В настоящее время ускорение технического прогресса невозможно без совершенствования средств связи, систем сбора, передачи и обработки информации. В вопросах развития сетей связи во всех странах большое внимание уделяется развитию систем передачи и распределения (коммутации) информации.
Наиболее широкое распространение в последнее время получили многоканальные телекоммуникационные системы (ТКС) передачи с импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ), работающие по волоконно-оптическим кабелям (ОК).
В настоящее время волоконно-оптическая связь широко применяется не только для организации телефонной связи, но и для кабельного телевидения, видеотелефонии, радиовещания, передачи данных и т.д.
Дальнейшему развитию методов и аппаратуры волоконно-оптических систем передачи (ВОСП) способствуют уникальные свойства волоконно-оптических линий связи (ВОЛС):
- малые затухание и дисперсия оптических волокон (ОВ);
- гибкость в реализации требуемой полосы пропускания;
- широкополосность;
|
|
- малые габаритные размеры и масса ОВ и ОК;
- невосприимчивость к внешним электромагнитным полям;
- отсутствие искрения при обрывах, коротком замыкании и ненадёжных контактах;
- допустимость изгиба световода под малым радиусом;
- низкая стоимость материала световода;
- возможность использования ОК, не обладающих электропроводностью и индуктивностью;
- высокая скрытность связи;
- высокая прозрачность ОВ;
- возможность постоянного усовершенствования системы связи по мере появления источников с улучшенными характеристиками.
Имеется определённый парк ВОСП плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ, англ. PDH) который непрерывно пополняется и совершенствуется. Так, отечественная промышленность серийно выпускала или выпускает системы передачи ИКМ-30-С5 для сельской связи; ИКМ-30-5, Соната-1, Соната-2, ИКМ-120-4/5, ИКМ-480-5 (Сопка-Г) для городской связи; Сопка-2, Сопка-3, Сопка-3М для внутризоновой связи; Сопка-4, Сопка-4М, Сопка-5, Сопка-5М для магистральной связи.
Кроме того, отечественными и зарубежными фирмами разработана и продолжает разрабатываться широкая номенклатура волоконных световодов и оптических кабелей для ВОСП различных предназначений и структур. Для широкополосных систем дальней связи, в частности магистральных, изготавливаются кабели с одномодовыми волокнами, т.е. волокнами, в которых распространяется лишь основной тип колебаний. Здесь одновременно предъявляются и наиболее высокие требования по снижению затухания и дисперсионных искажений. Изготавливаются волокна, обеспечивающие сохранение поляризации в распространяющемся оптическом излучении.
|
|
Такие кабели, предназначенные для магистральной связи, весьма сложны в изготовлении и относительно дороги. Кроме того, их использование предусматривает сочетание с лазерными передающими оптическими модуляторами (ПОМ), к которым также предъявляются повышенные требования в отношении спектральной чистоты излучения, высокой стабильности всех характеристик излучения и т.д. Например, АО «Самарская оптическая кабельная компания» для использования на Взаимоувязанной сети связи (ВСС) производит оптические кабели ОКЛ, кабели ОКГТ-4, встраиваемые в грозозащитный трос и самонесущие кабели ОКС-26. В них используется оптические волокна фирмы Corning – крупнейшего производителя ОВ в мире.
В последнее время на ВСС широко внедряются ТКС синхронной цифровой иерархии (СЦИ, англ. SDH), работающих также по ВОЛС.
SDH – это набор цифровых структур, стандартизированных с целью транспортирования нужным образом адаптированной нагрузки по физическим цепям. В SDH реализуется комплексный процесс перемещения информации, включающей в себя не только передачу сигналов, но и глубокую автоматизацию функций контроля, управления и обслуживания (ОАМ – Operation, Administration and Manaqement).
SDH разработана с учетом недостатков РDH и по сравнению с последней имеет следующие преимущества:
1. Возможность передачи широкополосных сигналов, предполагаемых в будущем.
2. Синхронизация сети и синхронная техника мультиплексирования.
3. Использование синхронной схемы передачи с побайтным мультиплексированием.
4. Временное выравнивание за счет побайтового двухстороннего стаффинга.
5. При мультиплексировании осуществляется синхронизация под входные сигналы.
6. Возможность плезиохронной работы при необходимости. В этом случае стаффинг осуществляется за счет двустороннего побитового выравнивания.
7. SDH удачно сочетается с действующими системами РDH и позволяет существенно улучшить управляемость и эффективность этих сетей.
8. Мультиплексирование с использованием техники указателей (пойнтеров). Фазовые соотношения между циклом SТМ и полезной нагрузкой записывается с помощью указателей. Таким образом, доступ к определенному каналу возможен за счет использования указателя.
9. Сокращение потребности в аппаратуре вследствие эффективности ввода/вывода потоков без разуплотнения группового сигнала. Это позволяет выделять сигналы только требуемых каналов для взаимодействия между системами и при реализации ответвлений. При этом требуется меньше оборудования, снижается потребление энергии, уменьшается занимаемая площадь, снижаются затраты на эксплуатацию.
10. Создается возможность ввода/вывода компонентных сигналов на любом пункте.
11. Встроенная система оперативного переключения сокращает потребности в аппаратуре, улучшает производительность и надежность сети, позволяет выполнять кросс- коммутацию потоков на различных уровнях согласно планируемой конфигурации сети, а также ускоряет процедуры восстановления сети в аварийных ситуациях.
12. SDH обеспечивает надежную трассу передачи системой указателей, которая способствует безупречной работе даже в случае, когда узлы несинхронизированы. Для стыковки сигналов РDH применяется юстификация по битам. Все это вместе гарантирует исключительно низкий коэффициент ошибок по битам.
13. Кольцевые сети SDH обеспечивают экономичное резервирование маршрута и оборудования без сложных схем резервирования сети.
14. Высокая надежность и самовосстанавливаемость сети с использованием резервирования и автоматического переключения в обход поврежденного участка за счет полного мониторинга сети и использования кольцевых топологий.
15. Простота перехода с одного уровня SDH на другой. Структура мультиплексированного сигнала SТМ – N идентична структуре сигнала SТМ-1. Скорости транспортировки сигналов SТМ – N определяются умножением базовой скорости 155,52 Мбит/с на N, поэтому при мультиплексировании не требуется формирования нового цикла.
|
|
16. Гибкая структура цикла предоставляет возможность для наращивания пропускной способности системы.
17. Прозрачность сети SDH для передачи любого трафика, обусловленная использованием виртуальных контейнеров.
18. Возможность прямого преобразования электрического сигнала в оптический без сложного линейного кодирования. Управление за счет контроля количества ошибок на различных участках передачи информации. Традиционное оконечное линейное оборудование становится не нужным, оно объединяется с аппаратурой мультиплексирования для повышения эффективности.
19. Единый всемирный стандарт для производителей оборудования, высокий уровень стандартизации SDH технологий и стандартизованный линейный код NRZ обеспечивают совместимость мультиплексного и линейного оборудования разных фирм – изготовителей.
20. Нет необходимости в отдельной сети управления, так как сигнал SТМ содержит стандартные сигналы контроля и управления. Управление сетью можно сосредоточить в одном узле.
21. Предоставление услуг по требованию, обеспечиваемое гибкими элементами сети и эффективным управлением сетью.
22. Сокращение издержек технической эксплуатации (ТЭ) и технического обслуживания (ТО) вследствие широких возможностей сетевого управления в системах SDH. Управление функциями передачи, резервирования, оперативного переключения, ввода/вывода и контроля на каждой станции и во всей транспортной системе осуществляется программно и дистанционно по каналам, встроенным в цикл STM, полная автоматизация процессов эксплуатации сети SDH, радикально повышает её гибкость и надежность, а также качество связи.
Наличие служебных битов в составе передаваемых структур позволяет:
- контролировать их прохождение по сети и обеспечивать качество услуги “абонент-абонент”;
|
|
- контролировать состояние элементов сети;
- организовать управление сетью (реконструкция, самовосстановление при авариях), что создает предпосылки для достижения её высокой надежности и живучести.
Таким образом, на сетях связи всех уровней на ВОЛС некоторое время будут совместно находиться на эксплуатации ВОСП РDH и SDH. Такое положение сохранится до полного вытеснения систем РDH системами SDH. Поэтому на данном этапе развития ВСС весьма важным является умение проектировать цифровые оптические линии передачи и оценивать качество их функционирования. В учебном пособии ставится задача помочь студентам в освоении указанных методик.