Федеральное агентство связи



страница1/7
Дата22.06.2019
Размер1.12 Mb.
ТипКонспект
  1   2   3   4   5   6   7

Федеральное агентство связи

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Кафедра Систем связи



(наименование кафедры)

Конспект лекций

По учебной дисциплине



«Современные транспортные технологии»

(наименование учебной дисциплины)

по специальности / направлению подготовки:

210401- Физика и техника оптической связи

(наименование специальности / направления подготовки)



210404- Многоканальные телекоммуникационные системы

210406- Сети связи и системы коммуникации

Самара


2011

УДК 621.372



Корнилов И. И.

Современные транспортные технологии. Конспекты лекций.-

Самара: ПГУТИ, 2011. – с.

Рассматриваются принципы построения ее организации современных транспортных технологий, даны сведенья по информационным блокам, группообразованию, служебным элементам, схемам резервирования, системам аварийной сигнализации и синхронизации.

Для студентов очной и заочной форм обучения по специальностям:

210401 « Физика и техника оптической связи»

210404 « Многоканальные телекоммуникационные системы»

210406 «Сети связи и системы коммуникации»



Рецензент:

Кузнецов М.В. – к. т. н. , доцент, доцент кафедры Систем связи ГОУВПО ПГУТИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

© Корнилов И. И., 2011

Список сокращений и обозначений

ВЗГ – вторичный задающий генератор;

ВОЛП – волоконно-оптическая линия передачи;

ГСЭ – генератор сетевого элемента;

МДМ – минимальная детектируемая мощность;

МСЭ – Международный Союз Электросвязи, комиссия по Телекоммуникации ;

НС – неразъёмное соединение;

ПОМ – передающий оптический модуль;

ПРОМ – приёмный оптический модуль;

ПЦИ(PDH) – плезиохронная цифровая иерархия;

ПЭГ – первичный эталонный генератор;

РС – разъёмный соединитель;

СТМ(STM) – синхронный транспортный модуль;

СЦИ(SDH) – синхронная цифровая иерархия;

ТМ – терминальный (оконечный) мультиплексор;

ТСС – тактовая сетевая синхронизация;

ФД – фотодетектор;

APS – автоматическое защитное переключение;

ADM – мультиплексор ввода/вывода;

AU – административный блок;

AUG – группа административных блоков;

BBER – коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками;

С – контейнер;

DCC – канал передачи данных;

ECC – канал управления;

ESR – коэффициент ошибок по секундам с ошибками;

EM – местный терминал;

ETSI – Европейский институт стандартов в области связи;

MSOH – заголовок мультиплексной секции;

MSP – защита мультиплексной секции;

NE – сетевой элемент;

NPI – индикация нулевого указателя;

OAM – контроль, управление и обслуживания;

POH – трактовый заголовок;

PTR – указатель;

RSOH – заголовок регенерационной секции;

SOH – секционный заголовок;

TU – трибутарный блок, субблок;

TUG – группа трибутарных блоков, субблоков;

TMN – сеть управления электросвязью;

VC – виртуальный контейнер.
Содержание

Список сокращений и обозначений……………………………………….....5

Введение................................................................................................................6

Лекция 1……………………………………………………………………........8

Тема 1. Особенности построения синхронной цифровой иерархии SDH…………………………………………………………………………….....8

1.1. Общие особенности построения синхронной иерархии………..….....8

1.2. Обобщённая схема мультиплексирования в SDH………………..…...9

Лекция 2………………………………………………………………………....12

Тема 2. Функциональные модули сетей SDH………………………….…12

2.1. Виртуальные контейнеры и другие элементы………………….…….12

2.2. Сборка модулей STM-N…………………………………….…………..14

Лекция 3…………………………………………………………………………15

2.3. Структура фреймов STM-N………………………………………..…...15

2.4. Структура заголовков фреймов STM-N………………………….........18

2.5. Функциональные модули сетей SDH………………..………………...20



Лекция 4………………………………………………………………………....20

2.5.1. Функциональные задачи и модули сетей SDH…………….........20

2.5.2. Мультиплексоры………..…..…………………………………….21

2.5.3. Концентраторы…………………..…………………………..…....22

2.5.4. Регенераторы…………………………..……..……………………23

Лекция 5…………………………………………………………………………24

2.5.5. Коммутаторы………………..………………………………………...24

2.5.6. Функции, выполняемые коммутатором………………...………...…25

2.5.7. Методы кросс-коммутации и взаимодействия сетей SDH……....…26



Лекция 6………………………………………………………………………...28

Тема 3. Топология и архитектура сетей SDH……………………………..28

3.1. Топология сетей SDH…………………………………………………...28

3.1.1. Топология «точка-точка»…………………………………………28

3.1.2. Топология « последовательная линейная цепь»………………...29



Лекция 7…………………………………………………………………………29

3.1.3. Топология «звезда», реализующая функцию концентратора….29

3.1.4. Топология «кольцо»………………………………………………30

Лекция 8…………………………………………………………………………30

3.2. Архитектура сетей SDH………………………………………………...30

3.2.1. Радиально-кольцевая архитектура…...…………………………..30

3.2.2. Архитектура типа «кольцо-кольцо»……………………………..31

3.2.3. Линейная архитектура для сети большой протяжённости……..31

3.2.4. Архитектура разветвлённой сети общего вида…………………33



Лекция 9…………………………………………………………………………35

Тема 4. Функциональные методы защиты синхронных потоков…….35

Лекция 10………………………………………………………………………..38

Тема 5. Синхронизация сетей SDH……………………………………......38

5.1. Методы синхронизации………………………………………………..38

5.2. Режимы работы и качество хронирующего источника…………...…39

5.3. Использование мирового скоординированного времени ……... 39

5.4. Пример синхронизации кольцевой сети SDH …………………. 40

5.5. Пример синхронизации ячеистой сети SDH ………………….... 41



Лекция 11 ……………………………………………………………………... 42

Тема 6. Управление сетью SDH ............................................................. 42

6.1. Четырехуровневая модель управления сетью …………………. 42

6.2. Сеть управления телекоммуникациями TMN …………………. 44

6.2.1. Концепция TMN и общая схема управления ………………. 44

6.2.2. Архитектура TMN …………………………………………… 44

Лекция 12 ……………………………………………………………………... 50

6.3. Общая схема управления сетью SDH …………………………... 50

6.3.1. Подсеть SMS сети управления SMN ……………………….. 51

6.3.2. Функции управления ………………………………………… 52

6.3.3. Протоколы и внутрисистемные взаимодействия ………….. 55

6.3.4. Интерфейсы взаимодействия ……………………………….. 57



Лекция 13 ……………………………………………………………………... 60

Тема 7. Перспективы развития сетей SDH ......................................... 60

7.1. Источники появления новой терминологии …………………… 60

7.2. Некоторые предложения по выбору терминологии в технологиях PDH и SDH .……………………………………….. 61

Заключение ………………………………………………………………….... 65

Список литературы ………………………………………………………….. 66

Конспект лекций по дисциплине «СТТ»

Введение.

С момента изобретения телефона в 1875 году, ставшего отправной точкой в развитии телефонной связи, методов и технологий передачи голоса, прошло сто лет прежде чем в 1975 году появился пер­вый микрокомпьютер. Все это время системы связи были аналоговыми (в мире - практически вплоть до середины 60-х, в России до середины 70-х годов). Цифровых систем связи практически не было, несмотря на то, что ИКМ была известна с 1937 года, а специализированные цифровые ком­пьютеры - с 1939 года. Несмотря на то, что импульсные методы модуляции интенсивно развивались с начала 40-х в связи с развитием радиолокации, ИКМ не находила широкого практического при­менения ввиду громоздкости цифрового оборудования, вплоть до появления в 1959 году компьюте­ров второго поколения, использующих транзисторы в качестве элементной базы.

Начало использования цифровых технологий в сетях передачи данных связано с ИКМ, а имен­но, с системами цифровой телефонии на основе кабельных сетей связи, используемыми для переда­чи голоса.

Первой коммерческой цифровой системой передачи голоса, использующей ИКМ и методы мультиплексирования с временным разделением каналов, считают систему компании Bell System (США), установленную в Чикаго в 1962 году. Система давала возможность передавать 24 голосовых канала по медному кабелю, проложенному между офисами компании Bell System. Каждый голосовой канал использовал скорость передачи 64 кбит/с, все каналы объединялись с помощью мультиплексо­ра в единый поток двоичных данных со скоростью 1536 кбит/с, а с учетом служебного канала (8 кбит/с) этот поток приобретал скорость 1544 кбит/с. Он, благодаря последующей стандартизации, и стал известен как канал DS1 или T1, принятый далее в США за первый (или первичный) уровень мультиплексирования для систем цифровой телефонии. Это было уже время появления ЭВМ третьего поколения (IBM System 360, 1963 год), принесших с собой концепцию канала ввода/вывода с разви­той системой мультиплексоров ввод/вывода, используемых для организации коммерческих компью­терных систем цифровой передачи данных, а также для объединения компьютеров в локальные сети. Однако только стремительное развитие микропроцессорной техники и технологии, зародив­шейся в 1971 году с появлением первого микропроцессора компании Intel, сделало возможным ре­альное внедрение цифровой техники в телекоммуникационные системы и привело к широкому рас­пространению и развитию компьютерных сетей, давших вторичный мощный импульс развитию сетей передачи данных на основе ИКМ.

Сетевые компьютерные технологии, разработанные первоначально на основе ЭВМ общего наз­начения, или мэйнфреймов, вот уже около 15 лет применяются для объединения в сеть персональных компьютеров, или ПК. Широкое использование сетевых технологий стало доступно только тогда, ког­да производительность и функциональные возможности микропроцессоров выросли настолько, чтобы удовлетворить высоким требованиям по управлению сетью связи.

Сетевые цифровые технологии развивались до последнего времени параллельно для глобаль­ных и локальных сетей. Технологии глобальных сетей были направлены в основном на развитие циф­ровых телефонных сетей, используемых для передачи голоса. Технологии локальных сетей - напро­тив, использовались, в основном, для передачи данных.

Развитие цифровых телефонных сетей шло по линии уплотнения каналов, как за счет мульти­плексирования низкоскоростных первичных каналов Т1 , так и за счет использования более рацио­нальных методов модуляции, например, использования дифференциальной ИКМ и ее модификаций, позволивших применять для передачи голосового сигнала скорости 32, 16 и 8 кбит/с.

Развитие схем мультиплексирования привело к возникновению трех цифровых иерархий с раз­ными (для разных групп стран) уровнями стандартизованных скоростей передачи или каналов: DS2 или Т2/Е2, DS3 или ТЗ/ЕЗ, DS4 или Т4/Е4. Эти иерархии, названные плезиохронными (т.е. почти синхронными) цифровыми иерархиями PDH (ПЦИ), широко использовались и продолжают использо­ваться как в цифровой телефонии, так и для передачи данных.

Развитие технологий скоростных телекоммуникаций на основе PDH привело к появлению в по­следнее время двух наиболее значительных новых цифровых технологий: синхронной оптической сети SONET (COC), и синхронной цифровой иерархии SDH (СЦИ), иногда рассматриваемых как единая технология SONET/SDH, расширившая диапазон используемых скоростей передачи до 40 Гбит/с. Эти технологии были ориентированы на использование волоконно-оптических кабелей (ВОК) в качестве среды передачи.

Технологии локальных сетей, ориентированных на передачу данных, а не голоса, развивались не по линии уплотнения каналов, а по линии увеличения полосы пропускания каналов передачи дан­ных, необходимой для передачи не только текстовых, но и графических данных, а сейчас и данных мультимедиа. В результате используемые на начальном этапе развития сетевые технологии ARCnet, Ethernet и Token Ring, реализующие скорости передачи 2-16 Мбит/с в полудуплексном режиме и 4-32 Мбит/с в дуплексном режиме, уступили место новым скоростным технологиям: FDDI, Fast Ethernet и 100VG-Any LAN, использующим скорость передачи данных 100 Мбит/с и ориентированных в большей части своей также на применение ВОК. Апофеозом этого развития видимо будет новая технология 1 Гбит/с Ethernet.

Создание компьютерных сетей масштаба предприятия, корпоративных, региональных и гло­бальных сетей передачи данных, связывающих множество локальных компьютерных сетей, в свою очередь привело к созданию таких транспортных технологий передачи данных как Х.25, цифровая сеть интегрированного обслуживания (или с интеграцией служб) ISDN (ЦСИО или ЦСИС) и рет­рансляция кадров Frame Relay, решавших эти задачи первоначально на скоростях 64 кбит/с - 144 кбит/с - 1.5/2 Мбит/с соответственно.

Дальнейшее развитие этих технологий также шло по линии увеличения скоростей передачи и привело к трем важным результатам:

- постепенному отмиранию (в плане бесперспективности развития) существующей еще техно­логии Х.25;

- увеличению скорости передачи данных, реализуемому технологией Frame Relay, до скорости ТЗ (45 Мбит/с);

- появлению в недрах технологии широкополосной ISDN (B-ISDN) новой технологии ATM, или режима асинхронной передачи, которая принципиально может применяться на различных скоростях передачи (от 1.5 Мбит/с до 40 Гбит/с), благодаря использованию техники инкап­суляции данных.

В литературе наибольшее внимание уделяется в настоящее время только технологии ATM, тог­да как в России, по сведениям автора, существуют только изолированно функционирующие коммер­ческие сети ATM и экспериментальные участки сетей, на которых эта технология отрабатывается. В отличие от этого в России развернуты и полномасштабно функционируют, начиная с 1993 года, десятки крупных сетей SDH. Технология SDH двинулась в регионы. На ее основе происходит крупномасштаб­ное переоборудование старой аналоговой сети связи России в цифровую Взаимоувязанную сеть свя­зи (ВСС) [137], использующую самые передовые технологии.

Лекция 1. 1. Особенности построения синхронной иерархии SDH.


    1. Общие особенности построения синхронной иерархии.

Рассмотрим общие особенности построения синхронной цифровой иерархии SDH. Несмотря на очевидные преимущества сетей SDH перед сетями PDH, они не имели бы такого успеха, если бы не обеспечивали преемственность и поддержку стандартов PDH. Как мы уже отмечали при разработке технологии SONET обеспечивалась преемственность американской, а при разработке SDH - европейской иерархий PDH. В окончательном варианте стандарты SONET/SDH поддерживали обе указанные иерархии. Это выразилось в том, что терминальные мультиплексоры и мультипле­ксоры ввода/вывода сетей SONET/SDH, через которые осуществляется доступ в сеть были рассчитаны на поддержку только тех входных каналов, или каналов доступа, скорость передачи которых соответствовала объединённому стандартному ряду американской и европейской иерархий PDH, a именно: 1.5, 2, 6, 8, 34, 45, 140 Мбит/с. Цифровые сигналы каналов доступа, скорость передачи ко­торых соответствует указанному ряду, будем называть трибами PDH (или в терминологии связистов компонентными сигналами), а сигналы, скорость передачи которых соответствует стандартному ряду скоростей SDH - трибами SDH.

Итак, первая особенность иерархии SDH - поддержка в качестве входных сигналов каналов доступа только трибов PDH и SDH.

Другая особенность - процедура формирования структуры фрейма.

Два правила относятся к разряду общих: при наличии иерархии структур структура верхнего уровня может строиться из структур нижнего уровня, несколько структур того же уровня, могут быть объединены в одну более общую структуру. Остальные правила отражают специфику технологии. На­пример, на входе мультиплексора доступа имеем трибы PDH, которые должны быть упакованы в обо­лочку фрейма так, чтобы их легко можно было ввести и вывести в нужном месте с помощью мультип­лексора ввода-вывода. Для этого сам фрейм достаточно представить в виде некоторого контейнера стандартного размера (в силу синхронности сети его размеры не должны меняться), имеющего соп­ровождающую документацию - заголовок, где собраны все необходимые для управления и маршру­тизации контейнера поля-параметры, и внутреннюю емкость для размещения полезной нагрузки, где должны располагаться однотипные контейнеры меньшего размера (нижних уровней), которые та­кже должны иметь некий заголовок и полезную нагрузку и т. д. по принципу матрешки, или по мето­ду последовательных вложений, или инкапсуляции.

Для реализации этого метода было предложено использовать понятие контейнер, в который и упаковывается триб. По типоразмеру контейнеры делятся на 4 уровня, соответствующие уровням PDH. На контейнер должен наклеиваться ярлык, содержащий управляющую информацию для сбора статистики прохождения контейнера. Контейнер с таким ярлыком используется для переноса инфор­мации, т.е. является логическим, а не физическим объектом, поэтому его называют виртуальным контейнером.

Итак, вторая особенность иерархии SDH - трибы должны быть упакованы в стандартные по­меченные контейнеры, размеры которых определяются уровнем триба в иерархии PDH.

Виртуальные контейнеры могут объединяться в группы двумя различными способами. Контей­неры нижних уровней могут, например, мультиплексироваться (т. е. составляться вместе) и использо­ваться в качестве полезной нагрузки контейнеров верхних уровней (т.е. большего размера), которые, в свою очередь, служат полезной нагрузкой контейнера самого верхнего уровня (самого большого размера) - фрейма STM-1.

Такое группирование может осуществляться по жесткой синхронной схеме, при которой место отдельного контейнера в поле для размещения нагрузки строго фиксировано. С другой стороны, из нескольких фреймов могут быть составлены новые (более крупные) образования мультифреймы.

Из-за возможных различий в типе составляющих фрейм контейнеров и непредвиденных вре­менных задержек в процессе загрузки фрейма положение контейнеров внутри мультифрейма может быть, строго говоря, не фиксировано, что может привести к ошибке при вводе/выводе контейнера, учитывая общую нестабильность синхронизации в сети. Для устранения этого факта, на каждый вир­туальный контейнер заводится указатель, содержащий фактический адрес начала виртуального кон­тейнера на карте поля, отведенного под полезную нагрузку. Указатель дает контейнеру некоторую степень свободы, т.е. возможность "плавать" под действием непредвиденных временных флуктуации, но при этом гарантирует, что он не будет потерян.

Итак, третья особенность иерархии SDH - положение виртуального контейнера может опре­деляться с помощью указателей, позволяющих устранить противоречие между фактом синхронности обработки и возможным изменением положения контейнера внутри поля полезной нагрузки.

Хотя размеры контейнеров различны и емкость контейнеров верхних уровней достаточно вели­ка, может оказаться так, что-либо она все равно недостаточна, либо под нагрузку лучше выделить несколько (в том числе и с дробной частью) контейнеров меньшего размера. Для этого в SDH техно­логии предусмотрена возможность сцепления или конкатенации контейнеров (составление нес­кольких контейнеров вместе в одну структуру, называемую связистами "сцепкой"). Составной контей­нер отличается соответствующим индексом от основного и рассматривается (с точки зрения разме­щения нагрузки) как один большой контейнер. Указанная возможность позволяет с одной стороны оптимизировать использование имеющейся номенклатуры контейнеров, с другой стороны позволяет легко приспособить технологию к новым типам нагрузок, не известных на момент ее разработки.

Итак, четвертая особенность иерархии SDH - несколько контейнеров одного уровня могут быть сцеплены вместе, и рассматриваться как один непрерывный контейнер, используемый для раз­мещения нестандартной полезной нагрузки.



Пятая особенность иерархии SDH состоит в том, что в ней предусмотрено формирование от­дельного (нормального для технологий пакетной обработки в локальных сетях) поля заголовков раз­мером 9x9=81 байт. Хотя перегруженность общим заголовком невелика и составляет всего 3,33%, он достаточно большой, чтобы разместить необходимую управляющую и контрольную информацию и отвести часть байт для организации необходимых внутренних (служебных) каналов передачи данных. Учитывая, что передача каждого байта в структуре фрейма эквивалентна потоку данных со скоростью 64 кбит/с, передача указанного заголовка соответствует организации потока служебной информа­ции эквивалентного 5,184 Мбит/с.

Естественно, что при построении любой иерархии должен быть определен либо ряд стандартных скоростей этой иерархии, либо правило его формирования и первый (порождающий) член ряда. Если для PDH значение DS0 (64 кбит/с) вычислялось достаточно просто, то для SDH значение первого члена ряда можно было получить только после определения структуры фрейма и его размера. Схема логичес­ких рассуждений достаточно проста. Во-первых, поле его полезной нагрузки должно было вмещать ма­ксимальный по размеру виртуальный контейнер VC-4, формируемый при инкапсуляции триба 140 Мбит/с. Во-вторых, его размер: 9x261=2349 байт и определил размер поля полезной нагрузки STM-1, а добавление к нему поля заголовков определило размер синхронного транспортного модуля STM-1: 9x261+ 9x9=9x270=2430 байт или 2430x8=19440 бит, что при частоте повторения 8000 Гц позволяет определить и порождающий член ряда для иерархии SDH: 19440x8000=155,52 Мбит/с.



    1. Обобщенная схема мультипле­ксирования потоков в SDH.

Указанная многовариантность и сложность формирования модуля STM-1, предложенная в первой ре­дакции, ставила в трудное положение производителей оборудования SDH, и отрицательно сказалось на его унификации, а также номенклатуре поддерживаемых PDH трибов. Наименьшую поддержку по­лучили трибы Е2 и Т2. Триб Е2 был исключен из списка обязательных уже во второй редакции (1991г.), а триб Т2 остался в третьей редакции (1993 г.) только в обобщенной схеме мультиплексирования SONET/SDH и был исключен комитетом ETSI из списка обязательных в европейском варианте обоб­щенной схемы мультиплексирования SDH. Показательным в этом плане является номенклатура трибов оборудования SDH. Из него видно, что триб Т2 не включен как обязательный ни в одну спецификацию восьми крупнейших производителей SDH оборудования. То же можно сказать и о девятом производителе - Nokia (Финляндия).

Другим фактором, порождающим многовариантность, было допущение кросс-мультиплексиро­вания, т.е. отображения TUG-21 на VC-31, а также отображения TUG-21 и TUG-22 непосредственно на VC-4 с различными коэффициентами мультиплексирования: 5, 21 и 16. Для уменьшения многовари­антности схема мультиплексирования в редакциях стандартов G.708 и G.709 была упрощена.

На рис. 1.1 представлена третья редакция (1993г.) схемы мультиплексирования SDH, предложенная в обобщенном виде в стандарте G.708 и в более подробном виде в стан­дарте G.709, который и показан на этом рисунке. Основными отличиями этой схемы от схемы первой редакции являются:

- отсутствие триба Е2 (отображаемого в контейнер С-22) и связанных с ним блоков VC-22 и TU-22 (контейнер С-21, виртуальный контейнер VC-21 и блок TU-21 представлены как С-2, VC-2 и TU-2 соответственно);

- появление блока TUG-3 и замыкание на него выхода блока TUG-2 (потеря симметрии, т.е. связей TUG-21 - VC-4 и TUG-22 - VC-4);

- несимметричное использование TU-3 в связке с VC-3 только для ветви: С-3 - триб ЕЗ/ТЗ (вместо симметричной схемы ТU-31/ТU-32 - VC-31/VC-32) и отсутствие в связи с этим возможности кросс-мультиплексирования, осуществляемого по связи TUG-21 - VC-31, ввиду ее отсутствия.

Указанные упрощения привели к тому, что теперь от семи возможных путей формирования STM-1 из трибов Е1 (2 Мбит/с) осталось только два:


  1. Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-2 - TUG-3 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-1

  2. Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-2 - VC-3 - AU-3 - AUG - STM-1



Каталог: wp-content -> uploads -> 2013 -> ССТ
2013 -> Офис в Великобритании
2013 -> Методические указания по подготовке к защите выпускной квалификационной работы для студентов 4курса очной формы обучения по специальности 190604
2013 -> Руководство по применению строительных материалов ООО «стройдеталь»
2013 -> Консолидированный текст конвенции солас-74 consolidated text of the 1974 solas convention
2013 -> Ключевые слова: фармакологический аборт, менструальная функция, пенкрофтон, мизопростол. E. M. Pichushkina, S. B. Radynova, T. K. Paramonova analysis menstrual function in women with pharmacological abortion abstract
2013 -> Нэнси Мак-Вильямс
2013 -> Крок Лечебное дело и педиатрия. Буклет 2003 год
ССТ -> Учебное пособие по курсовому проектированию по курсу


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница