ЦИФРОВА ПЕРВИННА МЕРЕЖА ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ, ТЕНДЕНЦІЇ РОЗВИТКУ ТА РІШЕННЯ ДЛЯ ТЕСТУВАННЯ ЇЇ ПАРАМЕТРІВ

Первинною мережею називається сукупність типових фізичних ланцюгів, типових каналів передачі та мережевих трактів системи електрозв'язку, утворених на базі мережевих вузлів, мережевих станцій, кінцевих пристроїв і ліній передачі системи електрозв'язку, що з'єднують їх. В основі сучасної системи електрозв'язку лежить використання цифрової первинної мережі, що базується на використанні цифрових систем передачі. Як випливає з визначення, до первинної мережі входить середовище передачі сигналів і апаратура систем передачі. Сучасна первинна мережа будується на основі технології цифрової передачі та використовує як середовищ передачі електричний та оптичний кабелі та радіоефір.

Розглянемо ту частину первинної, що з передачею інформації у цифровому вигляді. Як видно із рисунку 1, сучасна цифрова первинна мережа може будуватися на основі трьох технологій: PDH, SDH та ATM.

Рисунок 1 - Місце цифрової первинної мережі у системі електрозв'язку

Первинна цифрова мережа на основі PDH/SDH складається з вузлів мультиплексування (мультиплексорів), що виконують роль перетворювачів між каналами різних рівнів ієрархії стандартної пропускної спроможності (нижче), регенераторів, що відновлюють цифровий потік на протяжних трактах, та цифрових кросів, які здійснюють комутацію на рівні каналів та трактів первинної мережі. Схематично структура первинної мережі представлена ​​на рисунку 2. Як очевидно з малюнка, первинна мережу будується з урахуванням типових каналів, утворених системами передачі. Сучасні системи передачі використовують як середовище передачі сигналів електричний та оптичний кабель, а також радіочастотні засоби (радіорелейні та супутникові системи передачі). Цифровий сигнал типового каналу має певну логічну структуру, що включає циклову структуру сигналу та тип лінійного коду. Циклова структура сигналу використовується для синхронізації, процесів мультиплексування та демультиплексування між різними рівнями ієрархії каналів первинної мережі, а також контролю блокових помилок. Лінійний код забезпечує перешкодостійкість передачі цифрового сигналу. Апаратура передачі здійснює перетворення цифрового сигналу з цикловою структурою в модульований електричний сигнал, який потім передається по середовищі передачі. Тип модуляції залежить від використовуваної апаратури та середовища передачі.

Таким чином, всередині цифрових систем передачі здійснюється передача електричних сигналів різної структури, на виході цифрових систем передачі утворюються канали цифрової первинної мережі, що відповідають стандартам швидкості передачі, циклової структури і типу лінійного коду.

Зазвичай канали первинної мережі приходять на вузли зв'язку та закінчуються в лінійно-апаратному цеху (ЛАЦ), звідки кросуються для використання у вторинних мережах. Можна сказати, що первинна мережа є банком каналів, які потім використовуються вторинними мережами (мережею телефонного зв'язку, мережами передачі даних, мережами спеціального призначення і т.д.). Істотно, що всім вторинних мереж цей банк каналів єдиний, звідки й витікає обов'язкова вимога, щоб канали первинної мережі відповідали стандартам.

Сучасна цифрова первинна мережа будується на основі трьох основних технологій: плезіохронної ієрархії (PDH), синхронної ієрархії (SDH) та асинхронного режиму перенесення (передачі) (ATM). З перелічених технологій лише перші дві нині можна як основа побудови цифрової первинної мережі.

Рисунок 2 – Структура первинної мережі

Технологія ATM як технологія побудови первинної мережі все ще вважається молодою та до кінця не випробуваною. Ця технологія відрізняється від технологій PDH і SDH тим, що охоплює не лише рівень первинної мережі, а й технологію вторинних мереж (рис. 3), зокрема, мереж передачі даних та широкосмугової ISDN (B-ISDN). В результаті при розгляді технології ATM важко відокремити її частину, що відноситься до технології первинної мережі, від частини тісно пов'язаної з вторинними мережами.

Розглянемо докладніше історію побудови та відмінності плезіохронної та синхронної цифрових ієрархій. Схеми ПЦС розроблено на початку 80х. Усього їх було три:

1) прийнята в США та Канаді, як швидкість сигналу первинного цифрового каналу ПЦК (DS1) була обрана швидкість 1544 кбіт/с і давала послідовність DS1 - DS2 - DS3 - DS4 або послідовність виду: 1544 - 6312 - 44736 - 274176 кбіт/ . Це дозволяло передавати відповідно 24, 96, 672 та 4032 каналу DS0 (ОЦК 64 кбіт/с);

2) прийнята в Японії, використовувалася та ж швидкість для DS1; давала послідовність DS1-DS2-DSJ3-DSJ4 або послідовність 1544-6312-32064-97728 кбіт/с, що дозволяло передавати 24, 96, 480 або 1440 каналів DS0;

3) прийнята в Європі та Південній Америці, як первинна була обрана швидкість 2048 кбіт/с і давала послідовність E1 - E2 - E3 - E4 - E5 або 2048 - 8448 - 34368 - 139264 - 564992 кбіт/с. Зазначена ієрархія дозволяла передавати 30, 120, 480, 1920 чи 7680 каналів DS0.

Комітетом зі стандартизації ITU - T було розроблено стандарт, згідно з яким:

- по-перше, були стандартизовані три перші рівні першої ієрархії, чотири рівні другої та чотири рівні третьої ієрархії як основні, а також схеми крос-мультиплексування ієрархій;

- по-друге, останні рівні першої та третьої ієрархій не були рекомендовані як стандартні.

Зазначені ієрархії, відомі під загальною назвою цифрова плезіохронна ієрархія PDH, або ПЦІ, зведені в таблицю 1.

Таблица 1 - Три схеми ПЦС: АС-американська; ієрархії SDH. ЯС-японська; ЄС-європейська

Але PDH мала ряд недоліків, а саме:

- утруднене введення/виведення цифрових потоків у проміжних пунктах;

- відсутність засобів мережевого автоматичного контролю та управління;

- багатоступінчасте відновлення синхронізму вимагає досить багато часу;

Також можна вважати недоліком наявність трьох різних ієрархій.

Зазначені недоліки PDH, а також ряд інших факторів призвели до розробки в США ще однієї ієрархії - ієрархії синхронної оптичної мережі SONET, а в Європі аналогічної синхронної цифрової ієрархії SDH, запропонованих для використання на волоконно-оптичних лініях зв'язку (ВОЛЗ). Але через невдало обраної швидкості передачі для STS-1 було прийнято рішення - відмовитися від створення SONET, а створити на її основі SONET/SDH зі швидкістю передачі 51.84 Мбіт/с першого рівня ОС1 цієї СЦІ. В результаті OC3 SONET/SDH відповідав STM-1 ієрархії SDH. Швидкості передач ієрархії SDH представлені таблиці 2.

Таблица 2 – Швидкості передач

Ієрархії PDH та SDH взаємодіють через процедури мультиплексування та демультиплексування потоків PDH у системи SDH.

Основною відмінністю системи SDH від системи PDH є перехід новий принцип мультиплексування. Система PDH використовує принцип плезіохронного (або майже синхронного) мультиплексування, згідно з яким для мультиплексування, наприклад, чотирьох потоків Е1 (2048 кбіт/с) в один потік Е2 (8448 кбіт/с) проводиться процедура вирівнювання тактових частот сигналів, що приходять методом стафінгу. В результаті при демультиплексуванні необхідно проводити покроковий відновлення вихідних каналів. Наприклад, у вторинних мережах цифрової телефонії найбільш поширене використання потоку Е1. При передачі цього потоку по мережі PDH в тракті ЕЗ необхідно спочатку провести покрокове мультиплексування Е1-Е2-ЕЗ, а потім покрокове демультиплексування ЕЗ-Е2-Е1 в кожному пункті виділення каналу Е1.

У системі SDH здійснюється синхронне мультиплексування/демультиплексування, яке дозволяє організовувати безпосередній доступ до каналів PDH, що передаються в мережі SDH. Це досить важливе і просте нововведення в технології призвело до того, що в цілому технологія мультиплексування в мережі SDH набагато складніша, ніж технологія в мережі PDH, посилилися вимоги щодо синхронізації та параметрів якості середовища передачі та системи передачі, а також збільшилася кількість параметрів, суттєвих для роботи мережі. Як наслідок, методи експлуатації та технологія вимірювань SDH набагато складніші за аналогічні для PDH.

Міжнародним союзом електрозв'язку ITU-T передбачено низку рекомендацій, що стандартизують швидкості передачі та інтерфейси систем PDH, SDH та ATM, процедури мультиплексування та демультиплексування, структуру цифрових ліній зв'язку та норми на параметри джиттера та вандера (рисунок 3).

Рисунок 3 – Стандарти первинної цифрової мережі, побудованої на основі технологій PDH, SDH та ATM.

Розглянемо основні тенденції у розвитку цифрової первинної мережі. На даний момент очевидною тенденцією у розвитку технології мультиплексування на первинній мережі зв'язку є перехід від PDH до SDH. Якщо області зв'язку цей перехід менш явний (у разі малого трафіку як і використовуються системи PDH), то області експлуатації тенденція до орієнтації на технологію SDH більш очевидна. Оператори, що створюють великі мережі, вже зараз орієнтовані використання технології SDH. Слід також зазначити, що SDH дає можливість прямого доступу до каналу 2048 кбіт/с за рахунок процедури введення/виводу потоку Е1 трактів всіх рівнів ієрархії SDH. Канал Е1 (2048 кбіт/с) є основним каналом, який використовується в мережах цифрової телефонії, ISDN та інших вторинних мережах.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник кабельних тестерів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/iskateli-skrytoi-provodki