Бортове обладнання зв язку та обміну даними Лекція

Бортове обладнання зв’язку та обміну даними Лекція № 1 -5 Особенности транспортных технологий PDH и SDH

• Литература по данной лекции: § Хмелев К. Ф. Основы SDH. К. : КПИ, Политехника. 2003, 583 c § Стеклов В. К. , Беркман Л. Н. Телекомунікаційні мережі. –К. : Техніка. 2001. – 392 с. § http: //opticovolokno. narod. ru/list/opt. html ("Оптоволоконная цифровая передача") § http: //donwolf 88. narod. ru/CSK_menu. htm ("Цифровые сети связи") § Г. Хелд. Технологии передачи данных. § International Engineering Consortium (IEC). Synchronous Digital Hierarchy. § International Engineering Consortium (IEC). Synchronous Optical Network Transmission.

TELECOMMUNICATION INFRASTRUCTURE

TELECOMMUNICATION INFRASTRUCTURE A current status of UKSATSE BTN implementation • 7 nodes of equipment have been installed and configured (stage 1). • 11 digital links were established between nodes. • At each site local points of control and administration have been created • At the current time the process of installation and configuration of redundant equipment and Control and Administration Centre is in progress (stage 2). It is foreseen to complete stage 2 to the end of April 2011 The following protocols and technologies are used on BTN: TCP (UDP)/IPv 4 EIGRP VOIP (H 323) X 25 over IP (XOT) for OLDI L 2 TPv 3 for RADAR INFORMATION EXCHANGE ASYNC DATA TUNNELING (autocommand telnet) for AFTN PLAR AND TRUNK CONNECTIONS FOR VOICE BSTUN FOR AFTN AND STUN FOR RADAR INFORMATION EXCHANGE

USERS (subnetworks) of BTN

Types of Multiplexing • Categories of Multiplexing Analog Digital

These two basic methods are illustrated below. FDM: all signals are transmitted at the same time (all the time) but in different frequency bands TDM: messages occupy all the channel bandwidth but for short time intervals of time

FDM: Composite signal spectrum For telephony, the physical line is divided (notionally) into 4 k. Hz bands or channels, i. e. the channel spacing is 4 k. Hz. Thus we now have: guard bands to reduce adjacent channel crosstalk. 9

FDM Достоинства: – не требуется динамического регулирования Недостатки: – Ограничения в полосе частот при росте трафика – Защитные t интервалы Channels ki k 3 c k 4 k 5 k 6 f

Time Division Multiplexing Time slot , ts Figure : The basic TDM concept.

Statistical TDM Frame Formats

Сборка/разборка каналов на составляющие возможна только полная. Так, чтобы выделить один Е 1 из канала Е 4, нужно выполнить полное демуль типлексирование

Hierarchy of Plesiochronous Digital channels European system Ch data streams DS-1 E 1 transfer rate 1 DS-0 N 64 kbit/s 2, 048 Mbit/s 32 USA system data G 703 stream s 6 transfer rate 1 1 N 64 kbit/s 1, 544 Mbit/s 3, 152 Mbit/s 6, 312 Mbit/s 44, 736 Mbit/s 24 T 1 c DS-1 c T 1 48 DS-2 E 2 126 8, 45 Mbit/s 7 T 2 96 DS-3 E 3 512 34 Mbit/s 8 T 3 672 DS-4 c E 4 2048 144 Mbit/s 9 T 4 4032 DS-4 274, 760 Mbit/s G 703 2 3 5

Уровни иерархии Скорости передачи (кбит/с) / образуемое число ОЦК, соответствующие различным иерархиям АИ ЕИ ЯИ 0 64/1 1 1544/24 2048/30 1544/24 2 6312/96 8448/120 6312/96 3 44736/672 34368/480 32064/480 4 274176/4032 139264/1920 97728/1440 5 - 564992/7680 397200/5760

Каналы Ех/Тх являются плезиохронными и образуют иерархии плезиохронных цифровых каналов PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy). Плезиохронностъ означает «почти синхронность» : станционная аппаратура разных узлов, объединяемых цифровыми каналами, синхронизируется от собственных генераторов. Их частоты номинально совпадают, но, естественно, имеют незначительные отклонения друг от друга. Мультиплексору, собирающему потоки от нескольких входных каналов, требуются средства для согласования их скоростей. Для этих целей в битовые потоки каналов вводят выравнивающие биты (justification bit), которые можно отбрасывать или добавлять, не искажая передаваемую информацию. Входные потоки поступают во входные буферы каждый со своей (номинально одинаковой) скоростью, приемники извлекают синхросигнал из принимаемого потока (используется самосинхронизирующее кодирование). На мультиплексирование биты из буферов выбираются со скоростью собственного тактового генератора мультиплексора. Из входного потока с чуть большей скоростью передач мультиплексор периодически будет выбрасывать J биты, а к медленному входному потоку, наоборот, добавлять. Мультиплексирование, начинай с объединения каналов DS 1 в DS 2, выполняется с чередованием бит (bit interleaving) Мультиплексируемые каналы рассматриваются просто как битовые потоки с определенной скоростью. Выходные каналы организуют информацию в виде кадров, структура которых позволяет демультиплекторам разобрать канал на составляющие потоки. Точное положение бит относящихся к конкретному каналу в кадре более высокого каната, из за непредсказуемой вставки или удаления J бит неизвестно. Синхронными (друг относительно друга) являются только элементарные каналы (DS 0) в пределах одного канала DS 1.

• Невозможность создания глобальных линий связи на технологии PDH способствовала появлению нового стандарта Синхронной Цифровой Иерархии (Synchronous Digital Hierarchy), решение о работах над которым было принято в ITU в 1988 году. В США и Канаде такие сети называются Synchronous Optical Networks (SONET). • Разработчики SDH постарались сделать ее совместимой с PDH, создав канал минимальной скорости 155. 52 Мбит/с, добавив избыточность к каналу E 4 (в PDH 140 Мбит/с). Минимальная скорость по стандарту SONET имеет название Optical Carrier-1 (OC-1) и имеет скорость передачи 51. 84 Мбит/с. Основной транспортной единицей в сетях SONET/SDH принят канал STM 1 (Synchronous Transfer Module). STM-1 155. 520 Мбит/с STM-4 622 Мбит/с STM-16 2488 Мбит/с STM-64 9. 95 Гбит/с STM-256 39. 8 Гбит

Синхронизация сети SDH В отличие от плезиохронных, в сетях SDH используется центральный опорный генератор синхрочастоты, вследствие чего средняя частота всех местных задающих генераторов достаточно синхронна. Именно жесткая синхронизация дает возможность выделения (или ввода) цифровых потоков любого уровня из (в) потоков более высоких уровней, даже, например, поток Е 1 (2 Мбит/с) из потока STM 1 (155 Мбит/с). ЗГ 1 уровня, атомный генератор с нестабильность 10 13 10 14 Горизонтальные связи обеспечивают надежность сети SDH ЗГ 2, 10 9 ЗГ 3, 10 6 NETS and OSs

Схема использования SDH ISDN АТС Централь ный офис Optical MX T 1 STM 1 T 1 MX T 1 АТС Интранет T 1 маршрутизатор ЛВС Частная сеть Общественная сеть NETS and OSs

Базовая структура кадра

STM-1 frame structure

Virtual container structure showing VC-4

SDH Multiplexing (Time Division Multiplexing)

SDH Demultiplexing

Формирование SТМ 1 из плезиохронных потоков PDН и обратно имеет следующие особенности Во первых, оно выполняется не для всех скоростей цифровых потоков, соответствующих европейскому и американскому стандартам PDН, а только для некоторых, называемых трибами. К ним относятся потоки Е 1, ЕЗ и Е 4 европейской иерархии и потоки Т 1 (1, 544 Мбит/с), Т 2 (6, 312 Мбит/с) и Т 3 (44, 736 Мбит/с) аме риканской иерархии РDН. Остальные потоки должны формироваться с помощью мультиплексоров РDН. Во вторых, поскольку фрейм STM 1 можно представить в виде некоторого контейнера стандартного размера имеющего внутреннюю емкость для размещения полезной нагрузки РL, то с целью упрощения доступа к трибам РDН их целесообразно размещать в типовые контейнеры меньшего размера (нижнего уровня), а сами контейнеры вкладывать друг в друга, а затем и в SТМ 1 по принципу матрешки, т. е. методом последовательных вложений.

Каждый контейнер имеет заголовок, где собраны все необходимые для управления и маршрутизации параметры, и внутреннюю емкость для размещения полезной нагрузки. По типоразмеру контейнеры (С) делят на 4 уровня (С 1, С 2, С 3 и С 4), которые соответствуют уровням РDН. При добавлении к С трактового заголовка (path overhead, РOН), который содержит служебную информацию и позволяет осуществлять контроль качества прохождения триба «из конца в конец» , формируется виртуальный контейнер (VС) соответствующего уровня (VС-п; п = = 1, . . . , 4). Третья особенность формирования SТМ-1 состоит в том, что на каждый VС заводится указатель (pointer, РТR), содержащий фактический адрес начала VС на карте поля, отведенного под полезную нагрузку в составе VC более высокого уровня. Совместно они образуют трибный блок (tributary unit, ТU), при этом указателю дают имя указатель трибного блока (ТU РТR) n го порядка: ТU-п = ТU-п РТR + VС-п. В результате мультиплексирования нескольких трибных блоков образуется группа трибных блоков (tributary unit group, ТUG ).

Для размещения в поле SТМ 1 виртуальных контейнеров высокого уровня (VС 3 или VC 4) формируется административный блок (administrative unit, АU), который содержит соответствующий VС и указатель административного блока (АU РТR), например, АU-4 = VC 4 + + АU 4 РТR. Один или несколько АU-п образуют группу административных блоков (administrative unit group, АUG).

Общая схема мультиплексирования РDН трибов по технологии SDH

Техническая реализация синхронных мультиплексоров (SMUX) имеет ряд особенностей. • Первая — все они дополняются высокоскоростными коммутаторами, которые осуществляют маршрутизацию, объединение и перегруппировку (сортировку) виртуальных контейнеров VC на основе использования информации в маршрутном заголовке РDH соответствующего контейнера. В зависимости от возможностей коммутатора синхронный мультиплексор может работать в режиме оконечного терминала T или промежуточного линейного терминала ввода/вывода (add-drop multiplexer) — АDМ.

• Второй особенностью SMUX является то, что все они имеют оптический линейный вход/выход, т. е. содержат оптические приемо передатчики и соответствующие устройства восстановления формы и амплитуды цифрового сигнала, передаваемого на большие расстояния по волоконно оптическим линиям. Это позволяет при необходимости использовать SBUХ в качестве линейного регенератора

• Третья особенность SMUX заключается в том, что все блоки, связанные с приемом, передачей и обработкой цифрового оптического сигнала, имеют 100 % ное резервирование или защиту по схеме 1 + 1 с целью повышения на дежности. Это позволяет строить новые, более надежные конфигурации (структуры) волоконно оптических сетей передачи с использованием оборудования SDH систем. При обрыве одного светодиода или оптического кабеля в целом производится автоматическое переключение на другое направление (резервный маршрут), при этом перерыв связи составляет не более 1 — 10 мс.

SDH network layers The SDH standard was developed using a client/server layer approach The overhead and transport functions are divided into layers. They are: 1)Regenerator Section, 2)Multiplex Section, 3)Path

обрыв кабеля

WDM PON network architecture l 1 l 2 Central Office VDSL l 3 l 1. . . ln Passive Remote Node FTTC Ethernet ln FTTB FTTH FTTC

Telecommunications Media • Twisted pair wire: – Ordinary telephone wire – Copper wire twisted into pairs Source: Phil Degginger/Getty Images.

Telecommunications Media • Fiber optic cable: – One or more hair thin filaments of glass fiber wrapped in a protective jacket Source: CMCD/Getty Images.

Telecommunications Media • Coaxial cable: – Sturdy copper or aluminum wire wrapped with spacers to insulate and protect it Source: Ryan Mc. Vay/Getty Images.

A Telecommunications Network Model (continued) • Peer to Peer (P 2 P) – Two major models • Central server architecture • Pure peer to peer

THE END

Дополнение к лекции