Принципы телефонной передачи

Оборудование цифровых систем передачи информации плезиохронной иерархии состоит из оборудования формирования (приема) цифрового сигнала и оборудования линейного тракта.

В состав первого входит аппаратура цифрового каналообразования АЦК, которое осуществляет преобразование и формирование группового первичного потока из преобразованных сигналов и ОЦК из аналоговых сигналов, и на оборудование временного группообразования ОВГ, осуществляющее объединение несколько цифровых потоков.

В состав линейного тракта входит оборудование линейного тракта на оконечных станциях ОЛТ, назначение которого -- согласование линейного тракта с ОВГ или АЦК, дистанционное питание регенераторов, обеспечение телеконтроля тракта и служебной связи. Оборудование линейного тракта соединяется между собой кабельными линиями с включенными обслуживаемыми (ОРП) и необслуживаемыми НРП регенерационными пунктами. Цифровые потоки могут передаваться по линейным трактам различных типов (кабельным, волоконно- оптическим)

Дополнительное оборудование - аппаратура выделения (АВ) цифровых потоков и каналов из вторичных и третичных цифровых трактов.

Для выделения каналов ТЧ и основных цифровых каналов из ПЦК, организованного в системе передачи ИКМ-120 или ИКМ-30 разработаны специальные устройства, в которых как и в АВ цифровой сигнал не разделяется на канальные интервалы, а осуществляется ответвление только тех канальных интервалов, которые необходимо выделить на данной станции. На освободившиеся позиции в цикле передачи вводятся сигналы, передаваемые от абонентов промежуточной станции. Остальные сигналы проходят через оборудование выделения транзитом, что обеспечивает сохранение качества транзитных сигналов в отличие от переприема каналов по тональной частоте.

Класс мультиплексоров, реализующий функции выделения-ввода. Наиболее многофункциональным устройством в системах РОН являются так называемые гибкие мультиплексоры. Это оборудование имеет два и более стандартных интерфейсов 2048 кбит/с, матрицы переключений канальных интервалов между различными выходами и набор стандартных интерфейсов для подключения абонентских установок -- телефонных аппаратов, аппаратуры передачи данных, компьютерных сетей и т.п.

Необходимость переключения каналов между различными цифровыми трактами в больших и малых узлах сети -- очень важная функция, обеспечивающая оптимальность загрузки линейных трактов. Поэтому был разработан целых класс устройств, называемый аппаратурой электронной кроссовой коммутации -- кроссконнекты. Оборудование линейного тракта оснащаются специальной системой сетевого управления NМ. Обеспечение равенства скоростей обработки сигналов во всех узлах и оконечных устройствах - система единой тактовой синхронизации.

Комплекс оборудования первичной сети связи РDН -- совокупность первичных мультиплексоров, осуществляющих аналого-цифровое преобразование и объединение низкоскоростных цифровых сигналов в первичный цифровой сигнал 2048 кбит/с, гибких мультиплексоров, осуществляющих временное группообразование вторичных, третичных и четверичных трактов, а также, в случае необходимости, их выделение-ввод на промежуточных или узловых станциях, оборудования линейного тракта, кроссконнектов, системы управления и систем сетевой тактовой синхронизации. НРП ОРП -- соответственно обслуживаемый и необслуживаемый регенерационные пункты; ГМ -- гибкий мультиплексор; ОЛТ -- оборудовали линейного тракта; ПМ-- первичный мультиплексор; ТСУ-- терминал системы управления; АВ -- аппаратура выделения потоков; 2, 8 -- скорость передачи, Мбит/с.

Оборудование аналого-цифрового преобразования

Аппаратура, в которой осуществляется аналого-цифровое и обратное преобоазование сигналов и разделение первичного цифрового тракта, является составной частью системы передачи всех ступеней иерархии (ИКМ-30,ИКМ-120,ИКМ-480,ИКМ-1920). Ее используют в качестве каналообразующего оборудования и подключают к линейному тракту (первичные ЦСП) или оборудованию временного группообразования (ЦСП второго уровня и выше)

Основную часть оконечной станции аппаратуры ИКМ-30(и др.ИКМ) составляет аналого-цифровое оборудование (АЦО). Индивидуальной частотой АЦО является приемопередатчик, в которых сигналы, соответствующие только одному каналу ТЧ. Остальные блоки групповые, в них обрабатываются сигналы всех 30 каналов.

Оборудование временного группообразования

Цифровое группообразование может осуществляться синхронным или асинхронным способом. Все ЦСП плезиохронной иерархии, применяемые при построении первичной сети связи, должны обеспечивать возможность работы в обоих режимах.

На примере вторичной ЦСП ИКМ-120 рассмотрим основные узлы оборудования временного группообразования, а также характеристику и принципы организации цикла передачи оборудования группообразования РDН.

Цифровая система передачи ИКМ-120 позволяет организовать по двухкабельной, однополосной системе связи с использованием временного разделения и импульсно-кодовой модуляции 120 телефонных каналов. В состав ее оконечного оборудования входят комплекты аналого-цифрового оборудования АЦО, вторичного временного группообразования ВВГ и линейного оборудования.

Стойка САЦО содержит четыре комплекта аналого-цифрового оборудования АЦО, каждое из которых обеспечивает прямое и обратное преобразования 30 телефонных каналов в первичный цифровой сигнал со скоростью передачи 2048 кбит/с.

Основным в аппаратуре, осуществляющей мультиплексирование-демультиплексирование, является комплект вторичного временного группообразования КВВГ, который объединяет четыре первичных 30-каналь-ных цифровых потока со скоростью 2048 кбит/с в один вторичный цифровой 120-канальный поток со скоростью 8448 кбит/с в тракте передачи и осуществляет обратное преобразование в тракте приема.

Рассмотрим принцип вторичного временного группообразования. Цикл передачи формируется из первичных цифровых потоков посимвольным методом, при этом аппаратура может работать в синхронном и асинхронном режимах. В первом случае генераторы всех четырех АЦО синхронны с генератором ВВГ, что позволяет стабилизировать первичные цифровые потоки относительно друг друга и вторичного цифрового потока. Перед объединением первичные цифровые потоки записываются в запоминающие устройства (ЗУ) с частотой записи f = 2048 кбит/с и считываются из ЗУ с частотой fi, которая должна быть кратна тактовой частоте вторичного сигнала и больше любой из частот объединяемых сигналов. В аппаратуре ВВГ частота считывания: 8448/4 = 2112 кГц. Так как скорость записи информации меньше, чем скорость ее считывания в цифровом сигнале на выходе ЗУ получаются позиции, не заполненные информацией -- положительные временные сдвиги. Период возникновения ВС и число информационных символов между ними (Т = 15,625 мкс, R= 32) определяются по формулам (6.8) и (6.9). Временные сдвиги возникающие в считанной последовательности, свободны от информационных символов, поэтому для более полного использования пропускной способности группового тракта на позициях ВС передаются служебные сигналы, необходимые для работы ЦСП. При синхронном согласовании скоростей Tвс = соnst, поэтому для их обнаружения на приеме, выделения служебной информации и коррекции цифрового потока на приемную станцию достаточно передавать только синхросигнал, с помощью которого обеспечивается правильное распределение цифровых потоков по своим комплектам АЦО.

Оборудование линейного тракта

Структура линейных кодов. Импульсный сигнал с выхода АЦО или мультиплексора поступает в линию передачи. При этом возникает необходимость его согласования с параметрами используемого линейного тракта. Это согласование проводится в устройствах интерфейса, передающем и приемном оборудовании оконечных станции или в специальных преобразователях линейного кода.

С увеличением частоты сигнала затухание кабельной линии растет, что приводит к ограничению полосы частот цифрового сигнала сверху.

Чем длиннее регенерационный участок, тем больше ограничиваются линейные сигналы и, следовательно, больше искажаются. При прохождении по кабельной цепи импульсы затягиваются на несколько тактовых интервалов, что приводит к появлению межсимвольных помех.

В линейных трактах систем с ИКМ присутствуют согласующие трансформаторы и усилители, ограничивающие полосу частот линейного сигнала снизу. Это ограничение подавляет постоянную и низкочастотные составляющие и, следовательно, искажает импульсы, что проявляется в появлении отрицательных выбросов.

Действие помех снижает помехоустойчивость регенераторов, которая характеризуется отношением сигнал/помеха. Чем больше это отношение, тем меньше ошибок, проявляющихся в числе неверно восстановленных импульсов, возникает в работе регенераторов.

Отношение числа ошибочно регерированных импульсов к общему числу переданных называют коэффициентом ошибок К, который является показателем качества цифрового линейного тракта. Таким образом, имеется определенная связь между спектром передаваемой последовательности и одним из основных показателей качества линейного тракта -- коэффициентом ошибок. С этой точки зрения двоичный сигнал передавать в линейный тракт нецелесообразно. Вследствие наличия постоянной и низкочастотных составляющих, а также широкого спектра такой сигнал будет сильно искажаться. Поэтому перед посылкой в линию передачи цифровой сигнал дополнительно преобразуется в соответствии с алгоритмом кодирования, а при приеме выполняется обратное преобразование -- восстановление исходной двоичной последовательности.

К цифровому линейному сигналу предъявляют следующие требования: основная доля энергии линейного сигнала должна концентрироваться в области средних частот, при этом низко- и высокочастотные составляющие спектра были бы незначительны, а постоянная составляющая отсутствовала; должно обеспечиваться гарантированное выделение тактовой частоты в каждом регенераторе; должна обеспечиваться возможность контроля верности передачи цифровой последовательности; при использовании блочных кодов должно гарантироваться устойчивое выделение сигнала блочной синхронизации.

При кодировании формируются избыточность в линейном сигнале его энергетического спектра, изменения структуры исходного двоичного сигнала группообразования и (или) переход к многоуровневым (многопозиционным) сигналам. Последнее означает, что для кодирования используются импульсы различной полярности, амплитуды, число которых определяет алфавит и основание кода L. Таким образом, преобразователь кода выполняет функции кодера и модулятора, формирующих линейный сигнал. Формирование энергетического спектра линейного сигнала необходимо для согласования сигнала со средой передачи и уменьшения переходного влияния между сигналами параллельно работающих систем передачи в линейном тракте, организованных по кабелям с медными жилами.

Помехоустойчивость линейных сигналов в коде ЦСП зависит от числа уровней импульсов сигнала и соотношения их длительности и длительности тактового интервала Т.

Энергетический спектр линейного сигнала в коде ЦСП в общем случае содержит дискретную и непрерывные составляющие. Наличие дискретных составляющих, кратных тактовой частоте, определяется периодичностью следования импульсов и зависит от вероятности их появления в линейном сигнале. При вероятности близкой единице, в спектре преобладают дискретные составляющие, что облегчает выделение одной из них для работы регенераторов. Сигнал, имеющий такой спектр, состоит преимущественно из импульсов и не переносит полезной информации. И, наоборот, при р, близкой нулю, спектр содержит непрерывные составляющие, а дискретная составляющая настолько мала, что не позволяет выделить сигнал тактовой частоты, необходимой для работы регенератора.

В линейный тракт любой ЦСП входят (рис. 7.11) оборудование тракта на оконечных станциях ОС обслуживаемые и необслуживаемые регенерационные пункты (ОРП и НРП), соединенные между собой кабельными линиями передачи.

В состав НРП могут входить несколько линейных регенераторов (по числу работающих ЦСП), помещенных в контейнеры. Необслуживаемые регенерационные пункты размещают в грунте, на открытом воздухе или в кабельных колодцах. Регенерация (восстановление) импульсов линейного сигнала позволяет полностью отделить один регенерационный участок от другого, что исключает накопление линейных искажений и помех от одного участка к другому. Питание на НРП подается от оконечных станций и ОРП дистанционно. Число НРП между двумя питающими пунктами определяется схемой организации дистанционного питания (ДП), его максимальным напряжением, падением напряжения на каждом регенерационном участке и током, потребляемым регенератором.

Обычно линейный тракт оборудуется системой телеконтроля (ТК) и каналом служебной связи (СС). Сигналы ТК и СС могут передаваться по рабочим парам совместно с линейным сигналом ЦСП или раздельно по выделенным парам. В волоконно-оптических линейных трактах иногда используют специальные автономные источники или местное электропитание.

Таким образом, линейный тракт обеспечивает формирование, передачу и прием линейных сигналов, дистанционное питание, телеконтроль НРП и служебную связь между оконечным и промежуточным оборудованием. Оборудование линейного тракта специализированно для конк-ретной среды распространения, поэтому, несмотря на общие функциональные назначения, рассмотрим принципы построения аппаратуры отдельно для ЦСП, использующей кабели с медными жилами, и волоконно-оптических систем передачи.

Линейные тракты с использованием кабелей с медными жилами. Линейный тракт -- четырехпроводный и строится, как правило, по двухкабельной схеме связи. Исключением являются малоканальные первичные и субпервичные ЦСП, которые допускают работу по однокабельной схеме. Рекомендуемая протяженность линейного тракта для различных ЦСП зависит от области их применения: для работы на местных (городских) сетях связи (ИКМ-30) и сельских сетях связи (ИКМ-ЗОС) -- до 100 км; на зоновых сетях связи (ИКМ-120А, ИКМ-120У) -- 600 км; на магистральных сетях -- 12 500 км.

На оконечных и промежуточных обслуживаемых станциях ЦСП устанавливают стойки оборудования линейного тракта, с помощью которого организуют несколько двусторонних трактов, дистанционное питание НРП, телеконтроль и служебную связь по отдельным парам. На стойках расположены вводные панели для распайки пар линейного кабеля, панель обслуживания и панель дистанционного контроля регенераторов.

Линейные тракты с использованием волоконно-оптических кабелей. Волоконно-оптические системы передачи состоят из типового оборудования канала и группообразования, единого для всех цифровых систем передачи информации, а также оборудования цифрового волоконно-оптического линейного тракта (ВОЛТ), обеспечивающего пере' дачу цифровых сигналов от одной оконечной станции до другой.

Применение оптических волокон позволяет передавать цифровые сигналы со значительно большими скоростями, чем по коаксиальному и симметричному кабелям с медными жилами. При этом может использоваться оборудование плезиохронной иерархии пятого уровня со скоростью передачи 565 Мбит/с или оборудование синхронной цифровой иерархии SDН.

В настоящее время, как правило, используют волоконно-оптический кабель с одномодовыми волокнами, которые обеспечивают большие длины регенерационных участков и более высокую пропускную способность, чем многомодовые, применение которых ограничивается местными и внутриобъектовыми сетями.

Важной характеристикой аппаратуры ВОЛТ является энергетический потенциал, определяемый как разность между уровнями средней мощности оптического сигнала на выходе передающего и входе приемного оптоэлектронных модулей при заданном значении коэффициента ошибок К. Значение энергетических потенциалов аппаратуры линейного тракта в зависимости от скорости передачи сигналов и используемых типов излучателей составляет от 20 до 50 дБ.

Как указывалось выше, оптические сигналы, передаваемые по ВОК претерпевают очень малое затухание. Характерной особенностью потерь в волокне является то, что они носят избирательный характер, т.е. на некоторых длинах волны затухание волокон имеет минимумы, которые называют "окнами прозрачности". В настоящее время используются три "окна прозрачности" с длинами волн 0,85, 1,3 и 1,55 мкм.

Диапазон 0,85 мкм обеспечивает возможность получения предельных значений затухания в многомодовом градиентном ВОК примерно 3 дБ/км. Использование диапазона 1,3 мкм позволяет уменьшить затухание в ВОК до 1 дБ/км в градиентном волокне и до 0,5 дБ/км в одномодовом. Диапазон 1,55 мкм позволяет получить затухание в одномодовом волокне до 0,2 дБ/км. Ведутся интенсивные исследования в части освоения диапазонов длин волн 2--4 мкм, где ожидается достижение значения затухания в одномодовом волокне до нескольких тысячных долей децибела на километр.

Для каждого линейного тракта должен быть обеспечен энергетический запас, расходуемый на компенсацию возможных ухудшений характеристик волокна и оптоэлектронных модулей в процессе эксплуатации, а также на дополнительные стыки, появляющиеся при ремонте кабеля.

Отметим для сравнения, что длины регенерационных участков ЦСП, использующих симметричные и коаксиальные кабели, составляют 2--4 км, длины регенерационных участков аналоговых систем передачи - не более 20 км.

Аппаратура ВОЛТ, как и аппаратура линейных трактов ЦСП, работающих по кабелям с медными жилами, состоит из оконечного и промежуточного оборудования. Промежуточные регенераторы могут быть контейнерного типа или приспособлены для установки в помещении. На городских телефонных сетях или сетях железнодорожного транспорта длина участков регенерации позволяет размещать промежуточное оборудование на АТС или железнодорожных станциях и питать их от станционных батарей.

Если необслуживаемый регенерационный пункт размещается в контейнере, организуют дистанционное питание или специальные автономные источники. Необходимость организации дистанционного питания привела к разработке волоконно-оптических кабелей с медными жилами. При использовании таких ВОК, как и в традиционных кабельных магистралях, требуется защита от ударов молнии и коррозии. Отсутствие цепей дистанционного питания существенно упрощает конструкцию и эксплуатацию ВОК, позволяет использовать кабель без металлических элементов.

Оконечные и промежуточные станции ВОЛТ оборудованы устройствами телеконтроля, телесигнализации и служебной связи, осуществляющими сбор и обработку служебной информации о работоспособности волоконно-оптического линейного тракта. В современных системах передачи контроль линейного тракта охватывается системой управления первичной сети.

44. Системы передачи SDH, особенности построения. Мультиплексирование потоков в SDH, способы самовосстановления и повышения живучести

Общие принципы технологии SDН

Под цифровой иерархией понимается ряд скоростей передачи, соответствующий уровням группобразования (мультиплексирования) данного семейства цифровых систем передачи. Действующие в мире цифровые сети до недавнего времени базировались только на плезиохронных цифровых иерархиях (ПЦИ), отличительное свойство которых -- отсутствие жестких соотношений между скоростями передачи разных уровней иерархии.

В синхронной цифровой иерархии (СЦИ) был заново решен ряд сетевых и аппаратурных проблем, что позволило избавиться от многих недостатков ПЦИ, обеспечив в то же время преемственность СЦИ с действующими сетями. Сеть СЦИ создается в виде цифровой транспортной инфраструктуры, нагрузкой для которой служат сигналы существующих ПЦИ. Это обеспечивает безболезненное внедрение СЦИ.

Важнейшими принципами, принятыми в СЦИ, являются синхронное мультиплексирование, контейнеризация процесса переноса информации и объединение (интеграция) функций передачи, оперативного управления и обслуживания.

Синхронное мультиплексирование. При использовании современных волоконно-оптических кабелей оказались достижимыми высокие (несколько гегабит в секунду) скорости передачи в линейных трактах ЦСП с одновременным удлинением секции регенерации до 100 км и более, что радикально увеличивает их экономическую эффективность. Большинство регенераторов на развитых сетях можно исключить, так они совмещаются с узловыми (транзитными) станциями, где необходима установка мультиплексоров для выделения/ввода каналов.

Система мультиплексирования ПЦИ, где на каждом уровне необходимо выравнивание скоростей объединяемых цифровых потоков, приводит к громоздким и малонадежным аппаратурным решениям при получении высокоскоростных сигналов. Эти трудности преодолеваются при синхронном мультиплексировании.

Синхронная цифровая иерархия содержит три уровня, скорости передачи которых относятся как 1:4:16. Номера уровней совпадают с этими числами: первый уровень имеет скорость передачи 155520 кбит/с (155 Мбит/с), четвертый уровень -- 622080 кбит/с (620 Мбит/с), а 16-й--2488320 кбит/с (2,5 Гбит/с). Для получения сигнала N-го уровня побайтно объединяются N синхронных цифровых потоков первого уровня. Простота этой операции способствует повышению надежности, что особо важно в аппаратуре, обслуживающей большие информационные потоки.

Указанные уровни СЦИ физически реализуются в синхронных транспортных модулях N-го уровня (SТМ-N), которые представляют собой формат сигналов линейных трактов СЦИ.

Контейнеризация процесса переноса информации. В сетях СЦИ используется принцип контейнерных перевозок: подлежащие передаче и переключению сигналы предварительно загружаются в так называемые виртуальные контейнеры -- цифровые структуры, которые входят в состав вышеупомянутых синхронных транспортных модулей. В узлах сети происходит обмен виртуальными контейнерами между модулями. Сетевые операции с виртуальными контейнерами выполняются независимо от их содержимого. В контейнеры можно загружать сигналы любой ПЦИ, а также цифровые сигналы других видов, например потоки цифровых ячеек АТМ. Этот принцип делает сеть СЦИ "прозрачной" и перспективной.

Однако следует учитывать, что контейнеризация не решает проблем взаимодействия сетей разных типов ПЦИ, так как после доставки на место и выгрузки из контейнеров сигналы обретают исходную форму.

В сети СЦИ виртуальные контейнеры образуют сетевые слои трактов верхнего и нижнего рангов (в соответствии со скоростью передачи). Они обозначаются VС-n, где n указывает ранг контейнера:

Скорость сигналов ПЦИ, Мбит/с... 1,5; 1,5 и 2; 6; 34 и 45; 140.

Обозначение контейнера, VС-n... VС-11; VС-12; VС-2; VС-3; VС-4.

Емкость контейнера, Мбит/с... 1,7; 2,3; 6,9; 50; 150.

Виртуальные контейнеры VС-11, VС-12 и VС-2 относятся к нижнему рангу, а VС-3 и VС-4 -- к верхнему. В последней строке вывода указаны (округленно, в мегабитах в секунду) их "емкости" (скорости передачи). Можно сравнить их со скоростями передачи сигналов ПЦИ, которые размещаются в соответствующих контейнерах (первая строка).

Интеграция функций. Современные пользователи сетей связи предъявляют высокие требования к надежности и достоверности связи и гибкости. Для повышения уровня обслуживания пользователей и снижения стоимости эксплуатации на сети приходится создавать специальные системы контроля, управления и эксплуатации со своими каналами связи, поскольку в рамках ЦСП ПЦИ таких систем не было. Все это повышает стоимость сети и снижает ее надежность. С учетом этого опыта и на базе современных технических возможностей в аппаратуре СЦИ упомянутые функции интегрируются, но с сохранением их самостоятельности и управляемости.

Основным типом аппаратуры СЦИ можно считать так называемый универсальный синхронный мультиплексор (У СМ), выполняющий все функции сетевого узла сети: ввод-вывод потоков сигналов, мультиплексирование их до уровня транспортных модулей и обратно, оперативное переключение потоков внутри и между транспортными модулями и прием/передачу линейных сигналов с разных направлений.

Конфигурирование УСМ в заданном для данного узла (станции) режиме, оперативное изменение режима, переключение потоков сигналов и резервирование проводятся на программном уровне с местного терминала (ЭВМ) или из центра системы контроля и управления (ТМN).

Аналогично в УСМ осуществляется и контроль качества передачи. Необходимые процедуры, сигналы и каналы передачи предусмотрены в циклах SТМ-N.

Они несут служебную нагрузку (4,6 N Мбит/с) -- заголовок, содержащий контрольную и управляющую информацию по линейному тракту и транспортному модулю в целом, а также по управлению оперативным сетевым переключением на уровне 5ТМ-М. В сочетании с информацией, содержащейся в заголовках УС-п, это обеспечивает полный контроль качества передачи и управление сетью СЦИ вплоть до трактов нижнего ранга.

В заголовке SТМ-N образуются 12 каналов по 64 кбит/с для вышеупомянутого управления сетью СЦИ в рамках ТМN. Таким образом, система контроля и управления СЦИ не требует сооружения отдельных каналов передачи и контролирующих устройств. Более того, часть из упомянутых 12 каналов может быть использована и для развития ТМN с целью улучшения обслуживания сетей, независимых от СЦИ.

Обобщенная схема мультиплексирования потоков в модуле SТМ-1

Разработанная с учётом общих принципов и особенностей схема введения сигналов РDН в контейнеры и их последующее мультиплексирование в обобщённом виде приведена на рис. 8.1 (штриховые линии -- отображение, тонкие линии -- согласование, утолщенные -- мультиплексирование).

Для организации соединений в сетевых слоях трактов служат виртуальные контейнеры VС-n. Это блочные циклические структуры с периодом повторения 125 или 500 мкс (в зависимости от вида тракта). Каждый VС-n состоит из поля нагрузки (контейнер С-n) и трактового заголовка. Последний несет в себе сигналы контроля и управления данного тракта.

Для согласования слоев секций и трактов высшего порядка в СЦИ используется механизм "указателей" , задача которых состоит в компенсации возможных на сети колебаний фазы и частоты VС-n относительно мультиплексорных секций, куда вводится групповой сигнал. При добавлении указателя к виртуальному контейнеру образуется административный блок (АU): АU = VС + АU-указатель.

Аналогичные указатели используются и для согласования слоев трактов высшего и низшего порядков. После добавления указателя к виртуальному контейнеру низшего ранга образуется субблок (ТU): ТU = VС + ТU-указатель. В качестве примера рассмотрим преобразование потока 139264 кбит/с (округленно 140 Мбит/с). Характерным для СЦИ процессом является размещение нагрузки в контейнере, обозначенное на схеме штриховыми линиями. Поток 140 Мбит/с размещается в С-4 асинхронно. Для подгонки скорости потока к скорости контейнера используются аналогично системам ПЦИ балластные биты и вставки (стаффинг). После добавления к С-4 трактового заголовка образуется виртуальный контейнер VС-4, который и перемещается по сети СЦИ в качестве нагрузки синхронных транспортных модулей различных линий.

Загрузка VС-4 в SТМ в общем случае требует корректирования фаз и скоростей передачи, поскольку SТМ жестко синхронизируется с циклом секции данной линии, а VС-4 может поступать с другого участка сети и иметь другую тактовую частоту и дополнительные колебания фазы. Необходимость корректирования показана тонкой линией. Она выполняется с помощью упомянутого выше указателя. Благодаря действию указателя VС-4 получает возможность "плавать" внутри SТМ, однако начало его цикла всегда известно по значению указателя. Добавлением этого указателя к VС-4 образуется административный блок АU-4 (в случае VС-4 он совпадает с АUG -- группой административных блоков).

Механизм указателей обеспечивает работу сети СЦИ в трех режимах:синхронном (единая тактовая частота сети); псевдосинхронном (взаимодействие синхронных зон); плезиохронном (узлы сети СЦИ не синхронны, но стабильны по частоте

Аналогичный механизм указателей используется и в процессах преобразования виртуальных контейнеров нижних рангов в субблоки ТU-11, ТU-12 и ТU-2.

Утолщенными линиями на схеме обозначено мультиплексирование -- побайтное объединение разного количества (числа указаны у линий) блоков и субблоков в группы.

Из вышеизложенного видно, что для ПЦИ, основанных на первичном потоке 1,5 Мбит/с, загрузка SТМ-Nодинакова при выборе любого пути ввода. Для европейских ПЦИ ввод через С-3 малоэффективен. Потоки 34 Мбит/с выгоднее предварительно объединять до 140 Мбит/с либо (когда это возможно) дробить до 2 Мбит/с. Таким образом, с точки зрения пропускной способности трактов передачи, взаимодействие оборудования СЦИ с системами передачи европейской ПЦИ наиболее целесообразно на уровнях 2 и 140 Мбит/с.

Способы самовосстановления и повышения живучести сетей SDН

Понятие "самовосстанавливающаяся сеть" относится к способности сети связи восстанавливать свое нормальное состояние в случае каких. либо неисправностей без вмешательства человека. "Восстановление" означает возобновление функций и услуг, которые нормально обеспечиваются сетью, но не ремонт или замену неисправных компонентов. Принцип состоит в способности сети находить пути в обход неисправное оборудования и восстанавливать связь до тех пор пока действительная причина не будет определена и устранена.

Дальняя цель принципа самовосстанавливающейся сети очень высока, а именно, ставится задача, восстановления соответствующего вида связи без какого-либо ощутимого ущерба для конечного пользователя сети. Другими словами, не должны прерываться телефонные разговоры и обмен данными. Это очевидно означает, что связь должна быть восстановлена от одного конца к другому, от одного абонента к другому в течение очень короткого времени. Это, в свою очередь, снижает требования к времени проведения аварийно-восстановительных работ в их традиционном понимании, хотя они должны проводиться достаточно оперативно, так как сеть во время работы по резервным путям зачастую не всегда имеет дополнительные возможности восстановления.

Наибольшими функциями с точки зрения "самовосстановления" обладают сети на базе аппаратуры SDН. Достигается не только высокая надежность ее функционирования, обусловленная использованием ВОК, но и возможность сохранения или восстановления (за десятки миллисекунд) работоспособности сети даже в случае отказа одного из ее элементов или среды передачи -- кабеля.

Существуют различные методы обеспечения быстрого восстановления работоспособности синхронных сетей, которые могут быть сведены к следующим схемам:

1. Резервирование участков сети по схемам 1+1 и 1:1 по разнесенным трассам;

2. Организация самовосстанавливающихся кольцевых сетей, резервированных по схемам 1+1 и 1:1;

3. Резервирование терминального оборудования по схемам 1:1 и N:1;

4. Восстановление работоспособности сети обходом неработоспособного узла;

5. Использования систем оперативного переключения.

Указанные методы могут применяться отдельно и в комбинации.

В первом случае участку между двумя узлами сети соединяются по двум разнесенным трассам (100 %-ное резервирование), сигналы по которым распространяются одновременно. В узле приема они могут обрабатываться по двум схемам: по схеме 1+1 -- сигналы анализируются и выбирается тот, который имеет наилучшее соотношение параметров; по схеме 1:1 -- альтернативным маршрутам назначаются приоритеты -- низкий и высокий, ветвь с низким приоритетом находится в режиме "горячего" резерва, переключение на нее происходит по аварийному сигналу от системы управления.

Это общие методы восстановления работоспособности, применимые для любых топологий сетей.

Как указывалось выше, наиболее распространенной топологией в сетях SDН является кольцевая, которая может быть организована с помощью двух волокон (топология "сдвоенное кольцо") или четырех (два "сдвоенных кольца").

45. Влияние шумов и помех на качество связи

Действие помех

При передаче элементарных импульсов по физическим линиям и каналам на них действуют посторонние электромагнитные процессы, являющиеся для полезных сигналов помехами. Кроме того, из-за нестабильности коэффициента передачи канала во времени форма выходного сигнала может не соответствовать форме входного сигнала. Это явление тоже расценивается как помеха. В зависимости от механизма действия помех их разделяют на аддитивные и мультипликативные.

Аддитивная помеха алгебраически складывается с сигналом. Поэтому сигнал

на выходе Zпр(t) будет суммой переданного сигнала Zпер(t) и помехи е(t):

Источником аддитивной помехи могут быть природные явления (грозовые разряды, ионизация атмосферы и др.) или промышленные электроустановки (ЭТ, ЛЭП). Возможны и влияния внутреннего характера со стороны соседних каналов или линий (переходные влияния). В свою очередь, переходная помеха может носить флуктуационный, импульсный или гармонический характер. Для передачи дискретных сигналов наиболее опасной является импульсная помеха, так как она может уничтожить элементарный импульс, что приведет к ошибкам в принимаемой информации.

Мультипликативная помеха появляется из-за случайного изменения во времени коэффициента передачи канала вследствие нестабильности первичных параметров линий. Этот вид помехи непосредственно связан с сигналом. Выходной сигнал определяется произведением входного сигнала и коэффициента передачи канала h(t):

Оба этих вида помех носят случайный характер и присутствуют в линиях и каналах совместно, независимо друг от друга.

Ошибки. Ошибки возникают в случае увеличения помехоактивности каналов, при кратковременных пропаданиях канала, неисправностях в приемопередатчиках. Помехи в каналах связи, вызвавные ими искажения элементов дискретных сигналов и ошибки связаны в единую цепочку.

Ошибка - отличие ЗнПВ зарегистрированного импульса от ЗнПМ одноименного переданного импульса

Импульсы на выходе регистрирующего устройства имеют идеальный вид, выявить наличие ошибок можно только поэлементным сравнением переданной и принятой импульсной последовательностей.

Результат этого сравнения обычно представляют в виде двоичной последовательности, являющейся поэлементной суммой по модулю 2 сравниваемых двоичных последовательностей, которую называют потоком ошибок.

Одиночная ошибка - ошибочный разряд, до и после которого имеется хотя бы по одному правильно принятому разряду.

Смежная ошибка - группа следующих подряд ошибок, до и после которых имеется хотя бы по одному правильному разряду.

Пакет ошибок - участок потока ошибок, на котором встречаются ошибочные и правильные элементы.

Математические модели ошибок. Для представления механизма возникновения ошибок при аналитических исследованиях применяют математические модели ошибок, т.е математическое описание процесса их появления. Простейшей является модель, основанная на предположении статистической независимости ошибок. При этом свойства канала как источника ошибок описываются лишь единственным параметром - вероятностью Р ошибочного приема одного элемента. На основании теоремы Бернулли вероятность появления в n-элементной комбинации ровно ошибок определяется биномиальным распределением

Из соотношения видно, что вероятность приема неискаженной комбинации (= 0)

Вероятность приема ошибочной комбинации, т.е. комбинации, содержащей хотя бы одну ошибку,

При малых значения Р выражение с достаточной для практики точностью может быть записано в виде

Простейшая модель ошибок носит весьма приближенный характер, дает грубое приближение к реальным каналам и может быть использована только для ориентированных расчетов. Все остальные методы оценки ошибок исходят из предпосылки, что ошибки не являются независимыми, а группируются в пакеты.

Модель Э.Н. Гильберта, канал может находиться в одном из двух состояний: "хорошем" (ошибки невозможны) и "плохом" (возникают независимые ошибки с вероятностью Р). Поток ошбок при этом полностью определяется матрицей переходных вероятностей

и вероятностью Р0 Вероятности изменения состояний канала Р01 и Р10 должны быть значительно меньше вероятностей сохранения состояния канала Р00 и Р11. Эта модель хорошо описывает характер распределения ошибок в каналах с длинными и плотными пакетами ошибок.

46. Общая характеристика и основные требования к ситемам технологической радиосвязи

Различают две сети технологической связи: общетехнологическую (или общеслужебную) и сеть, предназначенную для решения задач оперативного характера, т. е. оперативно-технологическую (ОТС). Первая сеть предназначена для общего руководства работой подразделений, служб и предприятий железнодорожного транспорта, вторая -- для непосредственной организации технологического процесса и регулирования движения поездов, вагонопотоков, для обеспечения работы технических устройств на перегонах и участках, а также эксплуатации и ремонта технических сооружений транспорта.