книги / Техническая эксплуатация систем телекоммуникаций

19

вательности допускается. Рекомендация ITU-T О.151 определяет значения используемых длин ПСП в зависимости от скорости цифровой передачи в канале. Кроме рекомендации О.151, существует также рекомендация для выбора тестовой последовательности для канала 64 кбит/с – 211–1, приведенная из рекомендации О.151.

5.6. Организация измерений без отключения от канала связи

Для проведения измерений без отключения цифрового канала используются алгоритмы анализа избыточного циклового кода. Алгоритм такого анализа представлен на рис. 5.10.

Рис. 5.10. Алгоритм использования избыточного циклового кода

Информационный поток, передаваемый затем по цифровому каналу, разбивается на блоки данных фиксированного размера. Для каждого блока данных выполняется операция деления последовательности битов на полином заданного вида (в зависимости от типа кода). В результате деления образуется остаток, который передается вместе с блоком данных в составе цикла (кадра) в канале. Процедура деления потока данных на блоки и передача их с рассчитанным остатком от деления приводит к необходимости использования в аппаратуре передачи цикловой структуры. Таким образом, измерения параметров ошибки без отключения канала возможны только для систем передачи с цикловой структурой. Остаток от деления передается в составе цикла в виде контрольной суммы. На приемной стороне делаются аналогичные вычисления остатка от деления. Результат расчета сравнивается с переданной контрольной суммой. В случае расхождения результатов делается вывод о наличии битовой ошибки в блоке.

Методы измерений без отключения от канала связи позволяют в режиме реального времени контролировать качество передачи цифровой информации.

20

Контрольные вопросы

1.Дайте определения «канала связи», «цифрового канала связи», «двоичного канала связи».

2.Назовите основные концепции измерений в цифровых каналах связи.

3.Укажите и охарактеризуйте количественные параметры, измеряемые в цифровом канале связи.

4.Сравните точность измерений при помощи параметров BER и BLER.

5.Укажите и охарактеризуйте временные параметры, измеряемые в цифровом канале связи.

6.Назовите условия перехода канала в состояние неготовности (UAS) и условия возвращения канала в состояние готовности (AS).

7.Охарактеризуйте методы расчета параметров BER и BLER.

8.Охарактеризуйте методы расчета параметра ES.

9.Рассмотрите основные положения методологии измерений на базе рекомендации ITU-T G.821.

10.Рассмотрите основные положения методологии измерений на базе рекомендации G.826.

11.Рассмотрите основные положения методологий измерений на базе рекомендаций ITU-T М.2100/М.2101.

12.Приведите характеристики и примеры фиксированных тестовых последовательностей.

13.Рассмотрите способы формирования и структуры генераторов и анализаторов псевдослучайных тестовых последовательностей, их примеры.

14.Проиллюстрируйте способы организации измерений без отключения от канала связи.

3

Современные системы передачи используют в качестве среды передачи сигналов электрический и оптический кабель, а также радиочастотные средства (радиорелейные и спутниковые системы передачи). Цифровой сигнал типового канала имеет определенную логическую структуру, включающую цикловую структуру сигнала и тип линейного кода. Цикловая структура сигнала используется для синхронизации, процессов мультиплексирования и демультиплексирования между различными уровнями иерархии каналов первичной сети, а также для контроля блоковых ошибок. Линейный код обеспечивает помехоустойчивость передачи цифрового сигнала. Аппаратура передачи осуществляет преобразование цифрового сигнала с цикловой структурой в модулированный электрический сигнал, передаваемый затем по среде передачи. Тип модуляции зависит от используемой аппаратуры и среды передачи.

Таким образом, внутри цифровых систем передачи осуществляется передача электрических сигналов различной структуры, на выходе цифровых систем передачи образуются каналы цифровой первичной сети, соответствующие стандартам по скорости передачи, цикловой структуре и типу линейного кода.

Обычно каналы первичной сети приходят на узлы связи и оканчиваются в линейно-аппаратном цехе (ЛАЦе), откуда кроссируются для использования во вторичных сетях. Можно сказать, что первичная сеть представляет собой банк каналов, которые затем используются вторичными сетями (сетью телефонной связи, сетями передачи данных, сетями специального назначения и т. д.). Существенно, что для всех вторичных сетей этот банк каналов един, откуда и вытекает обязательное требование, чтобы каналы первичной сети соответствовали стандартам.

Как отмечалось выше, современная цифровая первичная сеть строится на основе трех основных технологий: плезиохронной иерархии (PDH), синхронной иерархии (SDH) и асинхронного режима передачи (ATM). Из перечисленных технологий только первые две в настоящее время могут рассматриваться как основа построения цифровой первичной сети.

Технология ATM как технология построения первичной сети является пока молодой и до конца не опробованной. Эта технология отличается от технологий SDH и PDH тем, что охватывает не только уровень первичной сети, но и технологию вторичных сетей (см. рис. 6.1), в частности сетей передачи данных и широкополосной ISDN (B–ISDN). В результате при рассмотрении технологии АТМ трудно отделить ее часть, относящуюся к технологии первичной сети, от части, тесно связанной со вторичными сетями.

Возвращаясь к основным двум технологиям построения цифровой первичной сети и опуская вопрос об истории построения плезиохронной и синхронной цифровой иерархии, можно сказать, что современная цифровая первичная сеть строится на совокупности этих технологий. Каналы

4

цифровой первичной сети с пропускной способностью до 140 Мбит/с создаются в рамках иерархии PDH (см. табл. 6.1), каналы с большей пропускной способностью создаются в рамках технологии SDH (см. табл. 6.2). Иерархии PDH и SDH взаимодействуют через процедуры мультиплексирования и демультиплексирования потоков PDH в системы SDH.

Рис. 6.3. Стандарты первичной цифровой сети, построенной на основе технологий PDH, SDH и ATM

Основным отличием системы SDH от системы PDH является переход на новый принцип мультиплексирования. Система PDH использует принцип плезиохронного (или почти синхронного) мультиплексирования, согласно которому для мультиплексирования, например, четырех потоков Е1 (2048 кбит/с) в один поток Е2 (8448 кбит/с) производится процедура

5

выравнивания тактовых частот приходящих сигналов методом стаффинга. В результате при демультиплексировании необходимо производить пошаговый процесс восстановления исходных каналов. Например, во вторичных сетях цифровой телефонии наиболее распространено использование потока Е1. При передаче этого потока по сети PDH в тракте ЕЗ необходимо сначала провести пошаговое мультиплексирование Е1 – Е2 – ЕЗ, а затем – пошаговое демультиплексирование Е3 – Е2 – Е1 в каждом пункте выделения канала Е1. В системе SDH производится синхронное мультиплексирование/демультиплексирование, которое позволяет организовывать непосредственный доступ к каналам PDH, которые передаются в сети SDH. Это довольно важное и простое нововведение в технологии привело к тому, что в целом технология мультиплексирования в сети SDH намного сложнее, чем технология в сети PDH, усилились требования по синхронизации и параметрам качества среды передачи и системы передачи, а также увеличилось количество параметров, существенных для работы сети. Как следствие, методы эксплуатации и технология измерений SDH намного сложнее аналогичных для PDH.

Международным союзом электросвязи ITU-T предусмотрен ряд рекомендаций, стандартизирующих скорости передачи и интерфейсы систем PDH, SDH и ATM, процедуры мультиплексирования и демультиплексирования, структуру цифровых линий связи и нормы на параметры джиттера и вандера (рис. 6.3).

Кроме того, вопросы эксплуатации, куда включены параметры и структура измерительных приборов, нормы на параметры ошибок, требования к системе синхронизации и системе управления, стандартизируются в рекомендациях, представленных на рис. 6.4.

Рассмотрим основные тенденции в развитии цифровой первичной сети. В настоящий момент очевидной тенденцией в развитии технологии мультиплексирования на первичной сети связи является переход от PDH к SDH. Если в области средств связи этот переход не столь явный (в случае малого трафика по-прежнему используются системы PDH), то в области измерительных технологий и принципов эксплуатации тенденция к ориентации на технологию SDH явная, поскольку операторы, использующие технологию PDH, как правило, не заинтересованы в проведении масштабных измерений на сети, их интересы обычно ограничиваются анализом основного передаваемого потока Е1 . В то же время операторы, создающие большие сети, уже сейчас ориентированы на использование технологии SDH и заинтересованы в проведении глобальных измерений на всех уровнях иерархии SDH.

Следует также отметить, что SDH дает возможность прямого доступа к каналу 2048 кбит/с за счет процедуры ввода/вывода потока Е1 из трактов всех уровней иерархии SDH. Канал Е1 (2048 кбит/с) является основным каналом, используемым в сетях цифровой телефонии, ISDN и дру-

6

гих вторичных сетях, вследствие чего операторы сетей SDH практически не заинтересованы в проведении измерений на всех уровнях иерархии

PDH.

Рис. 6.4. Стандарты на эксплуатацию и измерения на первичной цифровой сети, построенной на основе технологий PDH, SDH и АТМ

Подводя итог вышесказанному, можно выделить следующую тенденцию в измерительных технологиях PDH/SDH. В настоящее время интерес к технологиям измерений на сетях PDH снижается, ограничиваясь лишь анализом первичного потока Е1 (2048 кбит/с). В то же время интерес к измерительным технологиям на сетях SDH растет. Развитие технологии SDH повышает интерес к измерениям Е1 – наиболее распространенной

7

нагрузки, передаваемой по сетям SDH. Графически этот процесс можно представить в виде схематического графика (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Рост интереса к технологиям измерений

PDH, SDH и Е1 (ИКМ)

Второй тенденцией в развитии цифровой первичной сети является перспективный переход к технологии АТМ. Как уже отмечалось выше, на современном этапе развития рассматривать АТМ в качестве одной из технологий построения первичной сети скорее всего преждевременно. Тем не менее можно ожидать, что в перспективе с переходом вторичных сетей на технологию АТМ именно эта технология составит конкуренцию современному лидеру технологии SDH.

Стоит отметить, что технология АТМ охватывает не три уровня модели OSI (эталонной модели взаимодействия открытых систем), определяющие параметры первичной сети PDH/SDH, а все семь уровней. В этом случае общий переход к технологии АТМ в системах передачи и коммутации может привести к изменению самой концепции построения системы электросвязи, включая разделение на первичную и вторичные сети. Действительно, технология АТМ дает возможность создания единой транспортной среды, включающей как системы передачи, относимые к первичной сети, так и системы коммутации, относимые ко вторичным сетям. Возможно, будет принята новая концепция, которая в настоящее время только формируется. Она включает построение единой транспортной среды на основе технологии АТМ, с которой будет взаимодействовать пользователь. Таким образом, от концепции «первичная/вторичная сеть» может наметиться переход к новой концепции «транспортная среда/услуги», ранее применявшейся для описания услуг. Несмотря на то, что описанная тенденция в будущем возможна, в настоящее время новую концепцию нельзя рассматривать как альтернативу классической концепции построения системы электросвязи, поскольку она детально не проработана. Основная база новой концепции – системы передачи и коммутации ATM – только начинает внедряться в качестве опытных зон на сетях электросвязи. Но даже в случае ориентации на новую концепцию будет иметь место довольно длительный переходный этап сосуществования первичной сети

8

SDH и ATM. В результате на первом этапе технология АТМ будет и должна рассматриваться в рамках классической концепции как технология первичной и вторичных сетей связи, что позволит определить ее место в системе электросвязи.

Сначала будут рассмотрены основы технологии PDH и методы эксплуатационных измерений в контексте эксплуатации систем потока Е1 (систем ИКМ-30). Затем кратко рассмотрены основы технологии и измерения на остальных уровнях иерархии PDH. Основы технологии и эксплуатации систем SDH рассмотрены подробно далее, поскольку эта технология будет доминировать на цифровой первичной сети в ближайшем будущем.

Ранее указана определенная схема рассмотрения измерительных технологий, связанная с различным уровнем детализации описания и технологическим подходом к вопросам эксплуатации. На рис. 6.6 схематично представлена эта детализация.

Технологический подход к измерениям, сформулированный и описанный детально ранее, предусматривает в качестве первого уровня детализации рассматривать все эксплуатационные измерения применительно к конкретным телекоммуникационным технологиям. Действительно, технологии измерений на первичной и вторичной сети, на ВОСП и в системах подвижной радиосвязи практически не пересекаются друг с другом. Это свойство объясняется высокой специализированностью современных телекоммуникаций и измерительной техники.

Рис. 6.6. Различные уровни детализации описания технологии измерений