переменную скорость
передачи VBR, как в режиме с установлением соединения, так и без него. Уровень адапта-
ATM - AAL по сути является интерфейсом между приложениями пользователя и уров-
ATM и обеспечивает поддержку четырех различных групп приложений (см. рис. 6.28).
Технология ATM является идеальной средой для мультисервисных сетей, поскольку
- з изначально создавалась как технология, в равной степени адаптированная для передачи
юса, видео и данных, которые поддерживаются протоколами уровня адаптации ATM
-AL) и используются соответственно как информационные потоки особо требовательные,
л . нее требовательные и не очень требовательные к качеству передачи.
Тип полезной нагрузки (Payload) пользовательских приложений идентифицируется на
к ^уровне CS (уровня AAL), который определяет состав функций, необходимых для ее об-
пюотки. Затем полезная нагрузка разбивается подуровнем SR (уровня AAL) на сегменты
'ычно длиной в 44-47 байтов) и упаковывается в ячейку ATM с помощью протокольного
< ка данных PDU (Protocol Data Unit) [61]. На уровне ATM к полезной нагрузке присоеди-
шется заголовок ячейки CH (Cell Head) длиной 5 байтов и сформированная таким образом
-байтовая ячейка ATM обрабатывается на физическом уровне. При этом она инкапсули-
IP ется (упаковывается) в кадры, например, СЦИ/SDH без изменения структуры и содержа-
самой ячейки и затем передается в сеть ATM.
144
ГЛАВА fi
Следует отметить, что стандарты ATM полностью не определяют тип обработки поле
ной нагрузки на верхнем подуровне AAL, если он связан с приложениями, которые мог'
потребовать специальной обработки (например, выравнивания задержки PDU при переда-
речи или сжатия видеоданных). Эта проблема решается самостоятельно производителям
оборудования ATM. Во-вторых, все ячейки, сформированные на уровне ATM, обработа-
ные таким образом на физическом уровне и прошедшие через локальный интерфейс U>
транспортируются в пределах сети ATM (в пределах интерфейсов сетевых узлов NNI (N е
work Node Interface)) до удаленного интерфейса UNI.
Ячейка ATM включает в себя 48 байтов полезной нагрузи и 5 байтов заголовка. Загог
вок ячейки ATM в зависимости от типа интерфейса UNI или NNI, через который произь
дится их передача, имеет различную внутреннюю структуру. На рис. 6.29 представле н
структура заголовка ячейки ATM для двух основных типов интерфейсов АТМ-коммутат
ров: а - UNI (пользователь-сеть) и б - NNI (сеть-сеть). Для интерфейса NNI не требуете "
общая информация для управления потоком данных, а для интерфейса UNI эта информации
существенна. Поэтому в структуре заголовка ячейки ATM для интерфейса UNI присутств
ет специальное поле GFC, а для интерфейса NNI - нет.
Рис. 6.29. Интерфейсы:
а - пользователь-сеть, б - сеть-сеть
На рисунках: GFC - общее управление потоком данных, VPI - идентификатор вирту-
ального пути, VCI - идентификатор виртуального канала, РТ - тип полезной нагрузки, С -
флаг допустимости потери ячейки, НЕС - код контроля ошибок заголовка
6.7. Технологии сети Интернет
Применение IP-технологий в корпоративной сети. Общее представление о протокола?
сети Интернет - стеке протоколов TCP/IP дано в гл. 4. Детальное их рассмотрение далеке
выходит за рамки предмета нашего рассмотрения. Этим проблемам в настоящее время по-
священ ряд книг [26, 41, 42]. Остановимся лишь на некоторых аспектах технологии сети
Интернет и новых сетевых технологиях: Gigabit Ethernet (GE) и оптический Интернет, пред-
ставляющих особый интерес.
Широкомасштабное применение IP-технологий - одно из главных стратегических ре-
шений при построении современной корпоративной сети. Такой подход связан, по крайней
мере, со следующими двумя факторами:
- во-первых, с объективными привлекательными свойствами IP-технологии, заклю-
чающимися в ее открытости, способности интегрировать практически любые другие
сетевые технологии, сглаженности, надежности и масштабируемости;
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
145
- во-вторых, целесообразность применения IP-технологий вытекает из самого факта
существования Интернета и той роли, которую играет эта сеть в современном мире.
Вследствие своей универсальности IP-технологии могут быть эффективно использова-
ны в корпоративной сети для построения всех типов связей (или любой ее части) [42]:
- локальных сетей предприятия (уже сегодня 99% всех узлов корпоративных сетей,
включая персональные компьютеры, поддерживает протокол IP);
- сетей подразделений через глобальные связи, необходимых для нормальной работы
почти любого предприятия (intranet);
- предоставления удаленного доступа своим сотрудникам (intranet);
- организации связей с сетями и сотрудниками предприятий-партнеров (extranet);
- организации связей с клиентами и покупателями (extranet).
Популярность IP-технологии, помимо субъективных, объясняется многими ее объек-
тивными достоинствами [42]. Прежде всего, это простота и ясность принципов, положен-
ных в ее основу. Одним из таких принципов является открытость, выражающаяся в сво-
бодном обсуждении, исследовании и тестировании протоколов стека протоколов TCP/IP, а
также в доступности соответствующих стандартов и спецификаций широкому кругу спе-
циалистов и простых пользователей. Открытость также подразумевает легкость интеграции
в IP-сеть сетей других технологий.
Именно IP-протокол в сети Интернет играет роль универсального интегрирующего сред-
ства, позволяющего объединить в единую глобальную сеть множество сетей самых разнооб-
разных технологий. В корпоративной сети технология IP необходима для объединения от-
дельных локальных сетей предприятия через Интернет и другие глобальные сети.
При построении ЛВС корпоративных сетей протокол IP также играет важную роль. В
'рупной корпоративной сети, где применяется технология ATM, обеспечиваются хорошая
масштабируемость сети, управление качеством обслуживания, избыточные связи и высокие
скорости передачи. На периферии же локальной сети, там, где к ней подключаются большое
-тело конечных пользователей, применение ATM экономически неоправданно. Здесь
бычно испоьзуют коммутируемые Ethernet и Fast Ethernet. Эти сегменты корпоративной
:ети объединяются в единое целое на базе протокола IP. В силу универсальности он позво-
ляет интегрировать другие технологии в единую сеть. Даже при использовании очень близ-
ких технологий Ethemet/Fast Ethemet/Gigabit Ethernet, казалось бы, не требующих отдель-
ного протокола согласования, на стек TCP/IP возлагаются отсутствующие в семействе
Ethernet функции поддержки качества обслуживания и защиты данных [42].
Очень важным достоинством IP-технологии, необходимым для построения всемирной
лобальной сети, является масштабируемость. Стек протоколов TCP/IP отличается хорошо
продуманными решениями, позволяющими за счет многоуровневого иерархического под-
ода наращивать сеть в очень больших пределах. Кроме многоуровневого подхода, масшта-
'ируемость стека протоколов TCP/IP обеспечивается также отказом от массового примене-
- ия широковещания как удобного средства выполнения многих задач, например, поиска ре-
: урсов в сети. И наконец, отработанность и отлаженность IP-технологии является еще од-
им (часто решающим) соображением, принимаемым во внимание при построении транс-
портной основы для корпоративной сети.
Преодоление недостатков IP-технологий. Однако за время существования стека про-
токолов TCP/IP, особенно в последние годы, когда начался глобальный переход на IP-
ехнологии, выявились слабости и недостатки архитектуры протоколов TCP/IP. Во многих
лучаях IP-технология не может удовлетворить требованиям новых приложений. Конечно,
эежде всего она должна обеспечивать более высокую пропускную способность, однако
146
ГЛАВА 6
этого недостаточно. Требуется дополнить IP-технологию средствами управления пропуск-
ной способностью, которые бы гарантировали приложениям нужное им качество обслужи-
вания QoS.
Споры идут не о том, станет ли вообще доступна высокая пропускная способность, а с
том, какая технология будет ее представлять. В настоящее время семейство высокоскорост-
ных сетевых технологий включает в себя технологии ATM, Gigabit Ethernet, Frame Relax
СЦИ/SDH, WDM, и xDSL.
Для предоставления гарантированных сервисов технология IP должна быть существен-
но модернизирована. Необходимо придать ей большую «интеллектуальность», чтобы сете-
вые устройства, работающие на ее основе, смогли дифференцировать трафик и предостав-
лять различные уровни сервиса для различных пользователей и приложений. Другими сло-
вами, IP-сетям нужен активный механизм управления пропускной способностью.
Особое место в IP-сетях занимают сегодня приложения IP-телефонии. Желание обес-
печивать телефонный сервис через Интернет представляет собой главную движущую си-
лу сближения обычной телефонии и Интернет. По мнению многих специалистов это!
процесс называют самым важным явлением в области телекоммуникаций со времени изо-
бретения телефона. Несмотря на коренное отличие принципов, положенных в основу те-
лефонных и IP-сетей, достаточно качественная передача голоса в IP-сетях при значитель-
ной недогруженности сети возможна [42]. Однако эта тема выходит за рамки предмета
нашего рассмотрения.
Gigabit Ethernet. В настоящее время Gigabit Ethernet (GE) прочно вошел в перечень
базовых сетевых технологий для современных цифровых сетей. Технология GE прошла
этап первичной стандартизации и представлена на рынке новейшей аппаратурой - маршру-
тизаторами/коммутаторами GE, выпускаемыми ведущими производителями ЦСП, и уже на-
ходит применение при построении современных высокоскоростных сетей передачи данных.
Интерфейс маршрутизаторов/коммутаторов GE 1000Base-X основывается на стандарте
физического уровня Fibre Channel (FC) - технологии взаимодействия рабочих станций, су-
перкомпьютеров, устройств хранения и периферийных узлов, имеющей 4-уровневую архи-
тектуру. Два нижних уровня FC-О (интерфейсы и среда) и FC-1 (кодирование/декодирова-
ние) перенесены в GE, что значительно сократило время на разработку оригинального стан-
дарта Gigabit Ethernet. В модели BOC/OSI стандарту GE соответствуют канальный и физи-
ческий уровни. Детальное рассмотрение технологии, стандартов и характеристик интерфей-
сов GE можно найти в [70].
Отметим лишь, что интерфейс 1000Base-X подразделяется на три физических интер-
фейса:
- 1000Base-SX - оптический интерфейс для многомодовых волокон и излучения с дли-
ной волны 850 нм, мощностью -10...0 дБм, при чувствительности и насыщении чув-
ствительности приемника -17 и 0 дБм соответственно;
- 1000Base-LX - оптический интерфейс для одномодовых и многомодовых волокон и
излучения с длиной волны 1300 нм, мощностью -13,5...-3 дБм при чувствительности
и насыщении приемника -19 и -3 дБм соответственно;
- 1000Base-CX - электрический интерфейс для экранированной витой пары STP 5-й ка-
тегории на короткие расстояния.
В настоящее время определены предварительные спецификации нового стандарта 10G
Ethernet (10 Гбит/с). Таким образом, стандарт Ethernet с масштабируемой иерархией
10/100/1000/... становится мощной сетевой технологией, конкурирующей с технологией
ATM на уровне сетей как корпоративных, так и магистральных [70].
э
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
147
На рис. 6.30 и 6.31 представлены применения аппаратуры GE и DWDM в корпоратив-
ных магистралях и оптических сетях.
1-
)Т
э-
е-
ь-
га
Рис. 6.30. Применение маршрутизаторов GE в корпоративных магистралях
па
У-
ia-
те
:У"
и-
ia-
LH-
(И-
:и-
100x10 Гбит/с
Маршрутизатор
Терминал
DWDM
Рис. 6.31. Применение маршрутизаторов и аппаратуры DWDM в оптических сетях
^В Оптический Интернет. Несмотря на то, что стандартизация оптического Интерне-
^В 1 находится на начальном уровне, в последнее время его технология обсуждается как одна
1И' ^ВI!!! наиболее перспективных для оптических сетей. Именно полностью оптические техноло-
ги' ^В и (см. рис. 6.19) позволяют перейти на качественно новый уровень построения сетей бу-
^В г щего со скоростями передачи от 1...2 Тбит/с и выше. Однако и эта тема далеко выходит за
1 и ^Вретки основного предмета нашего рассмотрения.
:ти ^^В
ка-
0G
пей
ней
6 8. Интеграция сетевых технологий в цифровых сетях
Еыбор оптимальной технологии для построения широкополосных мультисервисных сетей в
имютоящее время опирается на процессы интеграции и конвергенции сетевых технологий
||нг и создании современных сетей. Общей технологической основой конвергентных сетей
|жляются универсальные среды, передающие цифровые потоки с любой мультимедийной
информацией, и специальные транспортные протоколы, позволяющие их передавать с за-
очными скоростью и качеством.
148
ГЛАВА S!
Необходимо четко осознавать, каким образом строить универсальную мультисерви?
ную сеть для предоставления новых услуг, и какие требования к ней предъявлять. При п
строении сетей, следует иметь в виду, что новые услуги все чаще являются суперпозиции:ч
традиционных услуг телефонии, видео и передачи данных и соответственно требуют ун:
версальных, приспособленных к таким услугам сетей. Универсальность сети заключаете*
прежде всего, в том, на что такая сеть должна быть способна:
- быть адаптированой для всех необходимых протоколов и передачи всех типов и?
формационных потоков;
- поддерживать необходимый уровень качества передачи информационных потоков
возможностью контроля и гарантий этого качества от абонента до точки предоставлю
ния услуги;
- удовлетворять всем требованиям безопасности при пользовании услугами данное
типа.
Таким образом, современная сеть (даже если она планируется только как сеть передач
данных) должна строиться с учетом обеспечения необходимого качества передачи и безе
пасности информационных потоков, что требует, как правило, значительных инвестиции
При этом построенная таким образом сеть должна обладать всеми необходимыми качес:
вами для того, чтобы стать универсальной, и, соответственно, должны быть возможност
для ее использования и для передачи альтернативных типов информационных потоков (г:
лоса и видео). Как же строить такую сеть?
Опыт создания сетей показывает, что локальные сети строят преимущественно с исполь-
зованием Ethernet, а глобальные, магистральные, несмотря на отдельные попытки использ
вания протокола РРР (о них часто и говорят как о чисто IP-сетях), к середине 90-х гт. ста.
строить с использованием технологии Frame Relay. Позже к концу 90 гг., с развитием техн
логии ATM повсеместно при создании сетей передачи данных перешли на технологию ATM
Практически все новые магистральные мультисервисные и IP сети, создаваемые сейма,
также используют технологию ATM на транспортном уровне. Поэтому противопоставлен!?.
«АТМ или 1Р», является неуместным так же, как в недалеком прошлом противопоставлен!?;
телефонии и технологии СЦИ/SDH, которые сегодня, как известно, сосуществуют вместе
Почему не строятся «чисто 1Р» сети? Потому что IP - это протокол без установления с с
единения, возможности контроля качества (скорости, задержек, вариаций задержек) и безе
пасности этого соединения. Эти качества обеспечивают протоколы транспортного уровн;
технологии ATM. Технология ATM является идеальной средой для мультисервисных сетей
поскольку она изначально создавалась как технология, адаптированная в равной степей:
для передачи голоса, видео и данных, которые сегодня рассматриваются и используютс>
соответственно как информационные потоки особо требовательные, менее требовательны;
и не очень требовательные к качеству передачи.
В настоящее время ATM является технологией, на основе которой конвергируются и ин-
тегрируются сетевые технологии и которая позволяет создавать мультисервисные оператор-
ские сети. Она стандартизована и основана на протоколах, обеспечивающих установление со-
единения между пользователями сети, обладает встроенными средствами контроля качества
возможностью интеграции с традиционной телефонией (системами TDM), встроенными сред-
ствами защиты безопасности сети, поддержкой всех типов услуг и уровня качества.
Не случайно многие новые технологии, ориентированные на предоставление в первук
очередь IP-услуг, основаны на технологии ATM. Одним из примеров является технологии
ADSL, для которой ATM выбрана в качестве единственного стандарта. Однако, технологии
ATM, обладая всеми необходимыми достоинствами с точки зрения качественной передач!
БАЗОВЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
149
scex типов информационных потоков, включая IP, изначально разрабатывалась без серьез-
-ого учета особенностей IP-трафика. А именно ATM в своем стандартном варианте требует
: начительных усилий по установке соединений между граничными устройствами доступа к
магистральной сети.
Несколько лет назад сети ряда операторов достигли таких размеров, что вопрос их мас-
штабирования встал довольно серьезно. Это и стало причиной начала работ по разработке
протокола MPLS (компания Lucent и др.). Основной задачей была, прежде всего, разработка
процедур автоматизации установления соединений в сети ATM в соответствии с маршрута-
и IP-трафика. При большом числе узлов это облегчает управление и повышает масштаби-
шемость сети. Таким образом, протокол MPLS (называемый протоколом MPLS/ATM)
эжно использовать в сетях ATM для передачи данных IP и других протоколов сетевого
ровня. Остальные виды информационных потоков (голоса, видео, Frame Relay и др.) пере-
даются традиционным образом с использованием встроенных средств технологии ATM.
Другой путь (компания Cisco) - обеспечить хорошую передачу трафика IP по сетям, где
• качестве протоколов второго уровня используется протокол РРР. Поскольку протокол РРР
.1м по себе не имеет никаких средств контроля качества, это потребовало больших усилий,
г частности, протокол MPLS/PPP должен решать функции установления и контроля каче-
ства соединений и т.д. Таким образом, начавшись с двух противоположных направлений,
~ а боты над созданием протокола MPLS объединились.
Во-первых, требуется стандартизация уже существующих реализаций протоколов
fPLS/ATM, MPLS/FR и MPLS/PPP. Во вторых, начаты работы над спецификациями
' PLS/Ethemet. В-третьих, требуется стандартизация методов взаимодействия всех методов
-капсуляции меток MPLS. Предполагается, что протокол MPLS будет универсальным, и
? стандартизация может затянуться еще на несколько лет.
Рассматривая перспективы применения протокола MPLS в современных сетях, необхо-
шмо отметить, что протокол MPLS/ATM можно успешно применять уже сегодня, при этом
химизируются возможности для передачи IP-трафика. Одновременно обеспечивается ка-
- сственная передача других видов информационных потоков - голоса, видео с использова-
- чем стандартных функций технологии ATM.
Таким образом, независимо от того, как будет принят протокол MPLS телекоммуника-
ч энным сообществом после завершения его стандартизации, в настоящее время наиболее
изким по функциональным свойствам к нему является технология ATM. Путем неболь-
ших изменений и дополнений в программном обеспечении ATM-коммутаторы становятся
' PLS-коммутаторами. При этом протоколы MPLS/ATM и ATM могут работать в АТМ-
; чмутаторах одновременно (во всяком случае, так это реализовано в коммутаторах
_ _:ent). Поэтому все проблемы передачи альтернативных информационных потоков (голо-
~ видео и др.), которые сегодня в протоколе MPLS еще не определены, решаются средст-
шми технологии ATM, а функциональность протокола MPLS позволяет использовать его
автоматизации установления соединений при передаче трафика IP и других протоколов
шевого уровня. Таким образом, в настоящее время, как и на ближайшие годы, оптималь-
шм вариантом выбора транспортной среды для построения мультисервисной сети опера-
?а (в том числе и сети IP) является технология ATM, возможно, в сочетании с протоколом
PLS/АТМ. Именно по этому пути идут ведущие производители аппаратуры для совре-
। с иных мультисервисных сетей.
Глава /
Внутренняя согласованность ценится
больше эффективной работы.
Преобразование Питера -
Закон Мерфи: Мерфология -
общая и частная
Аппаратура цифровых систем передачи
для транспортных и корпоративных сетей
7.1. Аппаратура цифровых систем передачи ПЦИ/PDH
7.1.1. Виды аппаратуры и ее характеристики
Технология ПЦИ/PDH, как это уже указывалось выше, поддерживает следующие уровн?
иерархии цифровых каналов: абонентский канал или ОЦК ЕО (64 кбит/с) и пользователь-
ские каналы уровня Е1 (2,048 Мбит/с), Е2 (8,448 Мбит/с), ЕЗ (139,264 Мбит/с). Уровен-
цифрового канала Е5 (564,992 Мбит/с) определен в рекомендациях ITU-T, но на практике
обычно не используется. Цифровые каналы ПЦИ/PDH являются входными (полезной на-
грузкой) для пользовательских интерфейсов транспортных сетей СЦИ/SDH. Применитель-
но к европейскому стандарту интерфейс передачи Е1 (в соответствии с Рек. G.703 ITU-T
ПЦИ/PDH является входным каналом для полезной нагрузки транспортной сети СЦИ/SDH
в которой она передается по трактам в магистралях сети.
В состав цифровой первичной сети обычно входят несколько видов типовых устройств
аппаратуры ПЦИ/PDH - сетевых .элементов (СЭ), образующих неспециализированные циф-
ровые каналы нижнего уровня, а также специализированные каналы технологических сетей.
К типовым устройствам ЦСП ПЦИ/PDH относятся линейные мультиплексоры (ЛМ/
терминальные мультиплексоры (ТМ), мультиплексоры ввода/вывода (МВВ) - так называе-
мые гибкие мультиплексоры, цифровые системы кросс-коммутации (СКК).
Линейные мультиплексоры ЛМ обеспечивают мультиплексирование нескольких пото-
ков нагрузки самого низкого уровня иерархии (ОЦК, каналов ТЧ, каналов передачи данных,
включая каналы связи для телемеханики (ТМ) и телеуправления (ТУ), систем релейной за-
щиты и автоматики (РЗА) и др.) в цифровые потоки более высокого уровня. Они являются
промежуточными СЭ в магистралях сети ПЦИ/PDH или входят в состав МВВ.
Терминальные мультиплексоры ТМ обеспечивают мультиплексирование нескольких
потоков нагрузки низкого уровня иерархии в цифровые потоки более высокого уровня и
обычно являются конечными СЭ в сети или входят в состав МВВ.
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
151
Мультиплексоры ввода/вывода (МВВ), так называемые гибкие мультиплексоры, являются
сетевыми элементами в сети ПЦИ/PDH, которые обеспечивают ввод и вывод потоков нагруз-
ки самого низкого уровня иерархии (обычно, на уровне каналов ЕО) в каждом СЭ - МВВ.
Системы кросс-коммутации (СКК) - это программно управляемая аппаратура оператив-
ного переключения DXC (Digital Cross-Connect), которая обеспечивает переключение и пол-
ную не блокируемую коммутацию цифровых каналов 64 кбит/с и Nx64 кбит/с между вход-
ными интерфейсами канала Е1 или Е2. Обычно системы кросс-коммутации DXC 1/0 (Е1/Е0)
имеют модульное построение от 4x4 до 32х32Е1 и выше (максимально до 128х128Е1) и ис-
пользуются для оперативного переключения и реконфигурации сети ПЦИ/PDH, а также для
эперативного управления ее ресурсами.
В состав сети ПЦИ/PDH, как правило, входит система управления сетевыми элемента-
ми ЕМ (Element Manager) и сетью NM (Network Manager).
В настоящее время аппаратуру ЦСП ПЦИ/PDH выпускают в основном в виде мультип-
лексоров типа ЛМ, ТМ и МВВ. В зависимости от их комплектации они могут быть исполь-
зованы в качестве СЭ для следующих основных применений в сети: соединение точка-
очка, ввод-вывод в линию, ввод-вывод в кольцевую транспортную магистраль, а также в
качестве СКК. Блочное исполнение и характеристики мультиплексоров МВВ зависят от на-
начения мультиплексора.
К основным характеристикам мультиплексоров ПЦИ/PDH можно отнести следующие:
- тип (оптический/электрический) и скорость передачи линейных интерфейсов;
- дальность передачи (энергетический потенциал интерфейсов приема-передачи опти-
ческого (электрического) сигнала);
- число и типы пользовательских интерфейсов или портов нагрузки;
- емкость матрицы коммутации (для МВВ);
- возможность резервирования трактов или каналов и отдельных блоков;
- разнообразие пользовательских интерфейсов;
- типы интерфейсов к системам и сети управления;
- габаритные размеры и требования к внешней среде;
- наличие дополнительных интерфейсов для станционной сигнализации, подключения
датчиков пожарной и другой сигнализаций и т.п.
Рассмотрим указанные выше характеристики мультиплексоров ПЦИ/PDH.
Скорость передачи линейных интерфейсов. В настоящее время мультиплексо-
ры ПЦИ/PDH выпускаются с линейными интерфейсами передачи соответствующими циф-
ровым каналам Е1 (2,048 Мбит/с), Е2 (8 Мбит/с), ЕЗ (34 Мбит/с), Е4 (140 Мбит/с). Однако
для планирования сетей на основе мультиплексоров ПЦИ/PDH интересно значение не ско-
рости передачи, а емкости полезной нагрузки. Оно составляет соответственно 30, 120, 480 и
920 ОЦК Е0 (напомним, что один канал Е1 обычно содержит 30 ОЦК со скоростью пере-
дачи 64 кбит/с).
Дальность передачи аппаратуры ПЦИ/PDH или максимальное расстояние
длина ОК или медной КЛС) между ближайшими мультиплексорами в сети определяется
типом и характеристиками оптических (электрических) интерфейсов приема/передачи
мультиплексоров ПЦИ/PDH. В настоящее время потери в ОК достигли своего теоретиче-
зкого предела и не превышают 0,2...0,3 и 0,3...0,5 дБ/км на длинах волн 1550 и 1300 нм со-
ответственно, а оптические интерфейсы приема мультиплексоров ПЦИ/PDH (фотоприем-
тики), как правило, имеют типовые характеристики для каждой рабочей длины волны. По-
тому дальность передачи аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH для ВОЛС в первом приближении
определяется конкретными характеристиками интерфейсов приема/передачи мультиплек-
152
ГЛАВА'
соров. При этом следует иметь в виду, что типичная чувствительность приемных интерфей-
сов мультиплексоров (фотоприемников) при коэффициенте ошибок 1 (Г10 обычно достигае-
значений -35.. .^46 дБм.
Для типичных характеристик оптических интерфейсов приема/передачи мультиплексоров
ПЦИ/PDH дальность передачи по оптическим кабелям ВОЛС может достигать 40... 120 км, ь
для ЦСП с электрическими интерфейсами приема/передачи Е1 до 2 км по КЛС. При исполь-
зовании технологии HDXL дальность передачи по КЛС для цифровых каналов Е1 может дос -
тигать в среднем 5... 10 км (в зависимости от значения диаметра жилы медного кабеля).
Число пользовательских интерфейсов составляет 2-10 или 12 портов Е0 на пла-
ту. Число плат и портов на них может варьироваться от модели к модели и от производите-
ля к производителю, но, как правило, оно позволяет вводить-выводить в совокупности 2-3
цифровых каналов Е0.
Емкость матрицы коммутации и ее функции, как никакая другая характеристика
определяют возможности мультиплексора МВВ и аппаратуры ЦСП в целом. Обычно ем-
кость матрицы кратна эквивалентам цифровых потоков Е0 и Е1, например, 30x30 Е0, 16x1 с
Е1, 32x32 Е1.
Возможность резервирования. Способы резервирования трактов и каналов в сети
отличаются у различных производителей и зависят от типа аппаратуры ПЦИ/PDH. Степень
аппаратного резервирования отдельных блоков обычно варьируется от производителя к
производителю и от одного модельного ряда к другому, а также может зависеть от ком-
плектации, выбранной заказчиком.
Разнообразие пользовательских интерфейсов существенно определяется на-
значением мультиплексора.
Интерфейсы управления к системам и сетям. Как правило, интерфейсы пе-
редачи данных для управления сетью к мультиплексорам МВВ (СЭ) и системам управления
представлены разъемами Ethernet Base2 или BaseT (Q-интерфейс) и RS-232 (F-интерфейс)
Некоторые производители комплектуют мультиплексоры МВВ разъемом DB-9 для под-
ключения к сетям передачи данных Х.25.
Системы управления оборудования ПЦИ/PDH по функциональности обычно удовле-
творяют рекомендациях ITU-T, однако, не всегда совместимы с системами управления се-
тями СЦИ/SDH. Некоторые крупные производители аппаратуры СЦИ/SDH, например, ком-
пании Nortel Networks или Lucent Technologies, предоставляют модульные системы управле-
ния, которые обеспечивают поддержку аппаратуры ПЦИ/PDH и других производителей [82].
Габаритные размеры. Большинство производителей аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH
выпускают мультиплексоры в нескольких вариантах конструктивного исполнения (дюймо-
вом и метрическом), допускающих их установку в стойку шириной 19" или стойку СКУ.
Дополнительные интерфейсы для станционной сигнализации, датчиков
пожарной и другой сигнализациии. Ряд производителей аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH
предусматривают дополнительные интерфейсы для подключения станционной сигнализа-
ции, датчиков пожарной и другой специальной сигнализации, включая виды сигнализации
по требованию заказчика.
7.1.2. Производители аппаратуры
Зарубежные производители аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH. В настоящее время аппаратура
ЦСП ПЦИ/PDH выпускается многими зарубежными компаниями - производителями аппа-
ратуры ЦСП широкого назначения. Зарубежные производители, ориентированные на опе-
раторов сетей связи и корпоративные сети, на протяжении многих лет поставляют указан-
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
153
ную аппаратуру на российский рынок. Это такие компании, как французская Alcatel и не-
мецкая Siemens AG. Существуют еще ряд менее крупных, например, компании NEC (Япо-
ния), ТТС Marconi (Чехия), ABB Power Automation (Швейцария) и некоторые другие, ори-
ентированные на более узкие специализированные рынки, связанные с электроэнергетикой,
железными дорогами, и т.п. При рассмотрении сознательно сузим круг зарубежных произ-
водителей, ограничиваясь в основном аппаратурой наиболее приемлемой для применения
на ведомственных и корпоративных сетях. Отечественные производители в настоящее вре-
£я уже готовы предложить целый ряд современной аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH.
Компания Alcatel выпускает семейство аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH для сетей доступа -
гультиплексоры уровня Е1 (2 Мбит/с) 1510 MX, 1511 MX, 1514 MX, 1515 MX, включая гиб-
кий мультиплексор ввода-вывода 1513 MX, системы кросс-коммутации DXC 1515 СХ (1/0)
. максимальным числом входных портов Е1, равным 128. Компания поставляет так же
:емейство мультиплексоров более высокого уровня - 1621 MX (2/8 Мбит/с), 1631 МХ/2
2 34 Мбит/с), 1632 MX (8/34 Мбит/с), 1643 МХ/2 (34/140 Мбит/с) и некоторую другую аппа-
татуру ЦСП ПЦИ/PDH. Системы управления сетевыми элементами СЦИ/SDH компаниии А1са-
d - 1353 ЕМ, 1353 SH, 1353 WX обеспечивают поддержку оборудования ЦСП ПЦИ/PDH.
Компания Siemens выпускает семейство аппаратуры ЦСП, в состав которого входит
лбкий мультиплексор ввода-вывода FMX2, представляющий наибольший интерес для ве-
домственных и корпоративных сетей.
Компания Nortel Networks выпускает семейство аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH - универ-
.альных мультиплексоров доступа PDMX-E (8 Мбит/с) с функцией кросс-коммутации Е0/Е1
системой управления PDMX-ENEM, однако она не представлена на российском рынке.
Компания ТТС Marconi выпускает семейство аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH, которое
меет большую гибкость и универсальность, что удовлетворяет потребностям широкого
с? у га операторов ведомственных и корпоративных сетей, включая сети энергокомпаний в
дектроэнергетике, предприятий Газпрома и железнодорожного транспорта. В ее состав
1 ходят: гибкие универсальные мультиплексоры ввода/вывода с функцией цифровой кросс-
?ммутации PCM 30U и РСМХ1 (2 Мбит/с), гибкий мультиплексор SPMX (Nx2 Мбит/с) с
' КК DXC 1/0 16х16Е1, цифровая система кросс-коммутации DSP (СКК DXC 1/0) модуль-
?го построения (от 4х4Е1 до 32х32Е1), модульный мультиплексор ВКЕ (Nx2 Мбит/с)
ровней Е1/Е2, Е1/ЕЗ, мультиплексор выделения каналов данных PDR/PDRU, аппаратура
передачи сигналов защиты PCM30U-OCH и некоторая другая аппаратура. Компания выпус-
зет двухуровневую систему управления и контроля элементов/сети DORIS 2000/2010,
'еспечивающую поддержку до 1016 СЭ.
Гибкие мультиплексоры доступа ПЦИ и СЦИ уровня STM-1 выпускают и некоторые
:?угие производители аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH. Например, компания ABB Power Auto-
mation выпускает универсальный мультиплексор FOX-U (8 Мбит/с) и мультиплексор
: DH/SDH - FOX 515 уровня STM-1 для различных сетевых применений в электроэнергети-
е. имеющий широкий выбор пользовательских интерфейсов разнообразного назначения.
Отечественные производители ЦСП ПЦИ/PDH. Ведущими отечественными произ-
водителями оборудования ЦСП ПЦИ/PDH являются:
- ОАО «Морион» — Пермь;
- ОАО «Супертел» - С.-Петербург;
- ЗАО «Ротек» - Москва;
- Экспериментальный завод Российской Академии Наук (ЭЗАН) - Черноголовка.
Компания «Морион» выпускает семейство аппаратуры ПЦИ/PDH различных уровней
стандартными линейными интерфейсами, в состав которой входят первичные мультип-
154
ГЛАВА
лексоры ОГМ-ЗО и OGM-30E (2 Мбит/с). К сожалению аппаратура ЦСП этой компании лиа
недавнего времени не обеспечивала функций кросс-коммутации (ввода/вывода), что огт?-|
ничивало ее широкое применение на ведомственных и корпоративных сетях.
Компания «Супертел» выпускает семейство аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH различна
уровней - терминальные мультиплексоры, мультиплексоры ввода-вывода и сетевые крое-
соединители с единой интегрированной системой управления сетевыми элементами и сетя-
ми ПЦИ/PDH. В состав семейства аппаратуры компании «Супертел» входят: первичн-?
гибкие мультиплексоры ввода/вывода МП-1, МП-2, МП-4 (2 Мбит/с) с разным (1/2/4) чи>
лом линейных интерфейсов передачи и широким набором пользовательских интерфейсе ?.,
мультиплексоры цифровые оптические МЦО2/8/34 (34 Мбит/с) и МЦО34/140 (140 Мбит :
Компания выпускает двухуровневую систему управления и контроля сетевых элеме-
тов/сети СуперТел-ТМ, обеспечивающую поддержку до 512 СЭ.
Компания «Ротек» выпускает семейство аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH серии Т, в состав
которого входят мультиплексоры Т-31 (2 Мбит/с), Т-34 (4x2 Мбит/с), Т-316 (1-16x2 Мбит :
Т-41 (8 Мбит/с), Т-51 (34 Мбит/с) и гибкий мультиплексор Т-130 (2 Мбит/с). За последы? :
годы эта компания существенно расширила номенклатуру выпускаемой аппаратуры и м
дернизировала гибкий первичный мультиплексор Т-130, превратив его в мультиплекс. ~
ввода-вывода с функцией коммутации цифровых потоков уровня Е0 между всеми входнь
ми каналами Е1. Компания выпускает систему контроля и управления сетью первичны
мультиплексоров Т-130, обеспечивающую поддержку до 99 мультиплексоров от одного ?
15 объектов связи по выделенному каналу.
Завод Черноголовки ЭЗАН является отечественным производителем аппаратуры ЦСГ
ПЦИ/PDH в некоторой степени условно, так как выпускает семейство аппаратуры - первич-
ные мультиплексоры серии ENE6000 по лицензии японской компании NEC. В состав сери-
ENE6000 входят цифровые мультиплексоры ENE 6010 2 PCM, ENE 6011 2 PCM, ENE 6012 1
РСМ (2 Мбит/с) и цифровые мультиплексоры ENE 6020 8М (4хЕ1), ENE 6055 34V
(NxEl+KxE2), ENE 6058 2-34М (16хЕ1), ENE 6041 140М (4хЕЗ), объединяющие каналы Е‘
Е2 и ЕЗ в каналы более высокого уровня.
7.2. Выбор аппаратуры ПЦИ/PDH
7.2.1. Критерии выбора
Критерии выбора ЦСП ПЦИ/PDH основаны на общих требованиях, но должны учитывать
специфику конкретной первичной или корпоративной сети связи. Говоря о конкретных тех-
нических требованиях, предъявляемых к аппаратуре ЦСП ПЦИ/PDH необходимо определите
стратегию построения ведомственных и корпоративных сетей связи и выделить приоритеты.
Так, для железнодорожного транспорта важнейшим является обеспечение безопасности
движения, которое включает диспетчеризацию всех процессов по грузоперевозкам. Для
энергосистем Минтопэнерго, наряду с обеспечением системы постоянного мониторинга
всего энергетического комплекса, необходимо иметь диспетчерские каналы для управления
технологическими процессами и организации регулирования энергетических потоков, как б
отдельных энергосистемах, так и в рамках Единой энергосистемы России. Убытки, которые
несут ежегодно энергосистемы от недостаточно эффективного использования своих ресурсов
из-за отсутствия оперативной и точной информации по учету энергоресурсов, выработки и
передачи электроэнергии, составляют огромные суммы, которые сравнимы со стоимостью
инфотелекоммуникационных сетей связи, необходимых для решения подобных задач.
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
155
Аппаратура ЦСП, предназначенная для применения на первичных, ведомственных и
корпоративных сетях связи, должна удовлетворять следующим характеристикам [77, 79]:
— универсальность — возможность выполнения большого комплекса услуг, заданного
требованиями служб эксплуатации, без значительных дополнительных затрат;
- унификация - возможность изменения функциональной нагрузки аппаратуры с ис-
пользованием составных элементов, отвечающих стандартным требованиям по ин-
терфейсам, шинам технического обслуживания и конструкции;
- гибкость - возможность гибкого и легкого переконфигурирования оборудования при
необходимости изменения функционального назначения и перечня сигналов или ар-
хитектуры сети связи;
- контроль и управляемость - способность системы непрерывно контролировать задан-
ные параметры и изменять функции под воздействие^ оператора сети;
— надежность и безотказность — выполнение функций без сбоев в течение длительно-
го времени с заданными параметрами;
- стойкость и живучесть — штатное функционирование при всех внешних воздейст-
вующих факторах и возможность быстрого восстановления всей системы при выходе
из строя ее отдельных элементов.
При этом определяющими требованиями, предъявляемыми к современным средствам
связи, являются высокая надежность, гибкость конфигурирования, удобство управления и
контроля.
Основные критерии выбора аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH должны опираться на общую
стратегию построения и развития цифровой первичной сети, которая обычно формулирует-
ся в концепции ее развития с учетом назначения. Например, крупные операторы связи и
Золыпие корпорации, создающие крупные корпоративные сети, обычно планируют приме-
нение аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH 2-х или 3-х производителей. Такой подход оправдан
как по техническим, так и стратегическим причинам: его применяют Ростелеком, МГТС,
\О «Мосэнерго» при создании ЦПС для единой информационной сети связи [56, 57]. По-
тому одним из основных критериев выбора становится совместимость систем управления
сборудованием и сетью ПЦИ/PDH с системами управления ЦСП СЦИ/SDH других произ-
водителей [82].
Перечислим основные критерии выбора аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH:
- требуемая скорость передачи в транспортных магистралях сети;
- необходимость резервирования в сети, включая выбор схем резервирования;
- функциональная полнота семейства аппаратуры;
- наличие необходимых интерфейсов и аппаратуры доступа;
- возможность интеграции различных видов трафика;
- стоимость аппаратуры.
Общие требования к аппаратуре связи у большинства ведомственных операторов и
крупных корпораций примерно одинаковы, различия в основном проявляются только в по-
требной канальной емкости линий связи и типах пользовательских интерфейсов. Из боль-
ного разнообразия типов сигналов и каналов, необходимых для обеспечения отраслевых
:лужб и объектов, а также коммерческих линий связи ведомственных и корпоративных
операторов, наиболее распространенными являются:
- первичный цифровой канал Е1 (2048 кбит/с);
- основной цифровой канал Е0 (64 кбит/с);
- канал тональной частоты с 2- или 4-проводным окончаниями (300...3400 Гц);
- канал передачи данных с интерфейсом RS-232-C (RS.485) (50... 19200 бит/с);
- канал передачи данных с интерфейсом V.35/V.36 (64...2048 кбит/с);
- канал соединения прямого (удаленного) абонента с АТС;
156
ГЛАВА
- групповой телефонный канал с цифровым суммированием (конференц-связь);
- телеграфный канал;
- канал связи для передачи различных типов сигнализации между АТС;
- канал передачи сигналов релейной защиты и др.
Канальную емкость ЦСП можно определить в широких пределах, и зависит это с
архитектуры и топологии сети (линейная, кольцевая, древовидная и т.д.), региона (густ с-
или малонаселенный), уровня телефонизации и т.д. В конкретном случае при е-:
определении учитываются все факторы. При этом оператор должен быть готов к тому, ч.
выбранное им значение емкости будет либо недостаточным, либо избыточным, ч~
совершенно естественно для реальной практики строительства конкретных сетей.
Суммируя вышеизложенное, можно сформулировать требования к комплексу оборуд<
вания и аппаратуры ЦСП, обеспечивающему большинство потребностей любого крупно г
ведомственного оператора, будь то МПС, Минтопэнерго, РАО «ЕЭС России», или РА'
«Газпром», а также потребности большой корпоративной сети. Такой комплекс оборудовг
ния и аппаратуры ЦСП должен создаваться на основе универсальной платформы для орг^
низации различных систем передачи и обработки информации и обеспечивать следующг;
требования:
- широкий выбор номенклатуры аппаратуры ЦСП;
- широкий спектр принимаемых сигналов и выбор пользовательских интерфейсов;
- большой выбор скоростей передачи, как для линейных, так и пользовательских ин-
терфейсов;
- гибкую и быструю конфигурацию оборудования (из центра управления);
- управляемость снизу доверху - от пользовательских (абонентских) каналов до маги-
стральных потоков;
- приемлемую стоимость аппаратуры.
7.2.2. Сравнение аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH,
выпускаемой разными производителями
Сравнить аппаратуру ЦСП ПЦИ/PDH основных производителей не представляется воз-
можным по целому ряду причин. Рассмотрим ЦСП, которые предназначены в основное
для ведомственных и корпоративных сетей, так как именно для них имеется определенная
специфика.
Функционально наиболее полные семейства аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH имеют компа-
нии Alcatel и ТТС Marconi. Однако аппаратура компании Alcatel имеет большую стоимость
по сравнению с другими.
Наибольший интерес для ведомственных и корпоративных сетей связи представляет
аппаратура компании ТТС Marconi. В первую очередь это гибкий мультиплексор вво-
да/вывода РСМХ1 с универсальным программно управляемым набором пользовательских
интерфейсов, цифровая аппаратура оперативного переключения DSP (система кросс-
коммутации типа DXC 1/0), имеющая модульную конструкцию и обеспечивающая не бло-
кируемую коммутацию ОЦК Е0 между всеми входными каналами Е1 (от 4х4Е1 до
32х32Е1) и аппаратура передачи сигналов защиты PCM30U-OCH, расчитанная на передачу
сигналов до 4-х различных типов защит, применяемых в электроэнергетике на технологиче-
ских сетях связи [58, 78].
Среди отечественных производителей наиболее полное семейство аппаратуры ЦСП
ПЦИ/PDH предлагает компания «Супертел». Это первая отечественная компания, разрабо-
тавшая и освоившая выпуск гибких универсальных мультиплексоров типа МП-1/2/4 в раз-
личных модификациях.
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
157
Первичный мультиплексор МП представляет собой многофункциональную каналообра-
ующую аппаратуру с возможностью ввода/вывода заданного числа ОЦК и гибкого его
конфигурирования. Он предназначен для формирования первичных цифровых сигналов
электросвязи со скоростью передачи 2,048 Мбит/с в соответствии с Рек. G.703, G.704 ITU-T
: резервированием (1+1) либо без резервирования и возможностью преобразования элек-
трического сигнала в оптический линейный.
В первичном мультиплексоре МП цифровые сигналы полезной нагрузки формируются
<з следующих сигналов:
- аналоговых речевых для телефонных и групповых каналов с передачей сигналов управ-
ления и взаимодействия с батарейной сигнализацией двух типов (3-проводная, 4-
проводная) от аналоговых АТС либо сигналов взаимодействия с Е&М - сигнализацией,
как от аналоговых, так и цифровых АТС для станционных соединительных линий (СЛ);
- передачи данных, соответствующих Рек. V.24, V.36, Х.21, G.703 ITU-T (ОЦК);
- Т4 аппаратуры дальней автоматической связи в энергетике (АДАСЭ);
- удаленного абонента для абонентских СЛ.
Первичный мультиплексор МП выполняет функции кроссовой коммутации, т.е. инфор-
мационные сигналы любого канала 64 кбит/с могут быть переданы в любом канальном ин-
тервале группового сигнала 2048 кбит/с. Он предназначен для использования в составе
змплексов и сетей связи ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH, использующих стыки по ГОСТ 26886-86
эек. G.703 ITU-T). В зависимости от назначения первичные мультиплексоры МП компании
Супертел» подразделяются по типам:
- МП-1 - оконечный мультиплексор, позволяющий осуществлять ввод/вывод из одного
первичного группового сигнала от двух до 30 абонентских сигналов;
- МП-2 - промежуточный (ввода/вывода) мультиплексор, позволяющий осуществлять
ввод/вывод из двух первичных групповых сигналов направления А и направления Б
от двух до 28 абонентских сигналов из каждого направления передачи А (Б), но не
более 30 в обоих направлениях.
В мультиплексоре МП состав пользовательских интерфейсов (портов полезной нагрузки)
эеделяется набором канальных блоков (плат) с соответствующими интерфейсами: ТЧ,
ЦК, RS-232-C, V.36 и некоторыми другими. При этом в нем можно установить в любом со-
етании до 15 канальных плат с пользовательскими интерфейсами (2 порта на плату).
По данным табл. 7.1 можно сравнить характеристики базовых гибких мультиплексоров
ЗВ ПЦИ/PDH уровня El, Е2 ряда ведущих зарубежных и отечественных производителей
-чаратуры ЦСП и выбрать для построения ведомственных и корпоративных сетей.
Окончательный выбор аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH должен производиться с учетом ее
: эимости для всей планируемой конкретной цифровой первичной сети и возможности
_ - .ьнейшего развития, наращивания ресурсов, а так же создания на ее основе специализи-
-< ванных (технологических) сетей в соответствии с потребностями заказчика.
Применительно к построению цифровых технологических сетей для электроэнергетики
1 и большие возможности предоставляет аппаратура компаний ТТС Marconi (Чехия) и АВВ
Швейцария) [58, 78], однако по совокупности технико-экономических показателей пред-
чтение следует отдать аппаратуре компании ТТС Marconi.
Современные аппаратные средства ЦСП ПЦИ/PDH несут с собой новые требования к
строению ведомственных и корпоративных сетей и их архитектуре. Новое поколение ап-
.гатуры ПЦИ/PDH и новые технические решения на аппаратном уровне ЦСП ПЦИ/PDH и
ЦИ/SDH позволяют формировать новую архитектуру и топологию современной транс-
гной цифровой сети и создавать на ее основе ведомственные и корпоративные сети раз-
о масштаба для различных применений, включая специализированные.
- 1823
Таблица 7.1. Сравнительные технико-экономические характеристики первичных мультиплексоров ПЦИ/PDH
Характеристика РСМХ1 (ТСС Marconi) Т-130 («Ротек») МП-1/2/4-М («Супертел») OGM-30E («Морион») FMX2 (Siemens) FOX-U” (АВВ)
Организация связи по схеме «точка-точка» Есть Есть Есть Есть Есть Есть
Организация связи в сети Резервирование трактов Е1 Есть 1 + 1 Есть Есть 1+1 Есть Есть Есть 1 + 1
Скорость передачи, Мбит/с 2 2 2 2 2 8
Число ОЦК 30 30 30 30 30 120
Максимальное число ОЦК в одном МВВ 60 60 30 30 30 120
Кросс-коммутация каналов Е0/Е1 Число входных интерфейсов Е1/Е2 1/0 1/2 1/0 1 /2/4/7 1/0 1/2/4 1/0 4/7 1/0 2 1/0 4хЕ2
Конфигурация МВВ от одного сетевого элемента Есть Есть Есть Есть Есть Есть
Интерфейсы передачи команд ТМ/РЗА ТМ/РЗА 4 канала ТМ ТМ Нет ТМ РЗА - 1 опт., 4/8 каналов
Пользовательские интерфейсы ( число портов на плату)
Телефонная связь (2-х пр.) с подключением уда- ленного абонента к АТС 5 2/5 4 2 10 12
Телефонная связь (прямые провода) 5 2/5 2 2 6 12
Телефонная связь 2/3/4 пр. с подключением АТС-АТС 6 2/5 2 2 10 8
Передача данных G.703 6 2 2 2 10 8хЕ0 (G.703) 2/4
Линейные интерфейсы передачи
Оптический (1300/1550 нм) Энергетический потенциал, дБ 4хЕ1 (1300) 34 2хЕ1 40 2хЕ1 43 ЗхЕ1 (1300) Н/д 2хЕ1 (1300) 17 4хЕ2(1300) 36
Электрический G.703 (медный кабель), дальность до 2 км 4хЕ1 2хЕ1 2хЕ1;4хЕ1 5хЕ1 1хЕ1 8хЕ1
Электрический HDSL (медный кабель) Энергетический потенциал, дБ Дальность, км Есть 33 до 10 Нет Н/д Н/д Есть 14 Есть Н/д Н/д Есть до 10 Есть ДО 10
Система управления
Компьютер/Операционная система РС/ Win NT/2000 PC/Win98, OS/2 PC/ Win98 PC/Win SUN/Unix SUN/Unix
Максимальное число сетевых элементов N 1016 15x99 64 н/д н/д 100
Технико-экономические показатели (ориентировочно)
Стоимость мультиплексора, долл. США 18850 8190 8230 Н/д 14150 75000
Стоимость системы управления, долл. США 21300" н/д 6002' Н/д Н/д 36000J)
Средняя стоимость ОЦК в сети, долл. США 310 270 270 Н/д 470 620
Наработка на отказ, ч, не менее 100 000 10 000 10 000 10 000 100 000 100 000
Серийный выпуск, год 1995 1999 1998 2000 1996 1994
Примечания: Система управления DORIS2000/2010 (EM/NM) с возможностью локализации на русском языке, включает программно-аппаратный комплекс.
Система управления сетевыми элементами и сетью, включает программный продукт СуперТел-ТМ.
’ Система управления сетевыми элементами и сетью UNEM, включает программно-аппаратный комплекс.
4) С 2000 г. взамен мультиплексора FOX-U выпускается универсальный мультиплексор PDH/SDH уровня STM-1 -
FOX 515, который полностью совместим с семейством мультиплексоров FOX
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
159
7.3. Аппаратура цифровых систем передачи СЦИ/SDH
7.3.1. Виды аппаратуры и ее характеристики
3 состав сети СЦИ/SDH обычно входят несколько типовых устройств аппаратуры СЦИ/SDH -
гетевых элементов (СЭ/NE) (Network Element). Это - цифровые системы кросс-коммутации
DXCS (Digital Cross-Connect System), мультиплексоры ввода/вывода (MBB/ADM)
Add/Drop Multiplexer), терминальные мультиплексоры (ТМ) (Terminal Multiplexer), регене-
гаторы (РГ/Reg) (Regenerator).
Системы кросс-коммутации DXCS переключают цифровые потоки иерархий ПЦИ/PDH
•«: СЦИ/SDH уровней El, STM-N (N = 1, 4,...). Обычно коммутаторы используются для опе-
ративной реконфигурации сети, что повышает ее надежность и живучесть, а также для опе-
ративного управления ресурсами сети.
Мультиплексоры ввода/вывода MBB/ADM являются основными сетевыми элементами
’ ЦИ/SDH, так как они обеспечивают ввод и вывод потоков нагрузки в СЭ/NE, формирова-
-ие синхронных транспортных модулей STM-N, управление процедурами мультиплексиро-
вания/демультиплексирования и резервирования в сети.
Терминальные мультиплексоры ТМ обеспечивают мультиплексирование нескольких
□токов нагрузки низкого уровня иерархии в цифровые потоки STM-N и обычно являются
’ анечными СЭ/NE в сети или входят в состав мультиплексоров MBB/ADM или систем
<юсс-коммутации DXCS.
Регенераторы выполняют функции восстановления и усиления линейного сигнала, пе-
-еносимого модулем STM-N, при его передаче по сети СЦИ/SDH.
В состав сети СЦИ/SDH также входят системы управления СЭ/NT- EMS (Element Мап-
. gement System) и сетью - NMS (Network Management System), образующие сеть управле-
- ая телекоммуникациями TMN (Telecommunications Management Network).
В настоящее время оборудование ЦСП СЦИ/SDH выпускают в основном в виде муль-
типлексоров MBB/ADM. В зависимости от комплектации они могут быть использованы в
ачестве СЭ/NE для пяти основных применений в сети: соединение точка-точка, регенера-
?р, ввод-вывод в линию, ввод-вывод в кольцо, а также в качестве кросс-коммутатора.
Блочное исполнение и характеристики мультиплексоров MBB/ADM зависят от назна-
-ения мультиплексора: мультиплексор доступа, магистральный для местной сети, магист-
* зльный для межзоновых сетей. Еще одним назначением мультиплексора может быть при-
енение его в качестве кросс-коммутатора. Например, для соединения нескольких колец
;ГМ-1 или STM-4 в качестве центрального кросс-коммутатора можно использовать муль-
- плсксор уровня STM-16 в соответствующей комплектации.
Рассмотрим указанные выше характеристики мультиплексоров MBB/ADM [82].
Скорость передачи линейных интерфейсов. В настоящее время мультиплексо-
л MBB/ADM выпускаются со следующими скоростями передачи линейных интерфейсов:
STM-1 (155 Мбит/с), STM-4 (622 Мбит/с), STM-16 (2,5 Гбит/с), STM-64 (10 Гбит/с). Однако
л ля планирования сети СЦИ/SDH интересно значение не скорости передачи, а емкости по-
езной нагрузки. Она составляет (в эквивалентах цифровых каналов Е1) соответственно:
< (1890), 252 (7560), 1008 (30240), 4032 (120960). В скобках указано число основных циф-
'?вых каналов (ОЦК) Е0 (напомним, что один канал Е1 обычно содержит 30 ОЦК со скоро-
_ъю передачи 64 кбит/с).
Мультиплексоры MBB/ADM более высокого уровня STM-256, по-видимому, не найдут
- Лрокого применения в сетях СЦИ/SDH, так как большинство производителей для высоко-
160
ГЛАВА ’
скоростных транспортных сетей предлагают концепцию полностью оптических сетей, в кс
торых мультиплексирование осуществляется по длине волны на оптических принципах
минуя промежуточные преобразования сигналов в электрический вид. Это так называемы:
технологии волнового (ВМП/WDM) (Wave Division Multiplexing) и плотного волновог
мультиплексирования (ПВМП/DWDM) (Dense Wave Division Multiplexing) [61]. Мультиплек-
соры ПВМП/DWDM уже выпускаются всеми ведущими производителями систем передачи. Е
настоящее время такие системы могут мультиплексировать 32 и более оптических сигналов з
один, в котором могут переноситься транспортные модули уровней STM-N (N = 16, 64). Та-
ким образом, в транспортной магистрали можно получить сигнал эквивалентный по емкое!
32xSTM-N и более, и такие системы еще не предел для технологии DWDM.
Дальность передачи аппаратуры СЦИ/SDH. Дальность передачи или макси-
мальное расстояние (длина оптического кабеля (ОК)) между ближайшими мультиплексора-
ми в сети определяется типом и характеристиками оптических интерфейсов прие-
ма/передачи мультиплексоров СЦИ/SDH, а также потерями и дисперсией в ОК. В настоя-
щее время потери в ОК почти достигли своего теоретического предела и не превышают 0.2
и 0,3 дБ/км на длинах волн 1550 и 1310 нм соответственно, а интерфейсы приема мультип-
лексоров СЦИ/SDH (фотоприемники), как правило, имеют типовые характеристики для ка-
ждой рабочей длины волны. Поэтому дальность передачи аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH з
первом приближении определяется конкретными характеристиками интерфейсов прие-
ма/передачи мультиплексоров СЦИ/SDH.
В табл. 7.2 в соответствии с рекомендациями ITU-T дана классификация стандартных
оптических интерфейсов передачи [61, 112] и приведены типичные их характеристики с
учетом типа оптического волокна (ОВ) в ОК. Чувствительность приемных интерфейсов
мультиплексоров СЦИ/SDH (фотоприемников) при коэффициенте ошибок 10”10 может
достигать значений -31...35 и-34. ..37 дБм и меньше на длинах волн излучения 1310 г
1550 нм соответственно.
Таблица 7.2. Классификация оптических интерфейсов передачи и
типичные их характеристики
Оптический интерфейс Обозначение (для уровня STM-N, N - 1,4,16,...). Номинальная длина волны источника излучения, нм Относительная мощность оптического сигнала на выходе1*, дБм Расстояние между СЭ/NE”, км Тип ОВ (Рек. ITU-T)
Внутристанционный I-N 1310 -15 2 Рек. G.652
Межстанционный (Короткий участок) S-l.l, S-4.1 S-16.1 1310 -15. ..-8 15 Рек. G.652
S-16.2 1550
Межстанционный (Длинный участок) L-1.1,L-4.1 L-16.1 1310 -5...0 10...13 50...80 Рек. G.652
L-1.2, L-4.2 L-16.2 1550 1...2 10...18 80...120 Рек. G.652 Рек. G.654
L-16.3 1550 10...18 120-160 Рек. G.653
Примечание. 1) значения ориентировочные
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
161
Число пользовательских портов. Как правило, число пользовательских портов
составляет 16, 21 или 32 порта Е1 на плату. Число плат варьируется от модели к модели и
от производителя к производителю, но, как правило, дает возможность ввода-вывода в со-
вокупности от 1, 2 и до 4 транспортных модулей STM-1. Если мультиплексор позволяет
зводить-выводить потоки, отличные от Е1 или STM-1 (например, Ethernet), они должны
вписываться в схему мультиплексирования СЦИ/SDH и занимать соответствующий адми-
нистративный блок AU (Administrative Unit) [61].
Ем кость матрицы комму тации и ее функции, как никакая другая характеристика,
определяют возможности мультиплексора MBB/ADM в целом. Обычно емкость матрицы
кратна эквивалентам уровня STM-1, например, 3x3, 6x6, 12x12.
Способы резервирования и степень резервирования. Способы резервирова-
ния трактов и каналов в сети отличаются у различных производителей и зависят от уровня
STM-N аппаратуры СЦИ/SDH. Степень резервирования отдельных блоков обычно варьи-
руются от производителя к производителю и от одного модельного ряда к другому, а также
могут зависеть от комплектации, выбранной заказчиком. Например, все мультиплексоры
.компании ECI Telecom не имеют резервирования матриц коммутации, а мультиплексоры
iSM-2000 компании Lucent Technologies допускают при наличии специального оборудова-
ния резервировать платы пользовательских интерфейсов.
Мультиплексоры компании Nortel Networks резервируют пользовательские интерфейсы
. помощью соответствующей конфигурации матрицы коммутации, которая позволяет для
каждого потока нагрузки указывать один или два порта на плате пользовательских интер-
фейсов.
Разнообразие пользовательских интерфейсов также существенно определяется
^значением мультиплексора MBB/ADM. Например, в простейшем виде мультиплексор дос-
упа STM-1 способен работать только с потоками Е1, а магистральный мультиплексор STM-
6 только с потоками STM-1. В последнее время такое жесткое задание функций сглаживает-
в отношении уровней STM-4 и STM-16, но сохраняется отдельными производителями по
тношению к самым дешевым компактным мультиплексорам MBB/ADM уровня STM-1 и са-
мым мощным и дорогим уровня STM-64 для максимального снижения их стоимости.
Интерфейсы управления к системам и сетям управления TMN. Как прави-
-.о, интерфейсы передачи данных для управления сетью мультиплексоров MBB/ADM и сис-
ем управления сети TMN представлены разъемами Ethernet Base2 или BaseT (Q-интерфейс) и
-J-45 или DB-9 (F-интерфейс). Некоторые производители комплектуют мультиплексоры
4BB/ADM разъемом DB-9 для подключения к сетям передачи данных Х.25.
Стеки протоколов сети передачи данных, используемых для управления MBB/ADM, как
давило, соответствуют стандартам ISO (International Organization of Standardization) эта-
энной модели взаимодействия открытых систем BOC/OSI. Некоторые производители при-
меняют протокольный стек семейства протоколов TCP/IP до сеансового уровня, так назы-
ваемый протокол CMIS (Common Management Information Protocol) поверх IP, что не вполне
. ^ответствует рекомендациям ITU-T.
Функциональность системы управления обычно удовлетворяет рекомендациям ITU-T с
збытком, однако они почти не совместимы с системами управления сетями других произ-
: эдителей. Некоторые крупные производители аппаратуры СЦИ/SDH, например компании
-*ortel Networks или Lucent Technologies, предоставляют модульные системы управления,
•• эторые позволяют дооснащать системы управления различными дополнительными моду-
ями, как собственного производства, так и сторонних производителей и/или других унас-
едованных стандартов, например ПЦИ/PDH.
162
ГЛАВА 7
Габаритные размеры и требования к внешней среде, система охлажде-
ния. Помимо ITU-T или ETSI на аппаратуру СЦИ/SDH существуют стандарты на допусти-
мые параметры внешней среды, пожаробезопасность, устойчивость к вибрациям и т.п. В
первую очередь это касается магистральных мультиплексоров MBB/ADM и почти не каса-
ется компактных мультиплексоров MBB/ADM доступа, устанавливаемых в обычных офис-
ных помещениях абонентов.
Существенной особенностью является система охлаждения мультиплексоров
MBB/ADM, которая бывает двух типов: принудительной и конвекционной. Принудительная
система охлаждения сама по себе является скорее проблемой, чем решением, хотя на прак-
тике иногда без нее нельзя обойтись.
Дополнительные интерфейсы для станционной сигнализации, датчиков
пожарной и другой сигнализациии. Целый ряд производителей аппаратуры ЦСП
СЦИ/SDH предусматривают дополнительные интерфейсы для подключения станционной
сигнализации, датчиков пожарной и другой специальной сигнализации, включая виды сиг-
нализации по требованию заказчика.
7.3.2. Производители аппаратуры
Зарубежные производители аппаратуры. В настоящее время аппаратура ЦСП СЦИ/SDH
выпускается многими зарубежными компаниями - производителями аппаратуры ЦСП ши-
рокого назначения. В последние годы его производство и выпуск освоены рядом отечест-
венных производителей на современном мировом уровне [82].
Первые системы СЦИ появились на рынке в начале девяностых годов и с тех пор разви-
вались в основном по двум направлениям: повышение пропускной способности (скорости
передачи) и увеличение степени интеграции микросхем.
В последнее время сильно уменьшилось разнообразие моделей аппаратуры ЦСП
СЦИ/SDH, что обусловлено двумя причинами: устоявшейся технологией и, как следствие,
упорядочением модельного ряда аппаратуры СЦИ/SDH, а также появлением аппаратуры,
предназначенной для полностью оптических сетей, включающих мультиплексоры спек-
трального уплотнения по длине волны WDM, DWDM и оптические коммутаторы.
Что касается скорости передачи, то производители аппаратуры СЦИ/SDH оставили
мультиплексоры STM-1 и STM-4 в качестве мультиплексоров доступа, сделав их более
компактными и простыми, и в то же время продвинулись к мультиплексорам уровня STM-64,
используемым в качестве магистральных СЭ/NE. Мультиплексоры уровня STM-16 находят-
ся сейчас где-то посередине этого спектра.
Основными производителями аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH за рубежом, которые ориен-
тированы на операторов сетей связи и корпоративные сети, уже на протяжении многих лет
являются такие компании, как Lucent Technologies (бывшее подразд ел ене гиганта - компа-
нии AT&T), подразделение связи Siemens AG, подразделение связи французской компании
Alcatel, Marconi Communications, а также канадская компания Nortel Networks, которая в по-
следнее время выдвинулась в крупнейшие производители средств связи, поглотив несколь-
ко крупных фирм, производителей оборудования передачи данных. Существуют еще ряд
компаний менее крупных, например, компании NEC, ECI Telecom, РТТ, а также компании-
производителей, ориентированных на узкие рынки, связанные с обороной железными доро-
гами, электроэнергетикой и т.п.
Компания Nortel Networks выпускает семейство аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH уровней
STM-N (N = 1, 4, 16, 64): мультиплексоры MBB/ADM - TN-1P, TN-1C, TN-1X, TN-1X/S,
TN-4X, TN-4XE, TN-16XE, TN-64X, системы кросс-коммутации DXCS - TN-4X DXC, TN-
40Х DXC (4/1, 4/4), мультиплексоры СЦИ/SDH для радиорелейных линий (РРЛ) - TN-4/40
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
163
SDH Radio и мультиплексоры доступа СЦИ/SDH - PDMX-E. Компания поставляет интег-
рированные системы управления сетями СЦИ/SDH и WDM - INM и сетевыми элементами
ГЦИ/SDH - TN-MS ЕС1.
Компания Lucent Technologies выпускает семейство аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH
AaveStar™ уровней STM-N (N = 1, 4, 16, 64) нового поколения: мультиплексоры MBB/ADM -
AaveStar™ ТМ-1, WaveStar™ AM-1, WaveStar™ AM-1 Plus, WaveStar™ ADM 4/1,
AaveStar™ ADM 16/1, WaveStar™ ADM 16/1 Compact, WaveStar™ ADM 64/1, WaveStar™
’DM 10G, WaveStar™ Unite и системы кросс-коммутации DXCS - WaveStar™ DACS 4/4/1,
A aveStar™ Bandwidth Manager, WaveStar™ LambdaRouter. Компания поставляет интегри-
рованные системы управления сетями СЦИ/SDH и DWDM семейства WaveStar™ NMS, сетя-
ми СЦИ/SDH и WDM - ITM, сетями СЦИ/SDH - ITM-XM/NM, СЭ/NE СЦИ/SDH - ITM-SC.
Наряду с этим компания Lucent Technologies является производителем семейства аппа-
ратуры ЦСП СЦИ/SDH уровней STM-N (N = 1, 4, 16) предыдущего поколения - мультип-
лексоров MBB/ADM ISM-2000 -1/4, SLM-2000-4/16, Millenia 16/1, Millenia Phase 4/1, Mil-
enia Phase 16/1, линейных регенераторов LR-16, систем кросс-коммутации DACS II, DACS
’• -2000, DACS VI-2000, мультиплексоров для РРЛ - DR-2155 SDH Radio и некоторой дру-
?й аппаратуры СЦИ/SDH.
Компания Alcatel выпускает семейство аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH уровней STM-N
\ = 1, 4, 16, 64) - синхронные мультиплексоры 1641 SM(/C) (STM-1), 1651 SM(/C), 1654 SL
STM-4), 1661 SM(/C), 1664 SM(/C) и 1664 SL (STM-16), 1664 SM и 1670 SM (STM-64), сис-
темы кросс-коммутации DXCS - 1641 SX (1/E4/E3/E1), 1644 SX (16/4/1), а так же мульти-
плексоры СЦИ/SDH для РРЛ - 96**LH/UH и др. Компания поставляет системы управле-
ния сетями СЦИ/SDH - 1353 RM, 1354 NM/NN, 1354 RM/1 и их сетевыми элементами -
353 ЕМ, 1353 SH, 1353 WX.
Компания Marconi Communications выпускает два семейства аппаратуры ЦСП
. ЦИ/SDH уровней STM-N (N=l, 4, 16, 64) - синхронные мультиплексоры MSH11C,
MSH41, MSH51C/53C, MSH64, а также синхронные мультиплексоры семейства Series 3 -
SMA1, SMAlc, SMA4, SMA4c+, SMA16, SMA16c и некоторую другую аппаратуру. Компа-
-ия поставляет системы управления сетями СЦИ/SDH - MV-38 и сетевыми элементами
J ЦИ/SDH - ЕМ-OS и MV-38.
Компания Siemens выпускает семейство аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH Series 3 уровней
>TM-N (N= 1, 4, 16) - синхронные мультиплексоры SMA-1, SMA-4 и SMA-16, системы
росс-коммутации DXCS - SXA Series 3 и некоторую другую аппаратуру. Компания по-
ставляет интегрированные системы управления сетями СЦИ/SDH и WDM - TMNS, сетями
3ЦИ/SDH SMN-OS, ENMS и их сетевыми элементами - EM-OS.
Компания ECI Telecom выпускает семейство аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH Syncom™
ровней STM-N (N = 1,4, 16, 64) - синхронные мультиплексоры MBB/ADM pSDM-l, SDM-
С, SDM-1, SDM-4, SDM-16, SDM-64, регенераторы SLR-4, SLR-16, системы кросс-
- эммутации DXC4/3/1, СЦИ/SDH для РРЛ - SDH - Radio (STM-1/4), системы управления
. етевыми элементами еЕМ и сетью eNM. В последнее время освоен выпуск нового поколе-
-1 ия аппаратуры - семейства электрических и оптических коммутаторов XDM™ 500 (96/192
торта STM-1), XDM™ 1000 (192/384xSTM-l), XDM™ 2000 (192/384xSTM-l) для синхрон-
-тых и оптических сетей.
Синхронные мультиплексоры доступа уровня STM-1 и некоторые другие производители
аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH, например, компания АВВ выпускает универсальный мультип-
лексор FOX 515 уровня STM-1 для различных сетевых применений в электроэнергетике,
меющий широкий выбор пользовательских интерфейсов разнообразного назначения.
164
ГЛАВА 7
Отечественные производители. Ведущими отечественными производителями обору-
дования ЦСП СЦИ/SDH являются:
- ОАО «Морион» - Пермь;
- ОАО «Супертел» - С.-Петербург;
- Экспериментальный завод Российской Академии Наук (ЭЗАН) - Черноголовка.
Компания «Морион» выпускает семейство аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH уровней STM->
(N = 1, 4) - мультиплексоры СММ-155, СММ-622, которые могут использоваться как терми-
нальные мультиплексоры, мультиплексоры ввода-вывода, линейные регенераторы и локаль-
ный кросс-коммутатор, а так же компактный вариант MBB/ADM - СММ-11 уровня STM-1.
Компания «Супертел» выпускает семейство аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH уровней STM-
N (N = 1,4)- терминальные мультиплексоры СМТ-1, СМТ-4, линейные регенераторы СМР-
1, СМР-4, мультиплексоры ввода-вывода СМВВ-1, СМВВ-4 и сетевые кросс-соединители
СМСС-4 с единой интегрированной системой управления сетевыми элементами и сетями.
ЭЗАН является отечественным производителем аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH в некото-
рой степени условно, так как выпускает семейство аппаратуры СЦИ/SDH уровней STM-N
(N = 1,4, 16) - синхронные мультиплексоры MBB/ADM типа SMS -150V, SMS -600V, SMS
-2500V с системой управления сетью INS-100 по лицензии японской компании NEC.
7.4. Выбор аппаратуры СЦИ/SDH
7.4.1. Критерии выбора
Основные критерии выбора аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH тех или иных производителей
должны опираться на общую стратегию построения и развития цифровой первичной сети,
которая обычно формулируется в концепции развития с учетом ее назначения. Например,
крупные операторы связи и большие корпорации, создающие крупные корпоративные сети,
обычно планируют применение аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH 2-х или 3-х производителей
Такой подход, как указывалось выше, применяют Ростелеком, МГТС, АО «Мосэнерго» при
создании ЦПС для единой информационной сети связи [56, 57]. Поэтому одним из основ-
ных критериев выбора становится совместимость систем управления оборудованием и се-
тью СЦИ/SDH с системами управления ЦСП других производителей.
Другие критерии выбора:
- требуемая скорость передачи в транспортных магистралях сети;
- необходимое резервирование в сети, включая выбор схем резервирования;
- возможность расширения сети до более высокого уровня иерархии без перерыва тра-
фика («горячее» расширение);
- функциональная полнота семейства аппаратуры;
- наличие необходимых интерфейсов и аппаратуры доступа;
- возможность интеграции различных видов трафика;
- приемлемая стоимость аппаратуры.
Таким образом, критерии выбора аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH основываются на общих
требованиях, предъявляемых к цифровой сети, а также на учете специфики построения кон-
кретной первичной или корпоративной сети связи.
Выбор комплектации аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH определяется ее назначением в сети с
учетом основных характеристик, планируемых к применению мультиплексоров и другой
аппаратуры. Характеристики, определяющие назначение мультиплексоров MBB/ADM:
- скорость передачи линейных интерфейсов;
- дальность передачи;
- число пользовательских интерфейсов или портов нагрузки;
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
165
- емкость матрицы коммутации;
- способы и степень резервирования;
- типы пользовательских интерфейсов;
- интерфейсы к системам и сети управления TMN;
- габаритные размеры и требования к внешней среде, системе охлаждения;
- наличие дополнительных инфтерфейсов для станционной сигнализации, подключе-
ния датчиков сигнализации и т.п.
Блочное исполнение и характеристики мультиплексоров MBB/ADM зависят от назна-
чения мультиплексора - мультиплексор доступа, магистральный для местной сети, магист-
ральный для межзоновых сетей. Еще одним назначением мультиплексора может быть при-
менение его в качестве кросс-коммутатора. Например, для соединения нескольких колец
STM-1 или STM-4 в качестве центрального кросс-коммутатора можно использовать муль-
типлексор уровня STM-16 в соответствующей комплектации.
7.4.2. Выбор аппаратуры
Аппаратура ЦСП СЦИ/SDH основных производителей анализировалась на основе рассмот-
ренных выше критериев с учетом последних разработок.
В табл. 7.3 и 7.4 приведены характеристики базовых магистральных мультиплексоров
MBB/ADM и систем управления ЦСП СЦИ/SDH основных производителей. Данные табл. 7.3
зтносятся к аппаратуре, производимой с середины до конца девяностых годов. В последние
год - два целый ряд компаний стал выпускать версии в так называемом компактном испол-
нении, которые невозможно сравнивать с другими мультиплексорами по критериям табли-
цы. Прежде всего, это касается мультиплексоров уровня STM-1.
Компания Lucent Technologies освоила выпуск нового поколения MBB/ADM уровня
STM-1 только в компактном исполнении трех разных моделей: WaveStar ТМ-1, WaveStar
АМ-1, WaveStar AM-1 Plus. WaveStar ТМ-1 является типичным терминальным мультиплек-
сором с 16 портами Е1 и одним линейным оптическим интерфейсом S-l.l. WaveStar АМ-1
является мультиплексором ввода-вывода с 16 портами Е1 и двумя линейными оптическими
интерфейсами S-1.1 и возможностью подключения дополнительной платы, содержащей или
.6 портов Е1, или 2 порта ЕЗ, или 2 порта и 4 порта Х.21, или 4 порта 10/100Base Ethernet.
Мультплексоры ТМ-1 и АМ-1 в настоящее время наиболее миниатюрные мультиплексоры
СЦИ/SDH на рынке.
Мультиплексор WaveStar АМ-1 Plus представляет новое поколение m-SDH мультиплек-
соров и является аналогом мультиплексора WaveStar АМ-1 с той разницей, что линейные ин-
терфейсы могут быть выбраны заказчиком из следующего набора: IxS-l.l, 2xS-l.l, 2xS-4.1,
2xL-4.2. Это первый в мировой практике мультиплексор уровня STM-4 миниатюрных раз-
меров. Предлагаемые мультиплексоры являются идеальным решением для сетей доступа и
устанавливаются в помещениях заказчиков. Они полностью совместимы со всем оборудо-
ванием и системами управления сетями компании Lucent Technologies.
Наряду с этим многие производители аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH освоили выпуск
MBB/ADM уровня STM-16, в которых имеются интерфейсы доступа не только уровней
STM-1/4, но и пользовательские интерфейсы доступа уровня Е1, а так же специализирован-
ные интерфейсы передачи - Ethernet 10/100 Base-T, IP-LAN. В качестве примера могут слу-
жить MBB/ADM компании Lucent Technologies типа WaveStar ADM 16/1 и ADM 16/1 Com-
pact, имеющие большое разнообразие пользовательских интерфейсов. Мультиплексор
WaveStar ADM 16/1 Compact идеально подходит для высокоскоростных сетей доступа. При
этом обеспечивается полная совместимость со всем оборудованием и системами управле-
ния оптическими сетями Lucent Technologies.
Таблица. 7.3. Характеристики мультиплексоров СЦИ/ SDH разных производителей
Тип Lucent Technologies ISM-2000/ISM-4-2000 SIEMENS SMA-1/SMA-4 NOTRTEL TN-4X/TN-4XE ECI SDM-1/SDM-4 ALCATEL 1641SM/1651 SM
Линейные интерфейсы передачи (количество)
Е STM-1 (электрический) 2 — 2 —
S-l.l STM-1 (1310nm) 2 -— 2 2/4
L-l.l STM-1 (1310nm) 2 2/4 — 2 2/4
L-1.2 STM-1 (1550 nm) 2 2/4 — — 2/4
S-4.1 STM-4 (1310 nm) 2 2/4 2/2 — 2/4
L-4.1 STM-4 (1310 nm) 2 2/4 2/2 — 2/4
L-4.2 STM-4 (1550 nm) 2 2/4 2/2 — 2/4
Пользовательские интерфейсы
Тип и характеристика Число портов на одну плату Всего STM-1/ STM-4 Число портов на одну плату Всего STM-1/ STM-4 Число портов на одну плату Всего STM-1/ STM^ Число портов на одну плату Всего STM-1/ STM-4 Количество портов на одну плату Всего STM-1/ STM-4
2 Мбит/с 16 63/126 21 105 (231) (252) (126) 21/32 168/252 16 64 21 63
34 Мбит/с 3 /24 3 18 3 24 3 3 3(24)
45 Мбит/с 0 0 0 0 3 24 3 3(24)
140 Мбит/с 0 0 1 0(3) (6) 1/2 8/16 1 — 1 1(8)
STM-1 сквозной 1 ~/2 1 8 (3) (6) 1/2 4/8 1 0 0(8)
STM-1 структурированный 1 -/8 — 1/2 4/8 — 1 3
Служебные интерфейсы
Индикаторы на платах Да Да Да Да Да
Передняя панель Да Да Да Да Да
Интерфейс для подключения внешней сигнализации (8 входов, 4 выхода) Да Да Да Да
F-интерфейс Да Да Да Да Да
Q-интерфейс Да Да Да Да Да
V10/V 11 -интерфейс Да Да Да Да Да
Синхронизация сети
От внутреннего генератора 2 Мбит/с G.703 Да Да Да Да Да
От сигнала STM— 1 Да Да Да Да Да
От пользовательского сигнала Е-1 Да Да Да Да Да
От внешних эталонных часов Да Да Да Да Да
Сетевые элементы
Мультиплексор ввода-вывода STM-1/STM-4 Да Да Да Да Да
Линейный мультиплексор STM-1/STM-4 Да ^4 -ч— — .^. ..^ .... . ..... Нет Да Нет 11сг
Таблица 7.3 (окончание)
Тип и характеристика Lucent Technologies ISM-2000/ISM-4-2000 SIEMENS SMA-1/SMA-4 NOTRTEL TN-4X/TN-4XE ECI SDM-l/SDM-4 ALCATEL 1641SM/1651 SM
Терминальный мультиплексор STM-1/STM-4 Да Да Да Да Да
Терминальный мультиплексор с ре- зервной линией STM-1/STM-4 Да Нет Да Нет Нет
Двойной терминальный муль- типлексор STM-1 Да Нет Нет Нет
Концентратор Да Нет Да Нет Нет
Кросс-ком мутатор Нет Да Да
Сетевые конфигурации
Точка-точка Да Да Да Да Да
Кольцевой ввод/выделение Да Да Да Да Да
Линейный ввод/выделение Да Нет Да
Мини-кросс Нет Да Да Нет Нет
Сетевое управление Через Q-интерфейс
Резервирование и избыточность0:
Блоки питания На каждой плате, два фильтра-фидера (рабо- чий и резервный) На каждой плате На каждой плате/ на каждой плате — Два блока питания (рабо- чий и резервный) 1+1
Устройства управления Нет 1+1 1+1 Нет
Тактового генератора 1+1 1+1 1 + 1 1+1 1+1
Устройства коммутации 1+1 1+1 1+1 1+1
Плат парциальных портов 1:N (1+1) 1:N (1+1) 1 :N (N=7) kN (1+1) kN (1 + 1)
Трактов (вида резервирования) SNCP SNCP и (MS-SPRING) SNCP, MSP SNCP SNCP и MS-SPRING
Линии (схемы резервирования) 1+1 (кольца с двумя волокнами) 1+1, (1:1, kN) (кольца с 4 волокнами) 1+1 (кольца с 2 волокнами) ». 1+1,(1:1, kN) (кольца с 4 волокнами)
Синхронизация Протокол SSM
Возможность дооснащения до более высокого уровня STM - N (N>4) STM-1 до STM-4 — STM-1 или STM-4, TN-4XE до STM-16 — 4 S ГМ-1 или 2 STM-4 (1641), до STM-16 (1651)
Напряжение питания, В -48...-60В 48...-60В (40,5...75В) ^18...-60В -48...-60В (-40...-75В) 48... 60В О 20%)
Конструктивное исполнение Стойка 19"
Примечания. 1) SSM (Synchronization Status Message) - сообщение о состоянии синхронизации; SNCP (Subnetwork Connection Protection) - кольце-
вое резервирование канала; MS-SPRING (Multiplexer Section Shared Protection Ring) - кольцо с разделяемым резервированием
мультиплексорных секций; MSP (Multi Section Protection) - резервирование мультиплексорной секции; резервирование 1+1 - (один
за одного) 100%-ный резерв; резервирование 1:N - (один за N) один избыточный ресурс для группы N ресурсов
о
00
Таблица 7.4. Характеристики систем управления оборудованием СЦИ/SDH
Компоненты и характеристика Lucent Technologies Siemens NORTEL ECI Alcatel
Тип системы управления
Мультиплексоры ввода-вывода ITM-SC EM-OS TN-MS ECI еЕМ 1320NX; 1353SH; 1354EM
Терминальные мультиплексоры ITM-SC EM-OS TN-MS EC 1 еЕМ 1320NX; 1353SH; 1354EM
Линейные мультиплексоры ITM-SC * EM-OS TN-MSECI еЕМ 1320NX; 1353SH; 1354EM
Цифровые системы кросс-коммутации ITM-XM — — — —
Радиорелейные системы Phamos EM-OS — еЕМ 1320NX; 1353SH; 1354EM
PDH (узлы и подсети) TMU (устройство); ITM-VU (TransVU™) EM-OS; EM-OS (QD2); TCS-lOO/OS-lOO — PSM-1 1322NX; 1323NX; 1320NX; 1321NX
Сети передачи (объединенные подсети) ITM-NM SMN-OS, ENMS INM eNM 1353SH; 1354RM; 1354NM; 1355
Аппаратная платформа
Компьютер HP700 (сервер и до 5-ти рабочих станций) HP700 (EM-OS); IBM PC; (EM-OS (QD2)); Sun SPARC Station IPX (OS-100); IBM PC (для локаль- ного терминала) Рабочая станция + X-терминал (до 10 узлов); сервер + обяза- тельный Х-терминал (до 30 узлов) еЕМ PC; eNM SUN SparcStation SUN SPARC Station; IBM PC (для локального терминала)
IлОлицл /.4 (окончании)
Компоненты и характеристика Lucent Technologies Siemens NORTEL ECI Alcatel
Программная платформа
Операционная система HP Unix HP Unix (EMOS); SUN OS (OS-100); Windows (для ло- кального терминала); Windows NT (EMOS (QD2)) HP Unix DOS/Windows (еЕМ); SUN OS (eNM) SUN OS; Windows (для локального терминала)
Интерфейсы к TMN
Q-интерфейс Да Да Да Да Да
Другие интерфейсы Протокол TCP/IP для подключения к TMU. Протокол устройства TCS-100 — Протокол FTP —
Интеграция с другими системами управления
Оборудование PDH .... Через устройство тми Через устройство TCS-100 — Через устройство PSM-1 Через устройство 1322NX и 1323NX
Сети передачи ITM-NM SMN-OS INM eNM —
Системы управления других производителей Предлагается настройка интерфейсов 1TM-NM — Предлагается настройка интерфейсов INM —
Контролируемые СЭ
Число 1 - 100 1 - 100 1-150 ] - 200 1 - 100
Возможность наращивания, до 1500 Н/д 7500 1000 Н/д
Соответствие контролируемых параметров СЭ
Рек. М.3010 ITU-T Да Да Да № Да
О>
(О
170
ГЛАВА
Наиболее полные семейства аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH имеют компании Nortel Net-
works, Lucent Technologies и Alcatel. Наиболее продвинутые системы управления аппарату-
ры ЦСП СЦИ/SDH с точки зрения их модульности для наращивания и совместимости .
системами управления ЦСП других производителей поставляют компании Nortel Network >
и Lucent Technologies.
Среди отечественных производителей наиболее полное семейство аппаратуры ЦСГ.
СЦИ/SDH предлагает компания Супертел. Однако ее ряд ЦСП СЦИ/SDH еще не укомплек-
тован аппаратурой более высоких уровней иерархии.
Окончательный выбор аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH той или иной компании-производи-
теля должен производиться с учетом ее стоимости для всей планируемой конкретной циф-
ровой первичной сети с учетом возможности ее дальнейшего развития и наращивания ре-
сурсов сети.
7.5. Аппаратура систем ATM
Основные технические характеристики аппаратуры ATM. В состав сети ATM обычнс
входят два вида типовых устройств аппаратуры ATM - сетевых элементов (СЭ). Это маги-
стральные ATM-коммутаторы и ATM-коммутаторы доступа или рабочих групп.
В настоящее время аппаратура ATM выпускается в основном в виде магистральных
ATM-коммутаторов и ATM-коммутаторов доступа. В зависимости от комплектации их
можно использовать в качестве СЭ для следующих основных применений в сети: как маги-
стральные коммутаторы для соединений точка-точка, линейного соединения, соединения в
кольцо, ячеистой структуры сети, а также в качестве ATM-коммутаторов доступа.
Блочное исполнение и характеристики зависят от назначения ATM-коммутатора: ком-
мутатор доступа, магистральный для корпоративной сети, магистральный для транспортной
сети и т.п. Еще одним назначением ATM-коммутатора может быть применение его в каче-
стве кросс-коммутатора «поверх» сети СЦИ/SDH с функциями доступа. Например, для
коммутации и соединения трактов сети СЦИ/SDH с помощью виртуальных трактов, фор-
мируемых АТМ-коммутатором.
Рассмотрим кратко основные характеристики аппаратуры ATM.
Производительность или скорость коммутации магистральных АТМ-комму-
таторов может варьироваться в достаточно широких пределах 2,5...80 Гбит/с и более (до 6,4
Тбит/с для ATM/IP-коммутатора/маршрутизатора NX 64000 компании Lucent Technologies).
Для ATM-коммутаторов доступа производительность обычно составляет 1,6...3,5 Гбит/с.
Емкость матрицы коммутации и ее функции, как никакая другая характеристика
определяют возможности ATM-коммутатора в целом. Обычно емкость матрицы кратна эк-
вивалентам уровней STM-1/4/16.
Скорость передачи линейных интерфейсов. В настоящее время АТМ-
коммутаторы выпускаются со следующими скоростями передачи линейных интерфейсов:
STM-1 (155 Мбит/с), STM-4 (622 Мбит/с), STM-16 (2,5 Гбит/с), STM-64 (10 Гбит/с).
Дальность передачи аппаратуры ATM или максимальное расстояние (длина оптического
кабеля (ОК)) между ближайшими ATM-коммутаторами в сети определяется типом и характе-
ристиками оптических линейных интерфейсов (приема/передачи), а также потерями и дис-
персией в ОК. В настоящее время потери в ОК почти достигли своего теоретического предела
и не превышают для одномодовых волокон 0,2 и 0,3 дБ/км на длинах волн 1550 и 1310 нм со-
ответственно, а линейные интерфейсы приема (фотоприемники), как правило, имеют типовые
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
171
характеристики для каждой рабочей длины волны. Поэтому дальность передачи аппаратуры
ATM в первом приближении определяется конкретными характеристиками их линейных ин-
терфейсов приема/передачи по аналогии с цифровыми системами передачи (ЦСП) СЦИ/SDH
и для одномодовых волокон может достигать 100 км и более [82].
Виды интерфейсов доступа (пользовательских интерфейсов). Разнообра-
зие пользовательских интерфейсов существенно определяется назначением АТМ-коммута-
тора. Например, в простейшем виде ATM-коммутатор доступа способен работать только с
потоками Е1 и сетевыми интерфейсами пользователя ATM UNI и иметь линейный интер-
фейс передачи STM-1, а магистральный ATM-коммутатор может иметь интерфейсы досту-
па STM-1/4 и линейные интерфейсы передачи уровней STM-4/16 и выше. Обычно в АТМ-
коммутаторах доступа в состав пользовательских интерфейсов входят следующие - El UNI,
ЕЗ UNI/NNI, Ethernet, Token Ring, FDDI, El, STM-1 и некоторые другие, а в качестве ли-
нейных интерфейсов передачи используются STM-1/4.
Число интерфейсов доступа или портов нагрузки. Как правило, это число со-
ставляет 2-8 (для портов Е1) на плату. Число плат (слотов) в ATM-коммутаторах варьируется
в зависимости от модели (и производителя), но, как правило, дает возможность ввода-вывода
в совокупности от 1, 2 до 4 транспортных модулей STM-1.
Виды резервирования. Виды и способы резервирования трактов и каналов в сети
отличаются у различных производителей и зависят от типа аппаратуры ATM.
Интерфейсы управления к системе и сетям управления. Как правило, ин-
терфейсы передачи данных для управления сетью к ATM-коммутаторам и системе и сети
управления TMN (Telecommunications Management Network) представлены разъемами
Ethernet Base2 или BaseT (Q-интерфейс) и RJ-45 или DB-9 (F-интерфейс).
Как правило, управление сетью ATM осуществляют на основе протокола SNMP (Simple
Network Management Protocol). Функциональность системы управления с избытком удовле-
творяют рекомендациям ITU-T. Однако эти системы практически не совместимы с систе-
мами управления сетями других производителей.
Основные производители аппаратуры ATM. В настоящее время аппаратура ATM
выпускается многими зарубежными компаниями - производителями аппаратуры ЦСП ши-
рокого назначения. В последние годы ее производство и выпуск освоены рядом отечествен-
ных производителей на современном мировом уровне. Системы ATM появились на рынке в
первой половине девяностых годов и с тех пор развивались в основном по пути повышения
производительности и пропускной способности (скорости передачи), а также увеличения
степени интеграции микросхем и видов интерфейсов доступа.
В последнее время у ведущих производителей снизилось разнообразие моделей аппара-
туры ATM, что обусловлено двумя причинами: устоявшейся технологией и, как следствие,
упорядочением модельного ряда аппаратуры ATM, а также появлением аппаратуры, интег-
рирующей технологию ATM и СЦИ/SDH.
Что касается скорости передачи, то производители аппаратуры ATM оставили АТМ-ком-
мутаторы с интерфейсами передачи уровня STM-1/4 в качестве коммутаторов доступа, и в
то же время продвинулись к магистральным ATM-коммутаторам с интерфейсами передачи
уровня STM-16/64.
Зарубежные производители. Зарубежные производители аппаратуры ATM, которые
ориентированы на операторов сетей связи и корпоративные сети, уже на протяжении многих
лет являются такие компании, как Lucent Technologies, подразделение связи французской
компании Alcatel, канадская компания Nortel Networks, которая в последнее время выдвину-
172
ГЛАВА 7
лась в крупнейшие производители средств связи, поглотив несколько крупных фирм, произ-
водителей оборудования передачи данных, а так же компания Marconi Communications, кото-
рая объединилась с американской компанией Fore Systems. Существуют еще ряд компаний
таких как General DataComm (GDC), Cisco Systems, ECI Telecom Telematics, Newbridge и др.
Компания Nortel Networks выпускает семейство магистральных ATM-коммутаторов
Magellan Concord (10...80 Гбит/с), Magellan Vector (2,5... 10 Гбит/с), Passport и коммутаторы
доступа Passport 160 (1,6 Гбит/с), Passport 50/30 (1,6 Гбит/с). Кроме этого она производит
семейство магистральных ATM-коммутаторов Centillion 1600 (10 Гбит/с), Centillion 1400 (5
Гбит/с), Centillion 1200 (2,5 Гбит/с), а так же коммутаторы доступа Centillion 50/100 и др
Компания поставляет интегрированные системы управления сетями ATM.
Компания Lucent Technologies выпускает семейство аппаратуры ATM для мультисер-
висных корпоративных сетей нового поколения: магистральные ATM-коммутаторы GX 550
(25 Гбит/с), СВХ 500 (2,5...5 Гбит/с) и мультисервисные коммутаторы доступа ATM г.
Frame Relay на одной платформе - B-STDX 8000 и B-STDX 9000 (1,2 Гбит/с).
Компания Alcatel производит семейство аппаратуры ATM Alcatel 1000, включая маги-
стральные ATM-коммутаторы ATM Alcatel 1000 АХ/CL, ATM-коммутаторы доступа Alcatel
1100 Н88идр.
Компания Marconi Communications выпускает семейство ATM-коммутаторов (Fore
Systems) - магистральные ATM-коммутаторы ASX-4000 (10...40 Гбит/с), ASX-1000
(2,5...10 Гбит/с), ASX-200BX (2,5 Гбит/с), а так же ATM-коммутаторы доступа ASX-200WG
(2,5 Гбит/с) и др.
Компания General DataComm (GDC) производит семейство ATM-коммутаторов APEX:
магистральные коммутаторы APEX-Strobos (12,8/25,6 Гбит/с) и APEX-NPX (6,4 Гбит/с) и
высокофункциональные коммутаторы доступа АРЕХ-МАС (2,8 Гбит/с), АРЕХ-МАС1 (1,6
Гбит/с) для современных корпоративных сетей с единой унифицированной системой
управления сетевого уровня APEX-ProSphere™.
Компания Cisco Systems выпускает семейство ATM-коммутаторов Light Stream, в со-
став которого входит магистральный ATM-коммутатор Light Stream 1010 (4,8 Гбит/с) для
корпоративных сетей.
Компания ECI Telecom Telematics поставляет семейство аппаратуры ATM для корпора-
тивных сетей, в состав которого входит базовый ATM-коммутатор NCX 1Е6 (3,5 Гбит/с).
Компания Newbridge производит семейство ATM-коммутаторов Main Street: магист-
ральный коммутатор 36170 Main Street (12,8 Гбит/с) и коммутаторы доступа 36150 Main
Street и 36050 Main Street (1,6 Гбит/с).
ATM-коммутаторы доступа с интерфейсами передачи уровня STM-1 выпускают и неко-
торые другие производители.
Основные характеристики магистральных ATM-коммутаторов ведущих зарубежных про-
изводителей для современных цифровых мультисервисных сетей представлены в табл. 7.5.
Отечественные производители представлены компаниями ОАО «Морион» (Пермь) и
ОАО «Супертел» (С.-Петербург).
Компания «Морион» заявила о разработке и выпуске отечественной аппаратуры ATM,
которую можно использовать в качестве ATM-коммутаторов доступа.
Компания «Супертел» выпускает аппаратуру ATM в составе семейства ЦСП СЦИ/SDH -
ATM-мультиплексоры АМТ, АМТ34/155 для обеспечения доступа абонентских каналов в
ATM-сетях с единой интегрированной системой управления сетевыми элементами и сетями
ATM и СЦИ/SDH.
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
173
Таблица 7.5. Основные характеристики магистральных АТМ-коммутаторов
Производитель Тип ATM-ком мутатор a Производи- тельность, Гбит/с Интерфейс передачи Емкость матрицы коммутации (емкость портов)
Nortel Networks Magellan Concord Magellan Vector Centillion 1600 Centillion 1400 Centillion 1200 10...80 2,5...10 10 5 2,5 STM-16/4/1 STM-4/1 STM-4/1 STM-4/1 STM-4/1 Н/д Н/д 64xSTM-l 32xSTM-l 16xSTM-l 4xSTM-4
Lucent Technologies i GX 550 CBX 500 25 2,5...5 STM-16/4/1 STM-4/1 160xSTM-l 40x STM-4 10xSTM-16 56xSTM-l 14xSTM-4
Cisco Systems Light Stream 1010 4,8 STM-4/1 Н/д
Marconi Communications (Fore Systems) ASX-4000 ASX-1000 ASX-200BX 10...40 2,5...10 2,5 STM-16/4 STM-4 STM-4 64xSTM-4 16xSTM-16 16xSTM-4 4xSTM-4
General DataComm (GDC) APEX-Strobos APEX-NPX 12,8/25,6 6,4 STM-4/1 STM-1 8xSTM-l 4xSTM-4 2xSTM-l
Newbridge 36170 Main Street 12,8 STM-4/1 8xSTM-l
7.6. Выбор аппаратуры АТМ-коммутаторов
Критерии выбора аппаратуры ATM для корпоративных сетей связи должны быть ос-
нованы на общих требованиях, предъявляемых к цифровой сети, а также должны учитывать
специфику конкретной первичной или корпоративной сети связи.
Основные критерии выбора аппаратуры ATM должны опираться на общую стратегию
построения и развития цифровой первичной сети, которая обычно формулируется в кон-
цепции развития сети с учетом ее назначения. Поэтому одними из основных критериев вы-
?ора становятся наличие единой системы управления аппаратурой ATM для магистральной
:ети и сети доступа, а также возможность совместимости систем управления с сетями ATM
и СЦИ/SDH.
Основные критерии выбора:
- необходимая производительность;
- необходимая скорость передачи в транспортных магистралях сети;
- необходимое резервирование в сети, включая выбор схем резервирования;
- функциональная полнота семейства аппаратуры ATM;
- наличие необходимых интерфейсов и аппаратуры доступа;
- возможность интеграции различных видов трафика;
- стоимость аппаратуры ATM.
Сравнительный анализ аппаратуры ATM для корпоративных сетей связи. Срав-
нение аппаратуры ATM для корпоративных сетей связи проведено на основе рассмотренье
174
ГЛАВА 7
выше критериев с учетом функциональных возможностей аппаратуры для передачи речг
через ATM. Сравнительный анализ сознательно ограничен, с одной стороны, АТМ-ком-
мутаторами средней производительности для применения на ведомственных и больших
корпоративных сетях, а, с другой, требованиями к качеству передачи речи. В табл. 7.6 при-
ведены характеристики базовых магистральных ATM-коммутаторов среднего уровня про-
изводительности для корпоративных сетей.
Таблица 7.6. Характеристики аппаратуры ATM, применяемых для корпоративных сетей связи
Характеристика Производители
Nortel Networks Marconi Communications (Fore Systems) General DataComm (GDC) Newbridge Lucent Technologies ECI Telecom Telematics
Тип аппаратуры Magellan Vector ASX-1000; ASX-200BX APEX-NPX; APEX-MAC 36170 Main Street CBX 500 NCX 1E6
Производитель- ность, Гбит/с 2,5...10 2,5...10; 2,5 6,4; 2,8 12,8 2,5...5 3,5
Интерфейс передачи, Мбит/с STM-4/1 STM-4/1; STM-1 STM-1; STM-1 STM-4/1 STM-4/1 STM-1
Интерфейс доступа, Мбит/с 155; 100; 10; 2 (El) 155;100 (ASX-1000); 10; 2 (El) 155; 100; 10; 2 (El) 155; 100; 10; 2 (El) 155; 100; 10; 2/34 (E1,E3) 155; 100; 10; 2 (El)
Общее число плат (слотов) 15; 7 16 i
Применение MCC/KCC MCC/KCC; КСС/ЛВС MCC/KCC MCC/KCC MCC/KCC КСС/ЛВС
Стоимость, отн. единиц 120 100 125 85 Н/д 1 240 1 1
Аппаратное резервирование 1+1 Нет 1+1 Нет 1:1/3+1 (питание) Нет
Дополнительные возможности передачи речи Д/Р;ДКР Д/Р;Д/Р Д/Р;ДКР Д/Р’ д/р
Обозначения: МСС, КСС - магистральная и корпоративная сети связи, Д/Р - передача данных/речи
(ДР* - передача речи Frame Relay), ДКР - динамическая компрессия речи;1) ориентировочные данные
В таблице отражено оборудование, производимое указанными компаниями с середины
до конца девяностых годов, за исключением компании Lucent Technologies, представившей
свои последние разработки.
Сравнительный анализ аппаратуры ATM ведущих производителей показывает, что наи-
более полные семейства аппаратуры ATM имеют компании Nortel Networks, Lucent Tech-
nologies, Marconi Communications (Fore Systems) и General DataComm. Семейства ATM-
коммутаторов компаний Nortel Networks и Lucent Technologies имеют высокие гибкость и
функциональность, широкий выбор интерфейсов передачи и доступа. Однако, если компа-
ния Lucent Technologies предлагает единый комплекс управления сетью и услугами Navis™,
включающий NavisCore™, который обеспечивает реализацию сетевой конфигурации, мо-
ниторинг производительности и обработку сбоев для всей сети, Navis Access™ для сквозно-
го управления сетью и услугами различных поставщиков, то компания Nortel Networks по-
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
175
ставляет различные системы управления для ATM-коммутаторов Vector, Pasport и
Centillion. Семейство ATM-коммутаторов компании General DataComm имеет достаточно
высокие гибкость и функциональность, большой выбор интерфейсов передачи и доступа и
общую систему управления сети, поддерживающую все основные протоколы.
Наиболее продвинутые системы управления аппаратуры ATM с точки зрения их мо-
дульности для наращивания и совместимости с системами управления ЦСП других произ-
водителей поставляют компании Lucent Technologies и General DataComm.
Среди отечественных производителей более полное семейство аппаратуры ATM пред-
лагает компания «Супертел». Однако ее ряд ATM-коммутаторов еще не укомплектован в
полной мере.
Окончательный выбор аппаратуры ATM той или иной компании-производителя для
всей конкретной планируемой цифровой сети должен быть сделан с учетом ее стоимости и
возможности дальнейшего развития и наращивания ресурсов сети.
7.7. Аппаратная интеграция ЦСП
для мультисервисных цифровых сетей
Новые возможности аппаратуры СЦИ/SDH. Рассмотрим некоторые новые возможности
аппаратуры СЦИ/SDH для построения современных транспортных и мультисервисных сетей.
Появление оборудования СЦИ/SDH - миниатюрных мультиплексоров уровня STM-1 в
качестве аппаратуры доступа, выпускаемых различными производителями, и нового поко-
ления мультиплексоров MBB/ADM уровней STM-1/4/16 с разнообразными пользователь-
скими интерфейсами открывает новые возможности для построения транспортных сетей
различного масштаба и их интеграции с сетями доступа. При этом появляется естественная
возможность интеграции сетей доступа и цифровых вторичных сетей на базе таких ЦСП
СЦИ/SDH в транспортную сеть, что в свою очередь открывает возможность построения
цифровых мультисервисных сетей различного назначения.
Ведущие производители аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH предлагают мультиплексоры
ровня STM-16, имеющие наряду с высокоскоростными интерфейсами доступа пользова-
тельские интерфейсы уровня Е1 и специализированные интерфейсы типа IP, Ethernet и др.
Подобные интерфейсы доступа имеют мультиплексоры WaveStar ADM 16/1 (Lucent Tech-
nologies), SMA16 Series3 (Marconi Communications), SDM-16 (ECI Telecom), SMA-16 R2
Siemens) и др. В качестве иллюстрации основные возможности и сетевые применения
MBB/ADM типа WaveStar ADM 16/1 и ADM 16/1 Compact компании Lucent Technologies
представлены на рис. 7.1 и 7.2.
Магистральные мультиплексоры ведущих производителей аппаратуры СЦИ/SDH, как
правило, имеют все основные механизмы резервирования линий и трактов и аппаратное ре-
зервирование основных жизненно важных блоков, включая отдельные блоки с пользова-
-ельскими интерфейсами. Обычно аппаратура СЦИ/SDH предусматривает следующие ме-
ханизмы резервирования в сети [61, 82]:
- SNCP (SubNetwork Connection Protection) - резервирование в 2-х волоконном однона-
правленном самовосстанавливающемся кольце;
- MS-SPRing (Multiplex Section Shared Protection Ring) - резервирование в 2-х или 4-х
волоконном двунаправленном кольце с совместным резервированием мультиплек-
сорных секций;
- MSP (Multiplex Section Protection) - резервирование мультиплексорной секции;
- DNI (Digital Network Interface) - резервирование соединений СЭ/NE к системе кросс-
коммутации DXCS.
176
ГЛАВА 7
Матрица кросс-коммутации
(36 эквивалентов уровня STM-1)
32 x 32 LO
64 x 64 HO
16
16
36
DS-1
2 Mbits
DS-3
Power &
Timing
140 Mbits
STM-1
IP-LAN
Ethernet
STM-0
STM-16
Special
Functions
EML
STM-16
34/45
Mbits
EML
OLS 80G
EML
OLS 400G
System
Controller
Cross-connect Unit
VC 4/3/12
I IM
Число интерфейсов:
Е1................504
ЕЗ................48
Е4 е, STM-1 е/о...36
STM-4.............8
STM-16............2
IP-LAN............64
Рис. 7.1. Основные возможности и сетевые применения МВБ
WaveStar™ ADM-16/1 (ADM-16/1, LXC-16/1)
252
Матрица кросс-коммутации
(20 эквивалентов уровня STM-1)
Число интерфейсов:
Е1................
ЕЗ................24
£4 е, STM-1 е/о...20
STM-4.............2
STM-16............2
IP-LAN............32
Рис. 7.2. Основные возможности и сетевые применения МВБ
WaveStar™ ADM-16/1 Compact (ADM-4/1, LXC-4/1, ADM-16/1)
Аппаратура ЦСП СЦИ/SDH обеспечивает резервирование как аппаратное, так и линий и
трактов по схемам 1+1 и 1:1 (или 1:N). Схема 1+1 соответствует режиму 100%-го резервиро-
вания с одновременным использованием основного и резервного блоков в СЭ/NE или сигна-
лов в сети. Схеме 1:1 (или 1 :N) соответствует режим 100%-го резервирования с использовани-
ем одного резервного блока (или сигнала) на один основной (или N блоков) в СЭ/NE.
АППАРАТУРА ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ
177
Компания Nortel Networks в базовом сетевом магистральном мультиплексоре СЦИ/SDH
нового поколения TN-4XE уровня STM-4 предусматривает широкие возможности для раз-
вития и модернизации транспортных сетей. С помощью такого мультиплексора можно рас-
ширить сеть до уровня STM-16 без нарушения трафика в действующей сети (рис. 7.3). В
этой связи достоинствами мультиплексора являются простая архитектура, унифицирован-
ный конструктив, та же система управления, взаимозаменяемость плат портов нагрузки,
высокая гибкость. Кроме того, в нем предусмотрены до восьми оптических интерфейсов
передачи уровня STM-1 и полностью не блокируемая матрица коммутации на уровне STM-1
между всеми интерфейсами передачи. Аналогичные возможности для подключения до
восьми (20-ти) оптических интерфейсов передачи на уровне STM-1 имеют мультиплексоры
ADM-4/1 (ADM-16/1) компании Lucent Technologies для построения сетей СЦИ/SDH со
сложной многоуровневой топологией. Такие мультиплексоры позволяют создавать тополо-
7ию сети в виде двухуровневых кольцевых структур, в которых парные кольца - лепестки
образуют множество колец, примыкающих к базовому кольцу высшего уровня. Появляется
возможность разработки на основе новой базовой топологической структуры нового семей-
ства типовых сетевых шаблонов - множественных колец в виде «ромашки» - новых уни-
кальных топологий для транспортных сетей СЦИ/SDH [77]. Более подробно эти вопросы
5 у дут рассмотрены в гл. 8.
Рис. 7.3. Расширение мультиплексора TN-4XE до уровня TN-16XE:
TRIB - плата пользовательских интерфейсов, MUX CARD - агрегатная плата мультиплексора,
EOSU, EOSL - основной и резервный блоки питания и синхронизации
Интеграция технологии ATM в оборудовании СЦИ/SDH открывает уникальные воз-
можности для построения современных мультисервисных сетей [79]. Появление пользова-
"сльских интерфейсов ATM, по сути, объединяет в одной транспортной сети две базовые се-
“евые технологии. В такой сети передача трафика через сеть СЦИ/SDH в стандарте ATM
беспечивается с помощью специальной платы с пользовательскими АТМ-интерфейсами.
‘омпания Marconi Communications для этой цели предлагает новый продукт CellSpan на базе
мультиплексора SMA. Компания Alcatel предлагает новое семейство оборудования СЦИ/SDH
ptinex, обеспечивающее интеграцию базовых сетевых технологий в одном элементе на ос-
-ове базовых сетевых технологий в соответствии с архитектурой IP/ATM/SDH/WDM. Таким
□разом, сетевые технологии для мультисервисных транспортных сетей интегрируется од-
- ^временно как на элементном, так и сетевом уровнях.
Среди отечественных производителей о аппаратной интеграции технологии ATM и
' ЦИ/SDH в своих разработках заявила компания «Супертел».
178
ГЛАВА 7
Интеграция технологии ATM в сетевые элементы оборудования СЦИ/SDH приводит *
появлению интегрированной синхронно-асинхронной (ИСА) или SDH/ATM (ISA) сети, ъ
которой полезная нагрузка в формате синхронных модулей STM-N (N= 1, 4,...) и ячее?
ATM передается по одной и той же физической транспортной сети, но в разных виртуаль-
ных контейнерах СЦИ/SDH. Сетевой элемент ИСА/ISA имеет следующие преимуществ
при построении интегрированной транспортной сети:
- расширение возможностей транспортной сети по предоставляемым услугам;
- непосредственная интеграция сети ATM в сеть СЦИ/SDH (исключается необходи-
мость создания наложенной сети ATM);
- оптимальное использование пропускной способности сети;
- снижение общей стоимости сети;
- повышение гибкости, расширяемости и масштабируемости сети;
- возможность поэтапного наращивания сети и, следовательно, поэтапных инвестиций:
- возможность полной интеграции в инфокоммуникационную сеть с базовой архитек-
турой IP/ATM/SDH/WDM.
Таким образом, современные аппаратные средства технологии ATM и ЦСП СЦИ/SDH
открывают новые возможности для построения цифровых мультисервисных сетей и разви-
тия их архитектуры. Новое поколение аппаратуры ATM и новые технические решения нз
аппаратном уровне ЦСП СЦИ/SDH позволяют формировать новые архитектуру и тополо-
гию современной транспортной цифровой сети и создавать большое разнообразие тополо-
гических решений для построения разветвленных мультисервисных сетей доступа на осно-
ве технологии ATM поверх СЦИ/SDH на единой аппаратной платформе.
Основными тенденциями современных цифровых сетей становятся интеграция и взаи-
мопроникновение базовых сетевых технологий в сетевую архитектуру и их интеграция нз
аппаратном уровне, что позволяет полностью интегрировать сетевые технологии в мульти-
сервисных инфокоммуникационных сетях различного масштаба.
Глава о
Усложнять - просто, упрощать - сложною.
Закон Мейера - Закон Мерфи:
Мерфология - общая и частная
Топология транспортных цифровых
сетей связи
8.1. Элементы и топология сети
Общие сведения. В состав сети СЦИ/SDH обычно входят несколько типовых устройств
аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH - сетевых элементов (СЭ/NE) (Network Element). Это - терми-
нальные мультиплексоры (ТМ) (Terminal Multiplexer), мультиплексоры ввода/вывода
MBB/ADM) (Add/Drop Multiplexer), регенераторы (РГ/Reg) (Regenerator) и цифровые сис-
темы кросс-коммутации DXCS (Digital Cross-Connect System).
Рассмотрим аппаратуру ЦСП СЦИ/SDH с точки зрения ее применения в качестве СЭ
сля построения топологии транспортных сетей.
Мультиплексоры СЦИ/SDH в отличие от обычных мультиплексоров, используемых,
мапример, в сетях ПЦИ/PDH, выполняют функции как собственно мультиплексора, так и
устройств терминального доступа, обеспечивая подключение низкоскоростных каналов
ЛЦИ/PDH непосредственно к своим пользовательским интерфейсам или входным портам.
Мультиплексоры СЦИ/SDH универсальные и гибкие устройства, позволяющие решать
практически все перечисленные выше задачи, т.е. кроме мультиплексирования выполнять
еще и задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу
модульной их конструкции, при которой выполняемые функции определяются лишь воз-
можностями системы управления и составом модулей, входящих в состав мультиплексора.
Терминальный мультиплексор (ТМ) является мультиплексором и оконечным устрой-
ством сети СЦИ/SDH с интерфейсами доступа, соответствующими входным каналам
ЛЦИ/PDH и СЦИ/SDH. Два терминальных мультиплексора можно использовать для орга-
низации линии связи между СЭ типа «точка-точка» (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Схема включения терминальных мультиплексоров
в линии связи «точка-точка»
180
ГЛАВА 8
Терминальный мультиплексор позволяет или вводить каналы (полезную нагрузку), т.е
коммутировать их с входа пользовательского интерфейса на линейный выход (под которые
понимается выход в линию связи), или наоборот, выводить эти каналы, т.е. также коммути-
ровать их, но с линейного входа и на выход пользовательского интерфейса. Он позволяет
также локально коммутировать сигналы нагрузки с одного пользовательского интерфейс^
на выход другого. Такая коммутация, как правило, ограничена сигналами полезной нагруз-
ки уровня Е1 (2 Мбит/с).
Для мультиплексора СЦИ/SDH уровня STM-1 сигналы полезной нагрузки являются
«электрическими», т.е. использующими электрический сигнал для передачи данных. Длл
ТМ уровня STM-4 (который иногда называют линейным терминалом STM-4) полный набсс
каналов доступа может включать каналы полезной нагрузки ПЦИ/PDH Е1, ЕЗ, Е4 (2, 3-
140 Мбит/с) и канал STM-1 СЦИ/SDH (155 Мбит/с). Если сигналы полезной нагрузк/
ПЦИ/PDH электрические, то сигналы полезной нагрузки СЦИ/SDH (STM-1) могут быть ка?
электрическими, так и оптическими (рис. 8.2).
ОК
Рис. 8.2. Схема включения линейного терминала уровня STM-4
Конкретный мультиплексор может и не иметь полного набора пользовательских интер-
фейсов в качестве каналов доступа. Это определяется не только требованиями заказчика, нс
и возможностями компании-производителя аппаратуры СЦИ/SDH.
Другой важной особенностью мультиплексоров СЦИ/SDH является наличие не менее
двух оптических линейных интерфейсов приема/передачи (для каналов приема/передачи).
называемых агрегатными портами и используемых для обеспечения режима стопроцентного
резервирования или защиты по схеме 1+1 с целью повышения надежности (см. рис. 8.1 пунк-
тир). Эти порты (в зависимости от топологии сети) можно назвать основными и резервными
(линейная топология) или восточными и западными (кольцевая топология). Применительно
к сетям СЦИ/SDH, последние термины используются достаточно широко для указания двух
противоположных путей распространения сигнала в кольцевой топологии: западный - по
кольцу влево, восточный - по кольцу вправо. Они не обязательно являются синонимами
терминов «основной» и «резервный». Если резервирование не используется (так называе-
мый незащищенный режим), достаточно только одного порта (одного канала прие-
ма/передачи). Резервирование 1+1 является внутренней особенностью сетей СЦИ/SDH и не
имеет ничего общего с внешним резервированием, когда используется альтернативный (ре-
зервный) путь от одного узла сети к другому, как это делается в ячеистой сети СЦИ/SDH,
работающей в незащищенном режиме.
ТОПОЛОГИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ связи
181
Мультиплексор ввода/вывода (MBB/ADM) может иметь на входе тот же набор сигна-
лов полезной нагрузки, что и у терминального мультиплексора. Он позволяет вводить/выво-
дить каналы и тем самым перераспределять потоки (контейнеры VC) к соответствующему
мультиплексору в сети (см. рис. 8.3).
Рис. 8.3. Схема включения мультиплексора ввода/вывода в линию передачи
Процесс распределения потоков в MBB/ADM управляется сигналами, для которых пре-
дусмотрен канал управления в структуре кадра STM-1. Дополнительно к возможностям
коммутации, обеспечиваемыми мультиплексорами типа ТМ, мультиплексор MBB/ADM по-
зволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях (на-
пример, на уровне контейнеров VC-4 для линейных или агрегатных портов, т.е. оптических
каналов приема/передачи), а также замыкать канал приема на канал передачи на обеих сто-
ронах («восточной» и «западной») в случае выхода из строя линии одного из направлений.
Наконец, он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать
основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Это позволяет использовать
MBB/ADM в сети с топологией типа кольца в качестве основного СЭ (рис. 8.4).
Рис. 8.4. Схема включения мультиплексора MBB/ADM в сети с топологией кольцо
Регенератор представляет собой вырожденный случай мультиплексора, имеющего
дин входной агрегатный порт, как правило, для оптического сигнала нагрузки STM-N, и
дин или два (при использовании схемы 1+1) выходных агрегатных порта (рис. 8.5). Реге-
- ератор используют для увеличения допустимого расстояния между узлами сети СЦИ/SDH
у тем регенерации сигналов полезной нагрузки. Обычно это расстояние (учитывая практи-
у применения ОК с одномодовыми волокнами) составляет 15...50 и 80...100 км для длин
“Эдн 1300 и 1500 нм, а при использовании оптических усилителей оно может достигать
50...200 км. Более точно это расстояние определяется отношением допустимых для реге-
-ераторного участка суммарных потерь к линейным потерям в ОК.
182
ГЛАВА Е
Регенераторы имеют доступ к сигналу только через регенераторную секцию F
ционного заголовка SOH сигнала STM-1 или STM-4.
Ц(
Рис. 8.5. Схема включения регенераторов в линии связи
Концентратор (называемый еще «хаб» (hub)) используется в топологических схема'-,
типа «звезда» и представляет собой мультиплексор, объединяющий несколько, как правиле
однотипных (со стороны входных портов) потоков, поступающих от удаленных узлов (СЭ
в один распределительный узел сети СЦИ/SDH, не обязательно удаленный, но связанный :
основной транспортной сетью.
Концентратор может иметь также не два, а три, четыре или больше линейных интер-
фейса уровня STM-N или STM-(N-1) и позволяет организовать ответвление от основного
потока или кольца СЦИ/SDH (или наоборот - подключение) двух внешних ветвей к основ-
ному потоку или кольцу или, наконец, подключение нескольких узлов (СЭ) ячеистой сети •
кольцу СЦИ/SDH. В общем случае он позволяет уменьшить общее число каналов, подклю-
ченных непосредственно к основной транспортной сети СЦИ/SDH. Мультиплексор - кон-
центратор распределительного узла позволяет локально коммутировать подключенные ?
нему каналы, осуществлять обмен между удаленными СЭ через концентратор, не загружав
трафик основной транспортной сети.
Кросс-коммутатор. В некоторых узлах сети СЦИ/SDH требуется выполнять тольк
функции перераспределения цифровых потоков - кросс-коммутации (кросс-соединении
Для этого предназначены специальные устройства - цифровые системы кросс-коммутаци
DXCS (Digital Cross-Connect System). Роль такого устройства может выполнять мультип-
лексор MBB/ADM.
Подавляющее большинство современных мультиплексоров MBB/ADM строят по мо-
дульному принципу. Среди этих модулей центральное место занимает кросс-коммутато:
или просто коммутатор. В синхронной сети он позволяет установить связи между различ-
ными каналами, относящиеся к определенным пользователям, путем организации по лупе-
стоянкой (временной) перекрестной связи, или кросс-коммутации, между ними. Возмож-
ность такой связи позволяет осуществить маршрутизацию в сети СЦИ/SDH на уровне вир-
туальных контейнеров VC-n (см., например, рис. 8.2, 8.3), управляемую сетевым менедже-
ром (системой управления) в соответствии с заданной конфигурацией сети.
Возможности внутренней коммутации каналов заложены в мультиплексоре МВВ/ADV
СЦИ/SDH, что позволяет говорить о нем как о внутреннем или локальном коммутаторе
менеджер полезной нагрузки позволяет динамически изменять логическое соответствие
между нагрузочным модулем TU и каналом доступа (интерфейсом сигнала нагрузки), что ;
равносильно внутренней коммутации каналов. Кроме этого, мультиплексор MBB/ADM по-
зволяет также коммутировать собственные каналы доступа, что равносильно локальное
коммутации каналов.
В сети СТ (И/SDH применяют специальные цифровые системы кросс-коммутации DXCS
Системы DXCS позволяют осуществлять не только локальную, но и сквозную коммутации:
высокоскоростных потоков (34 Мбит/с и выше) и синхронных транспортных модулей STM-N
Важной особенностью таких систем кросс-коммутации является отсутствие блокировки
32
ТОПОЛОГИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ связи
183
других каналов при коммутации, когда коммутация входных каналов (одних групп TU) не
накладывает ограничений на процесс обработки других каналов (групп TU). Такую комму-
тацию называют неблокирующей.
8.2. Базовые сетевые топологии и их интеграция
в транспортной сети
Базовые конфигурации топологии сетей СЦИ/SDH. В настоящее время оборудование
ЦСП СЦИ/SDH выпускают в виде мультиплексоров MBB/ADM. В зависимости от их ком-
плектации они могут быть использованы для следующих применений в сети: организации со-
единения СЭ по схеме точка-точка, в качестве регенератора, для ввода-вывода потоков на-
грузки в линию, ввода-вывода потоков нагрузки в кольцо, а также в качестве локального
кросс-коммутатора. На рис. 8.6 показаны элементарные базовые конфигурации топологии
сетей СЦИ/SDH, обеспечивающие соединение СЭ в сети по схеме точка-точка, линейная
цепь, кольцо однонаправленных коммутируемых каналов, 2- и 4-волоконные двунаправ-
ленные кольца.
Точка-точка
2 СЭ - ТМ
Линейная цепь
Кольцо
однонаправленных
коммутируемых
каналов
До 16 СЭ-MBB/ADM
Весь трафик
направляется
в центр
Двухволоконное
двунаправленное
кольцо
Четырехволоконное
двунаправленное
кольцо
Трафик направляется
соседним СЭ,
многократное
использование
полосы
Трафик направляется
соседним СЭ,
многократное
использование
полосы
Рис. 8.6. Базовые конфигурации топологии сетей СЦИ/SDH и их характеристики
Обычно типовая структура системы СЦИ/SDH на уровне топологии сети может быть
эедставлена в виде совокупности мультиплексорных и регенерационных участков (сек-
ций) (рис. 8.7). Систему передачи от мультиплексора сборки виртуальных контейнеров
3K/VC) (Virtual Container) до мультиплексора его разборки и вывода нагрузки рассматри-
вают обычно как тракт [46, 80]. В состав тракта входят мультиплексоры MBB/ADM, обра-
184 ГЛАВА $
зующие мультиплексорные участки, регенераторы и коммутаторы DCCS, образующие ре-
генерационные участки сети (см. рис. 8.7). Такое разделение тракта на участки нашло огр-
жение в формате заголовков кадров СЦИ/SDH, которые используются в процессе формир:
вания синхронных транспортных модулей STM-N.
Тракт
Участок
Участок
Участок
Участок
ADM, ТМ, Reg ADM/DCCS Reg ADM, ТМ,
ATM, маршрутизатор, ATM, маршрутизатор,
телефонный коммутатор
телефонный коммутатор
Рис. 8.7. Типовая структура тракта в сети СЦИ/SDH
LTE - оконечное оборудование линии; РТЕ - оконечное оборудование тракта; STE - око-
нечное оборудование участка; ADM - мультиплексор ввода/вывода; DCCS - цифровая
система кросс-коммутации; ТМ - терминальный мультиплексор; Reg - регенератор
Элементарные базовые топологии сетей СЦИ/SDH. Рассмотрим элементарные базе
вые топологии сетей СЦИ/SDH или сетевые шаблоны и особенности их выбора при плани-
ровании и разработке топологии реальных транспортных сетей СЦИ/SDH [26, 61, 77, 80*
Такое планирование включает ряд этапов, на каждом из которых решается та или ина>
функциональная задача в соответствии с заданием на проектирование конкретной сети. Пр?
разработке топологии транспортной сети учитывают и согласованно рассматривают выбег
базовых топологий (сетевых шаблонов), оборудования узлов сети в соответствии с заданно?
топологией всей сети, построения сети управления, синхронизации и т.п.
Разработка или выбор топологии транспортной сети - основной этап планирования. Дл»
облегчения планирования на практике применяют набор элементарных базовых топологг^:
сети или сетевых шаблонов, на основе которых можно построить топологию сети в целоу
Рассмотрим подробнее элементарные базовые топологии сети и их особенности.
Топология «точка-точка» - простейший сетевой шаблон. Эту топологию можно реа-
лизовать с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как без резервирования канала
приема/передачи, так и со 100%-шым резервированием по схеме типа 1 + 1, использующей
основной и резервный электрический или оптический агрегатные выходы (каналы прие-
ма/передачи).
Несмотря на простоту, именно эту базовую топологию наиболее широко используют
при организации высокоскоростных магистральных каналов, а как составную часть, в виде
радиусов кольцевой сети радиально-кольцевой топологии больших сетей она является ос-
новой для топологии типа «линейная цепь». С другой стороны, базовую топологию «точка-
точка» с резервированием можно рассматривать как вырожденный случай топологии
«кольца» (плоское кольцо).
Топология «линейная цепь». Эту топологию применяют, когда плотность потока тра-
фика в сети не очень велика, и необходимо организовать ввод и вывод цифровых каналов
(каналов доступа) в ряде СЭ на линии. Для этого в качестве СЭ используют мультиплексо-
ры MBB/ADM внутри и ТМ на обоих концах линейной цепи. Она может быть реализована в
ТОПОЛОГИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ связи
185
виде либо простой линейной цепи без резервирования, либо более сложной цепи с резерви-
рованием типа 1+1 (так называемое уплощенное кольцо [61]).
Топология «звезда» реализует функцию концентратора, для чего требуется в качест-
ве СЭ мультиплексор типа MBB/ADM. Применение этой топологии оправдано, когда
один из удаленных узлов сети или СЭ, связанный с центром коммутации (например,
цифровой АТС) или узлом кольцевой сети СЦИ/SDH, выполняет функции концентратора
или хаба). При этом на СЭ часть трафика можно вывести через каналы доступа на тер-
миналы пользователей, тогда как оставшуюся его часть необходимо распределить между
другими удаленными СЭ.
Топология «кольцо» широко используется для построения сетей СЦИ/SDH различных
/ровней иерархии, начиная с STM-1. Она позволяет реализовать все основные преимущест-
ва технологии СЦИ/SDH, включая возможность организовать резервирование трактов и ка-
налов в сети. Для этого в мультиплексорах СЦИ/SDH предусматриваются две или четыре
лары (основные и резервные) оптических агрегатных интерфейсов передачи/приема (кана-
лов приема/передачи) для организации 2-х или 4-х волоконных двунаправленных колец со
встречными потоками (см. рис. 8.6). Такая топология позволяет реализовать все основные
:хемы резервирования в сети СЦИ/SDH и обеспечить многократное использование полосы
пропускания в транспортных магистралях сети.
Топология «ячеистая сеть». Рассмотренные выше элементарные базовые топологии
широко применяются для построения магистральных транспортных сетей СЦИ/SDH. Боль-
свинство традиционных телефонных сетей общего пользования, использующих узлы ком-
мутации, построено на основе топологии смешанной сети, в которой можно выделить базо-
вую топологию ячеистой сети, которая представляет собой структуру, составленную из
1 тм кнуты х ячеек или контуров или технологических колец.
Существенным отличием ячеистой топологии от кольцевой, является то, что плотность
потока трафика в различных звеньях, соединяющих СЭ, может быть разной. При этом
амкнутый контур ячейки формирует технологическое кольцо с разной плотностью потока
рафика в различных его звеньях.
Характерная особенность ячеистой топологии - возможность расширения сети путем
-аращивания однотипных ячеек без потери ее топологической однородности. Таким свой-
ством обладают все сети, использующие перечисленные выше ячейки. Более того, указан-
-ые ячейки позволяют строить такие сети, в которых базовые ячейки могут сопрягаться
труг с другом только двумя узлами.
Топология реальных сетей СЦИ/SDH. Архитектурно-топологические решения при
панировании организации и/или проектировании сети СЦИ/SDH можно определить на ос-
нове применения рассмотренных выше элементарных базовых топологий - сетевых шабло-
нов в качестве ее отдельных структурных сегментов или их комбинаций. Рассмотрим неко-
- ?рые применения базовых сетевых шаблонов для построения топологии реальных сетей
/ЦИ/SDH на основе различных их комбинаций.
Радиально-кольцевая топология сети. На практике наиболее часто применяют ком-
бинацию кольцевой и линейной элементарных базовых топологий, в которой линейная то-
элогия образует радиусы в кольце или служит их продолжениями за его пределами.
В радиально-кольцевой топологии сети СЦИ/SDH (рис. 8.8) в простейшем случае вме-
~о линейной цепи в радиальном сегменте может быть использована и топология типа
точка-точка». Число радиальных ветвей в сети ограничивается только исходя из распреде-
тния допустимой полезной нагрузки (общего числа каналов доступа) между отдельными
Э - мультиплексорами доступа MBB/ADM, установленными в кольце.
186
ГЛАВА 6
Рис. 8.8. Радиально-кольцевая топология сети СЦИ/SDH
Топология типа «кольцо-кольцо» - другая часто применяемая на практике топологи-
сети СЦИ/SDH. Уровни иерархии ЦСП СЦИ/SDH (STM-N) для СЭ в кольцах для рассмат-
риваемой топологии могут либо быть одинаковыми, либо различаться. В топологии сети е
виде двух колец одного уровня (STM-4), соединяемых (рис. 8.9) между собой с помощьк
каналов доступа через пользовательские интерфейсы уровня STM-1 или NxEl, последние
могут быть как электрическими (для обоих типов каналов доступа) так и оптическими (д.ь >
уровня STM-1).
Рис. 8.9. Топология сети с двумя кольцами одинакового уровня СЦИ/SDH
Возможны варианты топологии сети с каскадным соединением колец разного уровю
STM-N (N = 1, 4, 16) для различных сегментов сети, примеры которых даны в [61]. При та-
ком соединении в качестве оптических пользовательских интерфейсов можно использовать
агрегатные порты MBB/ADM более низкого уровня иерархии. Варианты построения топо-
логии на основе сетевых шаблонов типа колец разного уровня иерархии будут рассмотрены
далее в связи с обсуждением новых возможностей аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH и примене-
нием новых сетевых шаблонов [77, 80].
8.3. Резервирование каналов и трактов
Магистральные мультиплексоры ведущих производителей аппаратуры ЦСП СЦИ/SDE
обычно имеют все основные механизмы резервирования линий и трактов и аппаратное ре-
зервирование основных жизненно важных блоков, включая отдельные блоки с пользова-
тельскими интерфейсами. Аппаратура ЦСП СЦИ/SDH большинства производителей преду-
сматривает следующие основные механизмы резервирования [61, 82]:
- SNCP (SubNetwork Connection Protection) - 2-х волоконное однонаправленное само-
восстанавливающееся кольцо;
ТОПОЛОГИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ЦИФРОВЫХ сетей связи
187
- MS-SPRing (Multiplex Section Shared Protection Ring) - 2-х или 4-х волоконные двуна-
правленные кольца с совместным резервированием мультиплексорных секций;
- MSP (Multiplex Section Protection) - для мультиплексорной секции;
- DNI (Digital Network Interface) - для соединений СЭ/NE к системе кросс-коммутации
DXCS.
Поэтому сети (и системы) СЦИ/SDH обычно называют самовосстанавливающимися
сетями.
Аппаратура ЦСП СЦИ/SDH позволяет обеспечить как аппаратное резервирование, так и
резервирование линий и трактов по схемам 1+1 и 1:1 (или 1:N). Схеме резервирования 1+1
соответствует режим 100%-го резервирования с одновременным использованием основного
и резервного блоков в СЭ/NE или сигналов в сети, схеме резервирования 1:1 (или 1:N) - тот
же режим 100%-го резервирования, но с использованием одного резервного блока (или сиг-
нала) на один основной (или N блоков) в СЭ/NE.
Различные методы обеспечения быстрого восстановления работоспособности синхрон-
ных сетей можно свести к следующим методам и схемам резервирования [61]:
1) резервирование участков сети по схемам 1+1 и 1:1 по разнесенным трассам;
2) организация самовосстанавливающихся кольцевых и линейных сетей с резервирова-
нием по схемам 1+1, 1:1 и 1:N;
3) резервирование терминального оборудования по схемам 1:1, или N: 1, или N:m;
4) восстановление работоспособности сети в целом путем обхода отказавшего СЭ;
5) использование систем оперативного переключения на работоспособный участок.
Указанные методы и схемы можно применять в реальных сетях как отдельно, так и в
э аз личной комбинации друг с другом в зависимости от предоставленных производителем
чппаратуры ЦСП СЦИ/SDH возможностей.
Сравнение основных методов резервирования в сети СЦИ/SDH (рис. 8.10) показывает,
что относительная пропускная способность транспортной магистрали сети зависит от
числа узлов N (СЭ) и типа трафика. При этом резервирование типа MS-SPRing может
?беспечиваться по схемам 1+1 и 1:1 (или 1:N), а типа MS-DPRing (Multiplex Section Dedi-
cated Protection Ring) по схеме 1+1 (полное резервирование).
Тип трафика
Пропускная
способность, отн. ед
Со смежными
узлами
С равномерным
распределением
Тип концентратора >
।-1-1-1-1-1—►
234 5678N
> Транспортные
сети
Сети
доступа
Рис. 8.10. Сопоставление основных методов резервирования в сети СЦИ/SDH
по пропускной способности
188
ГЛАВА 8
Схема резервирования MS-SPRing широко применяется в сетях СЦИ/SDH, как кольце -
вой, так и ячеистой топологии. Она относится к резервированию, основанному на разделе-
нии ресурсов кольца СЦИ/SDH, и применяется для колец как двухволоконных, так и четы-
рехволоконных. Отличительной особенностью такой схемы является то, что для передача
рабочего трафика используются все волокна в обоих вариантах. Однако при 100%-ном ре-
зервировании трафика (трактов) 50% емкости каждого тракта используется для передач?
рабочего трафика, а 50% - для передачи резервного трафика. Поэтому резервирование тип.
MS-SPRing и служит технологией разделения ресурсов в сети.
Схема резервирования соединений подсети типа SNCP основана на механизме защит ь
выделенной подсети и может использоваться для различных вариантов ее топологии (коль-
цевой, ячеистой, линейной или смешанной) и на любом выделенном уровне сети. Ее приме-
няют для резервирования трактов и каналов в пределах всей подсети. Резервирование типз
SNCP - фактически линейное резервирование каналов и трактов, которое можно использо-
вать для индивидуальной защиты полезной нагрузки, переносимой виртуальными контей-
нерами VC-n любого уровня внутри мультиплексорного участка.
При переключении линейного мультиплексорного участка на резерв можно использовать
механизмы резервирования как выделенной подсети, так и с разделением ресурсов сети нз
мультиплексорных участках физической сети с топологией «точка-точка». При этом из
подсети можно использовать один защищенный мультиплексорный участок для защиты N
рабочих мультиплексорных участков. Резервирование, реализующее схему защиты 1:N
может осуществляться, как для одно-, так и двунаправленных схем передачи трафика, одна-
ко оно не защитит последний в случае аварии сетевого узла.
Для реализации защиты на уровне мультиплексорного участка (секции) в сетя?
СЦИ/SDH используется протокол MSP совместно с функцией MSP на окончаниях этого
участка при организации запроса на защитное переключение и посылки сигнала подтвер-
ждения факта переключения с помощью байтов APS К1 и К2.
В четырехволоконной схеме резервирования типа MS-SPRing используется четыре во-
локна на каждом участке между СЭ - по два волокна в рабочем и резервном кольцах, которые
являются не только двухволоконными, но и двунаправленными (см. рис. 8.6). В результате
четырехволоконная схема резервирования типа MS-SPRing обеспечивает размещение 100% (ь
отличие от 50% в двухволоконной схеме) рабочих каналов или полной емкости трактов, соот-
ветствующей используемому уровню STM-N. При этом схема отображения полезной нагруз-
ки в структуре каналов упрощается, так как заголовки мультиплексорных участков рабочих и
резервных каналов полностью разделены, а каналы проходят по отдельным парам волокон.
Рассмотренное выше - лишь некая общая основа для представления возможностей
применения различных типов и.схем резервирования в сетях СЦИ/SDH. Ответы на многие
другие вопросы, а также описание механизмов резервирования можно найти в Рек. G.841 и
G.842 ITU-T. Детальное рассмотрение резервирования в сетях СЦИ/SDH дано в [61].
8.4. Новые типовые топологические решения
Разработка нового поколения аппаратуры СЦИ/SDH и появившиеся в связи с этим новые
аппаратные возможности ЦСП СЦИ/SDH расширяют выбор типовых сетевых шаблонов для
транспортных сетей и позволяют по-новому интегрировать различные сетевые технологии
на этой основе. Рассмотрим новые сетевые шаблоны для транспортных сетей, которые
весьма перспективны для построения больших и достаточно разветвленных корпоративных
сетей связи.
В базовом сетевом магистральном мультиплексоре СЦИ/SDH нового поколения TN-4XE
уровня STM-4 компании Nortel Networks предусматриваются широкие возможности для
ТОПОЛОГИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ связи
189
развития и модернизации транспортных сетей. Такой мультиплексор можно расширить до
уровня STM-16 без нарушения трафика в действующей сети (см. рис. 7.3). Он имеет полно-
стью неблокируемую матрицу коммутации на уровне STM-1 между всеми интерфейсами
передачи, что позволяет устанавливать до восьми оптических интерфейсов доступа уровня
STM-1. Аналогичные возможности для подключения до восьми (20-ти) оптических интер-
фейсов передачи на уровне STM-1 имеют мультиплексоры ADM-4/1 (ADM-16/1) компании
Lucent Technologies. Их использование открывает уникальные возможности для построения
сетей СЦИ/SDH со сложной многоуровневой топологией.
Мультиплексоры рассматриваемого класса открывают перспективу построения тополо-
гии сети в виде двухуровневых (или многоуровневых) множественных кольцевых структур.
Большой выбор пользовательских интерфейсов (оптических и электрических) уровня STM-N
(N= 1, 4, ...) и возможности матрицы коммутации таких MBB/ADM позволяют организовать
подключение к интерфейсам доступа парных полуколец, образующих множество лепестков в
виде ромашки, примыкающих к базовому кольцу более высокого уровня иерархии. На основе
аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH нового поколения появляется возможность организовать новые
базовые топологии сети - новые семейства типовых сетевых шаблонов в виде множественных
колец типа «ромашки» для разработки уникальных топологий транспортных сетей [77, 80].
Новые технические решения, реализованные в аппаратуре ЦСП СЦИ/SDH вышеуказан-
ных производителей, позволяют сформировать типовые сетевые шаблоны для организации
топологии разветвленной многоуровневой транспортной сети. Эти кольцевые топологиче-
ские структуры в сетях СЦИ/SDH можно представить схематически в виде комбинаций
элементарных базовых сетевых шаблонов следующих типов [77]:
- «пропеллер» - структура по схеме: «кольцо» уровня STM-4 - 2 «кольца» уровня STM-1;
- «ромашка» - структура по схеме «кольцо» уровня STM-4 - М «колец» уровня STM-1,
где М>2;
- «веер» - структура по схеме «кольцо» уровня STM-4 - М «линия» уровня STM-1, где
М>3.
В вариантах построения топологии разветвленной многоуровневой сети СЦИ/SDH на
эснове мультиплексоров ADM-4/1, ADM-16/1 и ADM-64 компании Lucent Technologies
рис. 8.11 и 8.12) показаны возможности реализации рассмотренных выше сетевых шабло-
нов на основе современной аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH.
Аналогичные возможности для построения топологии разветвленной многоуровневой
:ети СЦИ/SDH с высокой степенью защиты и заданными схемами резервирования обеспе-
чивают мультиплексоры MBB/ADM типа TN-4XE, TN-16XE, TN-64X семейства ЦСП
2 ЦИ/SDH компании Nortel Networks.
8.5. Построение топологии транспортной сети
Основы построения топологии. Выбор архитектуры построения транспортной сети осно-
вывается на применении типовых архитектурно-топологических решений для отдельных
егментов сети и сети в целом. При планировании и/или проектировании конкретной сети
лределение этих решений не сводятся только к выбору определенных комбинаций типо-
вых базовых топологий (сетевых шаблонов), так как понятия архитектуры транспортной ce-
nt (в широком смысле) и корпоративной сети (в более узком) включают в себя такие базо-
е ые логические составляющие как принципы построения, сетевые шаблоны и технические
озиции [26, 79]. Для разработки этих технических позиций для конкретной транспортной
. ети, и тем более для современной цифровой корпоративной сети требуется глубокое пони-
ание возможностей базовых сетевых технологий и тщательная проработка схем организа-
ции и топологии всех сегментов сети и сети в целом.
' - 1823
190
ГЛАВА 8
DNI
Рис. 8.11. Схема построения топологии сети СЦИ/SDH (вариант В1)
Рис. 8.12. Схема построения топологии сети СЦИ/SDH (вариант В2)
ТОПОЛОГИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ связи
191
При планировании и построении транспортных сетей для корпоративных сетей связи
необходимо учитывать совокупность технических требований заказчика и специфику суще-
ствующей и планируемой инфраструктур конкретной корпорации, что является основой для
их разработки. При разработке топологии большой корпоративной сети в концепции и/или
техническом задании заказчик определяет стратегию построения сети и задает основные
транспортные магистрали с учетом своих потребностей и интересов. При этом необходимо
предусмотреть резервирование сетевых элементов на аппаратном и сетевом уровнях, резер-
вирование трафика, увязать топологию транспортной сети с организацией ее управления и
системы синхронизации. Кроме этого необходимо предусмотреть организацию соответст-
вующих сетей доступа и их подключение к узлам транспортной сети. После первичной про-
работки топологии обычно проводят оптимизацию сети на сетевом и элементном уровнях.
Разработка топологии транспортной сети КСС основывается на применении комбинаций
элементарных базовых топологий (сетевых шаблонов). На практике чаще всего применяются
топологии: радиально-кольцевая, смешанная радиально-кольцевая и топология взаимодейст-
вующих колец, а также и их различные комбинации с базовыми сетевыми шаблонами.
Применение радиально-кольцевой топологии наиболее оправдано, когда требуется по-
строить высоконадежную сеть с резервированием каналов и трактов. Безусловными преиму-
ществами применения таких шаблонов являются возможности резервирования по схеме 1+1
ття двухволоконного кольца (без применения дополнительного оборудования) и по различ-
ным схемам для четырехволоконного кольца (с дополнительным комплектом оборудования).
В радиально-кольцевой топологии с внешними радиусами существенными ограниче-
ниями являются недостаточная гибкость, обусловленная отсутствием альтернативных мар-
шрутов (не считая резервного) и низкая эффективность использования емкости кольца. Ре-
зервирование потоков для всех каналов радиальных ветвей приводит к необходимости пре-
доставления емкости (ресурса) СЦИ/8ПН-кольца для резервных каналов и уменьшению ре-
сурса этого кольца для передачи полезной нагрузки. Например, в кольце уровня STM-1 при
эезервировании по 10 каналам Е1 в каждом из четырех радиусов свободная емкость для пе-
редачи полезной нагрузки в кольце между СЭ составит лишь 23 канала Е1. Кроме этого
число СЭ - MBB/ADM в кольце, из-за необходимости делить между ними оставшийся ре-
гуре, обычно ограничено общей пропускной способностью и распределением в нем трафика
между СЭ (см. рис. 8.10).
Смешанная радиально-кольцевая топология, в которой используют системы кросс-ком-
иутации для связи смежных СЭ различных колец, позволяет избавиться от ограничений,
присущих радиально-кольцевой топологии. В предыдущих топологических решениях коль-
ца связывались с помощью каналов доступа через пользовательские интерфейсы СЭ. Сис-
емы кросс-коммутации DXCS позволяют обеспечить существенно более гибкую (по типам
• аналов и номенклатуре коммутируемой аппаратуры) и мощную (по коммутируемой емко-
сти) связь колец СЦИ/SDH. Однако такое решение стоит значительных капитальных затрат.
Указанные выше ограничения радиально-кольцевой топологии с внешними радиусами
недостаточная гибкость и низкая эффективность использования емкости кольца) полно-
:тью могут быть устранены для сетей с радиально-кольцевой топологией с внутренними
радиусами и с топологией смежных взаимодействующих колец.
Топология смежных взаимодействующих колец в силу высоких гибкости и универсаль-
ности позволяет организовать высоконадежную транспортную сеть с необходимым резер-
вированием трактов и каналов без ограничений, присущих рассмотренным выше топологи-
ям [57, 61, 77]. Обычно основой базовой конфигурации транспортной сети является тополо-
гия двойных колец, образующих сегменты. Для повышения надежности и живучести всей
:ети смежные сегменты - кольца сопрягаются друг с другом не менее чем в двух узлах с
192
ГЛАВА 8
помощью отдельных СЭ, установленных в различных кольцах. В сети предусматривается
необходимая степень резервирования трафика путем резервирования трактов за счет соот-
ветствующей избыточности пропускной способности сети.
Использование двух сетевых узлов для связи различных колец в топологии смежных
взаимодействующих колец приводит к двум разновидностям кольцевых топологий: взаимо-
действующих виртуальных колец и взаимодействующих колец с выводом и продолжением. В
обеих топологиях для связи между кольцами используют два сетевых узла, но в первом слу-
чае эти узлы не связаны между собой по маршруту прохождения трафика, а во втором - свя-
заны, благодаря реализованной функции вывод с продолжением [61].
Схема взаимодействующих колец с двумя СЭ - MBB/ADM для связи колец (различ-
ных сегментов сети) не менее чем в двух различных узлах при создании современных циф-
ровых сетей применяется такими компаниями как, например, «МТУ-Информ», «Совинтел>’
АО «Мосэнерго» и др.
Цифровая первичная сеть СЦИ/SDH АО «Мосэнерго», 2-ая очередь (рис. 8.13) ис-
пользует топологию взаимодействующих колец с двумя СЭ [57]. Цифровая первичная
сеть связи АО «Мосэнерго» (см. рис. 2.1) предусматривает создание транспортной сет г:
СЦИ/SDH, наложенной сети ATM и соответствующих сетей доступа уровней СТ (И/SDH г
ПЦИ/PDH и Центра управления первичной сетью (рис. 8.14) [56, 57].
Тенденции развития топологии транспортных сетей. Практика построения и разви-
тия сетей СЦИ/SDH показывает, что одними из наиболее оптимальных по затратам на сеть
в целом и наиболее гибким по функциональным возможностям, по-видимому, являются
ячеистая топология сети и топология смежных взаимодействующих колец с внутренними
радиусами, которая по сути представляет разновидность первой. В результате развития
транспортная сеть СЦИ/SDH все более и более превращается в классическую ячеистую сеть
с различными транспортными потоками в разных ее сегментах, определяемыми емкостью
сетей доступа и потребностями развития сети в целом. Аналогичная ситуация происходит,
когда сегменты транспортной сети в виде нескольких колец СЦИ/SDH объединяют между со-
бой, превращая их сначала в смежные взаимодействующие кольца, а затем - в ячеистую сеть.
Построение транспортной сети в целом с учетом ее развития предполагает многоуровне-
вые архитектуру и топологию сети. Топологически она должна состоять из нескольких уров-
ней, например, базовой сети доступа, базовой транспортной сети и сети транспортных маги-
стралей. Сеть первого уровня создается на основе радиально-кольцевой топологии, в узлах
которой СЭ (МВБ уровня STM-1/4) выполняют функции концентраторов. Сеть второго уров-
ня создается на основе топологии ячеистой сети с применением МВБ более высокого уровня,
включая отдельные сегменты колец-ячеек (уровня STM-16/64). Сеть третьего уровня - сеть
транспортных магистралей для выхода на сети национального и глобального масштабов.
ЦУПС
Рис. 8.13. Структурная схема цифровой первичной сети связи АО «Мосэнерго», 2-ая очередь (см. рис. 2.1)
W
Существующий мультиплексор STM-1
Существующий мультиплексор STM-4
Коммутатор ATM (ЦПС)
Цифровой кросс-коннектор (ЦВС)
УАТС Hicom-300
ЦУПС - Центр управления первичной сетью
ГД - генеральная дирекция
ЕИВС - Единая информационно-вычислительная сеть
ЦПС - цифровая первичная сеть
Рис. 8.14. Структурная схема центрального узла связи ЦПС АО «Мосэнерго»
Глава 9
Где начало того конца, которым оканчива-
ется начало?
Козьма Прутков
Синхронизация цифровых сетей связи
ГИС. О. Iе». РУ"1
9.1. Основные понятия, принципы и методы
И синхронизации сетей
И 9.1.1. Основные понятия
L
. инхронизация - это процесс установления и поддержания определенных временных со-
г тношений между двумя и более процессами. Различают поэлементную, групповую и
* цикловую синхронизации - это синхронизация переданного и принятого цифровых сиг-
-алов данных, при которых устанавливаются и поддерживаются требуемые фазовые со-
тношения между значащими моментами переданных и принятых единичных элементов
сигналов, групп единичных элементов этих сигналов и циклов их временного объедине-
-ия. Поэлементная синхронизация обеспечивает на приеме разделение одного единичного
лемента от другого и тем самым создает наилучшие условия для его регистрации. Груп-
>вая синхронизация обеспечивает разделение принятой последовательности на кодовые
эмбинации, а цикловая синхронизация - разделение циклов временного объединения
лементов на приеме.
Пусть на передающей стороне длительность каждого элементарного импульса цифро-
: ?го потока задается тактовым генератором, имеющим частоту так что длительность
лементарного импульса тт= 1//г- Пусть тактовая частота в приемнике цифрового потока
личается от соответствующей частоты передатчика, тем, что тактовые импульсы сле-
: - ют с временным интервалом тт пр (рис. 9.1). Тогда через временной интервал, Т = тт/(тт.пр—
' ) будет наблюдаться пропуск одного импульса информационного сообщения, что приведет
появлению ошибок передачи информации. Чтобы избежать их (или, по крайней мере,
леныпить), необходимо синхронизировать тактовые генераторы приемника и передатчика.
Процесс синхронизации может обеспечиваться за счет как автономного источника (эта-
на времени), так и принудительной синхронизации. В качестве автономного источника
'ычно используют местный (локальный) генератор с высокой стабильностью. Принуди-
ли ьная синхронизация может основываться на использовании отдельного канала, по кото-
196
ГЛАВА 9
рому передаются импульсы, необходимые для подстройки местного генератора, или на ин-
формационной (рабочей) последовательности передаваемых сигналов.
т
LT.np
б)
Рис. 9.1. Временные диаграммы тактовых импульсов
а - передатчика, б - приемника
Для синхронизации в сети необходим наилучший источник синхронизации - тактовый
генератор или таймер для всех узлов сети. Нужно иметь не только высокоточный тактовый
генератор, но и надежную систему передачи синхронизирующего сигнала на все узлы сет г:
или сеть синхронизации. Система или сеть синхронизации имеет определенную иерархию
В узлах сети размещают первичный эталонный генератор (ПЭГ) тактовых импульсов PRC
(Primary Reference Clock), или первичный таймер, сигналы которого затем распределяются
по сети, создавая вторичные источники - вторичный или ведомый эталонный генератор
(ВЭГ) тактовых импульсов SRC (Secondary Reference Clock), или вторичный таймер, реали-
зуемый в виде таймера либо транзитного узла TNC (Transit Node Cloc), либо локального
(местного) узла LNC (Local Node Clock). Первичный таймер обычно представляет собой
хронирующий атомный источник тактовых импульсов (цезиевые или рубидиевые часы) с
точностью не ниже 10“н... 10“14. Его калибруют вручную или автоматически по сигналам
мирового скоординированного времени UTC (Universal Time Coordinated). Эти сигналы за-
тем распространяются по наземным линиям связи для реализации того или иного метода
синхронизации.
9.1.2. Механизмы нестабильности сигналов синхронизации
На практике в цифровой сети нестабильность сигналов синхронизации или хронирующих
сигналов возникают по причинам как физическим, из-за внешних электрических помех и
изменения физических параметров линии передачи, так и алгоритмическим (например,
джиттер стаффинга и смещения указателей) [4]. Результирующую нестабильность тактовой
частоты называют фазовым дрожанием синхросигнала или джиттером. В зависимости от
его частоты различают высокочастотное фазовое дрожание (выше 10 Гц), называемое соб-
ственно джиттером, и низкочастотное (ниже 10 Гц), называемое дрейфом фазы или ванде-
ром. Джиттер наиболее сильно влияет на фазовую синхронизацию и почти не влияет на син-
хронизацию в сети, вандер, наоборот может накапливаться в сети и сильно воздействует на
систему синхронизации.
Основными физическими причинами нестабильности частоты являются: электромаг-
нитная интерференция; шумы и помехи, воздействующие на цепь синхронизации в прием-
нике; изменения длины линейного тракта и скорости распространения синхросигналов; до-
плеровские сдвиги сигналов подвижных оконечных устройств; нерегулярное поступление
синхросигнала. К алгоритмической причине нестабильности частоты относится процесс
СИНХРОНИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
197
выравнивания скоростей передачи с использованием битового или байтового стаффинга,
например, смещения указателей.
Из-за шумов и помех различной природы и структуры повышается вероятность непра-
вильного принятия сигнала синхронизации, в результате чего система фазовой автопод-
стройки частоты может выйти из режима захвата. То есть помехи и шумы влияют на фазо-
вую синхронизацию и не приводят к появлению вандера.
Длина линейного тракта изменяется при изменении его физических параметров, которые
в свою очередь возникают из-за изменения температуры или рефракции радиосигнала в атмо-
сфере. Увеличение длины тракта приводит к уменьшению групповой скорости сигнала в фи-
зическом канале, что снижает эффективную скорость передачи на входе приемника, а умень-
шение длины тракта приводит к ее увеличению на входе приемника. Наиболее существенно
изменение длины линейного тракта влияет на космический (спутниковый) канал связи: на
геостационарной орбите эти изменения могут достигать до 300 км, что соответствует измене-
нию времени прохождения сигнала до 1 мс. Изменение длины линейного тракта влияет на
систему частотной синхронизации, поскольку изменение скорости передачи эквивалентно
вандеру - основному параметру нестабильности систем частотной синхронизации.
Изменение скорости распространения сигнала обычно связано с изменением характе-
ристик среды передачи или физического канала и наиболее характерно для радиосистем.
Механизм влияния этого параметра аналогичен изменению длины линейного тракта и при-
водит, в конечном итоге, к вандеру.
Доплеровский сдвиг частоты - наиболее значительный источник потенциальной неста-
бильности тактовой частоты на приеме, и возникает на объектах подвижной связи, таких
как самолеты, спутники и т.п. Например, при движении самолета со скоростью 500 км/ч до-
плеровский сдвиг частоты эквивалентен нестабильности тактовой частоты, равной 5x10 7.
Нерегулярное поступление синхросигнала (хронирующей информации в сигнале) приво-
дит к фазовым дрожаниям тактовой частоты приемника. Его механизм можно пояснить
следующим образом. Основное требование состоит в том, чтобы код в цифровой системе
передачи обеспечивал уровень синхросигнала достаточный для установления и поддержа-
ния колебаний тактовой частоты в приемнике на конце линии. Если этот уровень зависит от
характера цифрового сигнала, то фазовые дрожания в восстановленных колебаниях такто-
вой частоты увеличиваются в течение периодов времени с относительно низкими плотно-
стями импульсов, от которых зависит синхронизация. Амплитуда фазовых дрожаний зави-
сит не только от плотности импульсов, но и от структуры цифрового сигнала (в смысле со-
держания в нем хронирующей информации). Именно требование повысить плотность хро-
нирующей информации привело к необходимости замены линейного кода AMI на линей-
ный код HDB3 в системах ИКМ с TDM.
9.1.3. Методы синхронизации
Существуют два метода узловой синхронизации: иерархический метод принудительной
синхронизации с парами ведущий-ведомый таймеры и неиерархический метод взаимной
синхронизации. Оба метода можно использовать отдельно и в комбинации, однако, как по-
казывает практика, широко применяется только первый из них.
Появление сетей СЦИ/SDH, использующих наряду с привычной топологией «точка-точ-
ка», кольцевую и ячеистую структуры топологии, привнесло дополнительную сложность в
решение проблем синхронизации, так как для двух последних топологий маршруты сигна-
лов могут меняться в процессе функционирования сетей.
198
ГЛАВА 9
Сети СЦИ/SDH имеют несколько дублирующих источников синхронизации:
- сигнал внешнего сетевого таймера с частотой 2048 кГц или первичный эталонный тай
мер PRC (определяемый в Рек. G.811ITU-T);
- сигнал с пользовательского интерфейса канала доступа - аналог таймера транзиты о г
узла INC (определяемый в Рек. G.812 ITU-T) - это сигнал с частотой 2048 кГц, выде-
ляемый из первичного потока 2048 кбит/с;
- сигнал внутреннего таймера с частотой 2048 кГц или таймер локального узла LNC
(определяемый в Рек. G.812 ITU-T);
- линейный сигнал STM-N с частотой 2048 кГц - сигнал, выделяемый из линейно?
сигнала 155,520 Мбит/с или 4п х 155,520 Мбит/с, или линейный таймер.
Учитывая, что сигналы нагрузки Е1 (2 Мбит/с) отображаются в виртуальные контейне-
ры сигнала STM-1 и могут «плавать» в структуре вложенных контейнеров, использующие
указатели, их необходимо исключить из синхронизации сети СЦИ/SDH.
Точность сигналов внутреннего таймера мала, порядка (1.. .5)х10так как могут нака-
пливаться ошибки в процессе «каскадирования сигналов таймеров», когда узел сети восста-
навливает сигнал таймера по принятому сигналу и передает следующему узлу. В это?-
смысле наиболее надежными источниками синхронизации являются сигналы внешнего се-
тевого таймера и линейный сигнал STM-N.
Предусматривается четыре стандартных режима работы хронирующих источников уз
лов синхронизации в сети СЦИ/SDH:
а) первичного эталонного таймера PRC или генератора ПЭГ (мастер узел);
б) принудительной синхронизации - режим ведомого задающего таймера SRC или ге-
нератора ВЗГ (транзитный и/или местный узлы);
в) режимы удержания с точностями 5x10-10 - для транзитного узла и 5x10”8 - для мест-
ного узла и суточным дрейфом 5x10-9 и 5x10-8 соответственно.
г) свободный режим (для транзитного и местного узлов) - точность поддержания зави-
сит от класса источника. Ее значения могут составлять 5x10-8 для транзитного и 5x10 6 дл;
местного узлов.
Организации ITU-T и ETSI предложили применить понятие уровень качества хрони-
рующего источника. Этот уровень может быть передан в виде сообщения о статусе синхро-
низации SSM (Synchronization Status Message) через заголовок синхронного транспортногс
модуля STM-N, для чего используются биты 5-8 байта синхронизации (например, S1), ил?
последовательностью резервных бит в кадре Е1 (2 Мбит/с). В этом случае при сбое в сети
повлекшем за собой защитное переключение, сетевой элемент может послать сообщение
таймеру о необходимости применить сигнал синхронизации, восстановленный из альтерна-
тивного маршрута.
В современных системах управления сетью может быть до шести уровней качества хро-
нирующего источника (табл. 9.1).
Таблица 9.1. Уровни качества хронирующего источника
Символ Сообщение
PRC илиС.811 Первичный эталонный таймер PRC, ITU-T G.811
Unknown Уровень качества неизвестен
TNC или G.812T Таймер транзитного узла TNC, ITU-T G.812
LNC или G.812L Таймер локального узла INC, ITU-T G.812
SETS Таймер собственно узла SDH, инициированный линейным сигналом STM-N
Don't use Не используется для целей синхронизации
СИНХРОНИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
199
Сообщение типа «уровень качества неизвестен» означает, что сигнал хронирующего
источника получен со старого оборудования СЦИ/SDH, на котором не реализован сервис
сообщений о статусе синхронизации. Сообщение «не используется для целей синхрониза-
ции» может прийти от блока, чей интерфейс STM-N не используется в данный момент для
целей синхронизации.
9.2. Основные принципы построения и стандарты
систем тактовой сетевой синхронизации
9.2.1. Принципы построения системы тактовой сетевой синхронизации
Планировать и строить магистральные транспортные цифровые сети связи необходимо од-
новременно с созданием и совершенствованием системы тактовой сетевой синхронизации
(ТСС). Необходимость в ней возникает, когда ЦСП транспортной сети интегрируются с
цифровыми системами коммутации в единую сеть, способную передавать и коммутировать
сигналы в цифровой форме. Для эффективной работы цифровой сети необходима организа-
ция системы ТСС, обеспечивающей передачу цифровой информации с качеством, отвечаю-
щим требованиям рекомендаций ITU-T, и практически не влияющей на надежность и живу-
честь цифровой сети [13, 23, 52].
В отличие от синхронизации аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH в системе ТСС не требуется
обеспечивать определенные фазовые соотношения между сигналами синхронизации и ин-
формационными сигналами. Для исключения влияния фазовых сдвигов между этими сиг-
налами в цифровой сети используют эластичные буферные устройства (память), указатели
и вставки (стаффинги). При сопряжении цифровых потоков разного уровня с тактовыми
частотами 2 МГц и выше ТСС не требуется, так как имеется система согласования скоро-
стей с помощью стаффинг-команд. И только при объединении сигналов ПЦИ/PDH уровня
Е1 (2 Мбит/с) требуется их синхронизация и, следовательно, при использовании раз-
несенных ЦСП необходима система ТСС. Последняя должна выдавать сигналы синхрони-
зации с очень высокой точностью установки номинального значения и высокой стабильно-
стью тактовой частоты. Для этого на цифровой сети устанавливают ПЭГ.
В настоящее время для взаимоувязанной сети связи Российской Федерации (ВСС Рос-
сии) основой является система ТСС базовой сети, в качестве которой выбрана система ТСС
ОАО «Ростелеком». Эта система способна обеспечить сигналами синхронизации надлежа-
щего качества всех операторов связи, взаимодействующих с ВСС, так как на этой сети ус-
тановлено достаточное число ПЭГ и обеспечивается необходимый контроль качества пере-
даваемых синхросигналов [23]. Базовая система ТСС позволяет подключить к ней любого
оператора связи, гарантируя при этом требуемое качество синхронизации в соответствии с
рекомендациями ITU-T и стандартами ETSI [52]. Однако существует ряд ведомственных и
больших корпоративных сетей, в которых в силу их специфических особенностей необхо-
дима установка собственной системы ТСС и ПЭГ.
Сигналами синхронизации могут служить как специальные сигналы с частотой 2048
кГц, так и информационные сигналы полезной нагрузки уровня Е1 (2048 кбит/с) ЦСП
ПЦИ/PDH, соответствующие Рек. G.703 ITU-T [95]. Для передачи сигналов синхронизации
по цифровой сети могут использоваться сигналы ЦСП СЦИ/SDH и ПЦИ/PDH. По сети
ПЦИ/PDH синхросигналы передаются в составе сигнала уровня Е1.
По сети СЦИ/SDH синхросигналы передаются в составе цифровых потоков синхронных
модулей STM-N (N = 1, 4,...). Цифровые потоки полезной нагрузки уровня Е1 (2048 кбит/с)
200
ГЛАВА 9
ЦСП СЦИ/SDH практически не пригодны для применения в качестве носителей синхросиг-
налов. В мультиплексорах ЦСП СЦИ/SDH из синхронных модулей STM-N формируются
сигналы синхронизации с частотой 2048 кГц. Для восстановления качества сигналов син-
хронизации, переданных с помощью синхронных модулей STM-N, используются генерато-
ры СЭ (ГСЭ), которые входят в состав мультиплексоров ЦСП СЦИ/SDH. На ГСЭ могут по-
ступать синхросигналы, полученные по линейному потоку или потоку нагрузки. Сигналь
синхронизации 2048 кГц могут поступать на ГСЭ непосредственно от ПЭГ, вторичного за-
дающего генератора (ВЗГ), иногда от ГСЭ другого мультиплексора.
Рассмотренные принципы построения ТСС ВСС России используются и для построения
систем ТСС ведомственной или корпоративной цифровой сети связи.
9.2.2. Стандартизация систем тактовой сетевой синхронизации
Основы построения систем ТСС. Основой стандартизации систем ТСС являются рекомен-
дации ITU-T и Руководящий технический материал (РТМ) по построению систем ТСС на
цифровой сети связи Российской Федерации [52]. Общие вопросы синхронизации сетей
описаны в Рек. G.810 ITU-T [105], обзор международных рекомендаций и стандартов по по-
строению систем ТСС проведен в [4, 23, 61]. Поэтому кратко изложим основные положения
по стандартизации систем ТСС на основе РТМ [52].
Все операции по обработке сигналов в цифровых системах передачи (будь то передаю-
щая или приемная аппаратура) и системах коммутации должны выполняться в строгой по-
следовательности во времени и синхронно. Во всех ЦСП с временным разделением кана-
лов TDM приемное оборудование всегда должно работать синхронно с передающим. На
каждой цифровой коммутационной станции скорость обработки сигналов задается одниу:
станционным генератором. Все эти функции выполняются с помощью устройств внутриап-
паратной синхронизации, входящих в состав устройств передачи и коммутации.
Проблема ТСС возникает, когда ЦСП интегрируются с электронными цифровыми сис-
темами коммутации в единую сеть, обеспечивающую передачу и коммутацию сигналов е
цифровой форме. Для выравнивания скоростей передачи на стыках включаются устройст-
ва буферной памяти (БП) так, что запись входной информации в БП происходит на частоте
приходящего сигнала, а списывание - на частоте сигнала местного генератора. На цифро-
вых электронных АТС в качестве устройств буферной памяти применяются цикловые вы-
равниватели, которые включаются в приемные тракты первичных групп 2048 кбит/с.
Требования к частоте проскальзываний при соединении от абонента до абонента по ОЦК
(64 кбит/с) нормируются согласно Рек. G.822 ITU-T с помощью стандартного цифрового ус-
ловного эталонного соединения длиной 27 500 км, которое представляет собой соединение
двух национальных сетей через несколько международных транзитов и насчитывает в общей
сложности 13 узлов и станций. В соответствии с Рек. G.822 ITU-T в этом соединении за общее
время работы не менее 1 года должно происходить следующее число проскальзываний:
а) не более 5 за 24 ч в течение 98,9% времени работы;
Ь) более 5 за 24ч, но менее 30 за 1 ч в течение 1% времени работы;
с) более 30 за 1 ч в течение 0,1% времени работы.
При этом считается, что категория качества а) соответствует случаю нормальной ра-
боты эталонной цепи, а распределение времени работы с пониженным и неудовлетвори-
тельным качеством (категории качества Ь) и с)) между международным и национальными
участками соединения от абонента до абонента составляет соответственно 8 и 46% от вре-
мени работы для каждой из двух национальных сетей (из которых 40% - на местную сеть).
СИНХРОНИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
201
В идеально работающей синхронной цифровой сети возможность возникновения про-
скальзываний исключена. Нормирование проскальзываний означает, что рекомендация
ITU-T в принципе допускает в известных пределах нарушения в работе синхронизации и
использование на синхронных цифровых сетях несинхронных режимов работы.
Режимы работы системы ТСС. В соответствии с Рек. G.8O3 ITU-T определены четыре
режима работы сети синхронизации: синхронный, псевдосинхронный, плезиохронный, асин-
хронный.
Синхронный режим является нормальным режимом работы цифровой сети, при кото-
ром проскальзывания носят случайный характер. Этот режим обычно используется в преде-
лах регионов синхронизации, границы которых обычно совпадают с границами националь-
ных цифровых сетей государств средних размеров.
Псевдосинхронный режим имеет место, когда на цифровой сети независимо друг от
друга работают два (или несколько) генераторов, точность установки частоты которых не
ниже 1х10“п в соответствии с Рек. G.811 ITU-T. Такой режим возникает, например, при со-
единении двух независимых синхронных национальных сетей или регионов синхронизации
одной национальной сети. На псевдосинхронной сети ухудшение качества для всех видов
связи за счет расхождения частот будет практически неощутимо малым (не более одного
проскальзывания за 70 суток) по сравнению со всеми другими нарушениями в передаче
сигналов, которые могут произойти в течение промежутка времени между проскальзыва-
ниями вследствие других, часто трудно предсказуемых, причин.
Плезиохронный режим работы возникает на цифровой сети, когда генератор ведомого
узла полностью теряет возможность внешней принудительной синхронизации вследствие
отказов, как основного, так и всех резервных путей синхронизации. В этом случае генера-
тор переходит в режим удержания (holdover mode), при котором запоминается частота сети
принудительной синхронизации. При этом длительность работы в режиме удержания, в от-
личие от псевдосинхронного режима, должна быть жестко ограничена во времени. По точ-
ности запоминания и допустимому дрейфу частоты генераторы транзитных и местных
станций, относящиеся соответственно ко второму и третьему иерархическим уровням, в со-
ответствии с Рек. G.812 ITU-T должны удовлетворять требованиям, указанным в табл. 9.2.
Таблица 9.2. Требования к генераторам транзитных и местных станций
Тип станции Точность запоминания Суточный дрейф
Транзитная 5хЮ10 1x10 9
Местная lx 10 8 2х10"8
< и
г Асинхронный режим характеризуется большим расхождением частот генераторов и на
и ВСС России неприменим.
е Для принудительной синхронизации ведомых генераторов на сети ПЦИ/PDH использу-
^В ется в качестве синхросигнала тактовый сигнал 2048 кГц, выделенный из первичного тракта
^В 2048 кбит/с, несущего полезную нагрузку.
^В В соответствии с Рек. G.803 ITU-T для передачи сигналов синхронизации через сеть
^В СЦИ/SDH должны использоваться сигналы STM-N (N = 1, 4, 16, 64), которые не подверже-
I- ^В ны влиянию фазовых дрожаний от обработки указателей. С помощью сигналов STM-N на
I- ^В стыках формируются сигналы синхронизации 2048 кГц, которые таким образом становятся
и ^В основными синхросигналами в системе ТСС.
Для передачи сигналов синхронизации от систем СЦИ к линиям ПЦИ формируются
специальные первичные тракты 2048 кбит/с, которые синхронизируются от синхросигнала
2048 кГц, полученного от системы СЦИ/SDH.
202
ГЛАВА 5
Интерфейсы системы ТСС сети ВСС общего пользования с ведомственными и
корпоративными сетями. Сети ограниченного пользования (спецпотребителей, ведомст-
венные и корпоративные) могут взаимодействовать с цифровой синхронной сетью общег
пользования ВСС России в синхронном или асинхронном режимах. При этом необходимы е
для синхронизации сигналы должны извлекаться на стороне потребителя из цифровых сит -
налов пх64 кбит/с (п = 1, 2,...32), поступающих от цифровой сети общего пользования. Не-
посредственно на узлах и станциях цифровой сети общего пользования для синхронизации
другим сетям могут быть предоставлены сигналы 2048 кГц или 2048 кбит/с.
При асинхронном сопряжении для качественного взаимодействия на стыке требуете >
обеспечивать псевдосинхронный режим работы, т.е. точность установки номинала тактовой
частоты у потребителей должна быть не ниже 1х10“п.
Независимо от вида цифровые сигналы, предназначенные для передачи через спутнико-
вые линии, должны синхронизироваться от системы ТСС сигналами 2048 кбит/с или такто-
вым сигналом 2048 кГц для обеспечения точности установки их частоты не ниже 1х10~н.
Должна соблюдаться определенная иерархия в распространении сигналов: от ПЭГ син-
хронизируется в основном магистральная сеть, от магистральной сети внутризоновые, а от
внутризоновых или магистральной - местные сети.
Для обеспечения живучести сети должны быть предусмотрены резервные пути переда-
чи сигналов синхронизации, в том числе и от ПЭГ соседних регионов.
9.3. Системы тактовой сетевой синхронизации
ведомственных и корпоративных сетей
Общие сведения. Рекомендации по построению системы ТСС ведомственной и корпора-
тивной сетей связи основываются на РТМ [52] и [23]. Обычно схема системы ТСС разраба-
тывается на основе схем ведомственной и корпоративной сетей связи. Она должна содер-
жать общую и подробные схемы системы ТСС отдельных сегментов сети. В общей схеме
системы ТСС задают основные (и резервные) направления передачи сигналов синхрониза-
ции по магистралям транспортной сети и определяют узлы сети, в которых должно быть ус-
тановлено основное оборудование синхронизации: ПЭГ и ВЗГ.
Синхронизация в системе ТСС осуществляется по методу «ведущий - ведомый», при
этом используется иерархия задающих генераторов, для которой уровень сигнала каждого
генератора синхронизируется по эталону сигнала более высокого или того же уровня: пер-
вый уровень - ПЭГ; второй уровень - ВЗГ (транзитный узел); третий уровень - ВЗГ местно-
го узла или задающий генератор коммутационной станции; четвертый уровень - задающий
генератор сетевого элемента (ГСЭ).
ПЭГ - эталонный задающий генератор, использующий эталонные стандарты частоты
(водородные или цезиевые) для формирования выходных синхросигналов. При этом он также
выполняет необходимые резервирование и фильтрацию в соответствии с ETS 300 462-6 и
Рек. G.811 ITU-T.
ВЗГ - это задающий генератор, выполняющий логические функции выбора входного
сигнала синхронизации от ряда источников с необходимыми обработкой и фильтрацией, а
также распределением синхросигнала между другими элементами узла. При ухудшении па-
раметров всех входных эталонных сигналов синхронизации ВЗГ переходит в режим запо-
минания частоты в соответствии с ETS 300 462-4 и Рек. G.812 ITU-T.
ГСЭ - это встроенный в СЭ (мультиплексор) задающий генератор, который принимает
входные сигналы синхронизации от ряда внешних источников, выбирает один из них и
СИНХРОНИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ сетей связи
203
производит его минимальную фильтрацию. В случае ухудшения параметров всех входных
эталонных сигналов синхронизации в ГСЭ используется внутренний собственный задаю-
щий генератор, который в режиме запоминания частоты запомнит приблизительное значе-
ние частоты входного синхросигнала в соответствии с ETS 300 462-5 и Рек. G.813 ITU-T.
На схемах системы ТСС сегментов сети отображаются все СЭ цифровой сети, для рабо-
ты которых необходимо получить сигналы синхронизации, определяются виды используе-
мых сигналов синхронизации и устанавливаются их уровни качества на основе стандартных
характеристик систем синхронизации мультиплексоров ЦСП СЦИ/SDH.
Установка ПЭГ в системе ТСС. При установке ПЭГ в системе ТСС учитываются про-
тяженность магистральной транспортной сети связи и ее емкость. В соответствии с времен-
ными нормативными документами Министерства связи и информатизации Российской Фе-
дерации установка ПЭГ у оператора допускается, если емкость сети связи не менее 100 ты-
сяч номеров (портов), при не менее трех рассредоточенных по территории коммутационных
станциях, или если сеть оператора связи организована по наземным линиям передачи про-
тяженностью не менее 3000 км трассы [23].
Система ТСС магистральной цифровой ведомственной или корпоративной сети связи
должна иметь независимые от других цифровых сетей источники получения сигналов син-
хронизации - ПЭГ и только в качестве резерва можно использовать сигналы синхронизации
от базовой системы ТСС ВСС России. Технологически независимая разветвленная ведомст-
венная или корпоративная цифровая сеть не должна зависеть от систем ТСС других сетей.
При этом цепочки, образованные при передаче синхросигналов генераторами СЭ ЦСП
СЦИ/SDH, должны содержать не более 60 СЭ. Для повышения надежности системы ТСС
число последовательно включенных ГСЭ не должно превышать 40-60, а число ВЗГ 7-8.
В аварийных ситуациях некоторые участки сети могут синхронизироваться от ВЗГ, ра-
ботающих в режиме запоминания частоты, или от приемников эталонных сигналов спутни-
ковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS (Глобальная навигационная спутнико-
вая система/Global Positioning System). Такая синхронизация возможна в течение времени,
достаточного для устранения аварии.
Размещение ВЗГ в системе ТСС. Основным назначением ВЗГ (транзитного ВЗГ) на
магистральной транспортной сети является восстановление синхросигналов, передаваемых
от ПЭГ по ЦСП СЦИ/SDH. В цепочках, образуемых из ГСЭ в цепи передачи синхросиг-
налов между ПЭГ и ВЗГ или между двумя ВЗГ, должно быть не более 20 СЭ, а практически
рекомендуется, чтобы их число не превышало 10-15. При этом следует иметь в виду, что
число последовательно включенных ВЗГ в цепочку теоретически не должно превышать 10,
а реально следует планировать не более 7-8. Так как ВЗГ - основной сетевой элемент сис-
темы ТСС, которая контролирует с помощью системы управления все ВЗГ, в магистральной
транспортной ведомственной или большой корпоративной цифровой сети на каждом ее
крупном сегменте или комплексе следует устанавливать, по крайней мере, один ВЗГ.
Резервирование системы синхронизации. При построении системы ТСС ведомствен-
ной или большой корпоративной сети связи целесообразно предусмотреть в качестве резер-
ва сигналы синхронизации от базовой системы ТСС ВСС России. Использование сигналов
синхронизации непосредственно от ПЭГ или ВЗГ базовой системы ТСС (или, когда они по-
ступают напрямую на ВЗГ ведомственной (корпоративной) сети), не накладывает каких-
либо ограничений на такую синхронизацию.
Как правило, ведомственная или корпоративная сеть связи должна иметь самостоятель-
ную систему ТСС, поэтому организация специальных каналов и систем передачи для полу-
чения сигналов синхронизации от системы ТСС базовой сети не требуется.
204
ГЛАВА 9
На практике в большинстве случаев сигналы генераторов коммутационных станций
синхронизируются по синхросигналам цифровых магистральных транспортных сетей связи
Резервирование каналов передачи синхросигналов в системе ТСС. При организации
каналов резервирования синхросигналов необходимо предусматривать, чтобы в системе ТСС
не возникали замкнутые петли. Для этого в заголовке транспортного модуля STM-N в сет-
СЦИ/SDH с помощью системы управления передаются соответствующие сигналы уровня ка-
чества. Для предотвращения образования петель, сигналы синхронизации на входах ВЗГ от-
ключают, когда их уровень качества ниже допустимого или выходной синхросигнал в муль-
типлексоре ЦСП СЦИ/SDH формируется из входного линейного сигнала STM-N. Эти условие
должны оговариваться. В цепи передачи резервных сигналов синхронизации не должно со-
держаться более 60 ГСЭ (для основных сигналов установлено ограничение в 40-45 ГСЭ).
Если на сети организуют две или больше параллельных линейных цепей СЭ СЦИ/SDH
то каждую из них, по возможности, нужно использовать для передачи сигналов синхрониза-
ции. Короткие участки линейной цепи в сети СЦИ/SDH могут в качестве последнего резер-
ва, синхронизироваться от одного из своих ГСЭ. В качестве резервных источников синхро-
сигналов можно использовать синхросигналы, принимаемые приемниками ГЛОНАСС/GPS
а также получаемые от ВЗГ или генераторного оборудования коммутационных станций =
режиме запоминания частоты. При этом следует иметь в виду, что ГСЭ в сети СЦИ/SDE
обычно выбирают синхросигнал в соответствии с его уровнем качества, а при одинаково^
уровне качества - по приоритету.
Вопросы синхронизации ведомственных транспортных сетей на примере магистральной
транспортной сети компании ТрансТелеком и требования к аппаратуре ЦСП СЦИ/SDH гк
качеству синхросигналов для различных участков цифровой сети детально обсуждаются ?
анализируются в [23].
9.4. Механизмы синхронизации в аппаратуре ЦСП СЦИ/SDH
Общая структура синхронизации. Аппаратура и оборудование СЦИ/SDH предусматривает
целый набор механизмов и процедур синхронизации сети. Встроенные аппаратные средства
такой аппаратуры различных производителей отличаются мало. Рассмотрим систему синхро-
низации на примере MBB/ADM типа ISM-2000 компании Lucent Technologies.
Мультиплексор ISM-2000 имеет систему синхронизации, позволяющую синхронизиро-
вать его с другими СЭ сети СЦИ/SDH, а также обеспечить синхронизацию внутренних дан-
ных. Процессы синхронизации, происходящие внутри мультиплексора, показаны на схеме
рис. 9.2. Сплошными линиями даны пути прохождения синхросигналов. Задачи синхрони-
зации решает блок синхрогенератора TGU (Timing Generator Unit). На блок синхрогенера-
тора поступают сигналы, проходящие по линейному порту, пользовательскому интерфейс}
и по входу «часов станции». Далее синхросигналы распределяются между другими блоками
мультиплексора.
Мультиплексор ISM-2000 обычно содержит два блока синхрогенераторов для обеспе-
чения резервирования. Входной сигнал на блок синхрогенератора может поступать по вхо-
ду «часы станции», через линейный интерфейс или через пользовательские интерфейсы
(порты сигналов нагрузки), причем на последние - сигнал 2048 кбит/с или STM-1. Блок
стабилизирует выбранный сигнал.
Оба блока синхрогенераторов TGU вырабатывают и распределяют синхросигнал 2048 кГц
на все блоки с пользовательскими интерфейсами, обеспечивая тем самым его стабильность
(устраняются флуктуации сигналов 2 Мбит/с). Таким образом в стандартном режиме все
блоки мультиплексора работают под управлением любых синхросигналов, поступающих от
одного блока TGU.
СИНХРОНИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
205
МВВ ISM-2000
Фильтр !
питания J
Сигналы
нагрузки
।
* Системный
[ контроллер
Модуль
синхронизации
Часы
станции
। 1
Пользовательские! , 1 Функция
интерфейсы JU t связи
-i । -
i _J Линейный
1 । интерфейс
। Линейный
। сигнал
г----------
Рис. 9.2. Структурная схема процессов синхронизации мультиплексора
Переключаются синхросигналы в пределах выбранного режима синхронизации. Если в
выбранном режиме реальный синхросигнал пропадает, то блок TGU переключается на дуб-
лирующий режим и отпадает необходимость иметь отдельный индикатор аварийного со-
стояния AIS, так как системные часы защищаются от пропадания сигнала. Блоки TGU пре-
дотвращают взаимные помехи, проходящие через селекторы часов.
Администратор сети может выбрать необходимый режим работы внутренней синхрони-
зации мультиплексора, который определяет тип синхросигнала. Возможны следующие ре-
жимы работы:
- синхронизация линейным сигналом, когда синхросигнал извлекается из сигнала блока
линейных интерфейсов (приема/передачи) LPU (Line Port Unit);
- синхронизация сигналом нагрузки 2 Мбит/с, когда синхросигнал извлекается из сиг-
нала полезной нагрузки 2 Мбит/с блока пользовательских интерфейсов TPU (Tributary
Port Unit);
- свободный режим, когда синхросигнал поступает от внутреннего генератора синхро-
сигналов;
- синхронизация внешним сигналом, когда синхросигнал поступает от внешнего генератора.
В дополнение к перечисленным имеется дублирующий режим, который для блока TGU
обеспечивается от внутреннего генератора мультиплексора.
От генератора TGU передаются два выходных сигнала «часы станции», на два отдель-
ных разъема, находящиеся на панели соединений. Эти сигналы возможны только в первых
двух из перечисленных режимов. В двух других режимах эти сигналы, не имея функциональ-
ного назначения, не формируются.
Синхрогенератор TGU формирует сигнал для синхронизации сигналов передачи, отно-
сительная нестабильность которого лежит в пределах 4,6x10 6 и определяется данным гене-
ратором.
Частота синхросигнала формируется внешним эталонным входным сигналом (часы
станции) или эталонным входным сигналом, поступающим от других блоков MBB/ADM
LPU, TPU или другого TGU), или от внутреннего генератора в свободном режиме. Генера-
тор TGU переходит в свободный режим, если все указанные выше сигналы отсутствуют и
работает без вторичной синхронизации.
206 ГЛАВА ?
Для получения прямых команд переключения генератор TGU связан с системным кс -
троллером CTL (System Controller) мультиплексора и обеспечивает следующие функции:
- контроль (мониторинг) синхросигналов внешних и внутренних таймеров, выходных син-
хросигналов; отклонения частот выбранного синхросигнала и сигнала; местного таймер г.
- выбор из синхросигналов от внешнего или местного таймера; от другого TGU из л:-
нейного сигнала или сигнала нагрузки;
- формирование синхросигнала временных меток 20 кГц для всех блоков; синхроси
налов частот 8 и 64 кГц, 2 МГц для блоков TPU; выходного 2 МГц; синхросигнал.
155 МГц;
- функционирование в режиме слежения за фазой сигнала, когда внутренний генерале -
синхронизируется по одному из внешних синхросигналов; в режиме BITS (Buildup
Integrated Timing Supply Mode), когда внутренний генератор для часов станции син-
хронизируется по одному из внешних синхросигналов.
Выбор опорных сигналов синхронизации TGU. Оба блока TGU могут выбират
опорные синхросигналы из следующих источников, если они доступны:
- линейный или пользовательский интерфейсы эталонного синхросигнала - это сигна-
лы, поступающие от линейных портов через блоки LPU; портов сигналов нагрузк
STM-1 через блоки TPU-155; портов сигналов нагрузки 2048 кбит/с через блоки TPU-1
и TPU-2LPT;
- источники внешних синхросигналов - это сигналы, поступающие от двух входов ча-
сов станции.
В стандартном режиме системные часы используют сигналы, поступающие от первич-
ного эталонного источника, относительная точность частоты которого не ниже 10”11. Бле-
TGU в качестве эталонного сигнала принимает сигнал, отклонение частоты которого лежит
в пределах 4,6x1 (Г6 номинального значения.
Каждый блок TGU имеет один вход для сигнала часов станции, который направляет ?
другому блоку TGU, т.е. оба блока TGU обеспечиваются внешними эталонными сигналами
Перекрестные соединения по сигналу часов станции, на входы которых поступают эталонные
синхросигналы, и по сигналам блоков TPU задействуются, если выходные синхросигналы бло-
ка TGU становятся неудовлетворительными. Таким образом рабочие и резервные опорные сиг-
налы для любого режима становятся доступными для каждого блока TGU, а любое переключе-
ние опорных сигналов в работающем блоке TGU влияет на данные всего мультиплексора.
Переключения бывают следующих типов:
Переключение оборудования синхронизации:
- блоки LPU и РРС обеспечены переключателями для синхросигнала частотой 155 МГн
и сопровождающего синхросигнала кадров частотой 8 кГц;
- блоки TPU обеспечены переключателями для синхросигналов 2048 кГц;
- все блоки (кроме PFS (Power Supply Filters)) обеспечены переключателями для син-
хросигналов 20 Гц, которые является частью панельного комплекса контроллеров.
Мониторинг синхросигналов. Все синхросигналы частот 155 МГц, 8, 2048 кГц и 20 Гц
контролируются на входах всех переключателей всех блоков. Любое несоответствие в син-
хросигнале может приводить к переключению на резервные блоки оборудования синхрони-
зации. Это переключение может быть инициировано и системным контроллером.
При переключении аппаратной части оборудования синхронизации все переключатели
селекции синхросигналов в блоках будут переведены на сигналы резервных часов. Как
следствие этого, резервный блок TGU будет синхронизировать всю систему и станет, таким
образом, рабочим блоком. После переключения аппаратной части системы синхронизации
взаимная синхронизация между двумя блоками TGU также преобразуется и не будет сказы-
ваться на передаче данных в системе.
СИНХРОНИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ
207
9.5. Оборудование систем синхронизации
для цифровых сетей
Типы источников (генераторов) систем синхронизации. Остановимся кратко на обору-
довании систем синхронизации [4]. Генераторы синхросигналов подразделяются на два ви-
да: кварцевые и атомные. К первой группе относятся три типа источников: обычные квар-
цевые, кварцевые с температурной компенсацией ТССО (Temperature Compensated Crystal
Oscillator) и охлаждаемые кварцевые источники ОССО (Oven Compensated Crystal
Oscillator). К атомным источникам относятся: водородные мазеры, цезиевые стандарты и
рубидиевые источники. Кварцевые источники частоты используют пьезоэлектрические свой-
ства кварца, тогда как атомные работают по принципу резонансного лазерного излучения.
Все основные источники синхронизации различаются принципами работы и построе-
ния, параметрами точности. Наивысшую точность и стабильность (и стоимость) имеют во-
дородные мазеры, затем последовательно идут цезиевые стандарты, рубидиевые источники
частоты, ТССО, ОССО и обычные кварцевые источники. Из-за высокой стоимости водо-
родные мазеры практически используют только для лабораторных комплексов, в авиации и
космонавтике. На практике для сетей связи находят применение пять видов источников
синхронизации (табл. 9.3) [4].
Таблица 9.3. Сравнительные характеристики различных типов источников синхронизации
Характеристика Источник синхронизации
кварцевый ТССО ОССО цезиевый рубидиевый
Основная частота резонатора от 10 кГц до 100 МГц 9192631770 Гц 6834682613 Гц
Обеспечиваемые выходные частоты от 10 кГц до 100 МГц 1, 5, 10 МГц 1,5, 10 МГц
Относительное значение дрейфа частоты: за 1 с ! за 1 сутки . за большой период 10"9 10“7 10 в год 10’9 10“8 10 7—10-8 в год 10“7-10“9 10-9-10to 10 9-10“11 в год ... 10 и-10“'3 10_13-10 14 10”13 в год 10"|1-10 12 10 12-10“13 10 11 в месяц*
Внешние воздействующие факторы Движение, температура, физические параметры кварца Магнитные поля, температура Магнитные по- ля, температура, атмосферное давление
Причины, влияющие на долговременную стабильность Старение кварца, старение электронных компонентов, изменение окружающей среды Старение компонентов Старение источ- ника света, ок- ружающая среда
* относительное значение дрейфа рубидиевого источника измеряют в течение 1 месяца
Из данных таблицы видно, что кварцевые генераторы обеспечивают достаточно высо-
кий уровень кратковременной стабильности, но их долговременная стабильность довольно
чизкая. У атомных генераторов намного выше параметры стабильности. Наиболее стабиль-
ными являются цезиевые стандарты, у которых высокие параметры как долговременной,
эк и кратковременной стабильности. Рубидиевые генераторы обеспечивают высокую крат-
ковременную стабильность, но по долговременной стабильности они хуже по сравнению с
эезиевыми стандартами.
208
ГЛАВА 9
Стоимость генераторов систем синхронизации пропорциональна их стабильности. Са-
мыми дорогими являются цезиевые стандарты, затем идут рубидиевые генераторы, кварцу
вые генераторы ТССО, ОССО и наиболее дешевые обычные кварцевые генераторы. По дан-
ным табл. 9.4 можно сравнить основные качественные характеристики синхрогенераторов.
Таблица 9.4. Основные характеристики генераторов систем синхронизации
Источник Стабильность Оборудование Стоимость
Цезиевый Высокая Стационарное Высокая
Рубидиевый Средняя Портативное Средняя
ТССО Средняя Компоненты Средняя
ОССО Средняя Компоненты Средняя
Обычный кварц Низкая Микросхема Низкая
Источники систем синхронизации на основе GPS. В качестве источников систеу
синхронизации часто используют глобальную систему позиционирования GPS, которая из-
начально создавалась для навигации, т.е. определения местоположения объектов на земно?
поверхности. Система GPS основана на использовании низкоорбитальных спутников сис-
темы NAVSTAR. Одновременно над горизонтом в любой точке земного шара наблюдаются
минимум три спутника. На спутниках размещены генераторы высокой стабильности (цезие-
вые стандарты), которые генерируют заданные сигналы. В GPS содержатся сигналы точно-
го времени UTC (Universal Time Coordinated) и частота для синхронизации приемников. В
приемнике GPS на основе метода триангуляции расчитываются координаты объекта не
земной поверхности. Одновременно приемник GPS может восстанавливать из принимаемо-
го сигнала синхросигнал частоты достаточно высокой стабильности. Особенностью син-
хросигнала, генерируемого приемником GPS, является его высокая долговременная ста-
бильность, и низкая кратковременная, которая зависит от числа спутников над горизонтом ь
конкретный промежуток времени и может варьироваться по времени достаточно широко.
9.6. Построение систем тактовой сетевой синхронизации
Общие сведения. Рассмотрим некоторые вопросы построения систем ТСС на основе со-
временной концепции построения таких систем [4, 23].
Современная концепция построения систем ТСС основывается на полномасштабном
применении интегрированных систем ТСС - BITS (Building Integrated Timing Supply Mode),
которые предусматривают интеграцию трех основных систем: систем межузловой (Interof-
fice Timing), внутриузловой (Intraoffice Timing) синхронизации и подсистемы контроля и
управления качеством синхронизации QoS [4].
Система межузловой синхронизации (СМС) предусматривает размещение в ключевых
узлах сети синхрогенераторов и построение системы распределения синхрочастот по сети с
использованием сетевых или выделенных каналов связи. Эта система - основа любой сис-
темы ТСС и основная ее часть, поэтому именно подсистема BITS наиболее важна при про-
ектировании, эксплуатации и модернизации современной цифровой сети. Она имеет собст-
венную топологию, часто отличную от топологии сети, и тесно связана со структурой и то-
пологией как транспортной сети, так и сетей доступа. При развитии и реконфигурации сети
связи должна модернизироваться и СМС.
Система внутриузловой синхронизации (СВС) по сравнению с СМС имеет более локаль-
ное значение. Она определяет порядок синхронизации различной аппаратуры ЦСП (СЭ) в
пределах одного узла сети. В состав СВС могут входить как специальные генераторы ТСС.
так ГСЭ. В большей степени эта система строится на основе объединения ГСЭ, входящих в
СИНХРОНИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ СЕТЕЙ СВЯЗИ 209
состав аппаратуры ЦСП, размещенной на узле сети. Создается она локально и ее привязывают
к конкретному узлу связи. При развитии сети связи модернизация СВС может потребоваться
только, если модернизируется конкретный узел сети или при этом необходимо изменить па-
раметры его синхросигнала.
Обе подсистемы интегрируются на основе используемого единого специального син-
хрогенератора.
В состав системы ТСС включаются две дополнительные подсистемы - подсистемы
контроля и управления качеством QoS системы синхронизации, которые предназначены
для управления, диагностики и тестирования системы синхронизации. Для обеспечения вы-
соких параметров качества и надежности системы ТСС создается система управления, ин-
тегрированная в общую платформу TMN, что позволяет администратору сети кон-
тролировать состояние системы ТСС и реконфигурировать ее из единого центра в режиме
реального времени.
Опыт проектирования систем ТСС показывает, что точный расчет параметров синхро-
сигналов даже на сети связи со средней сложностью топологии (с числом узлов более 20-30) с
учетом резервирования каналов распределения синхросигналов очень сложен. Выполнить
его без применения современных САПР практически невозможно [4].
Проблема построения и анализа корректности работы систем ТСС на практике опирает-
ся на совместное применение измерительной техники и методов современного проектиро-
вания таких систем. При этом система ТСС создается и модернизируется на основе данных
о параметрах синхросигналов сети и требований к ним. Построение и развертывание этой
системы могут происходить поэтапно. Сначала создается система ТСС как некоторая под-
система, наложенная на существующую цифровую сеть. Ее топология разрабатывается на
общих принципах построения ТСС, а параметры синхросигналов рассчитываются оце-
ночно. Затем измеряются параметры синхросигналов в ключевых точках сети и на их осно-
ве принимается решение о необходимости модернизации определенного участка системы
ТСС. После модернизации эффективность системы ТСС проверяется путем измерения па-
раметров синхросигналов в новой системе и т.д. В результате измерительный комплекс ста-
новится очень важным при построении и развитии системы ТСС.
Структура и иерархии СМС и СВС, а так же характеристики источников синхросигна-
лов для систем ТСС рассмотрены в [4].
Проблема приоритетов и топология систем ТСС. При разработке и построении
плана синхронизации цифровой сети приоритеты включения оборудования системы ТСС
в сети определяются, исходя из общих приоритетов и структуры всей сети связи. Приме-
нительно к системе ТСС включение всей аппаратуры ЦСП и оборудования коммутации
равноправно, т.е. не делается различия между коммутационными устройствами и аппара-
турой ЦСП. Технически приоритеты можно определить исходя из параметров генерато-
ров синхросигналов, входящих в состав оборудования, например, если внутренний гене-
ратор АТС имеет стабильность выше генератора ЦСП, то АТС должна иметь более высо-
кий приоритет в системе ТСС.
Поскольку основой любой сети является первичная или транспортная сеть, то при про-
ектировании и построении систем ТСС обычно предусматривается включение систем пере-
дачи с более высоким приоритетом. Исходя из мировой и отечественной практики проекти-
рования система ТСС сначала разрабатывается для первичной сети, и затем обеспечивают
синхронизацию аппаратуры ЦВС от узлов первичной сети [4].
Важной особенностью систем ТСС является отличие их топологии от топологии циф-
ровой сети связи. При планировании и проектировании сети связи стремятся к достижению
наиболее высокой полносвязности топологии для обеспечения резервирования трактов и
210
ГЛАВА г
каналов. Поэтому топология современных цифровых сетей связи описывается обычно
совокупность замкнутых графов.
Топология системы синхронизации, в отличие от топологии цифровой сети, долж?..
строиться в виде незамкнутого графа. Любое замыкание графа в системе ТСС приводи?
появлению так называемой «петли» в системе синхронизации, когда синхросигнал прох
дит по замкнутому пути, что недопустимо. Исключение этих «петель» - основное правил
при проектировании топологии современных систем ТСС.
Порядок проектирования системы межузловой синхронизации. Порядок проект
рования системы ТСС рассмотрим на примере СМС [4] (рис. 9.3). Проектирование начин,
ют с анализа требований к системе ТСС для каждого участка сети. На основе этих треб:
ваний выбирают ПЭГ и ВЗГ для системы ТСС. Параллельно определяют общую топологи -
системы ТСС, т.е. основной граф синхронизации. На этом этапе разрабатывают несколь?
вариантов топологии (многовариантное проектирование) системы ТСС. Затем, исходя ;
требований надежности определяют уровень резервирования системы ТСС, т.е. число л :
полнительных графов или участков графов синхронизации.
Рис. 9.3. Порядок проектирования системы межузловой синхронизации
Результатом проектирования является полная система ТСС, которая затем подвергается
всестороннему анализу по параметрам синхросигналов на каждом участке, надежности и про-
верки на возможность появления «петель» в процессе резервного переключения с одного ис-
точника на другой. Процесс проектирования является итерационным и многопараметрическим.
Результаты расчета параметров синхросигналов проектируемой системы ТСС для каж-
дого участка сети сравнивают с исходными требованиями, на основе чего делается вывод с
возможности монтажа и развертывания системы. Параллельно с развертыванием системь:
ТСС проводятся необходимые измерения ее параметров на каждом участке сети [4]. Резуль-
таты таких измерений сравнивают с исходными требованиями и результатами расчета пара-
метров системы ТСС. После последовательных итераций многопараметрического процесса
сравнения получаемых результатов с требуемыми систему ТСС вводят в эксплуатацию.
При модернизации или развитии цифровой сети меняется топология и параметры уча-
стков синхронизации и системы ТСС. В результате весь рассмотренный выше процесс, с
учетом новых требований к параметрам, повторяют снова.
Глава 10
Действующая сложная система неизменно
образуется из действующей простой
системы
15-й закон системантики -
Закон Мерфи: Мерфология -
общая и частная
Управление транспортной цифровой
сетью связи
10.1. Принципы построения систем управления
Принципы планирования, построения, функционирования и технического обслуживания се-
ти управления электросвязью TMN (Telecommunications Management Network) определены
в Рек. М.3010 ITU-T [109] и положены в основу построения системы управления Взаимо-
увязанной сети связи Российской Федерации [44] и систем управления транспортными
цифровыми сетями связи отдельного оператора [46].
Рассмотрим эти принципы. Автоматизированная система управления цифровыми сетя-
ми электросвязи TMN отдельного оператора должна решать комплекс задач, связанных с
планированием, вводом в эксплуатацию, обслуживанием, восстановлением работоспособ-
ности, предоставлением услуг связи, расчетами с пользователями, с учетом необходимого
взаимодействия с операторами других сетей.
Основными составными частями сети TMN являются: операционные системы, рабочие
гтанции, сеть передачи данных (рис. 10.1). Операционные системы OS (Operating System)
обеспечивают выполнение функций сети TMN по обработке, хранению и поиску управ-
ляющей информации. Рабочие станции WS (Workstation) обеспечивают взаимодействие
технического персонала первичной сети с сетью управления. В качестве рабочих станций
используются стандартные или специализированные компьютерные комплексы. Сеть пере-
дачи данных DCN (Data Communications Network) предназначена для организации связи
между элементами телекоммуникационной (Telecommunications Network) и рабочей стан-
ций, операционными системами и другими компонентами сети TMN.
С функциональной точки зрения сеть TMN должна быть самостоятельной выделенной и
взаимодействующей с управляемой цифровой сетью по нескольким интерфейсам для полу-
чения информации и управления работой сети. Основным принципом построения сети
7MN в соответствии с принятой концепцией рекомендаций ITU-T является обеспечение
бщей архитектуры для обмена информацией по стандартным интерфейсам.
212
ГЛАВА 1.
Рис. 10.1. Общая схема взаимодействия сетей TMN и электросвязи
Общая архитектура сети TMN включает три основных вида архитектур:
- функциональную;
- информационную;
- физическую.
Функциональная архитектура описывает необходимое распределение функций в пре-
делах сети TMN для создания функциональных блоков, из которых можно сформировать
сеть управления электросвязью любой сложности. Номенклатура функциональных блоков ?
точек взаимодействия между ними может определяться операторами при планировании се-
ти. Взаимодействие между функциональными блоками определяет спецификацию стан-
дартных интерфейсов.
Информационная архитектура основана на объектно-ориентированном подходе в рам-
ках модели BOC/OSI для обеспечения согласованного обмена информацией управления при
взаимодействии сети TMN с управляемой цифровой сетью. Она дает логическое обоснова-
ние информационной модели управления ресурсами первичной сети.
Физическая архитектура описывает реализуемые интерфейсы и варианты технических
и программных средств, на основе которых строится cerbTMN.
Систему управления цифровыми сетями TMN строят по иерархическому принципу,
причем она включает следующие функциональные уровни (снизу вверх):
- сетевых элементов;
- управления сетевыми элементами;
- управления сетью;
- управления услугами;
- управления бизнесом.
Каждый уровень ограничивает процесс управления в определенных пределах, имеет
свои информационную модель и структуру и взаимодействует с другими уровнями.
Уровень сетевых элементов - самый низкий, обеспечивает функции СЭ/NE и представ-
ляет сеть связи (объект управления).
Уровень управления СЭ/NE контролирует и непосредственно управляет СЭ/NE и пере-
дает информацию о состоянии СЭ/NE для более высоких уровней.
УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНОЙ ЦИФРОВОЙ СЕТЬЮ СВЯЗИ
213
Уровень управления сетью управляет сетью или ее участками (сегментами), включаю-
щими географически разнесенные СЭ/NE. Он взаимодействует с уровнем управления услу-
гами по вопросам качества, развития сети и т.д.
Уровень управления услугами предоставляет услуги связи. На этом уровне реализуются
функции по организации соединений между абонентами, по обеспечению требуемого каче-
ства услуг, по взаимодействию с пользователями, операторами и администрацией связи, а
также устанавливается связь с уровнем управления бизнесом с предоставлением ему услуг.
Уровень управления бизнесом обеспечивает целевые задачи по использованию сети свя-
зи в целом, и осуществляет необходимое взаимодействие между операторами связи.
Каждый последующий уровень сети TMN имеет более высокую степень обобщения,
чем предыдущий.
Сеть управления TMN должна обеспечивать все функциональные задачи управления
сетями и в чрезвычайных ситуациях. В соответствии с Рек. М.3400 ITU-T к основным
функциональным задачам управления цифровыми сетями относятся:
- управление конфигурацией (планирование, формирование и развитие управляемой сети,
установка и ввод в эксплуатацию нового оборудования, установление и изменение соеди-
нений между элементами сети, предоставление сетевых ресурсов пользователям и т.д.);
- управление устранением неисправностей (обнаружение, локализация, регистрация и
устранение неисправностей в сети и т.д.);
- управление качеством передачи (сбор, обработка, регистрация, хранение и отображе-
ние статистических данных о функционировании сети и ее элементов, анализ качест-
венных показателей и т.д.);
- управление расчетами (сбор и учет предоставляемых услуг связи, начисление платы
за их использование, подготовка, рассылка и контроль оплаты счетов и т.д.);
-управление защитой информации (обеспечение конфиденциальности и целостности
передаваемой информации, выдача сигналов тревоги при несанкционированном дос-
тупе к информации и т.д.).
Принципы построения сети TMN на основе концепции рекомендаций ITU-T в наи-
большей степени реализуются при создании сетей и систем управления цифровыми пер-
вичными сетями на основе ЦСП ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH. Конкретное построение сети
управления TMN цифровыми сетями определяется при планировании и проектировании ре-
альной цифровой транспортной сети в зависимости от размера сети и других условий.
10.2. Архитектура сети управления TMN
транспортными сетями СЦИ/SDH
Четырехуровневая модель управления сетью. Общую схему управления сетью в соот-
ветствии с иерархией сети TMN можно представить в виде четырехуровневой модели
правления, в которой на каждом уровне сеть TMN выполняет определенную функцию и
предоставляет более высокому уровню информацию о функционировании сети [44, 61]. Она
включает следующие области управления:
- бизнесом (уровень бизнес-менеджера ВМ (Business Manager));
- услугами (уровень сервис-менеджера SM (Service Manager));
- сетью (уровень сетевого менеджера NM (Network Manager) или систем управления
сетью NMS (Network Management System));
- сетевыми элементами (нижний уровень элемент-менеджеров или систем управления
СЭ - ЕМ (Element Manager)).
214
ГЛАВА 1С
Элемент-менеджер ЕМ управляет отдельными сетевыми элементами СЭ/NE, таким;
как мультиплексоры, коммутаторы, регенераторы и другим оборудованием сети, и обеспе-
чивает следующие функции:
- инсталляцию СЭ, включающую первичную конфигурацию (задание числа и типе?
интерфейсных блоков и т.п.) и идентификацию СЭ;
- конфигурацию СЭ, предусматривающую распределение каналов полезной нагрузки
их адресации, назначение приоритетов источникам синхронизации и т.п.;
~ мониторинг СЭ для определения степени работоспособности сети, сбора и обработки
сигналов о возникновении аварийных ситуаций в СЭ/NE;
- управление функцией передачи, предусматривающей проверку состояния интерфей-
сов, активацию систем резервного переключения для защиты трафика;
- тестирование СЭ по определенным тестам, характерным для данного типа аппаратуры.
Сетевой менеджер NM, или система управления сетью NMS обеспечивает управление
на сетевом уровне. На этом уровне СЭ рассматриваются как элементы, формирующие сете-
вые тракты.
Сетевой менеджер NM обеспечивает следующие основные функции:
- мониторинг тракта передачи с проверкой окончания тракта, проверку качества пере-
дачи и самой возможности связи;
- управление сетевой топологией для переключения трактов передачи (в том числе и б
результате сбоев и последующего восстановления тракта).
Сервис-менеджер SM обеспечивает выполнение следующих функций:
- мониторинг возможности предоставления услуг, а также доступности трактов, сфор-
мированных на уровне NM;
- управление характеристиками услуг, а также формирование запросов сетевому уров-
ню на изменение трактов передачи.
Бизнес-менеджер ВМ обеспечивает мониторинг и управление видами услуг на основе
критериев эффективности и качества в соответствии с целями функционирования сети (как
правило, экономическими), а также формирование запросов на изменение вида и уровня
сервиса.
Архитектура сети управления TMN. Рассмотрим архитектуру сети управления TMN
Обычно архитектуру рассматривают в трех аспектах: функциональном, информационном и
физическом [44, 61].
Функциональная архитектура сети TMN описывает распределение функций для созда-
ния блоков, на основе которых можно реализовать сеть TMN любой сложности. Определе-
ние функциональных блоков и опорных точек между ними приводит к формулированию
требований к спецификациям рекомендованных интерфейсов сети TMN.
Физическая архитектура сети TMN описывает реализуемые интерфейсы и примеры фи-
зических составляющих, которые образуют сеть TMN.
Сеть TMN включает ряд функциональных блоков, выполняющих следующие одноименные
функции (в скобках даны термины, используемые в русских переводах стандартов ITU-T):
- управляющей (операционной) системы OSF (Operation System Function);
- устройств сопряжения (медиаторная функция) MF (Mediation Function);
- сетевого элемента NEF (Network Element Function);
- Q-адаптера QAF (Q-Adapter Function);
- рабочей станции WSF (Workstation Function).
Для передачи информации между блоками сети TMN используется функция передачи
данных DCF (Data Communications Function). Пары функциональных блоков, обмениваю-
УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНОЙ ЦИФРОВОЙ СЕТЬЮ СВЯЗИ
215
щихся информацией, разделены между собой эталонными (или интерфейсными) точками.
Блоки, выполняющие функции NEF, QAF и WSF, относятся к сети TMN лишь частично, так
как элементы СЭ/NE, QA (Q-Adapter) и WS (Workstation) являются пограничными (рис. 10.2).
Рис. 10.2. Взаимосвязь различных типов интерфейсов в сети TMN
Функциональные блоки не только выполняют указанные функции, но и содержат до-
полнительные компоненты, реализующие определенные функции [61].
Блок OSF - обрабатывает управляющую информацию с целью мониторинга и/или
управления, а также реализует функцию управляющего приложения OSF-MAF (Management
Application Function).
Блок MF - обрабатывает информацию, передаваемую между блоками OSF и NEF (или
QAF), позволяя запоминать, фильтровать, адаптировать и сжимать информацию, а также
реализует функцию управляющего приложения MF-MAF.
Блок NEF - включает функции связи, являющиеся объектом управления, а также реали-
зует функцию управляющего приложения NEF-MAF.
Блок QAF - подключает к сети TMN логические объекты класса МЕР или QSF, не яв-
ляющиеся частью TMN, осуществляя связь между эталонными точками внутри и вне сети
TMN, а также реализует функцию управляющего приложения QAF-MAF.
Блок WSF - позволяет интерпретировать информацию сети TMN в терминах, понятных
пользователю управляющей информации.
Не вдаваясь в технические детали общего построения архитектуры и общего описания
гостава технических средств сети TMN и систем управления NMS сетями СЦИ/SDH, кото-
рые подробно рассмотрены в [44, 61], ограничимся лишь наиболее принципиальными мо-
ментами построения архитектуры сети управления TMN.
При создании информационной модели обмена данными (сообщениями) в сети TMN
используется объектно-ориентированный подход и концепция менеджер/агент.
В рамках такого подхода управление обменом информацией в сети TMN рассматрива-
ется в терминах менеджер - агент - объекты. Менеджер в процессе управления системой
выдает директивы и получает в качестве обратной связи от объекта управления уведомле-
ния об их исполнении. Директивы, направленные от менеджера к объекту, доводятся до
бъекта управления агентом. Уведомления, направленные от объекта к менеджеру, дово-
дятся до менеджера тем же агентом. При этом один менеджер может взаимодействовать с
несколькими агентами и. наоборот, один агент может взаимодействовать с несколькими
216
ГЛАВА 1:
менеджерами. Вся управляющая информация, которой менеджер обменивается с объектам
с помощью агента, сохраняется и отображается в базе управляющей информации MIB (Man-
agement Information Base).
На рис. 10.3 показан пример построения архитектуры управления сетями, где функцио-
нальные блоки представлены выполняющими только свои обязательные функции (NEF
MF, QAF, OSF, WSF). Эти блоки могут выполнять и другие функции [61].
Рис. 10.3. Общая архитектура сети управления TMN
10.3. Прикладные функции систем управления
Функции управления в транспортной сети следующие [61]:
- общие функции управления;
- управление сообщениями об аварийных ситуациях;
- управление рабочими характеристиками;
- управление конфигурацией.
К общим функциям управления обычно относят управление встроенными канала-
ми управления ЕСС (Embedded Control Channel), фиксацию временных событий.
Управление встроенными каналами управления ЕСС (Embedded Control Channel). Кана-
лы ЕСС используются для обеспечения связи СЭ/NE и выполняют следующие функции:
- запроса/получения сетевых параметров, таких как размер пакета, временные интер-
валы, качество сервиса и т.д.;
- формирования тракта ЕСС между СЭ/NE;
- менеджмента сетевых адресов;
- запроса/получения сетевого статуса служебного канала связи DCC (Data Communi-
cations Channel) для СЭ/NE;
- разрешения/запрета доступа к DCC.
УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНОЙ ЦИФРОВОЙ СЕТЬЮ СВЯЗИ
217
Фиксация временных событий осуществляется путем установки временной метки с раз-
решением в одну секунду с помощью локального таймера СЭ/NE.
Другие общие функции, например, защита на различных уровнях доступа или обеспе-
чение безопасности, удаленный доступ к сети TMN, загрузка и модификация программного
обеспечения, могут быть реализованы производителями аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH.
Управление сообщениями об аварийных ситуациях предусматривает наблю-
дение сообщений об аварийных ситуациях, мониторинг сообщений о возникновении ава-
рийной ситуации.
Наблюдение сообщений об аварийных ситуациях включает обнаружение и сохранение
таких сообщений о событиях и условиях, при которых они появились. Система управления
должна поддерживать следующие функции:
- автономное сообщение обо всех сигналах аварийной ситуации;
- запрос на сообщение обо всех зарегистрированных сигналах аварийной ситуации;
- сообщение обо всех таких сигналах;
- разрешение/запрет на автономное сообщение обо всех сигналах аварийной ситуации;
- сообщение о статусе функции «разрешение/запрет на автономное сообщение обо всех
подобных сигналах».
Мониторинг сообщений о возникновении аварийной ситуации включает запись момен-
тов возникновения таких сообщений и их хранение в регистровом файле, регистры могут
быть считаны по запросу или периодически.
Управление рабочими характеристиками предусматривает сбор данных о ра-
бочих характеристиках сети, мониторинг рабочих характеристик, генерацию отчетов о ха-
рактеристиках системы, мониторинг системы в недоступные интервалы времени.
Сбор данных о рабочих характеристиках сети связан, как правило, с определением па-
раметров ошибок, в соответствии с Рек. G.826 и М.2101.1 ITU-T. Используют следующие
понятия показателей ошибок для сетевых трактов [40, 61]:
- блок с ошибками ЕВ (Errored Block), в котором один или несколько битов, входящих в
блок, являются ошибочными;
- секунда с ошибками ES (Errored Second) - период в 1 с с одним или несколькими
ошибочными блоками;
- секунда, пораженная ошибками SES (Severely Errored Second), - период в 1 с, содер-
жащий не более 30% блоков с ошибками ЕВ, или, по крайней мере, один период с
серьезными нарушениями SDR (Severely Disturbed Period);
- блок с фоновой ошибкой ВВЕ (Background Bloke Error) - блок с ошибками, не являю-
щимися частью SES;
- период с серьезными нарушениями SDR - период длительностью, равной длительно-
сти 4-х смежных блоков, в каждом из которых коэффициент ошибок более 10”2 или в
среднем за 4 блока коэффициент ошибок более 10 2, или же наблюдалась потеря сиг-
нальной информации;
- период неготовности для одного направления тракта — это период, начинающийся с
10 последовательных секунд SES и заканчивающийся до 10 последовательных секунд
без SES.
При этом период неготовности для тракта - это период, когда хотя бы одно из направ-
лений его находится в состоянии неготовности.
Относительные показатели ошибок определяют за фиксированный интервал измерений
он может быть выбран равным 15 мин, 24 ч или 7 суткам) [40, 61]:
218
ГЛАВА 1С
- коэффициент ошибок по секундам с ошибками ESR (Errored Second Ratio) - отноше-
ние числа ES к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного
интервала измерений;
- коэффициент ошибок по секундам, пораженных ошибками SESR (Severely Errorec
Second Ratio);
- коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками BBER (Background Block Er-
ror Ratio) - - отношение числа блоков с фоновыми ошибками ко всему числу блоков f
течение интервала готовности за фиксированный период измерений, за исключением:
всех блоков в течение SES.
Мониторинг рабочих характеристик осуществляется заполнением двух типов регист-
ровых файлов: 24-часовых и 15-минутных. Текущий 24-часовой регистровый файл по за-
полнении снабжается текущей датой и перегружается в регистровый файл со вчерашней да-
той. Шестнадцать 15-минутных регистровых файлов образуют 4-часовую очередь с об-
служиванием по схеме «первый пришел - первый ушел».
Использование временных окон позволяет установить либо 15-минутное, либо 24-часо-
вое временное окно. Как только время наступления события совпадает или выходит за гра-
ницу установленного окна, генерируется уведомление о пересечении временной границы.
Генерация отчетов о характеристиках системы позволяет получать данные (периоди-
чески либо в момент пересечения границы временного окна) о рабочих характеристиках
системы для анализа, используя интерфейс между операционной системой и СЭ/NE.
Мониторинг системы в недоступные интервалы времени, когда система недоступна
запрещена, однако моменты его начала и конца должны фиксироваться и храниться в реги-
стровом файле и иметь возможность считываться.
Управление конфигурацией предусматривает установку статуса и защитного (ре-
зервного) переключения системы управления.
Основное назначение защитного (резервного) переключения - подключить резервное
устройство (или устройство резервного копирования) вместо основного. Функции, позво-
ляющие это осуществить:
- включение/выключение ручного режима защитного переключения,
- включение/выключение принудительного режима защитного переключения,
- включение/выключение блокировки,
- запрос/установка параметров автоматического защитного переключения.
10.4. Интерфейсы сети и систем управления
Совместимость интерфейсов. Интерфейсы сети и системы управления (см. рис. 10.2)
обеспечивают взаимодействие сети и системы управления с СЭ/NE. Из всех интерфейсов,
взаимодействующих с сетью TMN практический интерес для построения большинства
цифровых транспортных сетей представляют только Q- и F-интерфейсы, являющиеся внут-
ренними интерфейсами сети TMN. Основным является Q-иитерфейс, представляющий
фактически группу интерфейсов, объединенных общим названием [44, 61].
Чтобы элементы систем управления могли обмениваться информацией управления, они
должны подсоединяться к линии связи, и каждый элемент должен поддерживать одинако-
вый интерфейс на этой линии. Для упрощения проблем связи на сети с различными сетевы-
ми технологиями и оборудованием разных поставщиков следует использовать совместимые
интерфейсы.
УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНОЙ ЦИФРОВОЙ СЕТЬЮ СВЯЗИ
219
Сообщения совместимого интерфейса представляют собой обобщенный механизм для
управления объектами, определенными в информационной модели. По определению для
каждого объекта существует список типов допустимых управляющих действий. Кроме это-
го, существуют общие сообщения, которые используются аналогично для многих классов
управляемых объектов. Один интерфейс отличается от другого набором управляющих дей-
ствий, для которых должна поддерживаться связь на интерфейсе.
Стандартные интерфейсы TMN. Согласно Рек. М.3010 ITU-T к стандартным совмес-
тимым интерфейсам сети TMN относятся интерфейсы Q3, Qx, X и F. Стандартные интер-
фейсы должны обеспечивать взаимодействие элементов СЭ/NE, QA, OS, MD и WS через
сеть DCN. Для каждого стандартного интерфейса определен допустимый набор взаимодей-
ствий (табл. 10.1). Целью спецификации стандартных интерфейсов является обеспечение
совместимости устройств, взаимодействующих для выполнения заданной функции сети
TMN независимо от типа устройства и поставщика оборудования. Это требует совместимо-
сти протоколов связи и совместимого метода представления данных для сообщений, вклю-
чая совместимые общие определения сообщений для функций управления сетью TMN [44].
Интерфейс Q3 обеспечивает связь между OS и теми элементами сети TMN, с которыми
она в свою очередь имеет прямую связь (табл. 10.1).
Интерфейс Qx обеспечивает в сети TMN связь между MD, СЭ/NE и QA, поддерживаемы-
ми им. Информационная модель для интерфейса Qx потенциально должна быть такой же, как
и для интерфейса Q3. Однако на интерфейсе Qx обычно реализуется меньше функций, чем мо-
гут поддерживать протоколы, и в меньшей степени используется общая информационная мо-
дель Рек. М.3100 ITU-T.
При неполном соответствии интерфейса Q3 требованиям TMN, его относят к подклассу Qx.
Интерфейс F соединяет рабочие станции WS с OS или MD. Он может использовать про-
токолы поддержки, которые отличаются от семейства протоколов для интерфейсов Q3 и X.
На интерфейсе F происходит обмен данными, которые используются для внутренней обра-
ботки системами математического обеспечения или для передачи информации между сис-
темами. Информационная модель представления данных обмена через интерфейс F должна
использовать объектно-ориентированный подход.
Интерфейс X применяется для обмена информацией управления между операционными
системами OS различных сетей TMN. Этот интерфейс можно использовать для установле-
ния взаимосвязи между двумя сетями TMN или между сетью TMN и другой сетью или сис-
темой, которая включает интерфейс типа TMN. Этот интерфейс требует повышенной ин-
формационной безопасности по сравнению с интерфейсами класса Q.
Административно интерфейс X может меняться в зависимости от географических или
юридических границ следующим образом:
- в пределах сети оператора;
- в пределах национальной сети;
- между национальными сетями и операторами.
Организационно интерфейс X может меняться в зависимости от следующих моделей
управления:
- кооперативное управление между сетями TMN равноправных операторов на основе
двусторонних договоров;
- совместное управление через централизованную сеть TMN, близко связанных по кон-
тракту операторов;
- взаимодействие между сетями TMN по отношению типа заказчик-поставщик услуг.
220
ГЛАВА * 1
Таблица 10.1. Сравнение интерфейсов сети TMN
Различающий фактор Х-интерфейс F-интерфейс Оз-интерфейс Qx-интерфейс
Элементы TMN OS-OS OS-WS MD-WS OS-NE OS-MD OS-OS OS-QA MD-NE MD-QA
Тип услуги Интерактивный (объектно-ориенти- рованный)/передача файлов хранения и направления Интерактивный (объектно-ориенти- рованный) Интерактивный (объектно-ориен- тированный)/ передача файлов Интерактивный (объектно-ориен- тированный)
Синтаксис Машино- машинный ASN.1 Машино-машин- ный, человеко- машинный Машино- машинный ASN.1 Машино- машинный
Протоколы ITU-T Q.811, Q.812 Не определены Q.811, Q.812 Q.811, Q.812Z укороченные стею- Q.811, Q.812/G.773 и др.
Требования к активному кон- тролю доступа Обязательно Необязательно Необязательно Необязательно
Другие аспекты безопасности (целостность дан- ных, энкрипция) Да Да Изучаются Изучаются
Информационная модель Расширение М.3100, требования информационной безопасности M.fmfo Расширение М.3100 Не определены
Различия между этими организационными моделями влияют на администрирование,
контроль и информационную безопасность профиля интерфейса X. Поскольку интерфейс X
представляет взаимодействие между несколькими сетями TMN, то операторы связи должны
присвоить объектам, управляемым во взаимодействии между сетями TMN, глобально един-
ственные имена как для национального, так и международного взаимодействий.
10.5. Системы управления цифровыми транспортными
сетями СЦИ/SDH
Элемент-менеджер сети. Системы управления цифровыми транспортными сетями
СЦИ/SDH предусматривают в своем составе, как правило, элемент-менеджер ЕМ, сетевой
менеджер NM и, при необходимости, системы управления более высокого уровня [61].
Элемент-менеджер ЕМ - прикладной программный продукт, поставляемый производи-
телями аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH для систем управления и мониторинга отдельных эле-
ментов сети СЦИ/SDH. Он так же может управлять узлом сети СЦИ/SDH из нескольких
СЭ/NE (мультиплексоров). При этом элемент-менеджер ЕМ можно использовать для управ-
ления не только локальными, но и удаленными узлами сети.
УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНОЙ ЦИФРОВОЙ СЕТЬЮ СВЯЗИ
221
Элемент-менеджер осуществляет следующие основные функции:
~ инсталляцию и конфигурацию новых узлов сети,
- изменение конфигурации предварительно сконфигурированных узлов сети,
- мониторинг состояния узлов и характеристик производительности узлов сети.
Элемент-менеджеры ЕМ можно реализовать на различных компьютерных платформах в
том числе и на IBM совместимых компьютерах (как правило, для варианта типа ноутбук) под
управлением различных операционных систем, например, Windows (версий 98, 2000, NT).
Информация, получаемая в процессе работы ЕМ, хранится в файле или в базе данных, ис-
пользуемой сетевым менеджером NM сети СЦИ/SDH. Элемент-менеджер ЕМ обычно имеет
интерфейс для подключения к локальной сети Ethernet и может работать с протоколом Q3.
Сетевой менеджер NM - это прикладной программный продукт, поставляемый произ-
водителями аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH для систем управления и мониторинга сети
СЦИ/SDH в целом. Он обеспечивает выполнение целого ряда функций управления, рас-
смотренных выше, и решения задач сетевого управления в рамках сетевого уровня модели
BOC/OSI. К ним относятся мониторинг трактов передачи, управление сетевой топологией,
осуществление сетевого сервиса и обработка информации, получаемой от СЭ/NE.
Сетевой менеджер NM, так же как и элемент-менеджер ЕМ, осуществляет, но в более ши-
роких масштабах - для всей сети обработку аварийных сообщений, управление рабочими ха-
рактеристиками, управление конфигурацией, управление программой обслуживания сети и
тестирования СЭ/NE, управление безопасностью системы, административное управление.
В отличие от элемент-менеджера ЕМ, сетевой менеджер NM устанавливается, как пра-
вило, на достаточно мощных компьютерных платформах, работающих под операционными
системами Unix или Solaris (Unix-подобная OS), таких как рабочие станции типа SUN
SPARC (Solaris) или Hewlett Packard (на базе программной платформы HP OpenView, рабо-
тающей под Unix) (см. разд. 7.3 и 7.4). Применяемое программное обеспечение, как прави-
ло, разрабатывается компанией - производителем ЦСП СЦИ/SDH, хотя в последнее время
наметилась тенденция применения платформы HP OpenView - сетевого менеджера компа-
нии Hewlett Packard для разработки сетевых менеджеров NM [61].
При планировании и построении систем управления транспортными сетями СЦИ/SDH
важной характеристикой является максимальное число СЭ/NE (мультиплексоров) или узлов
сети, которые может поддерживать или которыми может управлять такая система (см.
разд. 7.4). При развитии сети, когда число СЭ/NE превышает это количество, сеть управле-
ния разделяют на управляемые сегменты с меньшим числом СЭ/NE. В этом случае необхо-
димо учитывать ряд существенных ограничений, обычно приводимых в руководствах по
применению систем управления конкретных производителей.
Укажем на некоторые аспекты планирования сети управления с учетом сказанного вы-
ше [61, 82]. Наиболее удобной для сети управления, имеющей несколько сегментов, являет-
:я топология звезды, при этом сегменты сети управления могут не совпадать с топологией
транспортной сети СЦИ/SDH. На практике рекомендуется сегменты сети управления, под-
держивающие заданное число СЭ/NE, строить в соответствии с топологией транспортной
тети. Отметим так же, что возможность подобного разбиения сети управления важна еще и
тем, что позволяет планировать выбор оптимальных уровней маршрутизации в транспорт-
ной сети [61].
Сеть управления на основе встроенных служебных каналов передачи данных.
Рассмотрим построение сети управления TMN транспортной сетью СЦИ/SDH на примере
обобщенной двухуровневой системы управления [61]. Полагаем, что транспортная сеть
из нескольких смежных колец, а в каждое кольцо входит несколько СЭЖЕ -
8 — 1823
222
ГЛАВА 1С
мультиплексоров СЦИ/SDH. Соединить кольца и СЭ/NE на уровне сети управления мож-
но с помощью как встроенных служебных каналов связи DCC, так и прямого соединение
Q-интерфейсов СЭ/NE в узлах транспортной сети, где сопрягаются смежные кольца (су
рис. 8.13).
На уровне сети управления СЭ/NE соединяются встроенными служебными каналам?
передачи данных DCC с помощью аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH и системы управления. С
помощью электрического кабельного соединения Q-интерфейсов СЭ/NE по сети Etheme'
обеспечивается организация прямых каналов передачи для системы управления. И в том ?
другом случае каждый СЭ/NE становится доступным для системы и сети управления TMN
Для защиты наиболее важных участков сети управления может использоваться резервиро-
вание каналов передачи данных.
Маршрутизация в сети управления TMN может осуществляться, например, на основе
протокола связи между конечной и промежуточной системами или протокола связи меж-
ду промежуточными системами, полученными из протоколов поддержки р3-интерфейсе
[61]. При этом обеспечивается автоматическая маршрутизация как в процессе инсталля-
ции и изменения конфигурации сети управления, так и при появлении ошибок в сети, ко-
гда используется альтернативный тракт передачи данных. Обычно используют два ил/
три служебных канала DCC на один узел, однако при необходимости их число может
быть увеличено до семи.
Управление цифровыми сетями ПЦИ/PDH. Элементы сети ПЦИ/PDH первоначально
разрабатывались без использования концепции сети TMN. Однако необходимость взаимо-
действия между сетями ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH привела к значительной модернизации эле-
ментов сети ПЦИ/PDH в направлении требований к сети TMN. Например, мультиплексоры
ПЦИ/PDH также могут контролироваться сетью TMN. Несмотря на то, что элементы сети
ПЦИ/PDH могут получать информацию управления только по выделенным линиям и в сиг-
налах ПЦИ/PDH зарезервировано минимальное число битов для передачи информации тех-
нического обслуживания, в последнее время для связи элементов сети ПЦИ/PDH с сетью
TMN используется выделенный служебный канал на 64 кбит/с, который способен перено-
сить сравнимый с СЦИ/SDH объем информации.
Сближение технологий ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH позволяет в настоящее время строить
транспортные сети со смешанным оборудованием. Качество обслуживания элементов сетей
ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH определяется с помощью аналогичных параметров.
Интерфейсы систем NMS и сетей управления TMN. Как правило, интерфейсы пере-
дачи данных для управления мультиплексорами MBB/ADM в сети СЦИ/SDH и для связи с
системами управления NMS и сетью TMN различных производителей представлены
разъемами Ethernet Base2 или BaseT (Q-интерфейс) и RJ-45 или DB-9 (F-интерфейс).
Некоторые производители комплектуют мультиплексоры MBB/ADM разъемом DB-9 для
подключения к сетям передачи данных Х.25.
Стеки протоколов сети передачи данных, используемых для управления MBB/ADM.
как правило, соответствуют стандартам эталонной модели BOC/OSI. Некоторые произво-
дители применяют протокольный стек семейства протоколов TCP/IP, так называемый
протокол CMIS (Common Management Information Protocol) поверх IP, что не вполне соот-
ветствует рекомендациям ITU-T.
Функциональность систем управления обычно удовлетворяет рекомендациям ITU-T в
полной мере, однако они почти не совместимы с системами управления сетями других произ-
водителей. Некоторые крупные производители аппаратуры СЦИ/SDH, например компании
Nortel Networks или Lucent Technologies, предоставляют модульные системы управления, ко-
торые позволяют строить многоуровневые системы NMS и сети управления TMN, а так же
УПРАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНОЙ ЦИФРОВОЙ СЕТЬЮ СВЯЗИ
223
дополнять системы управления модулями для управления сетевыми элементами сторонних
производителей или других унаследованных стандартов, например ПЦИ/PDH.
Одной из наиболее продвинутых и функционально наиболее полных сетевых систем
управления СЦИ/SDH с точки зрения возможности ее совместимости и поддержки систем
управления аппаратурой ЦСП СЦИ/SDH других производителей на уровне СЭ/NE является
система WaveStar™ NMS компании Lucent Technologies. На схеме рис. 10.4 представлены
некоторые функциональные возможности системы управления WaveStar™ NMS. Система
обеспечивает управление в сетях СЦИ/SDH и DWDM отказами, конфигурацией, функцио-
нированием сети, тарификацией, производительностью, разделением сети на домены (сег-
менты) и поддерживает до 4000 СЭ/NE.
Однако рассмотрение и обсуждение систем NMS и сетей управления TMN транспорт-
ными сетями СЦИ/SDH на основе аппаратуры конкретных производителей ЦСП
СЦИ/SDH далеко выходит за рамки настоящей книги и требует отдельного специального
рассмотрения.
Графический
интерфейс оператора,
основанный на JAVA
Открытый
интерфейс
CORBA
ITM-DNA
WaveStar™ NMS
Открытый интерфейс
CORBA
WaveStar™ EMS (SNMS, SC)
EMS
других компаний
TM-1 ISM LXC-16/1 TDM-10G OLS-80G
AM-1 SLM ADM-16/1 UNITE OLS-400G
AM-1 Plus PHASE-4/1 ADM-16/1 c DACS-4/4/1 OLS-800G
ADM-4/1 PHASE-16/4 ADM-64/1 BWM X-Router
Оборудование
СЦИ/SDH и DWDM
других компаний
Рис. 10.4. Структурная схема системы управления сетью СЦИ/SDH
(решение компании Lucent Tchnologies).
В нижней части рисунка указано оборудование, поддерживаемое системой управления
Глава 11
Системы имеют тенденцию расти и по ме-
ре роста взаимора створяться.
Обобщенный принцип неопреде-
ленности. - Закон Мерфи:
Мерфология - общая и частная
Магистральные транспортные сети и
сети доступа
11.1. Интеграция сетей доступа в транспортной сети
Магистральные транспортные сети. Рассмотрим вопросы построения высокоскоростных
сетей доступа и их сопряжения и интеграции с магистральными транспортными сетями, ос-
новы построения систем непрерывного мониторинга оптических волокон в ОК ВОЛС, их
применение в сетях связи.
В настоящее время ОК с различными одномодовыми оптическими волокнами являются
наиболее совершенной средой для построения транспортных магистралей цифровой пер-
вичной сети на базе аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH. По полосе пропускания (скорость переда-
чи свыше 10 Гбит/с), линейным потерям (затухание 0,2...0,25 дБ/км) и дальности передачи
(свыше 150 км) ОК не имеют себе равных. Среди различных систем передачи для магист-
ральных транспортных сетей ВОЛС с ЦСП СЦИ/SDH занимают ведущее место по всем ос-
новным показателям (табл. 11.1).
Таблица 11.1. Сравнение основных характеристик различных систем связи
Показатель Система связи
Спутниковая волс- ПЦИ/PDH волс- СЦИ/SDH ВОЛС- ATM
Достоверность передачи 10'7...10“" 107...10" 1(Г7...1О'" 107...1011
Коэффициент готовности 0,9998 0,9998 0,9998 0,9998
Время задержки передачи, мс 250 50 50 Не нормируется
Время передачи, мс 350...800 200...700 200...700 Не нормируется
Пропускная способность, Гбит/с 1...3,2 0,02...0,140 0,622...40 0,155-10
МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ И СЕТИ ДОСТУПА
225
Высокий уровень надежности магистральной транспортной сети обеспечивается ком-
плексом организационно-технических мероприятий как на этапе планирования и проектиро-
вания сети, так и при последующей ее эксплуатации. В процессе планирования и проектиро-
вания транспортной сети добиваются построения оптимальной топологии базовой сети с не-
обходимым резервированием каналов и трактов. При этом, как указывалось выше, планиро-
вание и построение транспортной сети тесно увязывается с построением цифровых вторич-
ных сетей и последующей эксплуатацией единой сети связи. Учитывая высокую надежность
аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH, одной из важнейших задач по обеспечению высокой надежности
транспортной сети в целом становится поддержание характеристик волокна ОК в процессе
эксплуатации ВОЛС на надлежащем уровне. Поэтому системы непрерывного мониторинга
оптических волокон ОК ВОЛС приобретают особую значимость при построении современ-
ных цифровых транспортных и мультисервисных сетей, и как будет показано далее, решение
этой проблемы должно начинаться на этапе планирования сети с учетом будущего ее развития.
Сопряжение сетей доступа с транспортной сетью может осуществляться как непо-
средственно в узлах первичной сети, так и с помощью аппаратуры удаленного доступа в за-
висимости от типа и категории узла ЦПС.
В первом случае СЭ сети доступа расположены непосредственно на узлах ЦПС, и воз-
можны два варианта:
- СЭ доступа является мультиплексором доступа СЦИ/SDH и задача его сопряжения с
ЦСП СЦИ/SDH первичной сети обеспечивается кроссированием потоков Е1 и опре-
делением числа необходимых портов доступа Е1 в аппаратуре на узле ЦПС;
- СЭ доступа является первичным мультиплексором ПЦИ/PDH. В этом случае выбира-
ют соответствующие интерфейсы передачи первичного мультиплексора для его со-
пряжения с портами доступа Е1 в аппаратуре на узле ЦПС.
Во втором случае СЭ доступа находится на удаленном расстоянии от узла ЦПС и воз-
можны три варианта его подключения к ближайшему узлу аппаратуры ЦСП на узле ЦПС:
- оптическим кабелем, причем выбирается необходимая аппаратура мультиплексирова-
ния для организации ЦКС;
- существующим медным кабелем КЛС, причем выбирается необходимая аппаратура
мультиплексирования для организации ЦКС в зависимости от расстояния: до 4...5 км
используют аппаратуру линейного тракта ЦСП ПЦИ/PDH, а при большем HDSL мо-
демы;
- посредством РРЛ, причем предусматривается необходимая аппаратура мультиплек-
сирования и передачи для организации ЦКС по РРЛ.
В ведомственных и корпоративных сетях при организации ЦВС, как правило, на про-
межуточных узлах сети доступа требуется выделять небольшое число потоков Е1 (обычно
не более 8... 16). Поэтому для сетей доступа рекомендуется применять компактные или
стандартные MBB/ADM уровня STM-1 с одной интерфейсной платой 16/21 хЕ1. Это могут
быть MBB/ADM WaveStar АМ-1 (компании Lucent Technologies), TN-1C (Nortel Networks),
pSDM-l (ECI Telecom) и др.
Интеграция сетей доступа в транспортной сети. Интеграция сетей доступа в транс-
портной сети в единую мультисервисную сеть основывается на применении аппаратуры
ATM-коммутаторов и IP-маршрутизаторов поверх сети СЦИ/SDH. В этом случае интерфей-
сы доступа аппаратуры ATM и IP обеспечивают непосредственное подключение СЭ або-
нентов, передающих разнородный трафик типа мультимедиа, а их интерфейсы передачи на
уровне цифровых потоков Е1, STM-1/4 и других сопрягаются с соответствующими
интерфейсами доступа MBB/ADM на узлах транспортной сети.
Построение транспортной сети на основе аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH последних разра-
боток ведущих производителей (см. разд. 7.3 и 7.7), имеющей в качестве интерфейсов дос-
226
ГЛАВА 11
тупа различные интерфейсы для подключения трафика типа мультимедиа, позволяет на аг
паратном уровне интегрировать транспортную сеть и сеть доступа в единую мультисервис-
ную сеть.
11.2. Построение цифровых вторичных сетей и
сетей доступа
Общий подход к построению цифровых вторичных сетей. Цифровые вторичные сен
образуют комплексы специализированных каналов и передают информацию между различ-
ными пользователями (абонентами) в единой цифровой сети связи. Рассмотрим некоторые
подходы по построению таких сетей, причем будем полагать, что различные ЦВС должны
быть интегрированы в максимально универсальную вторичную сеть, т.е. ЦВС должны до-
пускать интеграцию существующих и новых СЭ с минимально возможными затратами г
ограничениями в единый комплекс цифровых вторичных сетей.
Как правило, ЦВС ведомственных и больших корпоративных сетей являются террито-
риально распределенными сетями, объединяющими СЭ на отдельных объектах, находя-
щихся на значительном удалении друг от друга. Узлы и СЭ ЦВС могут быть расположены в
различных районах города, области и целого региона. Принципы, по которым строится та-
кая сеть, существенно отличаются от использованных при создании локальных сетей, охва-
тывающих, например, даже несколько районов в городе. Основное отличие состоит в том.
что такие территориально распределенные ЦВС, включающие в себя различные службы,
используют обычно как высокоскоростные (2... 155 Мбит/с), так достаточно низкоскорост-
ные (от десятков кбит/с до 2 Мбит/с.) цифровые каналы связи.
При построении ЦВС основные затраты приходятся на аппаратуру ЦСП и строительст-
во линейно-кабельных сооружений. На практике ограничение стоимости строительства
ЦВС является существенным фактором, что необходимо учитывать при планировании и
проектировании вторичных сетей. В остальном ЦВС не должны вносить ограничений на то.
какие именно приложения и каким образом обрабатывают передаваемую в сети информа-
цию. Основными задачами ЦВС являются обеспечение взаимодействия системных прило-
жений пользователей, расположенных в различных узлах сети, и доступ к ним удаленных
пользователей. Под приложениями понимают как системное программное обеспечение, так
и средства, с которыми работает конечный пользователь.
Первая проблема, которую необходимо решать при создании ЦВС - это организация
каналов связи. В пределах магистралей транспортной сети можно обеспечить необходимое
число выделенных каналов для ЦВС. Однако не все СЭ на объектах ведомственной или
корпоративной сети могут быть охвачены такими магистралями транспортной сети. Одним
из решений этой проблемы является применение уже существующих КЛС и систем переда-
чи: достаточно обеспечить организацию каналов связи от СЭ объектов до ближайших узлов
транспортной сети. Задачу доставки информации между узлами ЦВС при этом возьмет на
себя первичная сеть. Основным решением является создание новой сети доступа к ЦПС
При этом следует иметь в виду, что при планировании и создании даже небольшой сети
доступа в пределах одного города необходимо предусматривать возможность ее дальней-
шего расширения и развития, что требует применения аппаратуры и базовых сетевых тех-
нологий, совместимых как с применяемыми на существующих сетях, так и планируемыми
для дальнейшего наращивания сети.
Структура цифровых вторичных сетей. При построении территориально распреде-
ленных вторичных сетей могут использоваться все указанные выше сетевые технологии.
Для подключения удаленных пользователей самым простым и доступным вариантом явля-
МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ И СЕТИ ДОСТУПА
227
ется использование телефонной сети, а там, где это возможно - сети ISDN. Узлы ЦВС в
большинстве случаев объединяют на основе магистральных транспортных сетей. Даже там,
где возможна прокладка выделенных линий (например, в пределах одного города) приме-
нение технологий пакетной коммутации позволяет уменьшить число необходимых каналов
связи и, что немаловажно, обеспечить совместимость сети с существующими глобальными
сетями.
Для подключения удаленных пользователей к корпоративной сети могут применяться
узлы доступа сетей Х.25. При необходимости подключения большого числа пользователей
одновременно - это самый дешевый вариант.
Применение технологии ATM позволяет на базе транспортной сети СЦИ/SDH создавать
наложенные мультисервисные вторичные сети с необходимой емкостью каналов доступа и
заданным качеством обслуживания. При этом можно перейти на качественно новый уро-
вень построения вторичных сетей с широкими возможностями предоставления гарантиро-
ванного качества обслуживания и дальнейшего развития сети. Однако использование тех-
нологии и аппаратуры ATM требует взвешенного подхода к построению ЦВС, так как за-
траты на построение сети в этом случае значительно возрастают.
В качестве примера можно привести концептуальные основы и принципы организации
и построения цифровых вторичных сетей, создаваемых в рамках Единой информационной
сети связи (ЕИСС) АО «Мосэнерго» [56, 57].
На основе ЦПС создаются ЦВС как интегрированные и наложенные на единую транс-
портную сеть и имеющие общую аппаратно-линейную структуру ЕИСС. Предусматривает-
ся применение аппаратуры ЦСП СЦИ/SDH, ПЦИ/PDH, ATM, HDXL и др.
Комплексы ЦВС включают телефонную сеть, сеть селекторных совещаний, сеть дис-
петчерского управления (С ДУ ) АО «Мосэнерго», С ДУ Московской кабельной сети, С ДУ
Теплосети, С ДУ предприятий электрических сетей, региональную сеть Энергосбыта, ЦТС
для систем РЗА и телемеханики, единую информационно-вычислительную сеть.
Работу ЦПС и комплексов ЦВС и ЦТС контролируют с помощью интегрированных
систем управления из центра управления первичной сетью и комплексами ЦВС на основе
полного аппаратно-программного совмещения средств управления и контроля ЦПС, ЦВС и
ЕИСС в целом. Предусматривается возможность сопряжения ЕИСС с единой информаци-
онно телекоммуникационной сетью энергетики и сетями связи ОДУ Центра и ЦДУ РАО
«ЕЭС России».
В основе структуры комплексов ЦВС лежат сети доступа к ЦПС. Строятся они на осно-
ве базовой и локальных сетей доступа. Базовая сеть доступа состоит из специализирован-
ных узлов, станций коммутации, соединительных ВОЛС, предназначенных для формирова-
ния групповых сигналов для доступа в высокоскоростные транспортные магистрали ЦПС.
Локальные сети доступа создаются на основе существующих КЛС, объектовых ВОЛС и
обеспечивают сбор и передачу всех видов информации в единую транспортную сеть с ис-
пользованием базовой сети доступа.
Предусматриваются многоуровневая система информационной безопасности ЕИСС,
включающая непрерывный мониторинг ОК ВОЛС транспортной сети, защиту центра
управления первичной сети специальными программно-аппаратными средствами, защиту и
мониторинг ЕИСС программно-аппаратными средствами, а также создание технического
комплекса, оснащенного современными техническими средствами по обеспечению экс-
плуатации ВОЛС и ЕИСС в целом.
Оборудование цифровых вторичных сетей. Как правило, ЦВС имеют достаточно
сложную структуру. В таких сетях используются различные виды каналов связи, коммуни-
кационные протоколы и способы подключения ресурсов. С точки зрения удобства построе-
ния и управляемости сети следует ориентироваться на однотипное оборудование одного
228
ГЛАВА 11
производителя. Однако практика показывает, что поставщиков, предлагающих максималь-
но эффективные решения для всех возникающих задач, не существует. Действующая сеть -
всегда результат компромисса: либо это однородная система, неоптимальная с точки зрения
ее возможностей и стоимости, либо это более сложный в построении и управлении ком-
плекс, представляющий сочетание аппаратуры различных производителей.
Выбор аппаратуры для построения цифровых вторичных сетей требует тщательного
анализа всех составляющих сети и взвешенного подхода. Рекомендации по выбору аппара-
туры ЦСП основных ведущих производителей для построения ЦВС даны в гл. 7. Некоторые
общие рекомендации по выбору аппаратуры для применения в сетях доступа будут рас-
смотрены далее.
Все оборудование сетей передачи данных можно условно разделить на два больших
класса - периферийное, которое используется для подключения к сети оконечных пользова-
телей, и магистральное, реализующее основные функции транспортной сети (коммутацию
каналов, маршрутизацию и т. д.). Четкой границы между этими классами нет - одни и те же
устройства могут использоваться в разном качестве или совмещать те и другие функции од-
новременно. Следует отметить, что к магистральному оборудованию обычно предъявляются
повышенные требования по надежности, производительности, числу портов и возможности
дальнейшей расширяемости. Периферийное оборудование является необходимым компонен-
том всякой вторичной сети. Функции же магистральных узлов могут быть возложены на
ЦПС, к которой подключаются ресурсы вторичных сетей. Как правило, магистральные узлы в
составе ЦПС организуются только в тех случаях, когда требуется подключение ряда высоко-
скоростных каналов доступа или создаются собственные узлы доступа.
11.3. Построение высокоскоростных сетей
абонентского доступа
11.3.1. Концепция построения
В последнее время концепция подключения пользователей (абонентов) к сети электросвязи
претерпела существенные изменения [15, 65]. Применение медных кабелей в КЛС в каче-
стве средства доступа практически исключено при новом строительстве, а при реконструк-
ции и модернизации существующих распределительных сетей достаточно ограничено. В
российской практике современные способы построения сетей доступа в основном реализу-
ются операторами связи, предоставляющими интегральные услуги (передача речи и дан-
ных), тогда как операторы обычной телефонной сети проявляют некоторую инерционность
во внедрении новых технологий [15].
Сеть доступа располагается между абонентским терминалом (телефонной розеткой) и
оконечным устройством вторичной сети, в случае телефонной сети оконечной АТС. Або-
нентский терминал, как правило, не включается в сеть доступа, за исключением терминаль-
ных адаптеров сетей ISDN, которые иногда рассматриваются как часть сети доступа. Такое
деление оправдано, так как сеть доступа обслуживается оператором связи, равно как на не-
го ложатся и затраты на ее построение и эксплуатацию. Абонентский же терминал, как пра-
вило, приобретается и обслуживается абонентом.
Традиционный способ подключения, заключающийся в прокладке медной абонентской
линии от оконечной станции до терминала абонента, становится все более дорогим и не ре-
шает всего спектра задач и требований, предъявляемых к современной телекоммуникаци-
онной сети. Стоимость медного кабеля и всей КЛС неуклонно растет. Загруженность ка-
бельной канализации в городах, высокие эксплуатационные расходы на поддержание КЛС в
МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ И СЕТИ ДОСТУПА
229
необходимом техническом состоянии с учетом ограниченной их пропускной способности
приводят к поиску альтернативных решений проблемы доступа. В сетях доступа теперь
широко используют технологии, которые ранее применялись лишь на транспортных маги-
стралях первичных сетей - ОК ВОЛС, и беспроводные системы доступа WLL (Wireless Lo-
cal Loop), включая РРЛ.
Концепция построения современных сетей доступа предусматривает два направления
их развития [15]:
- интенсификация использования и модернизация существующих АЛ;
- строительство современных сетей доступа с применением новых технологий (ВОЛС,
РРЛ, WLL, HDSL, PLC).
Модернизация АЛ предусматривает, прежде всего, повышение их пропускной способ-
ности (или уплотнение) без изменения топологии сети. При уплотнении АЛ просто наращи-
вается число каналов в линии с помощью аппаратуры ЦСП или HDSL. При этом уплотнен-
ные АЛ с функциональной точки зрения не отличаются от традиционных линий на медных
кабелях связи.
Концепция построения современных сетей доступа предусматривает построение новых
сетей доступа. Во-первых, сеть доступа рассматривается как единая система, имеющая свои
идеологию построения, структуру и топологию, систему управления. Во-вторых, в ней пре-
дусматривается применение совокупности аппаратуры ЦСП различных типов и технологий,
которая практически не ограничивает возможностей оператора по предоставлению всего
спектра современных услуг. Одновременно с этим, опираясь на цифровую транспортную
сеть, современная сеть доступа позволяет в корне изменить подход к выбору коммутацион-
ного оборудования, поскольку все абонентские подключения могут идти по цифровым ка-
налам и стыкам.
В рамках концепции построения современных сетей доступа применение ОК в качестве
«последней мили» предусматривает несколько направлений:
- волокно до здания - FTTB (Fiber То The Building);
- волокно до офиса - FTTO (Fiber То The Office);
- волокно до некоторой зоны - FTTZ (Fiber То The Zone), где группируются абоненты.
Все три направления позволяют довести широкополосную оптическую линию связи до
узла сети доступа, где размещают оборудование, распределяющее более низкоскоростные
цифровые потоки (или аналоговые каналы) непосредственно до пользовательского терминала.
11.3.2. Основные требования к оборудованию
Основные требования, предъявляемые к оборудованию для построения сети доступа, фор-
мируются исходя из задач, стоящих перед оператором современной телекоммуникационной
сети [15].
Обычно в числе основных задач оператора телекоммуникационной сети предусматривают:
- быстрое подключение новых абонентов (при расширении, модернизации и строитель-
стве новой сети доступа);
- возможность предоставления новых услуг (цифровые каналы, услуги ISDN и т.п.);
- минимизацию стоимости сети доступа и эксплуатационных затрат;
- возможность экономичного перераспределения ресурсов сети доступа и предоставле-
ния широкополосных услуг по требованию;
- обеспечение резервного запаса ресурсов сети доступа для предоставления новых ус-
луг в будущем.
Для быстрого подключения абонентов подходят все решения, не требующие прокладки
кабелей связи. К ним относятся: уплотнение существующих КЛС, применение средств ра-
230
ГЛАВА 11
диодоступа, радиолиний для связи терминалов и оборудования сети доступа. При строи-
тельстве новой сети доступа в развивающихся деловых, индустриальных или жилых рай-
онах целесообразно применять средства радиодоступа или аппаратуры доступа на основе
ОК. Стоимость прокладки медного кабеля и ОК для сети доступа примерно одинакова,
стоимость же самого ОК постоянно снижается, а пропускная способность, надежность, за-
пас ресурса у ВОЛС несопоставимо выше.
Предоставление новых услуг, под которыми сейчас, в основном, понимаются не-
коммутируемые цифровые каналы и каналы ISDN, возможно с применением всех систем
современного оборудования для сетей доступа. Для некоторых видов широкополосных ус-
луг, требующих цифровых потоков со скоростью передачи свыше 2 Мбит/с, применяют
ЦСП совместно с ВОЛС или РРЛ. Для снижения затрат и повышения оперативности пре-
доставления услуг в сетях доступа можно применять существующие КЛС.
Для снижения затрат на строительство и эксплуатацию сетей доступа проводят техни-
ко-экономические расчеты для различных вариантов построения по каждой проектируемой
сети. На практике при строительстве сетей доступа часто различные средства доступа при-
меняют в сочетании друг с другом: уплотнение КЛС и ВОЛС, средства радиодоступа и
ВОЛС и т.п. Как правило, с увеличением затрат на строительство сети доступа снижаются
затраты на ее эксплуатацию и наоборот. Поэтому при технико-экономической оценке
строительства сети доступа, как впрочем, и любой сети связи, необходимо учитывать все
составляющие затрат, включая эксплуатационные. В противном случае нельзя правильно
определить технико-экономическую эффективность и сроки окупаемости инвестиций в
строительство планируемой сети.
Высокая гибкость и мобильность сети доступа, заложенная на этапе ее планирования и
проектирования, позволяет перераспределять ресурсы созданной сети для предоставления
услуг по требованию без предварительных затрат. При этом наиболее существенным фак-
тором для обеспечения запаса требуемого ресурса при проектировании сети доступа явля-
ется пропускная способность соединительных линий.
Запас по ресурсу в сети доступа позволяет планировать ее расширение и, безусловно,
желателен как на этапе ее планирования и строительства, так и при эксплуатации сети дос-
тупа на долгие годы. С другой стороны, этот запас связан с увеличением первоначальных
капитальных затрат, которые не всегда могут быть обеспечены для строительства сети по
различным причинам. Поэтому часто применяют комбинированные решения по построе-
нию сетей доступа. Оборудование доступа выбирают так, чтобы предусматривалась воз-
можность предоставления широкополосных услуг при минимальных затратах на его модер-
низацию. Линии же связи, строительство которых требует больших затрат, вводят в экс-
плуатацию по мере необходимости.
Таким образом, на основе проведенного анализа основные требования к выбору обору-
дования для высокоскоростных сетей доступа сводятся к следующему [15, 65]:
- возможность применения существующих КЛС и их уплотнения, где полоса пропуска-
ния ограничена, средств радиодоступа, быстрая и легкая установка оборудования;
- наличие большого выбора пользовательских цифровых и аналоговых интерфейсов;
- возможность применения в широкополосных сетях, включая ОК ВОЛС, РРЛ;
- возможность применения существующей инфраструктуры (кабели), различных физи-
ческих сред передачи (медь, оптическое волокно, радиоканал);
- низкая стоимость и простота эксплуатации оборудования, наличие системы централи-
зованного управления для упрощения обслуживания;
- возможность подключения к телефонной сети общего пользования по цифровым ин-
терфейсам;
МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ И СЕТИ ДОСТУПА
231
- модульный принцип построения, универсальность общих модулей, единая система
управления;
- современная технология построения оборудования сетей доступа, открытая его архи-
тектура, допускающая постоянное расширение набора линейных и пользовательских
интерфейсов;
- малые габариты и энергопотребление оборудования;
- наличие системы гарантированного электропитания;
- наличие встроенных аппаратных средств защиты (резервирование, защитное пере-
ключение и т.д.).
11.4. Средства и системы доступа на основе ВОЛС
При построении сетей доступа на основе ОК ВОЛС широко применяют различное модемное
оборудование в качестве средств высокоскоростного доступа к узлам цифровой первичной
сети. Различают модемное оборудование для ОК ВОЛС и медных кабелей традиционных
КЛС. Модемное оборудование или модем преобразует входной аналоговый сигнал в выход-
ной цифровой электрический (в случае КЛС) или оптический (в случае ВОЛС) и наоборот.
Оптоволоконные модемы предназначены для организации линейного тракта по ВОЛС
между удаленными пользователями сети и в качестве средства доступа удаленных пользова-
телей к пользовательским интерфейсам доступа СЭ узлов ЦПС. Оптоволоконный модем пре-
образует входной высокоскоростной электрический сигнал в оптический, поступающий непо-
средственно в волокно ОК ВОЛС. Максимальная длина линии с таким модемом может со-
ставлять от 6 км (для длины волны излучения 850 нм) до 80... 100 км (для длин волн 1310 и
1550 нм) при использовании ОК с одномодовыми волокнами.
Линии связи с оптоволоконными модемами могут быть сконфигурированы для работы,
как в обычном режиме, так и в режиме резервирования канала связи по схеме (1+1) при на-
личии резерва оптических волокон в ОК, когда предусматривается установка дополнитель-
ной пары модемов на отдельной паре волокон в ОК. При выходе из строя рабочей пары оп-
товолоконных модемов происходит автоматическое переключение на резервную пару мо-
демов, установленных на резервных волокнах ОК.
Оптоволоконные модемы выпускают многие производители ЦСП для ВОЛС. На прак-
тике наибольшее распространение получили оптоволоконные модемы компании RAD Data
Communications и отечественных производителей — компаний «Супертел» и «Ротек».
Компания RAD Data Communications выпускает широкий спектр оборудования и аппа-
ратуры для сетей доступа. Она производит семейство высокоскоростных оптоволоконных
модемов FOM - это модемы FOM-4SF (до 2,048 Мбит/с), FOMi-E3 (34,368 Мбит/с), FOMi-
Е1 (2,048 Мбит/с), FOMi-40 (до 2,048 Мбит/с).
Миниатюрный модем FOM-4SF предназначен для дуплексной синхронной/асинхронной
передачи электрических сигналов (El, V.35, V24, Х.21) по одному одномодовому волокну
ОК со скоростью передачи до 2048 кбит/с и дальностью до 21 км. Модемы с дистанцион-
ным управлением FOMi-E3 (34,368 Мбит/с), FOMi-El (2,048 Мбит/с) и FOMi-40 (56...2048
кбит/с) с одномодовым волокном обеспечивают дальность передачи до 100 км на длине
волны 1550 нм. Модемы FOMi-ЕЗ и FOMi-El могут иметь конструктивное исполнение как
в виде отдельных блоков для установки у удаленного пользователя, так и в виде блоков для
модемной стойки типа LRS-12 или LRS-24, устанавливаемой на узлах доступа цифровой
первичной сети.
Отечественные компании «Супертел» и «Ротек» производят для высокоскоростных сетей
доступа оптоволоконные модемы стоечного типа: ОЛТ (2,048/8,448 Мбит/с), ОЛТ34 (34,368
Мбит/с) и Т-31 (2,048 Мбит/с), Т-41 (8,448 Мбит/с), Т-51 (34,368 Мбит/с) соответственно.
232
ГЛАВА 11
В табл. 11.2 представлены технические характеристики модемов для ВОЛС некоторых
производителей.
Таблица 11.2. Сравнительные характеристики модемов для ВОЛС
Характеристика Оптический модем
Т-31 ОЛТ IFT/ IET FOMi-El ЛТС-11
Производитель «Ротек» «Супертел» «Изотрон» RAD Data Communications «Морион»
Технические характеристики
Скорость передачи, кбит/с 2048 2048/8448 2048 2048 2048
Допустимое затухание в линии, дБ 42 43 38 46
Возможность резервирования (1+1) 1^»
Дополнительный канал передачи данных
Конструктивное исполнение
Число блоков в стоечном модуле 4 1 1 1/12/24 1 ; * !
Стойки: 19" СКУ — LRS-12/24 r
Интерфейсы доступа
Интерфейс El (G.703) —|— —
Интерфейсы передачи данных: V.35 V.36 Х.21 V.24 1 1 1 + 1111 1 .J
Ethernet (1 OBaseT) — —— + В стойке LRS
Дальность передачи для длин волны излучения: 0,85 мкм 1,31 мкм 1,55 мкм — 100 <160 6 20 80 5...8 25...50 100 —
Встроенная функция самодиагностики
Встроенные системы: LED LCD * +
Средства мониторинга и конфигурирования
Система управления В стойке LRS
Протокол SNMP —— — — —
Встроенные функции самодиагностики канала связи
Встроенная система из- мерения коэффициента ошибок
Стоимость комплекта дляО.703/1р1 мкм, долл. США 1275 1300 770 Н/д Н/д
* Данные ориентировочные.
LED - индикаторный светоизлучающий светодиод.
LCD - индикаторная панель на светодиодах.
МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ И СЕТИ ДОСТУПА
233
Среди технических характеристик оптоволоконных модемов, приведенных в табл. 11.2,
наиболее важными являются наличие системы управления и диагностики, большого числа
пользовательских интерфейсов, возможность контроля состояния удаленного модема из
центрального узла и организации как дополнительного канала передачи данных, так и кана-
ла служебной связи.
11.5. Средства и системы доступа на основе
аппаратуры HDSL
11.5.1. Типовые характеристики
В высокоскоростных сетях доступа на основе КЛС широко применяется аппаратура HDSL,
обеспечивающая высокое качество передачи на существующих медных кабелях. Эта аппа-
ратура позволяет подключать цифровую аппаратуру со стандартными интерфейсами на
скорости передачи 64...2048 кбит/с.
Типовые характеристики аппаратуры HDSL, определяющие дальность передачи систем
HDSL с различными технологиями линейного кодирования, представлены в табл. 11.3 на при-
мере оборудования WATSON (компания Schmid Telecom AG, Швейцария) различных серий.
Таблица 11.3. Типовые характеристики аппаратуры HDSL типа WATSON
Диаметр жилы, мм Допустимая длина линии (ориентировочно), км
WATSON2 WATSON3 WATSON4
0,4 4 4...5 3...4
0,6 6 6...7 4...5
0,8 9 10...12 6...7
1,2 18 14...18 10...13
Оборудование WATSON2 использует кодирование 2B1Q и работает по двум парам,
WATSON3 - использует модуляцию САР-64 и так же работает по двум парам, WATSON4 -
использует САР-128 и работает по одной паре [15]. Приведенные в таблице данные являют-
ся лишь типовыми значениями, измеренными на определенных кабелях при заданных уров-
нях шумов (в соответствии со стандартами ETSI). Когда дальность передачи больше приве-
денной в таблице, применяют регенераторы. Регенератор может быть выполнен в виде двух
последовательно соединенных блоков HDSL или в виде отдельного блока в специальном
корпусе. Регенератор удваивает дальность передачи, при этом теоретически их можно уста-
навливать до 7-8 штук на одной линии.
В последнее время появилось семейство аппаратуры типа WATSON5 на основе нового вида
линейного кодирования ТС-РАМ16 с возможностью использования регенераторов и каскадного
включения, которое обеспечивает скорость передачи до 2 Мбит/с и дальность до 100 км.
При планировании или проектировании сети доступа практическую важность приобре-
тает вопрос определения пригодности тех или иных кабельных пар КЛС для работы аппара-
туры HDSL. Получение более точных результатов по дальности передачи требует проведе-
ния измерений на реальных КЛС с помощью специального тестера, позволяющего измерять
затухание в линии на характерных частотах [5]. На практике проще и дешевле проверять
пару в КЛС пробным включением модемов HDSL, обеспечивающих полную диагностику в
соответствии с Рек. G.826 ITU-T [15].
234
ГЛАВА 11
11.5.2. Аппаратура HDSL и ее применение в сетях доступа
Аппаратура HDSL производится многими зарубежными компаниями и рядом отечествен-
ных производителей. Основной характеристикой аппаратуры HDSL является дальность пе-
редачи, которая практически полностью определяется типом применяемого линейного ко-
дирования [15, 47]. Аппаратура HDSL, использующая кодирование 2B1Q, обеспечивает
одинаковую дальность передачи при одной и той же помехоустойчивости. Дальность и поме-
хоустойчивость аппаратуры с модуляцией САР несколько выше чем у аппаратуры с модуля-
цией 2B1Q, однако практически они идентичны по основным характеристикам [15].
Аппаратура HDSL разных производителей и типов отличается наличием (или отсутст-
вием) дополнительных функций, разным энергопотреблением, наличием режимов резерви-
рования и т.д. Ее выпускают в двух конструктивных исполнениях - в виде отдельного блока
(для установки у пользователя на удаленном конце) или в виде стойки. Стоечная конструк-
ция, как правило, выполнена в виде стоечного модуля стандартного размера (19") с общими
блоками питания и управления и применяется для установки на узлах сетей доступа с
большим числом линий.
Пользовательские интерфейсы аппаратуры HDSL стандартизованы для достижения со-
вместимости с интерфейсами доступа оборудования пользователей в сети. Наиболее широко
применяемым в сетях доступа является интерфейс Е1 со скоростью передачи 2 Мбит/с, соот-
ветствующий Рек. G.703 ITU-T. Его применяют все производители оборудования HDSL.
Для применения аппаратуры HDSL в сетях передачи данных требуются интерфейсы
доступа, позволяющие программировать скорость передачи для пользовательских интер-
фейсов от 64 кбит/с до 2 Мбит/с (с шагом 64 кбит/с) при неизменной линейности. Таких ин-
терфейсов на линии может быть несколько, например, V.35, V.36, Х.21. Для связи локаль-
ных сетей или выхода в Интернет применяется интерфейс Ethernet, как правило, 10 BaseT.
Аппаратура HDSL предусматривает возможность резервирования тракта Е1 по схеме
(1+1), причем две пары модемов HDSL включаются параллельно, как правило, с использо-
ванием пар различных КЛС. При выходе из строя одного из трактов (из-за отказа кабельной
пары или системы HDSL), передача осуществляется по второму тракту, т.е. обеспечивается
100%-ное горячее резервирование.
Аппаратуру HDSL обычно поставляют с системой управления, которая обеспечивает
дистанционное конфигурирование и управление многими удаленными терминалами на ос-
нове стандартных протоколов управления, например, SNMP.
Сравнительные характеристики наиболее известных и распространенных систем HDSL
можно найти в [15].
Применения аппаратуры HDSL в сетях доступа рассмотрим на примере оборудования
серии WATSON производства компании Schmid Telecom AG, как одного из наиболее гиб-
ких решений.
Компания Schmid Telecom AG (Цюрих, Швейцария) является одним из ведущих миро-
вых производителей оборудования HDSL. В отличие от большинства других поставщиков,
Schmid поставляет системы HDSL, основанные на обеих технологиях кодирования - 2B1Q
(WATSON2) и CAP (WATSON3, WATSON4). В системе WATSON4 впервые в мире приме-
нена технология кодирования САР-128, обеспечивающая скорость передачи 2 Мбит/с по
одной паре медного кабеля. Опыт применения систем HDSL в России показывает, что аппа-
ратура WATSON3 (технология САР-64) безусловно, превосходит по дальности, помехо-
защищенности и другим показателям аппаратуру, основанную на модуляции 2В1Q. Однако
стоимость системы WATSON3 выше по сравнению с системой WATSON2. Следует отме-
тить, что появилась возможность применения системы WATSON4 (САР-128) на относи-
МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ И СЕТИ ДОСТУПА
235
тельно коротких линиях и на одной паре КЛС примерно для той же дальности передачи, что
обеспечивает система WATSON2 по двум парам. При этом, так как стоимость аппаратуры
HDSL типа WATSON4 и WATSON2 практически одинакова, экономически более выгодно
применять аппаратуру WATSON4 [15].
Технология HDSL обладает явными преимуществами перед другими технологиями при
организации цифровых трактов для сетей доступа. В отличие от ВОЛС, КЛС на коаксиаль-
ном кабеле или РРЛ, системы HDSL имеют низкую стоимость и могут быть установлены в
считанные часы на существующих медных кабелях традиционных КЛС. Автономно или в
сочетании с другим телекоммуникационным оборудованием аппаратура HDSL типа WAT-
SON может применяться для следующих целей:
- организации межстанционных связей цифровых или (совместно с аппаратурой ЦСП
ПЦИ/PDH) аналоговых АТС;
- подключения учрежденческих АТС;
- замены сложных в обслуживании и требующих множества промежуточных регенера-
торов линейных трактов ЦСП ПЦИ/PDH уровня Е1;
- уплотнения АЛ и организации абонентского выноса (совместно с ЦСП ПЦИ/PDH);
- организации доступа к высокоскоростным трактам транспортных сетей СЦИ/SDH или
ПЦИ/PDH;
- связи локальных сетей или высокоскоростного доступа к сетям передачи данных, в
том числе к Интернет;
- соединения узлов коммутации и базовых радиостанций сотовых сетей связи.
Некоторые типовые примеры применения аппаратуры и систем HDSL в сетях доступа
приведены на рис. 11.1 и 11.2 [15].
Рис. 11.1. Подключение удаленных абонентов с помощью аппаратуры HDSL
Рис. 11.2. Доступ к транспортной сети СЦИ/SDH с помощью аппаратуры HDSL
236
ГЛАВА 11
Возможности для применения технологии и аппаратуры HDSL непрерывно расширяют-
ся по мере роста потребности в недорогом, быстро устанавливаемом и надежном оборудо-
вании для высокоскоростных сетей доступа.
11.6. Системы мониторинга оптических кабелей ВОЛС и
планирование сетей
11.6.1. Система дистанционного контроля ОК
Общие сведения. Широкое распространение современных цифровых сетей на основе
ВОЛС привело к пересмотру самих принципов их обслуживания и эксплуатации. Из-за
больших объемов передаваемой информации, высокой стоимости потери трафика вследст-
вие повреждения ОК и большой протяженности ВОЛС требуется оперативное и квалифи-
цированное обслуживание и своевременная диагностика ОК ВОЛС. Решение этих задач при
построении крупных волоконно-оптических сетей возможно на основе применения автома-
тизированной системы непрерывного мониторинга ОК сети и перехода к профилактическо-
му обслуживанию ВОЛС.
Такие системы - системы дистанционного тестирования волокон RFTS (Remote Fiber Test
System) - в настоящее время выпускают ряд зарубежных компаний [19, 34, 49, ПО]. Однако
для практического применения подобных систем при построении больших протяженных
сетей связи требуется серьезный сравнительный анализ и изучение проблемы их интегра-
ции с системами информационной поддержки и управления [83].
Архитектура системы RFTS. Все системы RFTS, как правило, строятся по одной и той
же схеме (рис. 11.3): аппаратная часть, система управления, а также интегрированные эле-
менты - геоинформационная система (ГИС) привязки топологии сети к карте местности,
база данных ОК, оборудования сети, критериев и результатов тестирования ОК ВОЛС и се-
ти в целом, и другие внешние базы данных [34].
Аппаратная часть системы RFTS включает:
- блоки дистанционного тестирования волокон RTU (Remote Test Unit), в которые мо-
гут устанавливаться модули оптических рефлектометров OTDR (Optical Time Domain
Reflectometer), модули доступа для тестирования волокон OTAU (Optical Test Access
Unit) - оптические коммутаторы и другие модули;
- центральный блок управления TSC (Test System Control) системой RFTS - централь-
ный сервер;
- станции контроля сети ONT (Optical Network Terminal).
Элементами системы управления RFTS являются: станции контроля сети ONT (note-
book или стационарные рабочие станции); соответствующее программное обеспечение;
блоки управления в RTU; центральный блок управления TSC и сетевое оборудование, обес-
печивающее связь между компонентами управления RFTS.
В стратегически важных точках сети устанавливаются блоки RTU (рис. 11.3). Конфигу-
рация системы RFTS (выбор блоков RTU, их размещение по узлам сети и комплектация мо-
дулями OTDR, OTAU и др.) оптимизируется исходя из топологии сети, стоимости оборудо-
вания, требований надежности системы RFTS и других критериев. При этом тестироваться
могут как пассивные волокна ВОЛС, так и активные (метод тестирования пассивных и ак-
тивных оптических сетей [49]).
МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ И СЕТИ ДОСТУПА
237
RTU RTU RTU
Рис. 11.3. Структура системы мониторинга оптических кабелей ВОЛС:
TSC - центральный блок управления, RTU - блок дистанционного тестирования, ONT -
станция контроля сети, OTDR - оптический рефлектометр, OTAU - оптический коммутатор
Оптический рефлектометр периодически снимает данные по затуханию с подключае-
мых к нему оптических волокон сети. Каждая полученная рефлектограмма сравнивается с
эталонной, отражающей обычно исходное состояние волокна. Если отклонение от нормы
превышает определенные, заранее установленные пороги (предупреждающий или аварий-
ный), то соответствующий блок RTU автоматически посылает на центральный сервер сис-
темы предупреждение или сообщение о неисправности. Все рефлектограммы также посту-
пают на центральный сервер, который сохраняет их в базе данных для дальнейшей обра-
ботки. Центральный сервер системы обеспечивает доступ ко всем результатам тестирова-
ния волокон для любой станции контроля сети и автоматически рассылает сообщения о не-
исправностях в зависимости от уровня серьезности события на заранее заданные IP- или
электронные адреса, пейджеры и телефоны, узлы обслуживания ВОЛС.
Функции системы RFTS. Важнейшими функциями системы RFTS являются постоян-
ный автоматический сбор и статистический анализ результатов тестирования оптических
волокон сети. Статистический анализ с использованием корреляционных, многофакторных
методов, а также современных нейросетевых методов позволяет обнаруживать и прогнози-
ровать неполадки волокна задолго до того, как они приведут к серьезным проблемам в сети.
На основе мониторинга сети с помощью RFTS можно проводить плановый и профилакти-
ческий ремонты ОК в сети, не дожидаясь появления серьезных повреждений и аварий в ка-
бельной системе.
Система RFTS значительно повышает безопасность сети - любое несанкционированное
подключение к волокну неизбежно приводит к дополнительным потерям в оптическом ка-
нале, а значит, будет обнаружено и зафиксировано системой в реальном масштабе времени.
Другое, не менее важное качество - графическое представление информации о состоянии
238
ГЛАВА 11
сети. На центральном сервере системы установлена профессиональная ГИС, которая со-
держит точную электронную карту цифровой сети на местности. Вся информация о состоя-
нии сети и документация по ОК хранится в базе данных SQL и может быть графически
представлена на карте. Также на карту выводится полная информация о неисправностях во-
локон в ОК, включая их точное физическое местоположение.
Таким образом, система RFTS позволяет обслуживающему персоналу в реальном мас-
штабе времени (практически мгновенно) узнавать, где произошел сбой и каков уровень по-
терь в волокне ОК ВОЛС. Это намного сокращает время поиска неисправностей и упрощает
проведение профилактического обслуживания ВОЛС. Учитывая размеры современных
цифровых волоконно-оптических сетей, важность и объемы передаваемой по ним инфор-
мации, экономическую эффективность применения системы RFTS трудно переоценить.
Конфигурации системы RFTS. В системе RFTS можно реализовывать различные схе-
мы и методы наблюдения за состоянием волокон и ОК. Свыше 90% неисправностей связано
с повреждением ОК в целом и будут обнаружены, если тестируется хотя бы одно оптиче-
ское волокно в кабеле. Это означает, что при относительно невысоких требованиях к на-
дежности ВОЛС можно постоянно вести тестирование только одного волокна в ОК.
Допускается тестирование как «темных» пассивных волокон ОК, т. е. волокон, по кото-
рым не передаются данные цифровой сети связи в момент тестирования, так и активных.
При этом тестирование активных волокон проводится на длине волны излучения вне рабо-
чей полосы пропускания и никак не влияет на качество передачи. Однако для тестирования
активных волокон требуется установка на ВОЛС в сети спектральных мультиплексоров
WDM и обводных фильтров (рис. 11.4). Поэтому метод тестирования активных оптических
волокон в сети требует больших затрат. Его рекомендуется применять только для волокон,
на которых установлены цифровые системы передачи с особо важными каналами повы-
шенной надежности, или при отсутствии пассивных волокон в ОК.
OTDR
OTDR
= 1625 нм
EDFA
WDM
MUX
WDM
DEMUX
WDM
MUX
Zo =1625 нм
Filter
6)
Рис. 11.4. Схемы мониторинга волокон OK:
а - общая; б - активных волокон
WDM - волновой мультиплексор/демультиплексор, EDFA - эрбиевый усилитель
сигнала цифровой сети, Filter - фильтрация сигнала от OTDR (л0=1625 нм) в сеть
связи, ТХ - передача, RX - прием
Filter
МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ И СЕТИ ДОСТУПА
239
Возможны самые различные конфигурации системы RFTS и варианты тестирования во-
локон - одно пассивное волокно ОК, все волокна ОК, выделенные активные (самые важ-
ные) волокна ОК и т. д.
11.6.2, Система мониторинга ОК в корпоративной сети связи
Установка системы RFTS на крупных корпоративных сетях, как было показано выше, сего-
дня уже не является роскошью. Более того, именно коммерческие соображения диктуют
корпорациям и операторам связи необходимость постоянно следить за состоянием всей се-
ти, проводить плановые обследования и документировать состояние оптических волокон в
ОК. Это позволяет заранее выявлять места возможной деградации волокна и не допускать
перерывов связи в сети, а в случае аварии ОК - получать оперативную информацию о месте
и характере повреждения ОК и как можно быстрее устранять ее последствия.
Типичным примером крупной корпоративной сети является цифровая сеть связи АО
«Мосэнерго». Эта крупнейшая энергокомпания России в течение ряда лет реализует проект
создания единой информационной сети связи (ЕИСС), полностью охватывающей Москву и
Московскую область [57]. ЕИСС станет основой развития информатизации компании, а
также будет использоваться в коммерческих целях при сотрудничестве с различными опе-
раторами связи. Цифровая первичная сеть связи, выполняющая функции транспортной се-
ти, полностью базируется на волоконно-оптической инфраструктуре и цифровых системах
передачи СЦИ/SDH. При этом в пределах города такая сеть имеет разветвленную структуру
и состоит из ВОЛС с ОК с достаточно большим числом оптических волокон (до 32-х и бо-
лее волокон).
В корпоративной сети, как правило, до 4-8 волокон магистрального ОК образуют
транспортную сеть (backbone), остальные волокна - либо темные, либо используются для
построения вторичных сетей, включая абонентские сети доступа («последней мили»). При
наличии резервных трактов, например, при кольцевой топологии сети, обрыв ОК не влияет
на передачу трафика в магистралях сети - он просто будет направлен по другому пути. Од-
нако пользователи, подключенные к сети через волокна поврежденного кабеля, связь поте-
ряют, так как обычно они подключены без резервирования ОК (рис. 11.5, а). Подобная си-
туация наблюдается часто в процессе строительства сегментов ВОЛС транспортной сети
или большой корпоративной сети связи, которая некоторое время (иногда продолжитель-
ное) может не иметь резервирования по каналам связи, например, нет замыкания кольца
СЦИ/SDH (рис. 11.5, б). В то же время поэтапное подключение узлов к подобной сети связи
вполне допустимо и часто происходит на практике.
Мониторинг волокон ОК в больших протяженных сетях связи крайне необходим и
для прогнозирования ухудшения характеристик волокна, чтобы до появления необрати-
мых изменений провести своевременный профилактический ремонт соответствующих
участков ВОЛС. В конечном итоге это намного дешевле, чем устранять последствия ава-
рии ОК.
Для больших корпоративных сетей со сложной топологией и протяженными ВОЛС
невозможно регулярно проводить полное тестирование всех ОК сети вручную. Постоян-
ный мониторинг ОК большой разветвленной сети должен вестись дистанционно и непре-
рывно с помощью интеллектуальной автоматической системы с централизованным
управлением.
240
ГЛАВА 11
Этап 4
Обозначения
Активные волокна
траспортной магистрали
сети доступа («последней мили»)
Абонент
Абоненты, потерявшие связь
Мультиплексор MBB/ADM
СЦИ/SDH
Пассивный оптический кросс
Повреждение ОК
Рис. 11.5. Схемы мониторинга ОК:
а - резервирование магистральной транспортной сети и сетей доступа;
б - полное резервирование на завершающем этапе строительства ВОЛС
Построенные ВОЛС
Запланировано строительство
Оптические узлы сети
Общие требования
1. Система RFTS должна иметь возможность наращивания (вместе с развитием сети) и
перехода на новые методы измерений при использовании новых сетевых технологий, на-
пример, технологии плотного волнового мультиплексирования DWDM. Поэтому ее архи-
тектура должна быть модульной.
2. Система RFTS должна иметь возможность альтернативной передачи результатов
тестирования волокон ОК по резервным каналам, например, - уже существующим низкоскоро-
стным каналам связи, а модули RTU системы должны работать в автономном режиме, сохра-
няя результаты измерений каждого волокна (локально) и передавая информацию на централь-
ный сервер периодически по независимым каналам связи и по заранее заданной программе.
3. Организация системы RFTS, предназначенной для больших сетей, должна быть гиб-
кой и экономичной. Предпочтительно, чтобы в узлах RTU сети можно было устанавливать
как оптические рефлектометры, совмещенные с оптическими коммутаторами, так и только
оптические рефлектометры или только оптические коммутаторы.
4. Система RFTS должна иметь возможность локального управления узлами. Для обслу-
живания большой сети требуется большое количество персонала. При локальном управле-
нии модулями системы RFTS, без использования внешнего компьютера (notebook) можно
не только снизить затраты на установку системы RFTS, но и упростить ее обслуживание,
так как персоналу не потребуется дополнительное оборудование.
МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ И СЕТИ ДОСТУПА
241
5. Система RFTS должна иметь возможность распределенного управления со станций
ONT, подключенных к сети, для конфигурирования всех или определенных узлов RTU и
получения всей или частичной информации от центрального блока управления TSC в соот-
ветствии с правами доступа.
Специальные требования
1. Компания или корпорация, устанавливающая систему RTFS, может использовать для
обслуживания сети различные ГИС. Необходимо, чтобы система RFTS поддерживала не
только свой внутренний формат электронных карт, но и все форматы, поддерживаемые ос-
новными видами ГИС.
2. Для массового обучения обслуживающего персонала работе с центральным сервером
и узлами системы RFTS необходимо, чтобы станции ONT работали под широко распро-
страненными операционными системами семейства Win32.
3. Система управления RTFS должна интегрироваться в общую систему управления
цифровой корпоративной сети.
Следует отметить, что для практики важна возможность автономной работы модулей и
узлов системы RFTS и возможность сохранения результатов измерений каждого волокна в
собственной памяти с последующей периодической передачей информации на центральный
сервер по заданной программе. Например, узел системы может запоминать по одной реф-
лектограмме в день за последний месяц, по одной в час - за последнюю неделю и с интер-
валом в 10 минут за последние сутки. При такой схеме в любой момент можно восстано-
вить всю динамику отказов и аварий ОК, как развивавшихся в течение долгого периода
времени, так и произошедших внезапно (например, вследствие обледенения ОК в грозоза-
щитном тросе, подвешенном на опорах воздушных линий электропередачи). Результаты
измерений волокон в ОК в течение некоторого времени непосредственно перед отказом ОК
являются незаменимым материалом для анализа причин возникновения отказов ОК и пре-
дотвращения их в масштабах всей сети.
11.7. Сравнительный анализ систем мониторинга
оптических кабелей ВОЛС
Автоматизированные системы непрерывного мониторинга ОК сетей связи выпускаются рядом
зарубежных компаний. В настоящее время на российском рынке представлены четыре систе-
мы RFTS, выпускаемые ведущими мировыми производителями подобного оборудования:
- AccessFiber (компания Agilent Technologies, бывшая Hewlett-Packard (HP));
- Atlas (компания Wavetek Wandel&Goltermann);
- FiberVisor (компания EXFO);
- Orion (компания GN Nettest).
Известны также системы RFTS SmartLGX (Lucent Technologies), OCN-MS (Nicotra Sis-
temi) и некоторые другие, но они слабо представлены на отечественном рынке.
Сравнительный анализ систем автоматизированного мониторинга волокон в ОК ВОЛС
основан на результатах, опубликованных в [34, 49, 83] и на Web-сайтах основных производи-
телей систем RFTS [83]. В табл. 11.4 и 11.5 представлены функциональные и технические
характеристики систем RFTS для мониторинга ОК ВОЛС.
Для удобства сравнения систем RFTS по функциональным, техническим и другим ха-
рактеристикам результаты сравнительного обобщающего анализа рассматриваемых систем
представлены в табл. 11.6.
242
ГЛАВА 11
Из анализа данных, приведенных в таблицах, видно, что для практического применение
лучшими являются системы FiberVisor (EXFO), Orion (GN Nettest) и Atlas (Wavetek
Wandel&Goltermann). С учетом требований расширяемости и масштабируемости предпоч-
тение следует отдать системам FiberVisor (EXFO) и Atlas (Wavetek Wandel & Goltermann), a
с учетом возможности интеграции с различными ГИС - системе FiberVisor (EXFO).
Окончательный выбор той или иной системы должен производиться с учетом стоимо-
сти конкретной системы мониторинга ОК для всей планируемой сети, а также с учетом ее
дальнейшего развития.
Таблица 11.4. Основные функциональные характеристики систем мониторинга ОК
Функция Система
AccessFiber (Agilent Tech- nologies (HP)) Atlas (Wavetek Wan- del&Goltermann) FiberVisor (EXFO) Orion (GN Nettest)
Мониторинг активных (занятых) волокон —|— — I
Тестирование в ручном режиме по запросу —J— — —|—
Тестирование по задан- ному расписанию — —
Функция документиро- вания сети —|—
Интеграция с электрон- ной картой ГИС Map info Mapinfo InterGraph (есть функция импорта других форматов, включая Mapinfo) Mapinfo
Архитектура «клиент- сервер», операционная система На платформе Windows NT На платформе Windows NT, UNIX (опция) На платформе Windows NT I На платформе UNIX
Организация много- уровневого доступа к системе I
Поддержка удаленного доступа к серверу TSC со станции ONT —
Поддержка функции статистического анали- за характеристик ОВ (с построением графиков) I
Локальное конфигури- рование и управление блоком RTU — — —j— (необходим Notebook или ПК)
Автономная работа мо- дуля RTU при потере связи с сервером —
Готовые решения для мониторинга DWDM сигналов и PMD — — (модули OSA и, PMD) —
Поддержка протокола SNMP — Н/д
Примечания. *PMD - Polarization Mode Dispersion - поляризационно-модовая дисперсия,
**SNMP - Simple Network Management Protocol - простой протокол управления сетью.
МАГИСТРАЛЬНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СЕТИ И СЕТИ ДОСТУПА
243
Таблица 11.5. Основные технические характеристики систем мониторинга ОК
Параметр Система
AccessFiber (Agilent Tech- nologies (HP)) Atlas (Wavetek Wan- del&Goltermann) FiberVisor (EXFO) Orion (GN Nettest)
Возможность установ- ки модуля RTU в стой- ку Монтаж возмо- жен только в стойку 19" Монтаж возможен в стойки 19" и 23" или ETSI Установка в постав- ляемую производи- телем или стандарт- ную стойку 19" Установка в стандартные стойки 19" и 23"
Оптический коммута- тор (модуль OTAU) Встроенный в RTU гВстроенный в RTU или внешний Устанавливаемый в RTU или внешний Внешний
Максимально число портов для подключе- ния ОВ на один опти- ческий коммутатор 96 94 96 (+31) 96
Протоколы взаимодей- ствия Q3 TMN SNMP Q3 TMN, SNMP Q3 TMN
Диапазон напряжений стационарного пита- ния, В 36...60 28...72 48...60 38...72
Наличие индикации состояния модуля RTU _ — Светодиодные индикаторы, ЖК-дисплей Светодиодные индикаторы на модулях, дисплей Светодиодные индикаторы, дис- плей, локальный модуль доступа
Таблица 11.6. Системы мониторинга ОК
Характеристи ка Система
AccessFiber (Agilent Tech- nologies (HP)) Atlas (Wavetek Wandel& Goltermann) FiberVisor (EXFO) Orion (GN Nettest)
Функциональность Близка к полной Близка к полной Полная Близка к полной
Расширяемость и масштабируемость Близка к полной Близка к полной Полная Близка к полной
Технические харак- теристики Высокие Высокие Наивысшие Наивысшие
Совместимость с различными ГИС Нет Нет Есть Нет
Стоимость Высокая Средняя Средняя Средняя
Наличие сертифика- тов в России Нет Нет Нет Есть
Общая оценка Хорошо Близка к отличной Близка к отличной Близка к отличной
Построение и развитие крупных корпоративных сетей показывает, что систему монито-
ринга ОК ВОЛС рекомендуется планировать на этапе общего проектирования цифровой се-
ти. При развитии большой и протяженной сети до уровня, при котором необходимость ус-
тановки систем RFTS становится очевидной как по техническим, так и экономическим со-
ображениям, очень важно сделать правильный выбор системы мониторинга ОК ВОЛС. Из
приведенных результатов видно, что на российском рынке имеется достойный выбор мно-
гофункциональных, надежных и гибких систем дистанционного и непрерывного монито-
ринга ОК ВОЛС.
Глава 12
Внутри каждой большой задачи сидит ма-
ленькая, пытающаяся пробиться наружу.
Закон Хоара для больших задач. -
Закон Мерфи: Мерфология -
общая и частная
Цифровые технологические сети связи
12.1. Основы построения цифровых
технологических сетей
Виды цифровых технологических сетей. Применение на практике новых возможностей
современной аппаратуры ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH, с одной стороны и назревшая потреб-
ность создания современных цифровых корпоративных сетей для обеспечения цифровы-
ми каналами связи различных систем специального технологического назначения, с дру-
гой, требуют рассмотрения всего комплекса вопросов построения цифровых технологиче-
ских сетей (ЦТС) [78].
В широком смысле к технологическим сетям ведомственных (или корпоративных) се-
тей связи могут быть отнесены все виды вторичных сетей, обеспечивающих услугами связи
определенное ведомство или корпорацию, начиная от производственных телефонных сетей
и сетей селекторных совещаний до сетей передачи данных, как это принято на практике [21,
56]. Однако в нашем рассмотрении ограничимся основными видами ЦТС в более узком
смысле, как это будет определено далее.
Принципы и методы построения ЦТС, вопросы планирования и методы их интеграции в
корпоративных сетях связи - вот неполный перечень принципиальных вопросов, которые
требуют рассмотрения, анализа и практических выводов и рекомендаций, так как эти во-
просы до настоящего времени или недостаточно рассмотрены в научно-технической лите-
ратуре, или недоступны для большинства специалистов.
Для определенности, не теряя при этом общности подхода к проблеме построения ЦТС
в целом, ограничимся конкретными примерами из области электроэнергетики, где накоплен
определенный практический опыт реализации подобных сетей и систем.
Во всех больших и сложных технологических системах и комплексах таких, например,
как энергосистемы, системы добычи и транспортировки газа, нефти и других требуются на-
дежные и оперативные системы и средства управления технологическими процессами, ко-
торые могут быть реализованы на основе современных сетевых технологий. В составе сис-
тем управления технологическими комплексами, как правило, предусмотрены системы те-
леуправления, включающие комплексы телемеханики (телесигнализации, телеизмерений и
передачи команд), системы технологической защиты (в электроэнергетике это - системы
РЗА линий электропередачи и т.п.), системы диспетчерского управления для передачи дан-
ных и телефонной связи.
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ
245
При этом системы технологической защиты и телеуправления предъявляют довольно
высокие требования к каналам связи в части их готовности, надежности и времени пере-
дачи информационных сигналов и, как следствие, требуют применения выделенных кана-
лов связи.
Таким образом, в соответствии с видами технологических систем различают следую-
щие основные виды цифровых технологических сетей - сетей каналов связи:
- телеуправления или телемеханики (ТМ);
- технологической или релейной защиты и автоматики;
- автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) (в электро-
энергетике);
- диспетчерского управления.
Особенности построения цифровых технологических сетей. Специализация вторич-
ных сетей накладывает определенные требования, как на организацию цифровых каналов,
так и на методы построения ЦТС. При этом системы или сети технологической защиты и
телеуправления (телемеханики) предъявляют очень жесткие требования к готовности, на-
дежности и времени передачи информационных сигналов по каналам связи. По ведомст-
венным техническим требованиям, для организации технологической связи требуются вы-
деленные каналы с необходимым резервированием. Поэтому для большинства ЦТС, общим
требованием является необходимость организации выделенных каналов с заданной полосой
пропускания или скоростью передачи. Как правило, ЦКС для ЦТС должны удовлетворять
требованиям, предъявляемым к цифровым каналам первичных сетей [40, 56], а в ряде слу-
чаев - дополнительным специальным требованиям [21, 78].
При переходе от медных кабелей связи к оптическим и применение современных ЦСП
ПЦИ/PDH и СЦИ/SDH появляется возможность существенно модернизировать сущест-
вующие технологические сети и создать высоконадежные интегрированные технологиче-
ские сети с цифровыми каналами связи для решения всего комплекса технологических за-
дач в электроэнергетике [21, 78]. Применение ЦКС для различных систем РЗА, используе-
мых в электроэнергетике, - это возможность не только повысить надежность канала связи,
но и обеспечить резервирование каналов современными средствами при соответствующей
организации и интеграции технологической сети в единую корпоративную или ведомствен-
ную сеть связи.
Сигналы систем РЗА в электроэнергетике передаются с помощью специализированной
аппаратуры по отдельным (выделенным) каналам связи. При этом на большинстве воздуш-
ных (ВЛ) и кабельных линий высокого напряжения предусматривается резервирование ка-
налов связи для систем РЗА. В электроэнергетике для передачи сигналов РЗА в настоящее
время широко используются кабельные линии связи и ВЧ-каналы по ВЛ. Применение ВЧ-
каналов и медных кабелей связи для систем РЗА не всегда оправдано как по экономическим
соображениям, так и из-за недостаточно высокой надежности традиционных каналов и ли-
ний связи. Поэтому практический интерес представляют организация и построение цифро-
вых каналов связи, и создание цифровых технологических сетей для одной из важнейших
технологических систем электроэнергетики - систем РЗА или, точнее, - систем автоматиче-
ского противоаварийного управления, интегрируемых в специализированные комплексы
ЦВС на основе цифровой первичной сети связи.
Специальные требования к ЦТС. При построении технологических сетей с учетом
специализации по видам пользовательских систем к ЦТС предъявляются определенные до-
полнительные требования, как на организацию цифровых каналов, так и на методы по-
строения. Рассмотрим специальные требования, предъявляемые к ЦТС с точки зрения их
246
ГЛАВА 12
влияния на выбор ЦСП и методы организации ЦКС для ЦТС в целом. Такие требования к
ЦКС для систем РЗА обусловлены необходимостью передачи специальных сигналов управ-
ления технологическими процессами. Эти требования зависят от вида технологической свя-
зи и типа первичных сигналов соответствующего технологического оборудования, которые
могут быть аналоговыми или цифровыми, к ЦКС. При этом для систем РЗА и ТМ управ-
ляющие сигналы должны передаваться, как правило, за время 5...50 мс и иметь полосу час-
тот в пределах полосы пропускания канала ТЧ.
Для технологических систем РЗА с цифровыми первичными сигналами типа сигналов
микропроцессорных защит (МПЗ) требуются ЦКС, которые являются каналами передачи
данных. В этом случае нужно согласовать пользовательские интерфейсы аппаратуры ЦСП и
входные и/или выходные интерфейсы технологического оборудования по определенном}
протоколу передачи данных или определенному стандарту. Например, для большинства рас-
сматриваемых систем одним из наиболее распространенных является ОЦК Е0 (64 кбит/с) с
интерфейсом, соответствующим Рек. G.703 ITU-T.
Для технологических систем РЗА с выходными аналоговыми первичными сигналами
(например, системы РЗА типа ДЗЛ, ДФЗ) необходимо учитывать специфику передаваемых
сигналов и временные задержки, возникающие в ЦКС и ЦТС, которые являются характер-
ной особенностью всех цифровых сетевых технологий. В системах, предъявляющих жесткие
требования к времени передачи и переключения информационных сигналов, в частности для
систем РЗА и некоторых систем телеуправления, возможные временные задержки сигналов
должны серьезно приниматься во внимание. Именно поэтому для таких систем требуется
вполне определенная организация ЦКС, которая тесно связана с топологией ЦТС и метода-
ми резервирования каналов связи.
Обсудим подробнее эти вопросы. В качестве примера рассмотрим организацию ЦКС
для систем РЗА типа продольных дифференциальных защит линий (ДЗЛ) высокого на-
пряжения в электроэнергетике. Системы ДЗЛ защищают воздушные (ВЛ) или кабельные
(КЛ) линии электропередачи высокого напряжения от короткого замыкания (КЗ) и осно-
ваны на сравнении значений и фаз токов на концах защищаемой линии. Не вдаваясь под-
робно в технику систем ДЗЛ, отметим, что общим для подобных технологических систем
дифференциального типа является двусторонняя передача двух аналоговых сигналов в
некотором частотном диапазоне с центральной частотой f0 и последующее их сравнение в
приемном устройстве. При этом для четкого срабатывания исполнительных устройств
систем ДЗЛ время запаздывания сигналов (обычно с частотой f0 ~ 50 Гц) относительно
друга друг не должно превышать некоторого максимального значения t3max. Для систем
ДЗЛ рассматриваемого типа, достаточно широко применяемых в электроэнергетике, зна-
чение t3max не должно превышать долей миллисекунд. Другим требованием к ЦКС для
систем РЗА является необходимость резервирования каналов связи, которое может быть
осуществлено как на аппаратном, так и на сетевом уровнях. Указанные выше требования
могут быть удовлетворены за счет соответствующего выбора ЦСП и оптимальной органи-
зации ЦКС и ЦТС в целом.
12.2. Цифровые системы передачи для
технологических сетей
Цифровые системы передачи компании АВВ. В настоящее время среди большого числа
производителей оборудования ЦСП ПЦИ/PDH для построения современных специализиро-
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ
247
ванных ЦТС находят применение на практике специализированные ЦСП компаний АВВ
Power Automation (Швейцария) и ТТС Marconi (Чехия), а в последнее время и ЦСП отечест-
венного производителя - компании «Супертел».
Мультиплексоры семейства FOX компании ABB Power Automation - гибкие универ-
сальные мультиплексоры FOX-U (скорость передачи 8 Мбит/с, 120x64 кбит/с), мультиплек-
соры FOX-20 (20x64 кбит/с) и компактные мультиплексоры FOX-6 Plus (7x64 кбит/с) спе-
циально разработаны для применения в электроэнергетике и смежных отраслях промыш-
ленности. Они предназначены для построения цифровых технологических сетей широкого
назначения, включая ЦТС для систем РЗА - МПЗ типа REL 551 и тому подобных, а также
устройств, отключающих импульсы (УОИ), выпускаемых корпорацией АВВ.
ЦСП компании АВВ - универсальные мультиплексоры FOX-U имеют широкий выбор
интерфейсов передачи и пользовательских интерфейсов доступа как для передачи данных и
каналов ТЧ, так и различных видов и систем РЗА (типа МПЗ и УОИ) (рис. 12.1).
Интерфейсы Интерфейсы
дотупа
передачи
SUBLA
EXLAN
NEMCA
2 Мбит/с
SUUC
ISDN
ISDN
GcvOD
EXLIC/
EXBAT
тинсж
TUNOS
2 Мбит/с,
G.703 (эл.)
V.24
V.35
X.21
Реле
защиты
Тональная
частота
Тональна
частота
SULIC/
SUBAT
Е&М
2/4 пр.
8 Мбит/с (ОК)
64 кбит/с
FOX 20, FOX 6 Plus
электрический
(прозрачный)
V.24 / V.28
V.11 / Х.24
V.35
V.36
HDSL, 2 Мбит/с
(КЛС)
G.703
64 кбит/с
Реле II
защиты
FOX-U
MUX
FOX-U
ОХС...(РРЛ)
FOX-U
Рис. 12.1. Интерфейсы передачи и доступа мультиплексора FOX-U
На рис. 12.2 показаны варианты схем передачи сигналов РЗА - МПЗ типа REL 551 с
помощью аппаратуры ЦСП - мультиплексоров семейства FOX компании АВВ.
248
ГЛАВА 12
а)
б)
Рис. 12.2. Варианты схем передачи сигналов РЗА - МПЗ
с помощью аппаратуры ЦСП семейства FOX:
a) FOX6 Plus - FOX-U; б) FOX 20; в) с помощью ОК; г) с помощью КЛС и FOX-U
V.35, V.36, Х.21, RS530 56/64
Компания ABB Power Automation выпускает так же универсальный мультиплексор
PDH/SDH - FOX 515 уровня STM-1 для различных сетевых применений в электроэнергети-
ке, имеющий широкий выбор пользовательских интерфейсов разнообразного назначения
(рис. 12.3).
Рис. 12.3. Внешний вид мультиплексора PDH/SDH FOX 515 с интерфейсами доступа
В АО «Мосэнерго» в настоящее время находится в эксплуатации ЦТС на базе универ-
сальных мультиплексоров FOX-U для систем РЗА - МПЗ типа REL 551. Системы МПЗ под-
ключены к цифровым каналам передачи данных четырех универсальных мультиплексоров
FOX-U, образующих локальную ЦТС и использующих оптический и медный кабели связи.
Указанная ЦТС впервые реализована в России и успешно эксплуатируется свыше трех лет.
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ
249
Основным недостатком оборудования ЦСП компании АВ В является то, что оно предна-
значено для подключения только систем РЗА (МПЗ, УОИ) производства компании АВВ и
имеет достаточно высокую стоимость по сравнению с аналогичным оборудованием других
производителей.
Цифровые системы передачи компании ТТС Marconi. Семейство мультиплексоров
ПЦИ/PDH компании ТТС Marconi: гибкий мультиплексор РСМХ1 (2 Мбит/с, 30x64 кбит/с),
универсальный мультиплексор PCM30U (2 Мбит/с, 30x64 кбит/с) и мультиплексор для сис-
тем РЗА типа PCM30U-OCH (2 Мбит/с, 10x64 кбит/с) позволяют организовать цифровые
технологические сети практически для всех известных категорий пользователей, включая
различные системы РЗА.
Рассмотрим подробнее возможности аппаратуры ЦСП компании ТТС Marconi для орга-
низации цифровых каналов связи и создания цифровых технологических сетей для систем
РЗА в электроэнергетике.
Семейство первичных мультиплексоров компании ТТС Marconi РСМХ1, PCM30U,
PCM30U-OCH обеспечивает базовую скорость передачи 2,048 Мбит/с (интерфейс передачи
Е1 по стандарту G.703) как по оптическому, так и по медному кабелям связи. Такие муль-
типлексоры позволяют сформировать до 30 цифровых каналов с различными пользователь-
скими интерфейсами. Они предназначены для организации высоконадежной (с автоматиче-
ским управлением и резервированием) сети связи при полной совместимости по междуна-
родным стандартам интерфейса передачи Е1 с оборудованием ЦСП СЦИ/SDH. Все семей-
ство оборудования ЦСП ПЦИ/PDH компании ТТС Marconi имеет единую интегрированную
систему управления, обеспечивающую возможности конфигурации, контроля элементов се-
ти и сети в целом и резервирования каналов с автоматическим переконфигурированием се-
ти в случае возникновения отказов.
Отличительной особенностью мультиплексора РСМХ1 является наличие унифициро-
ванного пользовательского интерфейса, программно настраиваемого с помощью системы
управления под все основные типы пользовательских интерфейсов. Имеются также пользо-
вательские интерфейсы, обеспечивающие подключение цифровых каналов 64 кбит/с для
передачи данных, включая микропроцессорные защиты.
Первичный мультиплексор PCM30U (рис. 12.4) является универсальным 30-ти каналь-
ным, предназначенным для применения при организации крупных сетей различной струк-
туры. На его основе выпускается оборудование PCM30U-OCH для организации ЦКС и пе-
редачи сигналов различных систем РЗА (рис. 12.5).
Аппаратура ЦСП типа PCM30U-OCH, построенная на основе универсального мультип-
лексора PCM30U, предназначена для передачи сигналов различных систем РЗА и обеспечи-
вает следующие функции:
- двунаправленную передачу до восьми дискретных команд с высокой степенью защи-
ты и фильтрацией помех;
- дуплексную передачу двух независимых синусоидальных сигналов частотой 50 Гц
для систем ДЗЛ;
- передачу сигналов МПЗ с цифровым интерфейсом 19,2...64 кбит/с;
- прямое сопряжение с защитой, оснащенной оптическим интерфейсом;
- передачу сигналов РЗА в канале ТЧ в полосе частот 0,3...3,4 кГц;
- дистанционный мониторинг состояния оборудования и канала передачи;
- резервированную передачу сигналов по двум одинаковым устройствам;
- независимый оконечный трафик по оптическому или медному кабелю;
- подключение оцифрованных сигналов защит по интерфейсу Е1 к гибкому мультип-
лексору;
- подключение по интерфейсу Е1 к транспортной сети СЦИ/SDH.
250
ГЛАВА 12
Интерфейсы доступа
Интерфейсы передачи
। Абонент
МБ
UNI
I Абонент
ЦБ
5x2-пр.
Основная
линия АТС
АТС СУ сигнали-
зации Е&М
ТЕМ
6х2/4-пр.
Е&М
SNT
RDM 12L_12 j
РРЛ
АТС СУ си гнали
зации
MX данных I
или KSO
Синхронизация
Синхронизация
64 кбит/с
V.24/V.28, X.21/V.11;
V.35, V.36, RS485;"
EIA530/RS530
СУ - согласующее устройство
SAB
6х2-пр.
2048 кбит/с
DJV
2xV.24/V.28
4xV.24ZV.28
SNT
6х2/4-пр.
2100 Гц
G.703 (ОК);
G.703 (КЛС);
HDSL (КЛС)
2/3 провода;
РРЛ
D64
6x64 кбит/с
G.703
।
t
Рис. 12.4. Интерфейсы передачи и доступа мультиплексора РСМХ1
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ
251
0,3...38,4 кбит/с, асинхр. сигн. V24/V28
0,6...38,4 кбит/с, асинхр. сиги. У24/У28| ГЧЛ
1,2..64 кбит/с, синхр. сигн. Х.21, V.24/V.28
______________64 кбит/с G.703I ррд
противонаправленный сигнал >
64 кбит/с G.703 сонаправленный сигнал САА
64 кбит/с V.24/V.28 RS422 П\/ЭЛ
64 кбит/с X.21/V.36 RS485
128...1024 кбит/с Х.21 V.36
ISDN
Передача команд реле
2x50 Гц
2048 Кбит/с
Телефон, модем
Учрежденческая АТС
Служебный телефон
Телефон 3-пр]
Телефон 3/4-пр. i
Конференцсвязь [
АТС 2/4-пр. Е&М
№
.. мв. .:. .. dllBBiBBiiiiSI
....PU1 ... 1 <•
to
G.703 (ОК);
G.703 (КЛС);
HDSL (КЛС)
2/3 провода;
РРЛ
Рис. 12.5. Интерфейсы передачи и доступа
универсального мультиплексора PCM30U
мДМДмаи
Телефон с местной батареей! МП
500 бит/с в 16 - м КИ
В составе аппаратуры PCM30U-OCH или PCM30U разработан блок оптического стыка
FX с циклом синхронизации по стандарту FOX со скоростью передачи 2 Мбит/с. Он пред-
назначен для стыковки по одномодовому оптическому волокну (с разъемами FC/PC аппара-
туры PCM30U-OCH или PCM30U, компании ТТС Marconi) с аппаратурой FOX систем пе-
редачи сигналов защит, аппаратурой МПЗ REL-316 и REL-551 (компании АВВ). Структура
кадра передачи аппаратуры РСМ полностью соответствует фирменному стандарту аппара-
туры FOX. При этом данные в направлении удаленной стороны передаются только в одном
канальном интервале кадра ИКМ в определенных его разрядах мультиплексора FOX. Сис-
тема управления сетью DORIS полностью отслеживает состояние синхронизации аппарату-
ры РСМ и FOX. На рис. 12.6 представлены типы интерфейсов доступа для сигналов защит и
виды систем РЗА для подключения к аппаратуре PCM30U-OCH.
252
ГЛАВА 12
PCM30U-OCH
PCM30U-OCH
УОИ
ДЗЛ
МПЗ
рз
Канал
ТЧ
УОИ
ДЗЛ
МПЗ
Рис. 12.6. Схема подключения сигналов систем РЗА с помощью аппаратуры PCM30U-OCH
РЗ
канал
ТЧ
Таким образом, аппаратура ЦСП ПЦИ/PDH компании ТТС Marconi обеспечивает ком-
плексное использование мультиплексора PCM30U-OCH для организации ЦКС и построе-
ния специализированных ЦТС для большинства основных видов систем РЗА. С учетом
имеющихся разработок устройств согласования ЦСП PCM30U-OCH с системами РЗА типа
ДЗЛ отечественного производства, по оценкам специалистов имеется возможность модер-
низации таких устройств согласования для их применения с дифференциально-фазной за-
щитой (ДФЗ) линий электропередачи, имеющей самое широкое распространение в россий-
ской электроэнергетике. В этом случае аппаратура ЦСП PCM30U-OCH позволит полностью
решить проблему создания ЦТС для всех основных типов систем РЗА.
Кроме этого аппаратура ЦСП компании ТТС Marconi полностью сопрягается с аппарату-
рой ЦСП компании АВВ (как по интерфейсам, так и по синхронизации кадра передачи), что
позволяет создавать однородные ЦТС в крупных корпоративных сетях на базе аппаратуры
обоих производителей ЦСП для всех видов и типов систем РЗА различных производителей.
Цифровые системы передачи компании «Супертел» - отечественная аппаратура
ЦСП ПЦИ/PDH, так же, как и аппаратура ЦСП компании ТТС Marconi, предназначены для
применения на ведомственных и корпоративных сетях связи и обеспечивают организацию
цифровых каналов связи для целого ряда специализированных ЦТС. Это первая отече-
ственная компания, освоившая выпуск гибких универсальных мультиплексоров типа
МП-1/2/4 в различных модификациях для широкого применения. ЦСП ПЦИ/PDH компании
Супертел представляют функционально наиболее полное семейство отечественной аппара-
туры подобного класса.
Первичный мультиплексор МП представляет собой многофункциональную каналообра-
зующую аппаратуру ЦСП ПЦИ/PDH с возможностью ввода/вывода заданного числа ОЦК и
гибкого его конфигурирования. Он предназначен для формирования первичных цифровых
сигналов электросвязи со скоростью передачи 2,048 Мбит/с в соответствии с Рек. G.703,
G.704 ITU-T с резервированием (1+1) либо без резервирования и возможностью преобразо-
вания электрического сигнала в оптический линейный. Пользовательские интерфейсы
мультиплексора МП в ЦТС обеспечивают подключение систем ТМ, однако не позволяют
подключать системы РЗА (см. табл. 7.1).
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ
253
12.3. Организация каналов связи
Принципы построения ЦТС. Основные принципы организации ЦКС для построения ЦТС
на базе цифровой первичной сети, являющейся транспортной средой и одновременно осно-
вой построения комплекса интегрированных ЦВС, рассмотрены в [78]. Проблема разработ-
ки и построения специализированных ЦВС - ЦТС на базе ЦПС является комплексной. Ее
решение тесно связано с планированием и построением корпоративной сети, требует учета
особенностей построения ЦПС и предусматривает необходимую степень интеграции пер-
вичной и вторичных сетей [79]. С учетом этого принципы организации и построения ЦТС и
специализированных ЦВС можно сформулировать следующим образом:
- применение современных ЦСП на базе оптических кабелей связи;
- комплексное применение оборудования и аппаратуры ЦСП ПЦИ/PDH;
- применение универсального оборудования и аппаратуры ЦСП;
- интеграция ЦКС в специализированные ЦВС (или выделенные ЦТС) и отдельные
комплексы с единой системой управления;
- обеспечение первичного (аппаратного) резервирования ЦКС средствами оборудова-
ния ПЦИ/PDH;
- обеспечение резервирования цифровых каналов и трактов передачи ЦТС в ЦПС
средствами оборудования СЦИ/SDH;
- интеграция специализированных ЦКС для систем РЗА и ЦТС на базе ЦПС в специа-
лизированные распределенные комплексы ЦВС с многоуровневой интегрированной
системой управления.
Методы организации цифровых каналов связи для систем РЗА. При организации
ЦКС для систем РЗА, применяемых в электроэнергетике, необходимо учитывать опреде-
ленные требования к резервированию каналов и ограничения, накладываемые различными
системами РЗА на передачу сигналов защит. Так, для продольных ДЗЛ, как это уже отмеча-
лось, основным ограничением является время задержки входных/выходных сигналов, по-
ступающих на пользовательские интерфейсы оборудования ЦСП. Это означает, что время
передачи и/или задержки сигнала по ЦКС, организованным в ЦТС для передачи сигналов
систем ДЗЛ от каждого удаленного терминала (полукомплекта), не должно превышать оп-
ределенного максимального значения t3max (как правило, не более нескольких долей милли-
секунд). На практике, при соответствующей организации ЦКС и оптимальном планирова-
нии ЦТС, интегрированной с цифровой первичной сетью, удовлетворить указанному требо-
ванию нетрудно.
На рис. 12.7 показана схема подключения различных систем РЗА к аппаратуре ЦСП
PCM30U-OCH и вариант резервирования ЦКС аппаратными средствами такой ЦСП. Поль-
зовательские интерфейсы аппаратуры PCM30U-OCH позволяют одновременно передавать
до 8 команд от различных устройств РЗА и дополнительно подключать 2 канала ТЧ. При
этом ЦСП обеспечивают передачу сигналов защит по оптическому и медному кабелям на
расстояние до 30 и 10 км соответственно. Возможность распространения сигналов систем
РЗА в двух направлениях, обеспечиваемая аппаратурой PCM30U-OCH, позволяет уменьшить
время переключения на резервный канал связи до времени срабатывания реле (менее 0,3 мс).
Однако следует отметить, что для подключения систем ДЗЛ отечественного производства к
аппаратуре ЦСП PCM30U-OCH требуется применение дополнительных устройств сопря-
жения. Такие устройства в настоящее время разработаны специалистами ВНИИЭ и успеш-
но прошли лабораторные испытания.
9 — 1823
254
ГЛАВА 12
Сигналы защит
Сигналы защит
Сигналы защит
Сигналы защит
Рис. 12.7. Схемы включения систем РЗА и резервирование ЦКС
на основе аппаратуры PCM30U-OCH при передачах по линиям:
а) рабочей; б) резервной
Важным обстоятельством является обеспечение аппаратурой ЦСП типа PCM30U-OCH,
прямого аппаратного резервирования каналов передачи сигналов систем РЗА по требованиям,
существующим в электроэнергетике. Дополнительные возможности по резервированию циф-
ровых каналов для систем РЗА появляются при интеграции оборудования и аппаратуры
ПЦИ/PDH в ЦТС на базе первичной транспортной сети СЦИ/SDH (рис. 12.8).
Интерфейсы защит Интерфейсы защит
Рис. 12.8. Схема организации цифровых каналов связи для систем РЗА
на основе аппаратуры семейства PCM30U и цифровой первичной сети
Рассмотрим и проиллюстрируем основные принципы и методы организации ЦТС для
систем РЗА на базе ЦПС и их интеграции, а так же приведем примеры реализации такого
подхода.
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ
255
12.4. Интеграция технологических сетей в первичной сети
Резервирование цифровых каналов для систем РЗА. При разработке топологии ЦТС и
ЦПС необходимо предусматривать резервирование сетевых элементов на аппаратном и се-
тевом уровнях, резервирование трактов и каналов, увязать топологию ЦПС с организацией
ее управления и синхронизации, а также найти оптимальный вариант подключения ЦТС к
ЦПС [78, 79]. В современной аппаратуре ЦСП ПЦИ/PDH ведущих производителей преду-
сматриваются, как аппаратные, так и сетевые средства резервирования ЦКС. При ком-
плексном планировании ЦВС, ЦТС и корпоративной сети в целом эти возможности могут
быть дополнены средствами резервирования каналов и трактов, заложенными в аппаратуру
и оборудование СЦИ/SDH.
Сети на основе ЦСП СЦИ/SDH обладают встроенной отказоустойчивостью, обеспечи-
ваемой за счет избыточности кадров, способности мультиплексоров резервировать тракты и
жизненно важные блоки сетевых элементов. Кроме того, благодаря соответствующей топо-
логии сегментов транспортной сети в виде колец достигается резервирование линий, а бла-
годаря организации топологии сопряжения сегментов сети - резервирование трактов и ка-
налов в сегментах сети.
Вопросы резервирования сетей СЦИ/SDH достаточно подробно рассмотрены в гл. 8.
Отметим лишь некоторые наиболее важные с практической точки зрения проблемы ре-
зервирования при планировании сети СЦИ/SDH. Обычно основной базовой конфигураци-
ей сети является топология двойных колец, образующих сегменты сети. Для повышения
надежности и живучести всей сети смежные сегменты - кольца сопрягаются друг с дру-
гом не менее чем в двух узлах. В сети предусматривается необходимая степень резерви-
рования трафика путем резервирования трактов за счет соответствующей избыточности
пропускной способности сети. Резервирование в сетях ПЦИ/PDH слабо освещено в тех-
нической литературе, а резервирование ЦКС в специализированных ЦВС и ЦТС на базе
их интеграции в цифровой первичной сети и вовсе не рассматривались. Уделим послед-
ним особое внимание.
Основные принципы построения специализированных ЦВС могут быть проиллюстри-
рованы на примере построения ЦТС для систем РЗА предприятий электрических сетей
крупной энергосистемы. На рис. 12.9 показаны некоторые варианты интеграции таких ком-
плексов ЦТС для систем РЗА в единую ЦТС на базе аппаратуры семейства ЦСП РСМ (ком-
пании ТТС Marconi) и ЦПС СЦИ/SDH. Такая ЦТС организуется как наложенная специали-
зированная сеть, в которой предусматривается и обеспечивается двухуровневое резервиро-
вание ЦКС как во вторичной сети средствами аппаратуры ПЦИ/PDH, так и в первичной
средствами аппаратуры и оборудования СЦИ/SDH.
Поясним возможные варианты организации и резервирования ЦКС для систем РЗА на
примере рассматриваемой ЦТС. В ЦТС обеспечивается подключение до восьми полуком-
плектов систем РЗА соответствующего типа к каждому мультиплексору PCM30U-OCH и до
четырех МПЗ к каждому мультиплексору РСМХ1.
Аппаратура PCM30U-OCH обеспечивает возможность двухкратного резервирования
ЦКС в сети ПЦИ/PDH на участках между узлами вторичной сети 1-2-3 (точнее - на участ-
ках 1-2 и 2-3). Первый уровень резервирования ЦКС обеспечивается средствами аппарату-
ры PCM30U-OCH, как было рассмотрено выше. Следующий уровень достигается резерви-
рованием канала (тракта) Е1 аппаратуры PCM30U, подключенного к MBB/ADM ЦПС по
кратчайшему пути и по одному и тому же оптическому кабелю (при использовании различ-
ных оптических волокон для подключения различных ЦСП).
Q*
256
ГЛАВА 12
РСМХ1
ЦПС
4
3
8
STM-4 (622 Мбит/с)
TMN DORIS
Windows 98
Windows NT
BKZ
PCM30U
PCM зои
3.N
Сигналы защит I
Сигналы защит
Сигналы защит
л 2 Мбит/с
1.N
PCM 30U - ОСН J
Аппаратура ЦСП компании
ТТС Marconi под управлением системы DORIS
PCM 30U
d
МВ В/ADM-4
Узлы (1-8) ЦПС с синхронным мультиплексором SDH
/ \ ADM-4 уровня STM-4 (622 Мбит/с)
Рис. 12.9. Схема организации ЦТС для систем РЗА и ТМ с резервированием
каналов на основе цифровой первичной сети
Еще один уровень резервирования ЦКС для всех подключаемых систем РЗА в канале
(тракте) Е1 может быть обеспечен путем организации резервных цифровых каналов Е1
(2,048 Мбит/с) в цифровой первичной сети. Для этого цифровые потоки Е1, поступающие
от аппаратуры PCM30U-OCH в ЦПС, полностью резервируются с помощью средств аппа-
ратуры ЦСП сети СЦИ/SDH и системы управления ЦПС на участках между узлами первич-
ной сети 1-2-3 (так называемое резервирование трактов в первичной сети).
Таким образом ЦКС резервирование систем РЗА, подключаемых к аппаратуре
PCM30U-OCH, в интегрированной ЦТС может быть максимально трехкратным: первичное
с помощью аппаратуры PCM30U-OCH, вторичное за счет организации резервных ЦКС
средствами аппаратуры PCM30U и ЦПС и третичное с помощью средств резервирования
трактов ЦПС. При этом время переключения на резервные тракты ЦПС составляет не более
50 мкс. Таким образом средствами ЦПС обеспечивается полная работоспособность всех
систем РЗА даже при обрыве оптического кабеля на любом участке интегрированной сети.
Оценки показывают, что общая протяженность резервных трактов систем ЦСП СЦИ/SDH,
предназначенных для специализированных ЦВС и ЦТС, может достигать до 100 км.
При разработке топологии ЦВС и ЦТС необходимо предусматривать резервирование
как сетевых элементов на аппаратном и сетевом уровнях, так и трафика, увязать топологию
сети с организацией ее управления и синхронизации, предусмотреть оптимальные варианты
их подключения к ЦПС. В современном оборудовании ПЦИ/PDH ведущих производителей
оборудования ЦСП предусматриваются, как аппаратные, так и сетевые средства резервиро-
вания ЦКС, которые при комплексном планировании корпоративной сети дополняются
средствами резервирования каналов и трактов, заложенными в оборудование и организа-
цию ЦПС на основе ЦСП СЦИ/SDH.
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ
257
12.5. Цифровые технологические сети
в корпоративных сетях связи
Организация и построение ЦТС. Цифровые технологические сети в корпоративных сетях
связи строятся по принципам и методам организации и построения цифровых каналов и
ЦТС. При этом ЦСП выбирается на основе критериев, сформулированных в гл. 7, с учетом
особенностей построения ЦТС для конкретной корпоративной сети связи.
Рассмотренные подходы поэтапно реализуются в АО «Мосэнерго» в процессе создания
ЦПС и на этой основе комплексов ЦВС и ЦТС единой информационной сети связи. На ана-
логичных принципах разрабатываются и создаются ЦТС на ведомственных сетях связи.
На пути практической реализации ЦТС для систем РЗА в электроэнергетике были прове-
дены как лабораторные, так и линейные промышленные испытания ЦСП типа PCM30U-OCH
с различными системами РЗА на действующих объектах [58].
Устройства сопряжения ЦСП с оборудованием систем РЗА типа ДЗЛ. При построе-
нии современных ЦТС необходимо сопрягать существующее технологическое оборудова-
ние с аппаратурой ЦСП. Подключать такое оборудование (примером которого могут слу-
жить системы РЗА типа ДЗЛ) к каналам доступа ЦСП сетей можно как непосредственно на
интерфейсах ЦКС, так и на интерфейсах каналов ТЧ с помощью устройств сопряжения.
Устройства сопряжения с защитой (УСЗ) для ЦСП и систем РЗА типа ДЗЛ (а в дальнейшем
и ДФЗ) могут быть выполнены как в виде отдельных блоков, так и возможна их интеграция
непосредственно в аппаратуру ЦСП в виде интерфейсных плат.
В системах РЗА типа продольных ДЗЛ сравниваются комплексные значения токов
- токи прямой и обратной последовательности, к - числовой коэффици-
ент, на концах защищаемой линии электропередачи. Для сравнения однофазное напряжение
с частотой 50 Гц, амплитуда которого пропорциональна разности токов, передается с каж-
дого конца линии на противоположный конец канала связи. В используемых в настоящее
время в России ДЗЛ таким каналом служит медный кабель связи. Специализированный
мультиплексор для каналов защиты PCM30U-OCH позволяет передавать сигнал частотой
50Гц как в проводном, так и оптическом каналах связи.
Сигналы ДЗЛ можно передавать и с помощью канала ТЧ аппаратуры ЦСП. Это реше-
ние более универсально, чем описанное выше, так как при нем можно использовать любую
аппаратуру ЦСП, работающую по проводному, радиорелейному или оптическому каналу, в
частности мультиплексоры PCM30U, РСМХ1, FOX-U и т.п. Для сопряжения ДЗЛ с каналом
ТЧ на практике может найти применение устройство сопряжения с защитой УСЗ для пре-
образования частоты, которое было разработано во ВНИИЭ [58].
Напряжение, пропорциональное комплексному значению - к-Ц), подаваемое от из-
мерительного органа ДЗЛ, преобразуется в УСЗ в амплитудно-модулированный тональный
сигнал. Используется двухполосная амплитудная модуляция, при этом индекс модуляции
пропорционален амплитуде входного напряжения. Частота несущей выбирается в середине
тонального диапазона частот. На приемной стороне модулированный сигнал детектируется
и подается в узел сравнения с напряжением, получаемым от измерительного органа этой
стороны. Принцип сравнения напряжений, такой же, как и в ДЗЛ: рабочее напряжение по
концам линий электропередачи сравнивается с 50%-ной разностью этих же напряжений
(тормозное напряжение). При возникновении внутренних КЗ на линии сумма напряжений
намного превышает их разность и дается импульс на действие выходного реле ДЗЛ; при
возникновении внешних КЗ эта сумма мала.
258
ГЛАВА 12
Устройство на приемной стороне содержит узел сигнализации, контролирующий уро-
вень принимаемого тонального сигнала. При снижении этого уровня ниже заданного защи-
та с выдержкой 2 мс выводится из действия. Если снижение длится более 5 с, производится
внешняя сигнализация. При восстановлении сигнал защиты вводится в действие с задерж-
кой 20 мс.
Разработанное устройство УСЗ обеспечивает подключение систем ДЗЛ к интерфейсам
каналов ТЧ ЦСП аппаратуры ПЦИ/PDH произвольного типа, а также позволяет сопрягать
ДЗЛ, применяемые в электроэнергетике России, с аппаратурой PCM30U-OCH.
Испытания оборудования ЦСП с различными системами РЗА. Мультиплексоры
PCM30U-OCH были испытаны при работе с различными типами защит, как в лабораторных
условиях, так и на действующих энергообъектах кабельной линии электропередачи высоко-
го напряжения.
Такая аппаратура с системой ДЗЛ испытывалась в лабораторных условиях, причем про-
верены варианты передачи сигналов частотой как 50 Гц, так и тональной частоты. В первом
случае использовался узел RO2 мультиплексора, а во втором - узел ЕМ4 (см. рис. 12.7) и
устройство сопряжения с защитой УСЗ. В каждом из вариантов проверялась работа при
осуществлении связи между двумя полукомплектами мультиплексоров по оптическому и
проводному каналам. В процессе испытаний снимались характеристики работы ДЗЛ при раз-
ных значениях токов промышленной частоты на концах защищаемой линии (так называемые
тормозные характеристики). Измерялось время действия защиты при имитации КЗ на линии.
Проверялась работа ДЗЛ при различных неисправностях: обрыве канала, отключении питания
и т.п. Полученные характеристики ДЗЛ при работе с мультиплексором PCM30U-OCH сопос-
тавлялись с аналогичными характеристиками при работе ДЗЛ с кабельной линией связи и
при работе ДЗЛ с УСЗ и моделью канала ТЧ. В результате установлено, что использование
мультиплексора не вносит существенных изменений в характеристики ДЗЛ.
Испытания мультиплексора PCM30U-OCH с защитой линии типа REL 551 компании
АВВ проводили на реальной кабельной линии напряжением 110 кВ ПС Зубовская - ТЭЦ 12
в АО «Мосэнерго». Полукомплекты PCM-30U-OCH с узлами DX-21 были соединены ка-
бельной линией связи длиной около 6 км. При этом использовали аппаратуру HDXL типа
BKZ для преобразования и передачи сигналов.
В ходе испытаний проверяли характеристики действия защиты REL 551 в режиме ДЗЛ при
работе с мультиплексорами PCM30U-OCH компании ТТС Marconi и FOX-U компании АВВ. В
результате испытаний установлено, что токи срабатывания, дифференциальные и тормозные
токи фаз при подаче симметричного трехфазного тока различаются при работе с двумя муль-
типлексорами не более чем на 1,5%. Расхождение времени срабатывания защиты при имита-
ции КЗ на линии не превышало 15%. При отключении питания мультиплексора PCM30U-OCH
(имитация обрыва канала связи) ложного срабатывания защиты не происходило.
После испытаний REL 551 с мультиплексорами PCM30U-OCH была включена в работу
на действующей линии в течение двух недель. За это время не было отмечено нарушений в
работе защиты и канала связи.
Испытания мультиплексора PCM30U-OCH в режиме передачи дистанционных команд
(узел DP) проводились как в лабораторных условиях, так и на реальной линии (той же, что
указана выше). В лаборатории были проверены параметры передачи - пороговые значения
напряжения и времени, которые соответствовали норме. На линии была организована пере-
дача команд и фиксация их приема с помощью специального пульта. Прием фиксировали
непрерывно для выявления ложных команд. Испытания на линии продолжались 2 месяца.
За это время было передано около 200 команд. Отказов при приеме и приемов ложных ко-
манд не отмечено. Повреждений канала не зафиксировано.
ЦИФРОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СЕТИ СВЯЗИ
259
В процессе испытаний мультиплексора PCM30U-OCH на реальной линии было про-
верено функционирование узла RO2, предназначенного для работы с защитой ДЗЛ. По
каналу непрерывно передавали сигнал частоты 50 Гц от специального пульта и периоди-
чески контролировали его прием. За время испытаний не отмечено изменения принимае-
мого напряжения.
Результаты лабораторных и промышленных испытаний показали полное соответствие
рабочих характеристик различных систем РЗА установленным нормативам при организа-
ции цифровых каналов связи с помощью специализированной аппаратуры ЦСП типа
PCM30U-OCH, что дает основание рекомендовать аппаратуру ЦСП такого типа для созда-
ния ЦТС для различных систем РЗА в электроэнергетике.
Перспективы развития цифровых технологических сетей. Применение специализи-
рованного и универсального оборудования ЦСП ПЦИ/PDH компаний АВВ и ТТС Marconi
открывает возможность создания высоконадежных цифровых каналов и построения ЦТС в
электроэнергетике. Интеграция цифровых каналов и комплексов ЦТС для систем РЗА на
базе цифровой первичной сети связи позволяет создавать специализированные ЦВС и ЦТС
для различных систем РЗА с необходимым резервированием цифровых каналов связи.
Аппаратура ЦСП компании ТТС Marconi обладает большой универсальностью для по-
строения ЦТС, пригодна для подключения систем РЗА практически большинства основных
типов и имеет существенно меньшую стоимость по сравнению с аппаратурой ЦСП компа-
нии АВВ. На ее основе можно создавать как специализированные, так и мультисервисные
цифровые вторичные сети для различных технологических систем. Такие сети с многоуров-
невой интегрированной системой управления как составная часть входят в комплексы циф-
ровых вторичных сетей единой информационной сети связи энергосистемы.
В настоящее время капитальные затраты на строительство кабельных линий связи (на
медных кабелях) существенно превышают затраты на строительство оптических. Примене-
ние ЦСП типа PCM30U-OCH для систем РЗА позволяет отказаться от прокладки (по требо-
ваниям, существующим в электроэнергетике) двух (основной и резервной) кабельных ли-
ний связи типа продольных ДЗЛ и перейти на один оптический кабель с тем же (или
большим) необходимым резервированием систем РЗА. Одновременно существенно повы-
шается надежность противоаварийной автоматики и систем РЗА для крупных энергообъек-
тов и, следовательно, экономическая эффективность инвестиций. В перспективе при разра-
ботке специальных устройств сопряжения возможно применение таких ЦСП для систем
РЗА типа ДФЗ, имеющих наибольшее распространение в электроэнергетике.
Рассмотренные принципы и методы построения высоконадежных цифровых каналов
для технологических систем различного назначения являются общими и могут быть ис-
пользованы при построении цифровых технологических сетей для больших корпоративных
сетей связи не только в электроэнергетике, но и в других отраслях промышленности при
создании ведомственных или корпоративных сетей различного назначения.
Основные термины и определения
Верно определяйте слова, и вы освободите
мир от половины недоразумений.
Рене Декарт
Абонент (сети связи) (Subscriber (of Communication Network)) - физическое или юридическое ли-
цо, имеющее договорные отношения с оператором на получение услуг определенного вида связи.
Агент - активный компонент аппаратуры ЦСП, управляющий и контролирующий ее работоспо-
собность; посылает в сеть управления электросвязью (Telecommunications Management Network
(TMN)) сообщения о ее состоянии. Агент может получать команды управления оз менеджера.
Агрегатный блок-блок аппаратуры ЦСП с интерфейсами передачи.
Административное управление системой (System Management) - средства управления, коор-
динации и контроля использования ресурсов системы, позволяющие проводить в жизнь стратегию
применения системы и поддерживать бесперебойное функционирование в соответствии с ней.
Аппаратура окончания канала данных (Data Circuit-Terminating Equipment (DCE)) - техни-
ческие средства, входящие в состав сети передачи данных и обеспечивающие преобразование и коди-
рование данных между оконечным оборудованием данных и сетью передачи данных.
Архитектура сети (Network Architecture) - концепция взаимосвязи компонентов сети, вклю-
чающая совокупность принципов логической, физической и программной организации структуры се-
ти, а так же принципы функционирования технических и программных средств; определяет протоко-
лы и интерфейсы сети.
Архитектура вычислительной сети (Computer Network Architecture) - совокупность принципов
логической и физической организации технических и программных средств, протоколов и интер-
фейсов вычислительной сети.
Архитектура клиент/сервер (Client/Server Architecture) - модель выполнения прикладных про-
грамм в сети, в которой определенный объем работ низкого уровня, таких, как выполнение физи-
ческого поиска в базе данных, происходит на сервере. Обработкой верхнего уровня, включающей
взаимодействие с пользователем, занимаются более мелкие программы, устанавливаемые на рабочие
станции-кл и енты.
Асинхронный режим передачи (ATM) - сетевая технология, предусматривающая статистиче-
ский характер мультиплексирования сигналов, передаваемых в виде ячеек конечной длины.
База данных (Data Base) - совокупность взаимосвязанных данных, организованных по опреде-
ленным правилам на машинных носителях. Могут быть найдены и обработаны с помощью ЭВМ.
Базовый стандарт (Base Standard) - любой стандарт, используемый для построения профиля.
Взаимосвязь открытых систем (Open Systems Interconnection (OSI)) - совокупность принципов
организации взаимодействия между открытыми системами обработки данных в соответствии со стан-
дартами ИСО и рекомендациями МСЭ-Т.
Виртуальное соединение - логический канал между двумя конечными узлами в сети, который ис-
пользуется для доставки ячеек ATM. Логическое соединение, устанавливаемое между двумя конечными
узлами в сети ATM, называют соединением по виртуальному каналу.
Виртуальный канал (Virtual Channel) - однонаправленное соединение для передачи ячеек ATM,
имеющих единый идентификатор.
Виртуальный контейнер - информационная структура, используемая для организации соеди-
нений в слое трактов ЦСП СЦИ/SDH. Виртуальный контейнер нижнего уровня n (VC-n), где n = 1, 2
или 3, содержит один контейнер уровня п (С-n) и трактовый заголовок.
Виртуальный путь (Virtual Path) - путь, объединяющий группу однонаправленных виртуальных
каналов, которые имеют общий идентификатор виртуального пути.
261
Виртуальный терминал (Virtual Terminal) - обобщенная логическая модель различных термина-
лов одного класса, обеспечивающая унифицированное для данного класса абонентских пунктов взаи-
модействие с центральным компьютером.
Временное мультиплексирование (Time Division Multiplexing (TDM)) - временное разделение ка-
налов, при котором парам взаимодействующих систем для передачи данных физические каналы предос-
тавляются по очереди. Различают временное мультиплексирование TDM и статистическое мультип-
лексирование St TDM (Statistical Time Division Multiplexing).
Встроенный канал управления - канал для передачи команд и сообщений между агентами и ме-
неджерами. Служит основой для построения сети управления электросвязью.
Вычислительная сеть (Computer Network) - взаимосвязанная совокупность территориально рас-
средоточенных систем обработки данных, средств и/или систем связи и передачи данных, обеспе-
чивающая дистанционный доступ к ее ресурсам и коллективное использование этих ресурсов.
Глобальная вычислительная сеть (Wide Area Network (WAN)) - вычислительная сеть, охва-
тывающая достаточно большую территорию (время передачи элементарных сигналов между око-
нечными точками значительно больше их длительности). Под достаточно большой территорией по-
нимают город, регион, страну или несколько стран.
Групповой тракт (Group Link) - комплекс технических средств системы передачи, предназна-
ченный для передачи сигналов электросвязи нормализованного числа каналов тональной частоты или
основных цифровых каналов в полосе частот со скоростью передачи, характерной для данного груп-
пового тракта. Групповой тракт в зависимости от нормализованного числа каналов называют пер-
вичным, вторичным, третичным, четверичным или N-ичным групповым трактом. Для цифровых
каналов и трактов: основной - 64 кбит/с, первичный - 2 Мбит/с, вторичный - 8 Мбит/с, третичный -
34 Мбит/с, четверичный - 140 Мбит/с.
Данные (data) - информация, представленная в виде, пригодном для обработки автоматическими
средствами при возможном участии человека, или уже обработанная ими.
Двухпунктовое звено (данных) (Point-to-Point Data Link) - звено данных, функционирующее с
двумя станциями данных.
Демультиплексирование (логических соединений) (Demultiplexing) - функция, выполняемая ло-
гическим объектом-получателем уровня и использующая одно соединение смежного нижнего уровня
для обеспечения нескольких соединений данного уровня.
Дейтаграмма (Datagram) - общее название для единиц данных, которыми оперируют протоколы без
установления соединения. Дейтаграмму протокола IP называют также пакетом.
Документ (Document) - материальный объект с зафиксированной на нем информацией в виде
текста, звукозаписи или изображения и предназначенный для передачи во времени и пространстве в
целях общественного использования и хранения.
Живучесть сети (системы) электросвязи - свойство сети (системы) электросвязи сохранять спо-
собность выполнения требуемых функций в условиях воздействия внешних дестабилизирующих факто-
ров. Живучесть сети характеризуется коэффициентом живучести.
Заголовок (сообщения [блока данных]) (Header) - начальная часть сообщения [блока данных], со-
держащая информацию, необходимую для целей управления.
Защита (данных) от ошибок (Error Control) - процедура уменьшения влияния ошибок, возни-
кающих при передаче и обработке данных.
Защита информации (Information Protection/Security) - комплекс правовых, организационных и
технических (программно-аппаратных) мероприятий, направленных на предотвращение или за-
труднение нанесения ущерба интересам собственников информации.
Звено данных (Data Link) - совокупность канала передачи и компонентов оконечного оборудо-
вания данных, управляемых протоколом уровня звена данных.
Знак (данных) (Character) - член набора элементов, используемый для представления, органи-
зации или управления данными.
Знаки классифицируются следующим образом:
Графические знаки Цифры, буквы, идеограммы, специальные знаки
У прав ляющие символы Символы управления передачей, определители формата, символы кодового расширения, символы управления устройством
262
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Инкапсуляция (Encapsulation) - процесс, с помощью которого интерфейсное устройство поме-
щает специфичные для оконечного устройства кадры или пакеты в кадры или пакеты другого форма-
та. Сеть воспринимает только кадры, форматированные специально для данной сети; следовательно,
интерфейсное устройство данной сети должно выполнить инкапсуляцию.
Интегрированная мультисервисная сеть - сеть, в которой на структурно-логическом и (или)
аппаратном уровнях объединены различные сетевые технологии, обеспечивающие весь спектр или
набор услуг, предоставляемых на основе отдельных сетевых технологий.
Интеграция сетей - объединение сетей на структурно-логическом и аппаратном уровнях.
Интернет (Internet) - система взаимосвязанных компьютерных сетей, предоставляющая услуги
глобального обмена данными на основе стека протоколов TCP/IP.
Интранет (Intranet) - группа локальных вычислительных сетей, объединенная общим протоко-
лом обмена данными TCP/IP. Сети интранет могут существовать вне сети Интернет.
Интерфейс - стык (граница) между двумя взаимодействующими системами (устройствами, ап-
паратурой), определяемый общими функциональными, конструктивными и физическими характери-
стиками, требованиями к протоколам обмена и т.п.
Кадр (данных) (Frame) - протокольный блок данных уровня звена данных постоянного размера,
представляющий в двумерном виде структуру сигнала ПЦИ/PDH, СЦИ/SDH.
Канал основной цифровой (ОЦК) (Basic Digital Circuit) - типовой цифровой канал передачи со
скоростью передачи сигналов 64 кбит/с.
Канал передачи (Transmission Circuit) - комплекс технических средств и среды распространения
сигналов, обеспечивающий передачу сигналов электросвязи в определенной полосе частот или с оп-
ределенной скоростью передачи, характерных для данного канала передачи, между сетевыми стан-
циями, сетевыми узлами или между сетевой станцией и сетевым узлом, а также между сетевой стан-
цией или сетевым узлом и оконечным устройством первичной сети.
Канал передачи называют аналоговым или цифровым в зависимости от методов передачи сиг-
налов электросвязи.
Канал передачи, в котором на разных его участках используют аналоговые или цифровые методы
передачи сигналов электросвязи, называют смешанным (аналогово-цифровым).
Цифровой канал, в зависимости от значения скорости передачи сигналов электросвязи, называют
основным, первичным, вторичным, третичным, четверичным.
Канал тональной частоты, канал ТЧ (Voice Frequency Circuit) - типовой аналоговый канал пере-
дачи с полосой частот 300...3400 Гц. При наличии транзитов по каналу ТЧ, канал называют составным,
при отсутствии транзитов ~ простым. При наличии в составном канале ТЧ участков, организованных
как в кабельных системах передачи, так и в радиорелейных, канал называют комбинированным.
Канал электросвязи; канал связи (Telecommunication Circuit) - комплекс технических средств,
включая среду распространения сигналов, создающий путь прохождения сигналов электросвязи, ко-
торый образуется последовательно соединенными каналами и линиями вторичной сети с помощью
станций и узлов вторичной сети. При подключении канала электросвязи к окончаниям абонентских
оконечных устройств (терминалов) он обеспечивает передачу сообщения от источника к получателю
(получателям). В зависимости от вида связи канал электросвязи называют, например, телефонным,
телеграфным, каналом данных. По территориальному признаку каналы электросвязи разделяются на
международные, междугородные, зоновые, местные.
Качество обслуживания (Quality of Service (QoS)) - комплексная характеристика степени удов-
летворения пользователя предоставляемыми услугами.
Кольцо - кольцевая топологическая структура сети СЦИ/SDH - типовой сетевой шаблон.
Коммутация каналов (Circuit Switching (CS)) - совокупность операций на станции или узле вто-
ричной сети, обеспечивающих последовательное соединение каналов и линий вторичной сети.
Коммутация пакетов (Packet Switching (PS)) - совокупность операций на станции или узле вто-
ричной сети, состоящих в приеме отрезков сообщений (пакетов) и их дальнейшей передаче в соответ-
ствии с содержащимся в них адресным признаком.
Коммутация сообщений (Message Switching (MS)) - совокупность операций на станции или узле
вторичной сети, состоящих в приеме полного сообщения, его накоплении и последующей передаче в
соответствии с содержащимся в них адресным признаком.
263
Конвергенция (сетей, сетевых технологий) - сближение, возникновение сходства, взаимопро-
никновение (сетей, технологий) на уровнях структуры, аппаратной части и предоставляемых услуг.
Контейнер - информационная структура ЦСП СЦИ/SDH, формирующая синхронную с цифро-
вой сетью информационную (полезную) нагрузку для виртуального контейнера. Каждому виртуаль-
ному контейнеру уровня n (VC-n) соответствует свой контейнер уровня п (С-n), где n = 1, 2 или 3.
Контроллер - аппаратная реализация агента в аппаратуре ЦСП СЦИ/SDH.
Контрольная последовательность блока/кадра данных (Block/Frame Check sequence, BCS/FCS)
- последовательность битов, передаваемая как часть блока/кадра данных и предназначенная для обна-
ружения ошибок в данных на принимающей стороне.
Контрольный бит (Check Bit) - бит, предназначенный для обнаружения ошибок в знаке данных
или блоке данных.
Корпоративная сеть - отдельный класс информационных или инфокоммуникационных сетей,
которые предназначены для обеспечения современными услугами связи всех видов деятельности кор-
порации и ее субъектов, включая автоматизированное управление и технологию.
Коэффициент ошибок - отношение числа бит с ошибками в цифровом сигнале {цифровая ошиб-
ка) за определенный промежуток времени к общему числу бит информации в цифровом сигнале, при-
нятых за это же время.
Кросс-коммутация - коммутация цифровых каналов соответствующего уровня (ЕО, El, STM-1) в
аппаратуре коммутации ПЦИ/PDH, СЦИ/SDH.
Линейный порт ~ точка окончания линии СЦИ/SDH, по которой передается синхронный транс-
портный модуль STM-N уровня N (N = 1, 4, 16,...) с соответствующим (оптическим или электриче-
ским) интерфейсом (интерфейс передачи).
Линия - физическая среда передачи, передающая информацию (голоса, видео, данных) по физи-
ческому каналу между линейными портами двух смежных сетевых элементов. Линии могут быть оп-
тическими, электрическими, радиорелейными.
Линия передачи (Transmission Line) - совокупность линейных трактов систем передачи и/или
типовых физических цепей, имеющих общие линейные сооружения, устройства их обслуживания и
одну и ту же среду распространения в пределах действия устройств обслуживания. Линии передачи
называют в зависимости от первичной сети, к которой они принадлежат: магистральными, внутризо-
новыми, местными; от среды распространения - например, кабельными, радиорелейными, спутнико-
выми. Линии передачи, представляющие собой последовательное соединение разных по среде рас-
пространения линий передач, называют комбинированными.
Линия передачи абонентская (Subscriber Line) - линия передачи, соединяющая между собой се-
тевую станцию или сетевой узел и оконечное устройство первичной сети.
Линия передачи соединительная (Junction Line) - линия передачи, соединяющая между собой
сетевую станцию и сетевой узел или две сетевые станции. В зависимости от первичной сети, к кото-
рой принадлежит соединительная линия, ее называют магистральной, внутризоновой, местной.
Логический объект (уровня) - активный элемент уровня архитектуры системы, выполняющий
определенное подмножество его функций.
Локальная вычислительная сеть (Local Area Network (LAN)) - вычислительная сеть, охва-
тывающая небольшую территорию и использующая ориентированные на эту территорию средства и
методы передачи данных. Под небольшой территорией понимают здание, предприятие, учреждение.
Маршрутизатор (Router) - устройство, обеспечивающее соединения между различными сетями,
как правило, на сетевом уровне.
Маршрутизация (Routing) - функция, преобразовывающая наименование или адрес логического
объекта уровня в маршрут для достижения этого объекта.
Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization
(ISO)) - некоммерческая организация co штаб-квартирой в Женеве, Швейцария, распространяющая
технологические и научные достижения путем разработки стандартов, несет ответственность за раз-
работку OSI - средства концептуального построения вычислительных сетей.
Менеджер - активный компонент системы управления, посылающий команды агентам и при-
нимающий от них сообщения.
264
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Многопунктовое звено (данных) (Multipoint Data Link) - звено данных, функционирующее более
чем с двумя станциями данных.
Мост (Bridge) - устройство, обеспечивающее взаимосвязь между двумя сетями (обычно ЛВС) на
уровне звена данных.
Модем (Modem (modulator - de modulator)) - устройство модуляции/демодуляции сигналов, пере-
даваемых по аналоговым каналам; преобразует аналоговые сигналы в цифровые и обратно.
Мультиплексирование (Multiplexing) - способ разделения средств передачи данных между груп-
пой систем. Различают временное и частотное мультиплексирование.
Мультиплексирование (логических соединений) (Multiplexing) - функция, выполняемая логи-
ческим объектом-отправителем уровня, использующая одно соединение смежного нижнего уровня
для обеспечения нескольких соединений данного уровня.
Мультисервисная сеть - сеть, в которой на структурно-логическом и (или) аппаратном уровнях
объединены различные сетевые технологии, обеспечивающие весь спектр или набор услуг, предос-
тавляемых на основе отдельных сетевых технологий
Нагрузка (поток нагрузки) - цифровой поток с полезной нагрузкой, вводимый (или выводимый)
в синхронный транспортный модуль STM-N уровня N (N = 1, 4, 16,...) через соответствующий (опти-
ческий или электрический) пользовательский интерфейс.
Надежность сети (системы) электросвязи - свойство сети (системы) электросвязи сохранять
во времени в установленных пределах значения определенных параметров, характеризующих способ-
ность сети (системы) выполнять требуемые функции в заданных условиях применения и технического
обслуживания. Надежность сети связи комплексно характеризуется коэффициентом готовности,
средним временем восстановления и временем наработки на отказ.
Обмен данными (Data Communication) - передача данных между логическими объектами уровня
в соответствии с установленным протоколом.
Оборудование данных, оконечное (Data Terminal Equipment (DTE)) - терминальное (оконечное)
оборудование, являющееся источником данных, получателем данных тем и или другим.
Обработка данных (Data Processing) - подготовка, хранение или манипулирование данными.
Основной цифровой канал передач - типовой цифровой канал передачи первичной сети со ско-
ростью передачи сигналов 64 кбит/с.
Отказ - прекращение способности объекта (аппаратуры ЦСП) выполнять требуемую функцию.
После отказа объект находится в неработоспособном состоянии, при котором значение хотя бы одно-
го параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует норма-
тивным требованиям технической документации.
Открытая архитектура (Open Architecture) - система, в которой все системные спецификации
общедоступны, что позволяет другим фирмам разрабатывать изделия типа надстроек (например,
адаптеры для системы).
Открытая система (Open System) - система обработки данных, реализующая открытые специ-
фикации на интерфейсы, службы и форматы данных, достаточные, чтобы обеспечить:
- возможность переноса прикладных программ (Program Portability), разработанных должным об-
разом, с минимальными изменениями на широкий диапазон систем;
- совместную работу (Interoperability) с другими прикладными системами на локальных и уда-
ленных платформах;
- взаимодействие с пользователями в стиле, облегчающем последним переход от системы к сис-
теме (User Portability).
Пакет (Packet) - блок данных (информационная единица передачи данных), представляющий со-
вокупность двоичных цифр фиксированной длины, включая данные и сигналы управления вызовом и
передаваемый через сеть между абонентскими и административными системами как единое целое в
определенном формате на сетевом уровне. Отличается от сообщения и кадра.
Передача данных (Data Transmission) - пересылка данных с помощью средств связи из одного
пункта в другой с целью последующей их обработки или использования.
Планирование сети - комплекс взаимосвязанных задач по выбору сетевых технологий, архитек-
туры, аппаратуры и организации структуры и топологии сети с учетом ее дальнейшего развития.
265
Подуровень (Sublayer) - концептуально законченная группа услуг, функций и протоколов, ко-
торая может охватывать все открытые системы и которая входит в состав уровня.
Полезная нагрузка - информационный сигнал, переносимый с помощью ЦСП.
Пользователь (сети) (User) - юридическое или физическое лицо, пользующееся услугами, пре-
доставляемыми сетью.
Постоянный виртуальный канал (Permanent Virtual Circuit (PVC)) — логический канал сети
коммутации пакетов (Х.25), кадров (Frame Relay) или ячеек (ATM), оконечные пункты которого и
класс обслуживания определяются сетевым администратором.
Прикладной процесс (Application Process) - ориентированная на конкретное применение ко-
нечная последовательность действий по обработке данных в вычислительной сети.
Прикладной уровень (Application Layer) - уровень взаимосвязи открытых систем, обеспечивающий
услуги по обмену данными между прикладными процессами обработки данных.
Промежуточная система (Intermediate System) - система, которая выполняет функции ретранс-
ляции и/или маршрутизации данных, но в конкретном сеансе обмена данными не является ни отпра-
вителем, ни получателем данных.
Протокол (взаимосвязи) (Protocol) - правила и соглашения по ведению диалога между одина-
ковыми уровнями двух открытых систем.
Протокол побитовой передачи (данных) (Bit-Oriented Protocol) - протокол уровня звена дан-
ных, в котором управляющие функции этого звена определены в конкретных позициях кадра, что по-
зволяет передавать данные в виде кодонезависимой последовательности битов.
Протокол FTP (File Transfer Protocol (FTP)) - протокол пересылки файлов между двумя различ-
ными компьютерами, входящий в состав стека протоколов TCP/IP.
Протокол IP (Internet Protocol (IP)) - протокол режима передачи и адресации пакетов в сети,
входящий в состав стека протоколов TCP/IP.
Протокол TCP (Transmission Control Protocol (TCP)) - протокол управления передачей пакетов в
сети, входящий в состав стека протоколов TCP/IP.
Протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Intemet Protocol (TCP/IP)) - совокупность про-
токолов передачи и управления передачей данных и исправления ошибок в сети.
Протокольный блок данных (Protocol Data Unit (PDU)) - блок данных, передаваемый между ло-
гическими объектами одного и того же уровня.
Процедура управления звеном данных верхнего уровня (High Level Data Link Control (HDLC))
- общий протокол уровня звена данных, разработанный ИСО. HDLC обеспечивает синхронную ко-
донезависимую последовательную передачу по соединению.
Процедура доступа к звену, сбалансированная (Link Access Procedure Balanced (LAPВ)) -
расширенная версия процедуры HDLC для сбалансированного режима. Используется в сетях ком-
мутации пакетов Х.25.
Процедура доступа к звену по каналу D (Link Access Procedure on the D-channel (LAPD)) - про-
цедура, действующая на уровне звена данных эталонной модели ВОС и используемая для передачи
информации между логическими объектами сетевого уровня в сети Frame Relay. Канал D переносит
информацию сигнализации при коммутации каналов.
Пункт доступа к услугам (Service Access Point (SAP)) - пункт, в котором логический объект
уровня предоставляет услуги данного уровня следующему верхнему уровню.
Равноправные логические объекты (Peer Entities) - логические объекты одной и той же или раз-
личных систем обработки данных, относящиеся к одному и тому же уровню.
Расщепление (логических соединений) (Splitting) - функция, выполняемая логическим объектом-
отправителем уровня и использующая несколько соединений смежного нижнего уровня для обеспе-
чения одного соединения данного уровня.
Реальная открытая система (Real Open System) - реальная система обработки данных, соответ-
ствующая требованиям стандартов по взаимосвязи открытых систем при обмене данными с другими
реальными системами их обработки.
Регион (сети) (Domain) - часть сети, в которой ресурсы сети находятся под общим управлением.
266
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Резервирование - режим работы физического объекта (сетевого элемента, линии) в сети, при ко-
тором обеспечивается реверсивное переключение режима его работы для двух состояний - без полез-
ной нагрузки (резерв) и с полезной нагрузкой.
Ресурс сети (Network Resource) - программные, технические, информационные и/или организа-
ционные средства сети, предназначенные для решения задач пользователей сети.
Ретрансляция данных (Relay) • совокупность функций типа маршрутизации, позволяющих при-
нимать данные из одной системы и направлять их в другую систему.
Ретрансляция кадров (Frame Relay (FR)) - совокупность операций на станции или узле сети, состоя-
щая в приеме отрезков сообщения (кадров), которые содержат меньше избыточной служебной информации
по сравнению с пакетами, и передаче их в соответствии с содержащимся в них адресным признаком.
Пользовательский интерфейс - интерфейс (электрический или оптический) подключения по-
лезной нагрузки сетевого элемента - порт нагрузки.
Порт нагрузки - пользовательский интерфейс для подключения (ввода/вывода) полезной на-
грузки (потока нагрузки).
Сборка (блоков данных) (Reassembling) - функция, выполняемая логическим объектом-полу-
чателем уровня для объединения нескольких протокольных блоков данных в одном сервисном блоке
данных того же уровня.
Сеансовый уровень (Session Layer) - уровень взаимосвязи открытых систем, обеспечивающий ус-
луги по организации и синхронизации взаимодействия между логическими объектами уровня пред-
ставления данных.
Сегмент - блок данных, формируемый из потока данных с помощью протокола TCP.
Сегментирование (блоков данных) (Segmenting) - функция, выполняемая логическим объектом-
отправителем уровня для представления одного сервисного блока данных в виде нескольких прото-
кольных блоков того же уровня
Сектор стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (МСЭ-Т) (Interna-
tional Telecommunication Union - Telecommunications Standard Section; ITU-T) - организация, субсиди-
руемая ООН и разрабатывающая стандарты под названием Рекомендации в области электросвязи.
Сервер файлов (File Server) - сервер, предоставляющий доступ к находящимся в нем файлам для
рабочих станций.
Сервис (уровня) (Service) - совокупность услуг уровня и правил их использования.
Сервисный блок данных (Service Data Unit (SDU)) - блок, в котором отображаются протокольные
блоки данных смежного верхнего уровня при их переносе в смежный нижний уровень. При переносе
сервисных блоков данных в смежный верхний уровень они отображаются в протокольный блок дан-
ных последнего.
Сетевая станция - комплекс технических средств, обеспечивающий образование и предостав-
ление вторичным сетям типовых физических сетей, типовых каналов передачи и сетевых трактов, а
также их транзит между различными участками первичной сети.
Сетевой тракт (Network Link) - типовой групповой тракт или несколько последовательно со-
единенных типовых групповых трактов с включенной на входе и выходе аппаратурой образования
тракта. См. также тракт.
Сетевой узел (Network Node) - комплекс технических средств, обеспечивающий соединение се-
тевых элементов и/или сетевых станций первичной сети, образование и перераспределение сетевых
трактов, типовых каналов передачи и физических цепей первичной сети, а также предоставление их
вторичным сетям и отдельным пользователям. Сетевому узлу в зависимости от первичной сети, к ко-
торой он принадлежит, присваивают названия магистральный, внутризоновый, местный. В зави-
симости от вида выполняемых функций присваивают названия сетевой узел переключения, сетевой
узел выделения.
Сетевой уровень (Network Layer) - уровень взаимосвязи открытых систем, обеспечивающий ус-
луги по обмену данными между логическими объектами транспортного уровня, формирование паке-
тов данных и маршрутизацию их по сети.
Сетевой элемент (Network Element) - единица аппаратуры ЦСП в сети, управляемая одним
встроенным системным контроллером и имеющая интерфейсы передачи, пользовательские интер-
фейсы и (^-интерфейс.
267
Сеть доступа (Access Network) - совокупность абонентских линий и станций местной сети,
обеспечивающая доступ абонентских терминалов к транспортной сети, а также местную связь без вы-
хода на транспортную сеть.
Сеть интегрированная цифровая (Integrated Digital Network) -- сеть, в которой совмещаются
процессы цифровых передачи и коммутации, что обеспечивает сосуществование сквозного цифрового
тракта передачи от одной оконечной станции, где это совмещение осуществляется, до другой. До або-
нентов цифровые тракты могут не доводиться.
Сеть коммутации пакетов (Packet-Switching Network) - сеть передачи данных на основе ком-
мутации пакетов, когда канал передачи данных занят только на время передачи пакета.
Сеть ретрансляции кадров (Frame Relay Network) - сеть передачи данных, основанная на ме-
тоде ретрансляции кадров. При передаче данные мультиплексируются.
Сеть связи вторичная (Telecommunication Network) - совокупность образованных на базе пер-
вичной сети каналов первичной и вторичной сетей, станций и узлов коммутации или станций и узлов
переключения, предназначенная для организации связей между двумя или более определенными точ-
ками. Границами вторичной сети являются ее стыки с абонентскими оконечными устройствами.
Сеть связи выделенная (Dedicated Network) - сеть электросвязи физического или юридического
лица, не имеющая выхода на сеть связи общего пользования.
Сеть связи корпоративная - сеть, объединяющая сети отдельных предприятий: компаний, кор-
пораций в масштабе одного или нескольких государств.
Сеть связи общего пользования (Public Telecommunication Network) - сеть связи, открытая для
пользования всем физическим и юридическим лицам, в услугах которой им не может быть отказано.
Сеть связи первичная (Transmission Network) - совокупность типовых физических цепей, типо-
вых каналов передачи и сетевых трактов, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, око-
нечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи.
Сеть управления электросвязью (Telecommunications Management Network (TMN)) - встроенная
в транспортную сеть многоуровневая система управления сетью.
Синхронный транспортный модуль (Synchronous Transport Module (STM)) - информационная
структура, используемая для организации соединений в слое секций ЦСП СЦИ/SDH. Базовый модуль
STM-1 имеет скорость передачи 155,520 Мбит/с и содержит одну группу административных блоков и
секционный заголовок. Модуль STM-N содержит N групп административных блоков и заголовок (со-
ответствует уровню иерархии СЦИ/SDH N = 1, 4, 16,...).
Система управления (элементами или сетью) - основана на архитектуре агент - менеджер,
управляет сетевыми элементами или сетью, образованной сетевыми элементами.
Система Е 1 ~ европейская система передачи цифровых сигналов на скорости 2,048 Мбит/с по
линиям связи (см. также Система Т1).
Система передачи (Transmission System) --- комплекс технических средств, обеспечивающих об-
разование линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов передачи первичной сети. В зави-
симости от вида сигналов, передаваемых в линейном тракте, системе передачи присваивают названия
аналоговая или цифровая. В зависимости от среды распространения сигналов электросвязи системе
передачи присваивают названия проводная система передачи или радиосистема.
Система Т1 - североамериканская система передачи цифровых сигналов на скорости 1,544
Мбит/с по линиям связи. Называется цифровой сигнализацией уровня 1 (DS-1) (см. Система ЕГ).
Служба мультимедиа (мультимедийная служба) (Multimedia Service) - служба электросвязи,
осуществляющая формирование и последующую передачу одновременно нескольких видов ин-
формации, образующих единое информационное пространство по сети электросвязи (например, мо-
жет передаваться звук, текст, данные, неподвижные и подвижные изображения).
Служба телеконференции (Teleconferencing Service) - телеслужба, предназначенная для орга-
низации совещаний с одновременной или последовательной передачей необходимой информации ме-
жду двумя или несколькими территориально разнесенными пунктами.
Соединение (логическое) (Connection) - взаимосвязь между двумя или более логическими объек-
тами, обеспечиваемая некоторым уровнем смежного верхнего уровня с целью обмена данными. Со-
единение получает наименование того уровня, который его обеспечивает (например, соединение фи-
зического уровня, соединение сетевого уровня).
268
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Соединение по виртуальному каналу (Virtual Channel Connection (VCC)) - соединение, содер-
жащее один или более виртуальных каналов.
Соединительная линия (передачи) - линия передачи первичной сети, соединяющая между собой
сетевую станцию и сетевой узел или две сетевые станции между собой
Сообщение (Message) - данные, имеющие смысловое содержание и пригодные для обработки или
применения пользователем системы или вычислительной сети.
Станция (данных) (Data Station) - совокупность оконечного оборудования данных, аппаратуры
окончания канала данных и в некоторых случаях промежуточного оборудования.
Стандарт де факто (De Facto Standard) - используется в информатике в отношении широкорас-
пространенных промышленных стандартов компаний производителей сетевого оборудования, например
протокол TCP/IP, не имеющий статуса международного стандарта.
Тайм-аут (протокольный) (Time-Out) - установленное время ожидания некоторого события в
системе обработки данных (сети), по истечении которого выполняются определенные действия.
Транзит (Transit) - соединение одноименных каналов передачи или трактов, обеспечивающее
прохождение сигналов электросвязи без изменения полосы частот или скорости передачи.
Транспортная сеть - цифровая первичная сеть, служащая для передачи информационных пото-
ков по транспортным магистралям.
Транспортный уровень (Transport Layer) - уровень взаимосвязи открытых систем, обеспечи-
вающий услуги по кодонезависимому и надежному обмену данными между логическими объектами
сеансового уровня при эффективном использовании ресурсов нижерасположенных уровней.
Трафик электросвязи, телетрафик (Telecommunication Traffic, Teletraffic) - совокупность
данных, передаваемых по сети электросвязи. Единицей измерения трафика является Эрланг.
Тракт (сетевой тракт) - транспортный объект уровня сети трактов, обеспечивающий цело-
стность передачи информации по соединениям уровня трактов. Иначе тракт - составное вирту-
альное соединение между пользовательскими интерфейсами различных сетевых элементов.
Узел (сети) (Node) - устройство, соединяющее несколько звеньев данных сети и осуществляю-
щее коммуникацию и/или маршрутизацию данных по сети.
Управление потоком (данных) (Flow Control) - регулирование потока данных между передаю-
щей и принимающей станцией.
Управляющий символ (данных) (Control Character) - один или совокупность нескольких знаков
данных, появление которых в некотором контексте означает функцию управления. В некоторых ситуа-
циях управляющий символ может иметь графическое представление.
Уровень (архитектуры открытой системы) (Layer) - концептуально полная совокупность
функций в архитектурной иерархии открытой системы, выполняющая определенную задачу, свя-
занную с обеспечением обмена и обработки данных в вычислительной сети.
Уровень звена данных (Data Link Layer) - уровень взаимосвязи открытых систем, обеспечиваю-
щий услуги по обмену данными между логическими объектами сетевого уровня, протокол управления
звеном данных, формирование и передачу кадров данных.
Уровень представления (данных) (Presentation Layer) - уровень взаимосвязи открытых систем,
обеспечивающий услуги по обмену данными между логическими объектами прикладного уровня,
преобразование и представление данных в нужном формате, преобразование прикладного синтаксиса
в синтаксис передачи и обратно.
Услуга (уровня) (Service) - функциональная возможность, которую уровень архитектуры откры-
тых систем вместе с нижерасположенными уровнями обеспечивает смежному верхнему уровню.
Устойчивость сети (системы) электросвязи - способность сети (системы) электросвязи вы-
полнять требуемые функции, как в нормальных условиях эксплуатации, так и в условиях, создавае-
мых воздействиями внешних дестабилизирующих факторов. Устойчивость характеризуется надеж-
ностью и живучестью.
Участок (участок линии передачи) - транспортный объект физической среды передачи, поддер-
живающий целостность передачи информации через соединение уровня участков (от точки формирова-
ния кадра СЦИ/SDH до точки его расформирования) или часть линии передачи первичной сети между
соседними сетевыми узлами, в которых предусмотрено образование сетевых трактов и/или каналов пе-
редачи из линейных трактов данной линии передачи.
269
Физическая цепь — металлические провода или оптические волоконные световоды, образующие на-
правляющую среду для передачи сигналов электросвязи. См.также цепь физическая.
Физический уровень (Physical Layer) - уровень взаимосвязи открытых систем, обеспечивающий ус-
тановление, поддержание и разъединение физического соединения между логическими объектами уров-
ня звена данных и передачу битов данных между этими объектами.
Центральный компьютер (Host Computer) - электронная вычислительная машина вычисли-
тельной сети, предоставляющая пользователям сети вычислительные и информационные ресурсы.
Центральный компьютер может быть потребителем ресурсов, предоставляемых вычислительной се-
тью, а также может выполнять некоторые функции управления вычислительной сетью.
Цепь физическая (Physical Circuit) - металлические провода или оптические волокна, обра-
зующие направляющую среду для передачи сигналов электросвязи.
Цифровой канал передачи (ЦКП) - канал передачи цифровой первичной сети, предназначенный
для передачи цифровых сигналов электросвязи.
Цифровой сигнал - сигнал электросвязи, параметры которого характеризуются дискретным
множеством возможных значений и описываются функцией дискретного времени и в котором пере-
ход одного возможного значения к другому происходит в строго определенные моменты времени, ин-
тервалы между которыми равны или кратны выбранному единичному интервалу времени (периоду
дискретизации).
Цифровая система передачи (ЦСП) - система передачи с временным разделением каналов, в
линейном тракте которой передаются цифровые сигналы электросвязи.
Цифровая ошибка (ошибка) - несоответствие между каким-либо символом в передаваемом циф-
ровом сигнале и соответствующим символом в принятом цифровом сигнале.
Шлюз (Gateway) - совокупность технических и программных средств, обеспечивающих сопря-
жение нескольких вычислительных сетей различной архитектуры, как правило, на прикладном уровне.
Электросвязь (Telecommunication) - передача или прием знаков, сигналов, текстов, изображений,
звуков по проводной, радио, оптической или другими электромагнитными системами.
Эталонная модель взаимосвязи открытых систем (Open Systems Interconnection Reference
Model (OSI Reference Model)) - модель, описывающая общие принципы взаимосвязи открытых систем
и сетевую архитектуру, основанную на этих принципах.
F- интерфейс ~ интерфейс, с помощью которого аппаратура СЦИ/SDH подключается к термина-
лу обслуживания системы управления,
Q-интерфейс - интерфейс, с помощью которого аппаратура СЦИ/SDH подключается к системе
управления.
Список сокращений
Ю/lOOBASE-xx
lOOOBASE-xx
100VG-Any LAN
AAL
AAL-PCI
ABR
ACS
ADM
ADSL
ADSS
AIS
AITS
AMI
ANSI
APS
ATM
AU
AU-n
AUPTR
AUG
B-ISDN
BBE
BBER
BBU
BDI
BE
BER
BIP
BLSR
BM
BRI-ISDN
BSPRing
C-12
C-n
CAP
CBR
- сеть Ethernet с автоматическим переключением скорости передачи 10/100 Мбит/с
- сеть гигабитный Ethernet (GE) со скоростью передачи 1000 Мбит/с
- сеть быстрый Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с
- ATM Adaptation Layer - уровень адаптации ATM
- AAL-Protocol Control Information - управляющая информация протокола уровня AAL
- Available Bit Kate - возможная скорость передачи
- Aluminum Clad Steel - стальная, плакированная алюминием, проволока (используется в
ОКГТ)
- Add/Drop Multiplexer - мультиплексор ввода/вывода
- Asymmetric DSL - асимметричная цифровая абонентская линия
- All Dielectric Self Supporting Cable - полностью диэлектрический самонесущий ОК
(ОКСН)
- Alarm Indication Signal - сигнал индикации аварийного состояния
- Acknowledged Information Transfer Service - сервис: передача информации с подтвер-
ждением приема
- Alternate Mark Inversion code - двоичный код с изменением полярности сигнала на ка-
ждой единице, в результате чего формируется двухполярный трехуровневый код
- American National Standards institute - Американский национальный институт стандар-
тов
- Automatic Protection Switch - автоматическое защитное переключение (на резерв-
ный/защитный канал/блок/тракт)
- Asynchronous Transfer Mode - асинхронный режим передачи
- Administrative Unit - административный блок
- Administrative Unit - административный блок уровня п (п - 3,4)
- Administrative Unit Pointer - указатель административного блока
- Administrative Unit Group - группа административных блоков
- Broadband ISDN - широкополосная ISDN (Ш-ЦСИС)
- Background Block Error - блок с фоновыми ошибками
- Background Block Error Ratio - коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками
- Bus Bridge Unit - блок связи с внутренней шиной
- Block Discarded Indicator - указатель (числа) отброшенных блоков
- Block Error - блок с ошибками
- Bit Error Ratio - относительный уровень ошибок по битам
- Bit Interleaved Parity - четность чередующихся бит - проверка на четность, используе-
мая в кадрах (фреймах) с чередующимися битами
- Bidirectional Line Switched Ring - двунаправленное кольцо защиты с линейным пере-
ключением (пролетов)
- Business Manager •- бизнес-менеджер
- - Basic Rate Interface ISDN - интерфейс базового доступа к ISDN
• - Bidirectional Shared Protection Ring - двунаправленное кольцо зашиты с разделением
ресурсов
- Container of level 12 - контейнер первого уровня европейской схемы ПЦИ/PDH, слу-
жит для размещения первичного цифрового канала (2 Мбит/с)
- Container - С-1, 2, 3 и 4 - контейнер уровня n = 1, 2. 3 и 4
- Carrierless Amplitude and Phase Modulation - амплитудно-фазовая модуляция без пере-
дачи несущей
- Constant Bit Rate - постоянная скорость передачи
271
CCITT - Consultative Committee on International Telephony and Telegraphy или The International
Telegraph and Telephone Consultative Committee - Международный консультативный
комитет по телефонии и телеграфии (МККТТ)
CCU - Central Clock Unit - блок центрального генератора синхросигнала
CDMA - Code Division Multiple Access - множественный доступ с кодовым разделением кана-
лов
CLK - Clock - хронирующий сигнал, таймер
CMIP - Common Management Information Protocol - информационный протокол общего управ-
ления
CMIS - Common Management Information Service - информационный сервис общего управле-
ния
CPI - Common Part Indicator - указатель на использование общей части CS
CPS - Common Part Sublayer - подуровень общей части (уровня AAL)
CPS-PP - Common Part Sublayer-Packet Payload - пакетная полезная нагрузка подуровня общей
части (уровня AAL)
CRC - Cyclic Redundancy Check - циклический избыточный код контроля ошибок
CS - Convergence Sublayer - подуровень конвергенции/связи с верхними уровнями
CSES - Consecutive Severely Errored Seconds - последовательные секунды, пораженные ошиб-
ками
CSI - Convergence Sublayer Indication - флаг (наличия) указателя дополнительного подуров-
ня CS
СТ - Central Terminal - центральный терминал
Craft Terminal - крафт-терминал - переносной PC или ноутбук PC, используемый в качестве элемент-
менеджера
CVC - Connected Virtual Channel - соединенный виртуальный канал
DACC(S) - Digital Access Cross-Connect (System) - система кросс-коммутации с цифровым досту-
пом
DAF - Directory Access Function - функция доступа к (системному) каталогу
DATA - Data - данные или поток данных
dBm - уровень мощности в децибелах, превышающий мощность в 1 мВт
DCC - Data Communications Channel - служебный канал передачи данных
DCE - Data Circuit Terminating Equipment - аппаратура (оборудование) окончания канала
данных
DCF - Data Communications Function - функция передачи данных
DCF - Dispersion Compensating Fiber - одномодовое волокно, компенсирующее дисперсию
DCN - Data Communications Network - сеть передачи данных
DFI - DSP Format Identifier - идентификатор формата DSP
DLC - Digital Loop Carrier - цифровая распределительная сеть
DLCI - Data Link Channel Identificator - идентификатор канала передачи данных
DLL - Data Link Layer - канальный уровень//уровень канала передачи данных
DPT - Dynamic Packet Transport - протокол динамической передачи пакетов
DNI - Digital Network Interface - интерфейс защитного соединения в системе DXC
DS-0 - Digital Signal of level 0 - сигнал нулевого уровня со скоростью 64 кбит/с - Base Rate
Digital Signal - основной цифровой канал (ОЦК), общий как для американской, так и
европейской цифровых иерархий
DSL - Digital Subscriber Loop - цифровая абонентская линия
DSU - Data Service Unit - сервисный блок данных
DTE - Data Terminal Equipment - терминальное (оконечное) оборудование данных
DWDM - Dense Wavelength Division Multiplexing - плотное волновое мультиплексирование (с
разделением по длине волны)
DXC - Digital Cross-Connect - цифровой кросс-коммутатор
DXCS - DXC System - система цифровой коммутации
DXI - Data Exchange Interface - интерфейс обмена данными (используется для связи различ-
ных ЛВС со службами ATM)
272
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
El
Е2
ЕЗ
Е4
ЕВ
ЕСС
EDF
EDFA
ЕМ
EMS
ES
ES-ES
ESR
Ethernet
ETSI
F
FA
FAS
FDDI
FDMA
FOTS
FOX
FTP
FR
FU
GE
GFR
GNE
GPS
HDB3
HDLC
HDSL
HD WDM
HP
IP
IPX/SPX
IS-IS
ISA
ISDN
ISM
- первичный цифровой канал (ПЦК, 2048 кбит/с), соответствует первому уровню в ев-
ропейской иерархии ПЦИ/PDH
- вторичный цифровой канал (ВЦК, 8448 кбит/с), соответствует второму уровню в
европейской иерархии ПЦИ/PDH
- третичный цифровой канал (ТЦК, 34,368 Мбит/с), соответствует третьему уровню в
европейской иерархии ПЦИ/PDH
- четверичный цифровой капал (ЧЦК, 139,264 Мбит/с), соответствующий четвертому
уровню в европейской иерархии ПЦИ/PDH
- Errored Block - блок с ошибками
- Embedded Control Channel - встроенный канал управления
- Erbium-Doped Fiber - волокно, легированное эрбием
- Erbium-Doped Fiber Amplifier - оптический усилитель на ОВ, легированном эрбием
- Element Manager - элемент-менеджер - система управления СЭ/NE
- Element Manager System - система управления СЭ
- Errored Second - секунда с ошибками // End System - конечная система
- протокол взаимодействия конечных систем ES
- Errored Second Ratio - коэффициент ошибок по секундам с ошибками
- локальная сеть, использующая стандарт IEEE 802.3 - CSMA/CD (10 Мбит/с)
- European Telecommunications Standards Institute - Европейский институт стандартов в
области связи
- интерфейс для подключения DCN к рабочей станции элемент-менеджера
- Frame Alignment - синхронизация (выравнивание) кадра
- Frame Alignment Signal - сигнал синхронизации (выравнивания) кадра
- Fiber Distributed Data Interlace - волоконно-оптический распределенный интерфейс
(передачи данных) - локальная сеть на основе стандарта FDDI (100 Мбит/с) с ОК в ка-
честве среды передачи
- Frequency Division Multiple Access - множественный доступ с частотным разделением
каналов
- Fiber Optic Transmission System - волоконно-оптическая система передачи
- Fiber Optic Multiplexor - волоконно-оптический мультиплексор семейства FOX (ком-
пании АВВ)
- File Transfer Protocol - протокол передачи файлов
- Frame Relay - ретрансляция кадров (технология глобальных сетей)
- Functional Unit - функциональный блок
- Gigabit Ethernet - гигабитный Ethernet (скорость передачи 1000 Мбит/с, то же, что и
1000В ASE-xx)
- Guaranted Frame Rate - гарантированная скорость передачи
- Gateway Network Element - шлюзовой элемент сети
- Global Positioning System - глобальная система позиционирования (объекта)
- High-Density Bipolar code of order 3 - биполярный код высокой плотности около 3
- High level Data Link Control - протокол управления каналом передачи данных высоко-
го уровня
- High-bit-rate Digital Subscriber Loop - высокоскоростная цифровая абонентская линия
- High Density Wavelength Division Multiplexing - высокоплотное волновое мультиплек-
сирование (с разделением по длине волны)
- Hewlett Packard Corporation - компания-производитель компьютеров, сетевого обору-
дования и программного обеспечения
- Internet Protocol - протокол передачи Интернет
- Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange - протокол обмена в сети се-
тевого и сеансового уровней соответственно
- Intermediate System to IS - протокол взаимодействия промежуточных систем
- Integrated IP/SDH/ATM - интегрированная система передачи IP/SDH/ATM
- Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интеграцией служб (ЦСИС)
- Intelligent Synchronous Multiplexer - интеллектуальный синхронный мультиплексор
273
iso
HTTP
ITU
ITU-T
LAP-B (D)
LAN
Lashed
LED
LNC
LOS
LPR
LPS
LPT
MAF
MAN
MCF
MD
MF AS
MIB
MID
MPLS
MPOA
MS
MS-BSHR
MS-DPRing
MS-SPRing
MS-USHR
MSOH
MSP
MST
MSDSL
MUX
NE
NEF
NetBIOS
NM
NMS
NNI
NNI
NZDSF
OADM
OAT
OAU
OCCO
OBA
Optical Buster
- International Organization for Standardization - Международная организация по стандар-
тизации
- Hypertext Transfer Protocol - протокол передачи гипертекстовой информации
- International Telecommunication Union - Международный союз электросвязи
- International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization - Междуна-
родный союз электросвязи - Сектор стандартизации
- Link Access Procedures - Balanced (D-channel) - протокол доступа к линии - балансный
(для D-канала)
- Local Area Network - локальная (вычислительная) сеть (ЛВС)
- Lashed cable - кабель, прикрепляемый к грозотросу или фазному проводу
- Light Emission Diode - светодиод
- Local Node Clock - таймер локального (местного) узла
- Loss Of Signal - потеря сигнала (при приеме)
- Local Primary Reference - локальный первичный эталон (источник, класса PRC)
- Line Protection Switching - защитное переключение линии (на резерв)
- Lower-order Path Termination - окончание маршрута VC нижнего уровня
- Management Application Function - функция управляющего приложения
- Metropolitan Area Network - городская (вычислительная) сеть
- Message Communications Function - функция передачи сообщения
- Mediation Device - устройство сопряжения (медиатор)
- Multiframe Alignment Signal - сигнал выравнивания (синхронизации) мультикадра
- Management Information Base - база управляющей информации
- Message Identificator - идентификатор сообщения
- Multiprotocol Label Switching - мульти протокол коммутации ATM
- Multiprotocol Over ATM - мультипротокол передачи поверх ATM
- Multiplex Section - мультиплексорная секция
- Multiplex Section - Bidirectional Shared/Section protection Ring - двунаправленное коль-
цо с разделением ресурсов для резервирования мультиплексорной секции
- Multiplex Section Dedicated Protection Ring - резервирование мультиплексорной секции
с выделенным кольцом
- Multiplex Section Shared Protection Ring - кольцо для резервирования мультиплексор-
ной секции с разделением ресурсов
- Multiplex Section - Unidirectional Shared/Section protection Ring - однонаправленное
кольцо с разделением ресурсов для резервирования мультиплексорной секции
- Multiplex Section Overhead - заголовок мультиплексорной секции
- Multiplex Section Protection - защита мультиплексорной секции (технология, протокол)
- Multiplex Section Termination - окончание мультиплексорной секции
- Multi Rate Single pair DSL - многоскоростная SDSL
- Multiplexer - мультиплексор
- Network Element - сетевой элемент
- Network Element Function - функция сетевого элемента
- Network Basic Input Output System - сетевой протокол базовой системы ввода/вывода
- Network Manager - сетевой менеджер (система управления сетью в целом)
- Network Management System - система управления сетью
- Network Node Interlace - интерфейс сетевого узла;
- Network-to-Network Interface - интерфейс сеть-сеть
- Non-Zero Dispersion-Shifted Fiber - волокно с ненулевой смещенной дисперсией
- Optical Add-Drop Multiplexer - оптический мультиплексор ввода-вывода
- Optical Access Terminal - оптический терминал доступа
- Overhead Access Unit - блок доступа к (секционному) заголовку SOH
- Oven Compensated Cristal Oscillator - охлаждаемый кварцевый генератор
- Optical Booster Amplifier - выходной оптический усилитель
- Оптический усилитель мощности
274
СПИСОК СОКРАЩЕНИИ
ODI
ОН
ОНА
OLT
ОМ
OMSP
ONT
ОРА
OPGW
ОРРС
OR
OS
OSF
OSPI
OTAU
OTDM
OTDR
PABX
PAD
PC
PC
PCM
PDH
PDU
Phase Wrap
PL
PMF
PNNI
POH
PON
PPI
PPM
PPP
PPS
PPU
PRC
PRS
PTE
PTR
PVC
Q3
QA
QAF
QoS
Qx
Reg
RFTS
RMON
- Open Data-Link Interface - открытый интерфейс канала передачи данных
- Overhead - заголовок
- Overhead Access/О verhead Access function - доступ к заголовку/функция доступа к за-
головку
- Optical Line Termination - оптическое линейное окончание
- Optical Multiplexer - оптический мультиплексор
- Optical Multiplex Section Protection - защита оптической мультиплексорной секции
- Optical Network Terminal - терминал (станция) контроля оптической сети (системы
RFTS)
- Optical Preamplifier - предварительный оптический усилитель
- Optical Ground Wire - оптический кабель в грозозащитном тросе (ОКГТ)
- Optical Phase Conductor - оптический кабель, навиваемый на фазный провод
- Optical Regenerator - оптический регенератор
- Operating System - операционная система (система, управляющая работой компьютера);
управляющая система (система, управляющая работой телекоммуникационной сети)
- Operations System Function - функция управляющей системы
- Optical SDFI Physical Interface - оптический физический интерфейс сигнала SDH
- Optical Test Access Unit - модуль (блок) доступа для тестирования волокон
- Optical Time Division Multiplexing - оптическое мультиплексирование с временным
разделением каналов
- Optical Time Domain Reflectometer - оптический рефлектометр с TDM
- Private Automatic Branch Exchange - частная АТС
- PDU Adder - поле, дополняющее PDU до длины в 48 байтов
- Connector PC - соединитель для ОК типа PC
- Personal Computer - персональная ЭВМ
- Pulse-Code Modulation - импульсно-кодовая модуляция (ИКМ)
- Plesiochronous Digital Hierarchy - плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ)
- Protocol Data Unit - протокольный блок данных
- Phase Wrap cable - кабель навиваемый на фазный провод ВЛ
- Payload - полезная нагрузка
- Polarization Maintaining Fiber - волокно, сохраняющее (состояние) поляризации
- Private Network-to-Network Interface - интерфейс (связи) между частными сетями
- Path Overhead - заголовок тракта (SDH)
- Passive Optical Network - пассивная оптическая сеть
- PDH Physical Interface - физический интерфейс (сигнала) PDH
- ppm - Parts Per Million - миллионные доли
- Point-to-Point Protocol - протокол передачи типа «точка-точка»
- Path Protection Switching - защитное переключение тракта
- Pointer Processing Unit - блок обработки указателей
- Primary Reference Clock - первичный эталонный генератор (ПЭГ или таймер PRC)
- Primary Reference Source - первичный эталонный источник
- Path Terminating Equipment - оконечная аппаратура (оборудование) тракта
- Pointer - указатель
- Permanent Virtual Circuit - постоянная виртуальный канал
- Q-интерфейс (для связи DCN с NE или с Q-адаптером или с MD)
- Q-Adapter - Q-адаптер (адаптер, позволяющий подключать оборудование, имеющее
несовместимые с TMN интерфейсы)
- Q-Adapter Function - функция Q-адаптера
- Quality of Service - качество обслуживания
- Q-интерфейс (для связи DCN с MD и NE, а так же с Q -адаптером)
- Regenerator - регенератор
- Remote Fiber Test System - система дистанционного тестирования волокон
- Remote Monitoring - дистанционный мониторинг
275
RS
RSOH
RST
RSVP
RT
RTU
SAR
SDF
SDH
SDSL
SDU
SES
SESR
SETS
SIU
SLA
SLIP
SM
SMB
SMDS
SMN
SMS
SMTP
SNA
SNCP
SNMP
SNP
SNTP
SOH
SONET
SONET/SDH
SOS
SP
SPI
SRC
SSU
SSU
STE
STM
STM-0
STM-N
SVC
SVC
- Regenerator Section -- регенераторный участок
- Regenerator Section Overhead - заголовок регенераторного участка
- Regenerator Section Termination - окончание регенераторного участка
- Resource Reservation Protocol - протокол резервирования ресурса
- Remote Terminal - удаленный терминал
- Remote Test Unit - блок дистанционного тестирования (системы RFTS)
- Segmentation And Reassembly - подуровень сегментации и сборки
- Standard Dispersion Fiber - оптическое волокно co стандартной дисперсией
- Synchronous Digital Hierarchy - синхронная цифровая иерархия (СЦИ)
- Symmetrical DSL - симметричная цифровая АЛ
- Service Data Unit - сервисный блок данных
- Severely Errored Second - секунда, пораженная ошибками
- Severely Errored Second Ratio - коэффициент ошибок по секундам, пораженных ошиб-
ками
- Synchronous Equipment Timing Source - хронирующий источник синхронного оборудо-
вания
- Synchronous Interface Unit - блок синхронного интерфейса или блок линейного выхода
- Service Level Agreement - сервисное соглашение
- Serial Line Internet Protocol - протокол передачи Интернет по стандартной телефонной
линии
- Service Manager - сервис менеджер
- Server Message Block - протокол блока сообщений сервера
- Switched Multimegabit Data Service - коммутируемый мультимегабитный
- SDH Management Network - сеть управления SDH
- SDH Management Sub-network - подсеть SMS сети управления SMN
- Simple Mail Transfer Protocol - простой протокол передачи электронной почты
- System Network Architecture - системная сетевая архитектура
- Sub-Network Connection Protection - защита соединения подсети (тип резервирования
или резервный блок, реализующий такую защиту)
- Simple Network Management Protocol - простой протокол сетевого управления
- Sequence Number Protection - поле защиты последовательного номера ячейки
- Simple Network Transfer Protocol - простой протокол управления сетью
- Section Overhead - секционный заголовок
- Synchronous Optical Network - синхронная оптическая сеть:
1) синхронная сеть передачи данных по волоконно-оптическому кабелю
2) синхронная цифровая иерархия, разработанная в США
- Synchronous Optical Network/Synchronous Digital Hierarchy - синхронная оптическая
сеть/синхронная цифровая иерархия (единая синхронная технология или сеть SONET,
использующая скорости передачи, совпадающие со скоростями передачи SDH)
- Service Operations System - система управления сервисом сети
- Shared Protection - защита с разделением ресурсов
- SDH Physical Interface - физический интерфейс (сигнала) SDH
- Secondary Reference Clock - вторичный или ведомый эталонный генератор (ВЭГ)
- Slave Synchronization Unit - ведомый блок (узловой) синхронизации;
- Synchronization Supply Unit - блок узловой синхронизации
- Section Terminating Equipment - оконечное оборудование участка
- Synchronous Transport Module - синхронный транспортный модуль
- Synchronous Transport Module of level 0 - синхронный транспортный модуль нулевого
уровня иерархии SDH (соответствует SONET ОС-1 - 51,840 Мбит/с)
- Synchronous Transport Module of level N - синхронный транспортный модуль SDH
уровня N, где N = 1,4, 16, 64, 256
- Switched Virtual Channel - коммутируемый виртуальный канал;
- Switched Virtual Circuit - коммутируемая виртуальная цепь
276
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
StTDM
SyTDM
TCP
ТССО
TDM
TG
TIU
TM
TMN
TMS
TNC
Token Ring
TSC
TU
TU-n
UBR
UDP
UNI
UTC
VBR
VC
VC-n
VCC
VCI
VP
VDSL
VPCI
VPI
VPN
VTG
VTP
WAN
WDM
WLL
WS
WSF
X
xDSL
X.25
- Statistical Time Division Multiplexing - статистическое мультиплексирование с времен-
ным разделением каналов
- Synchronous Time Division Multiplexing - синхронное мультиплексирование с времен-
ным разделением каналов
- Transmission Control Protocol - протокол контроля передачи (входит в стек протоколов
TCP/IP)
- Temperature Compensated Crystal Oscillator - кварцевый генератор с температурной
компенсацией
- Time Division Multiplexing - мультиплексирование с временным разделением каналов
~ Timing Generator - генератор синхронизирующих импульсов
- Tributary Interlace Unit - блок интерфейсов доступа (полезной нагрузки)
- Terminal Multiplexer - терминальный мультиплексор
- Telecommunications Management Network - сеть управления телекоммуникациями (сеть
управления электросвязью)
- Telecommunications Management System - система управления сетью связи
- Transit Node Clock -- таймер транзитного узла
- локальная сеть с кольцевой топологией
- Test System Control - центральный блок управления (системы RFTS)
- Tributary Unit - блок каналов доступа
- Tributary Unit-n - блок каналов доступа уровня n (n = 1, 2, 3)
- Unspecified Bit Rate - нерегламентированная скорость передачи
- User Datagram Protocol - протокол передачи дейтаграмм
- User-to-Network Interface - интерфейс пользователь-сеть
- Universal Time Coordinated - мировое координированное время
- Variable Bit Rate - переменная скорость передачи
- Virtual Container - виртуальный контейнер
- Virtual Container of level n - виртуальный контейнер уровня n (n = 12, 2, 3, 4)
~ Virtual Channel Connection - соединение по виртуальному каналу
- Virtual Channel Identificator ~ идентификатор виртуального канала
- Virtual Path - виртуальный тракт
- Very Hight Bit Rate DSL - очень высокоскоростная цифровая АЛ
- Virtual Path Connection Idenlificalor - идентификатор соединения виртуального тракта
- Virtual Path Identificator - идентификатор виртуального тракта
- Virtual Private Network - виртуальные частные сети или виртуальные сети индивиду-
ального пользования
- Virtually Tributary Group - группа виртуальных блоков с полезной нагрузкой
- Virtual Terminal Protocol - протокол эмуляции терминала
- Wide Area Network - глобальная сеть
- Wavelength Division Multiplexing - волновое мультиплексирование (с разделением по
длине волны)
- Wireless Local Loop - абонентский беспроводный доступ
- Workstation - рабочая станция (PC на одной из платформ)
- Workstation Function - функция рабочей станции
- Х-интерфейс (для связи DCN с внешними сетями)
- Digital Subsckriber Line - семейство цифровых АЛ
- Сеть передачи данных по протоколу Х.25
АВР - Аварийно-восстановительные работы
АДАСЭ - Аппаратура дальней автоматической связи в энергетике
АКС - Абонентская кабельная сеть
АЛ - Абонентская линия
АРП - Асинхронный режим передачи (ATM)
АСКУЭ - Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии
277
АТС
БД
БП
ВЗГ
ВЗПС
ВК
ВЛ
ВЛС
вмп
вокв
ВОЛС
волс-вл
ВОС
восп
век
вес
вцк
вч
вэг
ГИС
гее
ГСЭ
ГТС
дзл
ДФЗ
ЕИСС
ЕСЭС
зг
икм
исо
КЗ
кк
кл
КЛС
КС
ксс
ктч
ЛАЦ
ЛВС
лм
МВВ
мк
мкктт
МПЗ
меэ
меэ-т
НРП
ОВ
ок
ОК-ВЛ
ОКГТ
ОКФП
оке
- Автоматическая телефонная станция
- База данных
- Буферная память
- Ведомый (вторичный) задающий генератор
- Внутризоновая первичная сеть
- Виртуальный контейнер
- Воздушная линия (электропередачи)
- Воздушная линия связи
- Волновое мультиплексирование (WDM)
- Временная оптическая кабельная вставка
- Волоконно-оптическая линия связи
- Волоконно-оптическая линия связи на ВЛ
- Взаимосвязь открытых систем
- Волоконно-оптическая система передачи
- Выделенный сигнальный канал
- Взаимоувязанная сеть связи (Российской Федерации)
- Вторичный цифровой канал
- Высокая частота, высокочастотный
- Ведомый (вторичный) эталонный генератор
- Глобальная информационная структура // геоинформационная система
- Глобальная сеть связи
- Генератор (задающий) СЭ
- Городская телефонная сеть
- Дифференциальная (продольная) защита линий
- Дифференциально-фазная защита
- Единая информационная сеть связи
- Единая сеть электросвязи
- Задающий генератор
- Импульсно-кодовая модуляция
- Международная организация по стандартизации
- Короткое замыкание
- Коаксиальный кабель
- Кабельная линия
- Кабельная линия связи
- Кабель связи
- Корпоративная сеть связи
- Канал тональной частоты
- Линейно-аппаратный зал
- Локальная вычислительная сеть
- Линейный мультиплексор
- Мультиплексор ввода-вывода
- Медный кабель
- Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии
- Микропроцессорная защита
- Международный союз электросвязи
- Международный союз электросвязи - сектор стандартизации (ITU-T)
- Необслуживаемый регенерационный пункт
- Оптическое волокно
- Оптический кабель
- Оптический кабель для подвески на ВЛ
- Оптический кабель в грозозащитном тросе
- Оптический кабель в фазном проводе
- Общеканальная сигнализация
278
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ОКН
ОКН (ГТ)
ОКН (ФП)
октк
оксм
ОКСН
окп
ОЦК
ПА
пвмп
ПД
пци
пцк
ПЭГ
ПУЭ
пэс
РЗ
РЗА
РОЦИТ
РРЛ
РТМ
СВС
сд
СДТУ
СДУ
екк
ел
емп
СМС
СТС
СЦИ
СЭ
ТМ
тсс
ТФОП
тцк
ТЧ
ТЭЦ
УАТС
УОИ
ЦВС
ЦВТС
ЦКП
ЦКС
ЦПС
ЦТС
ЦСИС
ЦСП
ЦСС
ш-цсис
эгц
- Оптический кабель навивной
- Оптический кабель навивной на грозотрос
- Оптический кабель навивной на фазный провод
- Оптический кабель для телефонной канализации и коллекторов
- Оптический кабель самонесущий металлический (MASS)
- Оптический кабель самонесущий (ADSS)
- Оптический кабель прикрепляемый
- Основной цифровой канал (канал 64 кбит/с)
- Противоаварийная автоматика
- Плотное волновое мультиплексирование (DWDM)
- Передача данных
- Плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ/PDH)
- Первичный цифровой канал
- Первичный эталонный генератор
- Правила устройства электроустановок
- Предприятие электрических сетей
- Релейная защита
- Релейная защита и автоматика
- Региональный общественный центр Интернет-технологий
- Радиорелейная линия
- Руководящий технический материал
- Система внутриузловой сигнализации
- Сеть доступа
- Средства диспетчерского и технологического управления
- Сеть диспетчерского управления
- Система кросс-коммутации
- Соединительная линия
- Сеть магистральная первичная
- Система межузловой синхронизации
- Сельская телефонная сеть
- Синхронная цифровая иерархия (СЦИ/SDH)
- Сетевой элемент
- Терминальный мультиплексон / Телемеханика
- Тактовая сетевая синхронизация
- Телефонная сеть общего пользования
- Третичный цифровой канал
- Тональная частота
- Теплоэлектроцентраль
- Учрежденческая АТС
- Устройство отключающих импульсов
- Цифровая вторичная сеть
- Цифровая вторичная технологическая сеть
- Цифровой канал пердачи
- Цифровой канал связи
- Цифровая первичная сеть
- Цифровая технологическая сеть
- Цифровая сеть с интеграцией служб (ISDN)
- Цифровая система передачи
- - Цифровая сеть связи
- Широкополосная цифровая сеть с интеграцией служб (B-ISDN)
- Эталонная гипотетическая цепь
Список литературы
... Идущий за мною сильнее меня.
Евангелие от Матфея
1. Антонян А.Б., Гренадеров Р.С. Оптические кабели связи, применяемые на ВСС РФ. - Технологии и
средства связи, 1999, № 4, с. 14-21.
2. Бакланов И.Г. Методы измерений в системах связи. - М.: Эко-Трендз, 1999. - 196 с.
3. Бакланов И.Г. Технологии измерений первичной сети. Ч. 1. Системы El, PDH, SDH. - М.: Эко-
Трендз, 2000. -142 с.
4. Бакланов И.Г. Технологии измерений первичной сети. Ч. 2. Системы синхронизации, В-ISDN, ATM.
- М.: Эко-Трендз, 2000. - 150 с.
5. Бакланов И.Г. ISDN и FRAME RELAY: Технология и практика измерений. - М.: Эко-Трендз, 2000.
- 186 с.
6. Буассо М., Деманж М., Мюнье Ж.-М. Введение в технологию ATM: Пер. с англ./ Под ред.
В.О. Швацмана. - М.: Радио и связь, 1997. - 128 с.
7. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. Учеб, пособие для
втузов. Изд. 2-е, стер. - М.: Высш, школа, 2000. -- 480 с.
8. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. Учеб, по-
собие для втузов. Изд. 2-е, стер. - М.: Высш, школа, 2000. - 383 с.
9. Вербовецкий А.А. Основы проектирования цифровых оптоэлектронных систем связи. --- М.: Радио и
связь, 2000. - 160 с.
10. Волоконно-оптические системы передачи и кабели: Справочник / И.И. Гроднев, А.Г. Мурадян,
Р.М. Шарафутдинов и др. - М.: Радио и связь, 1993. - 264 с.
11. Волоконно-оптическая техника; история, достижения, перспективы // Сб. статей под ред. С.А.
Дмитриева, Н.Н. Слепова - М.: Connect, 2000. - 376 с.
12. Глоссарий МККТТ - Синяя книга. Т. 1, вып. 1.3. Термины и определения. Сокращения и акронимы.
-М.:ЦНИИС, 1993.-914 с.
13. Гриднев С., Коновалов Г. Управление сетью синхронизации в сетях на основе СЦИ. - Мир связи.
Connect. 1998, № 12, с. 138-141.
14. Громов Д.А., Пшеничников А.П. Параметры трафика Интернет в г. Москве. - Документальная элек-
тросвязь, 2000, № 2, с. 47-50.
15. Денисьева О.М., Мирошников Д.Г. Средства связи для последней мили. - М.: Эко-Трендз, 1998. - 146 с.
16. Заркевич Е.А., Скляров О.К., Устинов С.А. DWDM для высокоскоростных систем связи. - Техно-
логии и средства связи, 2000, № 3, с. 10-16.
17. Иванов А.А. Корпоративные сети как составляющая информационной инфраструктуры России. // В
кн. Связь России в XXI веке./ Под ред. проф. Л.Е.Варакина. - М.: МАК, 1999, с. 41-65.
18. Иванов А.Б. Волоконная оптика. Компоненты, системы передачи, измерения. - М.: Сайрус Системе,
1999.-671 с.
19. Иванов А.Б. Контроль соответствия в телекоммуникациях и связи. Ч. 1. - М.: Сайрус Системе, 2000.
-376 с.
20. Иванова Т.И. Корпоративные сети связи. - М.: Эко-Трендз, 2001. - 282 с.
21. Ишкин В.Х. Концепция развития Единой сети электросвязи электроэнергетики. - М.: Энергоатомиз-
дат, 1999. - 240 с.
22. Кабели, провода и материалы для кабельной индустрии: Технический справочник. / Сост. и редак-
ция В.Ю. Кузенева, О.В. Креховой - М.: Нефть и газ, 1999. - 304 с.
23. Кадерлеев М.К., Колтунов М.Н., Рыжков А.В. Организация системы тактовой сетевой синхронизации
на ведомственных и корпоративных сетях связи. - ВКСС. Connect. 2000, № 1, с. 81-85.
24. Кемельбеков Б.Ж., Мышкин В.Ф., Хан В.А. Современные проблемы волоконно-оптических линий
связи, т.1. Волоконно-оптические кабели. - М.: НТЛ, 1999. - 392 с.
25. Конструкции, прокладка, соединение и защита оптических кабелей связи. - Женева: МСЭ - Т.
Сектор стандартизации МСЭ. 1994, - 161 с.
26. Кульгин М. Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия. - СПб.: Питер, 1999. - 704 с.
280
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
27. Ларин С.Г. Перспективные оптические кабели: решения для энергетики. - Технологии и средства
связи, 1999, № 2, с. 16-20.
28. Любимов А.Е. Магистральные технологии передачи данных и эффективное использование каналов
связи. - Документальная электросвязь, 2000, № 3, с. 26-30.
29. Любимов А.Е. Сделаем сеть рентабельной. Оценка эффективности сетей передачи данных операторов
инфотелекоммуникаций. - Мир связи. Connect. 2000, № 9, с. 102-104.
30. Меккель А. Транспортные сети: Вопросы терминологии. - ИнформКурьер-Связь, 2000, № 6, с. 25-27.
31. Мельников Д.А, Информационные процессы в компьютерных сетях. Протоколы, стандарты, интер-
фейсы, модели... - М.: Кудиц-образ, 1999. -256 с.
32. Механошин Б., Смирнов Б. Подвеска оптических кабелей на опорах линий электропередачи. Ч. 1.
- Мир связи. Connect. 1999, № 10, с. 72-73.
33. Назаров А.Н., Симонов М.В. ATM: Технология высокоскоростных сетей. - М.: Эко-Трендз, 1998. - 234 с.
34. Некрасов С.Е. Системы дистанционного мониторинга оптических кабелей. - Технологии и средства
связи. 2000, № 4, с. 28-32.
35. Нетес А.Я. К вопросу о стандартизации и терминологии в области связи. - Мир связи. Connect. 1998,
№ 9, с. 54-57.
36. Нетес В.А. Основные принципы синхронной цифровой иерархии. - Сети и системы связи, 1996, № 6,
с. 58-62.
37. Нетес В.А. Новые возможности аппаратуры SDH. - Вестник связи, 1999, № 9, с. 47-51.
38. Нетес В.А. Типичные недостатки при проектировании сетей SDH. - Вестник связи, 2000, №4, с. 82-
85.
39. Нетес В.А. Оптические сети. -- Вестник связи, 2000, № 9, с. 36-40.
40. Нормы на электрические параметры цифровых каналов и трактов магистральной и внутризоно-
вых первичных сетей. - М.: Минсвязи РФ, 1996. - 106 с.
41. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб: Питер,
1999.-672 с.
42. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Новые технологии и оборудование IP-сетей. - СПб: БХВ - СПб, 2000.
-512 с.
43. Основные положения развития Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации на перспекти-
ву до 2005 года. Руководящий документ. - М.: ЦИТИ «Информсвязь», 1996.
44. Основы управления связью Российской Федерации / В.Б. Булгак, Л.Е. Варакин, А.Е.Крупнов и др.;
Под ред. А.Е.Крупнова и Л.Е.Варакина. - М.: Радио и связь, 1998. - 184 с.
45. Правила проектирования, строительства и эксплуатации волоконно-оптических линий связи на
воздушных линиях электропередачи напряжением НО кВ и выше. - М.: РАО «ЕЭС России», 1999.
-108 с.
46. Правила технической эксплуатации первичных сетей взаимоувязанной сети связи Российской Фе-
дерации. Книга первая. Основные принципы построения и организации технической эксплуатации.
- М.: Госкомсвязи России, 1998. - 151 с.
47. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер с англ. - М.: Радио и связь, 2000. - 800 с.
48. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория. Справочник / Я.Д. Ширман, Ю.И. Лосев,
Н.Н. Минервин и др./ Под ред. Я.Д. Ширмана. - М.: ЗАО «МАКВИС», 1998. - 828 с.
49. Родомиров Л., Скопин Ю.Г., Иванов А.Б. Методы и оборудование удаленного тестирования ВОЛС.
- Вестник связи, 1998, № 5, с. 64-71.
50. Руководящий технический материал. Основные положения развития первичной сети РФ. - М.:
ЦНИИС, 1994.
51. Руководящий технический материал по применению систем и аппаратуры синхронной цифровой
иерархии на сети связи Российской Федерации. Первая редакция. - М.: ЦНИИС, 1994. - 50 с.
52. Руководящий технический материал по построению тактовой сетевой синхронизации на цифровой
сети связи Российской Федерации. - М.: ЦНИИС, 1995. - 55 с.
53. Связь России в XXI веке. / Под ред. проф. Л.Е.Варакина. - М.: МАК, 1999. - 737 с.
54. Семенов А.С., Смирнов В.Л., Шмалько А.В. Интегральная оптика для систем передачи и обработки
информации. - М.: Радио и связь, 1990. - 224 с.
55. Семенов Н.Н., Шмалько А.В. Терминология сетей синхронной цифровой иерархии. - Сети и систе-
мы связи, 1996, № 8, с. 58-63.
56. Симичев Н.И., Ермашов А.А., Шмалько А.В. Концепция построения Единой Информационной Се-
ти Связи АО «Мосэнерго». - ВКСС. Connect. 2000, № 1, с. 109-115.
281
57. Симичев Н.И., Ермашов А.А., Шмалько А.В. Единая информационная сеть связи АО «Мосэнетг:
Рубежи и перспективы. - ИнформКурьер-Связь, 2000, № 11, с. 47-50.
58. Симичев Н.И., Ермашов А.А., Шмалько А.В. и др. Организация и построение цифровых канз/ : =
связи для систем релейной защиты и автоматики. - ВКСС. Connect. 2000, № 3, с. 18-23.
59. Синклер А. Большой толковый словарь компьютерных терминов. Русско-английский, англо-pvcc*
-М.: Вече, ACT, 1999.-512 с.
60. Скляров О.К. Зарубежные оптические кабели для ВОЛС. Технологии и средства связи, 1988. .Vs с. :
18-26.
61. Слепов Н.Н. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. - М.: Радио и связь.
2000.-468 с.
62. Слепов Н.Н. Толковый словарь сокращений в области связи, компьютерных и информационных тех-
нологий. - 2-е изд. - М.: Радио и связь, 1999. - 600 с.
63. Слепов Н.Н. Маркировка оптических кабелей. - Вестник связи,-2000, № 9, с. 63-68.
64. Снайдер А., Лав Дж. Теория оптических волноводов: Пер. с англ. - Радио и связь, 1987. - 656 с.
65. Соколов Н.А. Сети абонентского доступа. Принципы построения. - Пермь: Уралсвязьинформ, 2000.
-255 с.
66. Справочник по волоконно-оптическим линиям связи / Л.М. Андрушко, В.А. Вознесенский, В.Б.
Каток и др.; Под ред. С.В. Свечникова и Л.М. Андрушко. - К.: Техника, 1988. - 239 с.
67. Телекоммуникации. Мир и Россия. Состояние и тенденции развития; Под ред. Н.Т.Клещева. - М.:
Радио и связь, 1999. - 480 с.
68. Технологии как основа транспортных сетей. - ИнформКурьер-Связь, 2000, № 6, с. 27-31.
69. Уайндер С. Справочник по технологиям и средствам связи. Пер. с англ. - М.: Мир, 2000. - 429 с.
70. Убайдуллаев Р.Р. Волоконно-оптические сети. - М.: Эко-Трендз, 2000. - 268 с.
71. Халсал Ф. Передача данных, сети компьютеров и взаимосвязь открытых систем: Пер. с англ. - М.:
Радио и связь, 1995. - 408 с.
72. Хволес Е.А., Ходатай В.Г., Шмалько А.В. Волоконно-оптические линии связи и проблемы их на-
дежности. - ВКСС. Connect. 2001, № 3.
73. Цым А.Ю. Научные основы сооружения волоконно-оптических линий передачи (Технология ВОЛП-
ВЛ) // В кн. Связь России в XXI веке./ Под ред. проф. Л.Е.Варакина. - М.: МАК, 1999, с. 673-688.
74. Челлис Дж., Перкинс Ч., Стриб М. Учебное руководство для специалистов MCSE. Основы построе-
ния сетей: Пер. с англ. -М.: Лори. 1997. - 324 с.
75. Шарле Д.Л. Оптические кабели российского производства. - Вестник связи, 2000, № 9, с. 68-77.
76. Шехтман Л.И. Системы телекоммуникаций: проблемы и перспективы. (Опыт системного исследова-
ния.) - М.: Радио и связь, 1998, - 280 с.
77. Шмалько А.В. Общие вопросы планирования цифровых первичных сетей связи. - Волоконно-опти-
ческая техника, 2000, № 1, с. 9-16.
78. Шмалько А.В. Принципы построения цифровых технологических сетей. - ВКСС. Connect. 2000, № 1,
с. 74-80.
79. Шмалько А.В. Планирование и построение современных цифровых корпоративных сетей связи.
- Вестник связи, 2000, № 4, с, 58-65.
80. Шмалько А.В. Построение современных цифровых сетей связи: основные понятия, принципы и во-
просы терминологии. - ВКСС. Connect. 2000, № 2, с. 61-69.
81. Шмалько А.В., Сабинин Н.К. ВОЛС на воздушных линиях электропередачи. - ВКСС. Connect. 2000,
№ 3, с. 72-84.
82. Шмалько А.В., Семенов Н.Н. Сравнительный анализ цифровых систем передачи синхронной цифро-
вой иерархии. - ВКСС. Connect. 2001, № 3.
83. Шмалько А.В., Гаскевич Е. Б., Убайдуллаев Р.Р. Система мониторинга оптических кабелей ВОЛС. -
ВКСС. Connect. 2001, № 1, с. 30-35.
84. Щербо В.К. Стандарты вычислительных сетей. Взаимосвязь сетей. Справочник. - М.: Кудиц-Образ,
2000. - 272 с.
85. Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы. Справочная книга. - М.: Финансы и статистика,
1996.-368 с.
86. ATM in Europe: The User Handbook. Brussels: European Market Awareness Committee. 1997. - 79 p.
87. CCITT (ITU-T) Recommendation G.602, Reliability and Availability of Analogue Cable Transmission
Systems and Associated Equipments. - 1984.
88. ITU-T Recommendation G.101. The Transmission Plan. - 1996.
282
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
89. ITU-T Recommendation G.651. Characteristics of a 50/125 pm Multimode Graded Index Optical Fiber Ca-
ble.- 1998.
90. ITU-T Recommendation G.652. Characteristics of a Single-Mode Optical Fiber Cable. - 1997.
91. ITU-T Recommendation G.653. Characteristics of a Dispersion-Shifted Single-Mode Optical Fiber Cable.
- 1997.
92. ITU-T Recommendation G.654. Characteristics of a 1550 nm Wavelength Loss-Minimized Single-Mode
Optical Fiber Cable. - 1997.
93. ITU-T Recommendation G.655. Characteristics of a Non-Zero Dispersion Shifted Single-Mode Optical Fi-
ber Cable. - 1996.
94. ITU-T Recommendation G.702. Digital Hierarchy Bit Rates. - 1988.
95. ITU-T Recommendation G.703. Physical/Electrical Characteristics of Hierarchical Digital Interfaces
- 1991.
96. ITU-T Recommendation G.707. Networks Node Interface for the Synchronous Digital Hierarchy (SDH).
- 1996.
97. ITU-T Recommendation G.774. Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Management Information Model for
the Network Element View. - 1996.
98. ITU-T Recommendation G.780. Vocabulary of Terms for Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Networks
and Equipment. - 1994.
99. ITU-T Recommendation G.781. Structure of Recommendations on Equipment for the Synchronous Digital
Hierarchy (SDH).- 1994.
100. ITU-T Recommendation G.782. Types and General Characteristics of Synchronous Digital Hierarchy
Equipment. - 1994.
101. ITU-T Recommendation G.783. Characteristics of Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Multiplexing
Equipment. - 1994.
102. ITU-T Recommendation G.784. Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Management (Requirements of Mul-
tiplexing Equipment). - 1994.
103. ITU-T Recommendation G.803. Architectures of the Transport Networks Based on the Synchronous Digital
Hierarchy (SDH). - 1993.
104. ITU-T Recommendation G.804. ATM Cell Mapping in to Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH). - 1993.
105. ITU-T Recommendation G.810. Definitions and Terminology for Synchronization Networks. - 1996.
106. ITU-T Recommendation G.813. Timing Characteristics of SDH Equipment Slave Clocks (SEC). - 1996.
107. ITU-T Recommendation G.825. The Control of Jitter and Wander within Digital Networks, which are
Based on the Synchronous Digital Hierarchy (SDH). - 1993.
108. ITU-T Recommendation G.841. Types and Characteristics of SDH Network Protection Architectures.
- 1995.
109. ITU-T Recommendation M.3010. Principles for a Telecommunications Management Network. - 1993.
110. Girard A. Guide to WDM Technology and Testing. - Quebec: EXFO Electro-Optical Engineering Inc.,
2000.- 194 p.
111. Mahlke G., Gossing P. Fiber Optic Cables. - Berlin, Munchen: Siemens-Aktienges, 1993. -244 p.
112. Synchronous Transmission System. - London: Nortel Limited, 1997. - 121 p.
ШМАЛЬКО Анатолий Васильевич,
кандидат физико-математических наук,
старший научный сотрудник, заместитель
главного инженера Энергосвязи - филиала
АО «Мосэнерго».
Окончил в 1975 г. с отличием Специаль-
ный факультет физики Московского инже-
нерно-физического института, в 1978 г. ас-
пирантуру МИФИ по специальности физи-
ка твердого тела и квантовая радиофизика.
Известный специалист в области вол-
новодной оптоэлектроники, интегральной и
волоконной оптики и волоконно-оптичес-
ких систем связи.
Имеет свыше 140 научных работ, 25
изобретений в области интегральной и во-
локонной оптики, волноводной оптоэлек-
троники, волоконно-оптических систем
связи и современных цифровых сетей. Ав-
тор монографии «Интегральная оптика для
систем передачи и обработки информа-
ции», выпущенной издательством «Радио и
связь» в 1990 г.
Издание для специалистов
Анатолий Васильевич Шмалько
ЦИФРОВЫЕ СЕТИ СВЯЗИ:
ОСНОВЫ ПЛАНИРОВАНИЯ И ПОСТРОЕНИЯ
ЛР № 065232 от 20.06.97
Подписано в печать с оригинал-макета 15.06.2001.
Формат 70x100/16. Тираж 4000 экз.
Бумага офсетная № 1. Гарнитура тайме.
Печать офсетная. Усл. печ. л. 23,4. Зак. № 1823
Информационно-технический центр «Эко-Трендз».
Электронный вывод и печать в ППП «Типография «Наука»
121099, Москва, Шубинский пер., 6
Налоговая льгота — общероссийский классификатор продукции
ОК-005-93, том 2; 953000 — книги, брошюры
ЭККВГРКИДЗ
ИНЖЕНЕРНАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
Ин
ормационно-технический центр
ЕХНОЛОГИИ
Электронных-
Коммуникаций,
Книги издательства «Эко-Трендз» - Инженерная энциклопедия ТЭК
Технологии Электронных Коммуникаций
Вышли в свет:
И.Г. Бакланов. ТЕХНОЛОГИИ ИЗМЕРЕНИЙ ПЕРВИЧНОЙ СЕТИ
Часть 1. Системы El, PDH, SDH
Часть 2. Системы синхронизации В-ISDN, ATM
М.А. Баркун, О.Р. Ходасевич. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ СИНХРОННОЙ КОММУТАЦИИ
В.А. Григорьев. ОРГАНИЗАЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ОБЛАСТИ РАДИОСВЯЗИ
Т.И. Иванова. АБОНЕНТСКИЕ ТЕРМИНАЛЫ И КОМПЬЮТЕРНАЯ ТЕЛЕФОНИЯ
Т.И. Иванова. КОРПОРАТИВНЫЕ СЕТИ СВЯЗИ
В.Г. Карташевский, С.Н. Семенов, Т.В. Фирстова. СЕТИ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ
С.В. Клименко и др. ЭЛЕКТРОННЫЕ ДОКУМЕНТЫ В КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЯХ
Б.Я. Лихтциндер и др. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЕТИ СВЯЗИ
Ю.А. Парфенов, Д.Г. Мирошников. «ПОСЛЕДНЯЯ МИЛЯ» НА МЕДНЫХ КАБЕЛЯХ
А.В. Росляков. ОБЩЕКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА СИГНАЛИЗАЦИИ №7
А.В. Росляков, М.Ю. Самсонов, И.В. Шибаева. IP-ТЕЛЕФОНИЯ
А.А. Соловьев. ПЕЙДЖИНГОВАЯ СВЯЗЬ
Ю.А. Соловьев. СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ
Р.Р. Убайдуллаев. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ
Готовятся к изданию:
И.Г. Бакланов. ТЕСТИРОВАНИЕ И ДИАГНОСТИКА СИСТЕМ СВЯЗИ
Д.В. Иоргачев, О-В. Боцдаренко. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ КАБЕЛИ И ЛИНИИ СВЯЗИ
В.Г. Карташевский и др. АТС ДЛЯ СЕЛЬСКОЙ СВЯЗИ
О.И. Лагутенко. СОВРЕМЕННЫЕ МОДЕМЫ
Л.М. Невдяев. ТЕХНОЛОГИЯ CDMA
Д.С. Пекарев, В.С. Сперанский. СИСТЕМЫ И СТАНДАРТЫ РАДИОДОСТУПА
Н.П. Резникова. МАРКЕТИНГ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯХ
Р.Р. Убайдуллаев. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ ОПТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
Вы можете сделать заявку на эти и другие книги издательства «Эко-Трендз»,
направив в наш почтовый или электронный адрес перечень необходимых книг
или связавшись с нами по телефону
/Ц 103473, Москва, 2-й Щемиловский пер., д. 4/5,
Издательство «Эко-Трендз»
Телефакс: (095) 978-48-36, 978-80-31
e-mail: eko-trendz@mtu-net.ru
http: //www.mis.ru/tforum/bookshop
Этот файл был взят с сайта
http://all-ebooks.com
Данный файл представлен исключительно в
ознакомительных целях. После ознакомления с
содержанием данного файла Вам следует его
незамедлительно удалить. Сохраняя данный файл
вы несете ответственность в соответствии с
законодательством.
Любое коммерческое и иное использование кроме
предварительного ознакомления запрещено.
Публикация данного документа не преследует за
собой никакой коммерческой выгоды.
Эта книга способствует профессиональному росту
читателей и является рекламой бумажных изданий.
Все авторские права принадлежат их уважаемым владельцам.
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение
ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите
внести изменения в данный документ или опубликовать
новую книгу свяжитесь с нами по email.