Особенности построения и недостатки плезиохронных цифровых систем передачи

При  построении  ЦСП  плезиохронной  иерархии  в   мультиплексорах  первого уровня применяется метод мультиплексирования с чередованием байтов, или октетов. На приемной стороне  принципиально  необходимо  иметь   возможность  идентификации  (определения местоположения)  байтов каждого   ОЦК  в   первичном цифровом потоке  Е1.  Для  этого используют жесткую цикловую синхронизацию между DMUX приемника противоположной станции   и   MUX  передатчика  данного  пункта  путем  формирования и  передачи   легко идентифицируемой  синхрогруппы,  которая  фактически  занимает   отдельный  канальный интервал в структуре цикла передачи первичного цифрового потока.

Казалось бы, что можно и далее в  мультиплексорах второго и более высоких уровней иерархии   использовать  синхронное   мультиплексирование  входных   потоков.  Однако, учитывая, что общая синхронизация входных цифровых потоков, поступающих на MUX от разных пользователей, отсутствует, в  мультиплексорах  второго и более высоких уровней иерархии используется метод мультиплексирования с чередованием битов, а не байтов. При этом методе MUX, например, второго уровня ЕИ формирует выходную последовательность со скоростью передачи 8,448 Мбит/с путем чередования битов четырех различных входных цифровых  потоков,  поступающих   на   его  вход  с   одинаковыми  скоростями   передачи 2,048 Мбит/с.

Так как MUX с чередованием битов не имеет специальных сигналов, которые могли бы быть использованы для определения позиции бита каждого входного  потока, а скорости передачи входных сигналов различных потоков могут не совпадать (Е1 = 2,048 (1 ± 3 х 10-5) Мбит/с), то при этом используется внутренняя  побитовая  (тактовая) синхронизация, при которой   MUX   сам   выравнивает скорости   передачи   сигналов  входных  потоков.  Это выравнивание (согласование) скоростей передачи  может быть положительным, когда оно осуществляется путем удаления битов из  входных сигналов, имеющих большие скорости передачи.

Возможен также второй вариант согласования скоростей передачи сигналов  входных потоков, когда в  эти сигналы, имеющие меньшие скорости передачи,  добавляется нужное число   выравнивающих битов.  Такое   выравнивание скоростей    передачи   называется отрицательным.  И,  наконец,  возможен третий,  положительно-отрицательный  вариант согласования  скоростей   передачи   входных   сигналов,  когда   сочетаются  оба   процесса удаления/добавления выравнивающих битов [83].

Благодаря  применению  метода  согласования скоростей  передачи  сигналов  входных потоков, на выходе MUX с чередованием битов получается  синхронизированная  цифровая последовательность.      Информация       о        местоположении       удаленных/добавленных выравнивающих битов по специальному  каналу согласования скоростей в  структуре цикла передачи   выходного  потока    передается   на   противоположную  станцию.   Здесь   они удаляются/добавляются при демультиплексировании  сигналов для восстановления принятых первичных цифровых потоков.

На последующих (третьем и четвертом) уровнях иерархии метод мультиплексирования с  чередованием битов  повторяется. При  этом  на  каждом  уровне добавляются/удаляются новые  выравнивающие биты,  которые  на  приеме   при  демультиплексировании  также удаляются/добавляются  соответственно для восстановления исходных цифровых потоков.

Рассмотренный     процесс     передачи     цифровых    сигналов    получил      название

плезиохронного,  т.  е.  почти  синхронного.  Поэтому  цифровые иерархии  АИ,  ЕИ  и  ЯИ называются плезиохронными  цифровыми  иерархиями,  а  образованные этими  иерархиями ЦСП называются плезиохронными.

Использование  в    технологии   плезиохронных   ЦСП   скорости   передачи   сигналов 140 Мбит/с даже в самом простом варианте обеспечения связи – связь между двумя пунктами (топология  сети  «точка-точка»),  тракт  прохождения  сигналов,  например,  для  ЕЙ  должен содержать три уровня мультиплексирования  на передающей стороне (2 → 8, 8 → 34 и 34 →

→ 140) и три уровня демультиплексирования сигналов на приемной стороне.  Такая схема имеет достаточно сложную аппаратурную реализацию.

Однако  новые достижения  в   области  микроэлектроники  привели к  существенному удешевлению цифровой аппаратуры.  Кроме того,  в   качестве среды  передачи  цифровых сигналов в  системах передачи PDH все большее распространение получают ООВ, которые позволяют иметь длину участка регенерации 100 км и более. В итоге плезиохронные ЦСП получили значительное распространение на  магистральных, зоновых и местных, особенно городских,  сетях  телефонной  связи.  Они  позволили образовать и  использовать большое количество каналов со скоростью передачи 64 кбит/с (см. табл. 2.2) для передачи сигналов цифровой  высококачественной  телефонной  связи. Одновременно эти  каналы  все больше стали   использоваться также  и  для  передачи  данных,  особенно  в   банковских сетях  с протоколами пакетной коммутации. Предполагали, что за счет привлечения новой мощной

группы пользователей технология систем передачи PDH получит дальнейшее развитие. Но этого не произошло. На этапе возросших к ней требований технология плезиохронных ЦСП продемонстрировала  свою негибкость и ряд других серьезных недостатков [77,85,95]. Основной недостаток  систем   передачи  PDH  состоит  в   том,  что  использование в   них выравнивания  битов   делает  крайне  затруднительным  выделение, например,  цифрового потока   ОЦК  со  скоростью  передачи  64  кбит/с  или  первичного цифрового потока   со скоростью    передачи    2,048    Мбит/с,    «зашитых»    в     поток    со    скоростью    передачи 139,264 Мбит/с, без полного демультиплексирования, или полной «расшивки» этого потока и удаления выравнивающих битов. Одно дело передавать высокоскоростной цифровой поток между пунктами междугородной и международной сетей связи, «сшивая» и «расшивая» его достаточно редко, и совсем другое – связать с помощью системы PDH, например, ИКМ-1920 несколько пунктов, расположенных между двумя пунктами доступа. Например, на цифровой линии  передачи  Киев –  Одесса  находится  около  20  промежуточных  пунктов,  в  которых осуществляется выделение и вставка по несколько цифровых потоков со скоростью передачи 2,048 Мбит/с [87]. В этом случае довольно часто необходимо выделять первичные цифровые потоки   из    четверичного  цифрового  потока,   передаваемого  со   скоростью   передачи 139,264 Мбит/с,  чтобы  завести их  на  узел  связи промежуточного  пункта,  и   вставлять первичные цифровые потоки,  сформированные на  узле  связи  промежуточного  пункта,  в структуру    цикла    передачи    четверичного     цифрового   потока.    Осуществляя   такие выделения/вставки   в   каждом   промежуточном  пункте  в   обоих  направлениях передачи, приходится         проводить       достаточно        сложную        операцию        трёхуровневого демультиплексирования  сигналов  системы   передачи   PDH   с    удалением/добавлением выравнивающих битов  на   2,   3   и   4-м   уровнях  в   трактах   приема   и   последующего трехуровневого   мультиплексирования     сигналов    с     добавлением/удалением    новых выравнивающих битов на всех трех уровнях в трактах передачи.

Схема     такой     операции     для     промежуточного     пункта     с      односторонним выделением/вставкой одного первичного цифрового потока приведена на рис. 2.43 [77].

Рис. 2.43

Рассмотрим недостатки плезиохронных ЦСП более подробно.

1.      При  наличии  большого  числа  промежуточных  пунктов  с   выделением/вставкой цифровых потоков для аппаратурной реализации всех задач потребуется большое количество мультиплексоров.   В   результате    эксплуатация   такой   системы   передачи   становится экономически невыгодной.

Таким  образом,  использование плезиохронного  способа   мультиплексирования для получения высокоскоростных цифровых потоков  приводит к громоздким и малонадежным техническим  решениям.  Доступ  к   составляющим  (компонентным)  цифровым потокам

затруднен,   для   их   ответвления  и   транзита   вначале  необходимо    многоступенчатое демультиплексирование принятого ЦГС, а затем вновь – формирование передаваемого ЦГС, т. е. многоступенчатое мультиплексирование компонентных цифровых потоков. Кроме того, при    нарушениях    синхронизации    ЦГС    сравнительно   большое    время   тратится    на многоступенчатое восстановление синхронизации компонентных потоков.

2.      Другое   слабое   место   систем   передачи   и   сетей   технологии   PDH   –   крайне ограниченные  возможности в    образовании каналов  служебной  связи   для  контроля  и управления  цифровыми  потоками   в    сети   и   практически   полное   отсутствие  средств маршрутизации низовых мультиплексированных  потоков, что крайне необходимо в  сетях передачи данных.

Рекомендация  ITU-T  G.703,  описывающая физические  и  электрические  параметры иерархических цифровых интерфейсов, вообще не предусматривает  трактовые заголовки, необходимые   для   обеспечения   маршрутизации.   Поскольку   отсутствуют  специальные средства маршрутизации  при  формировании циклов и   сверхциклов передачи  сигналов плезио-хронных  ЦСП.  то  увеличивается  вероятность  ошибки  в  отслеживании «истории» текущих  переключений  (при  возрастании   числа   мультиплексирований и  переключений цифровых потоков во  время их  маршрутизации).  Значит,  увеличивается  и  возможность

«потерять» сведения не только о текущем переключении, но и его «истории» в целом, что приводит к нарушению схемы маршрутизации всего трафика.

Так,   существенное  достоинство  плезиохронного   метода   мультиплексирования  – небольшая   «перегруженность   заголовками»  –   практически   оборачивается  еще   одним серьезным   недостатком,   если   возникает   необходимость   в    развитой  маршрутизации, вызванной использованием систем передачи PDH в сетях передачи данных [77].

3.      Линейные    тракты    плезиохронных    ЦСП    имеют    ограниченную    пропускную способность.  Самая  высокая скорость  передачи  сигналов в   них,  которая  не  утверждена Рекомендацией  ITU-T  G.702  (см.  рис.  2.41),  равна 565  Мбит/с.  Это  приводит к  крайне неэффективному использованию наиболее дорогостоящего звена в  цепи передачи сигналов между пунктами доступа –  оптических волокон линейного кабеля, особенно одномодовых. Кроме того,  отмеченный недостаток порождает другой: линейные тракты систем передачи PDH   сдерживают  развитие  новых  широкополосных   услуг,   таких   как   интерактивное телевидение, видеоконференцсвязь,  доступ  к  обширным  информационным  банкам  и  др., которые требуют применения на сети трактов с  высокой пропускной способностью (сотни мегабит в секунду и единицы, десятки гигабит в секунду) [105].

4)      В   системах   передачи   PDH   оптические   интерфейсы   не    стандартизированы. Пользуясь этим, каждый производитель плезиохронных ЦСП пытается по-своему расширить ограниченные   возможности  циклов  передачи    плезиохронных   сигналов  по   передаче служебных символов для управления  путем введения их непосредственно в  оборудование линейного тракта. Это  порождает массу проблем, в  том числе и в  управлении,  которое в таком  случае  предоставляет очень  ограниченный  набор  возможностей. В  основном они сводятся к функциям контроля, которые не нашли широкого распространения.  Но главная проблема  состоит  в   том,  что  построить  какую-либо  систему  передачи  PDH,  например третичной иерархии с использованием линейного оборудования различных производителей, практически невозможно, что затрудняет сетевое взаимодействие [42].

5)      Аппаратура  плезиохронных  ЦСП  предназначена  для  обеспечения   связи между двумя  пунктами  доступа,  т.  е.  в   топологии  «точка-точка».  Она  не  имеет  оборудования выделения/вставки и   кросс-коннекторов,  следовательно,   совершенно  не   пригодна   к использованию в  кольцевых топологиях сети, в  топологиях узловой  и линейной сетей с пунктами  выделения/вставки   для   построения  современной разветвленной сети  общего пользования. В  системах  передачи PDH  изменение  конфигурации  оборудования  данного пункта выполняется на аппаратурном уровне, т. е. заменой ТЭЗ (плат), блоков, физическими переключениями аппаратуры и трактов, другими ручными операциями.

6)      В  плезиохронных  ЦСП  крайне  низкий  уровень стандартизации  и   унификации аппаратуры,  что  затрудняет  применение  таких  новейших  технологий,  как  флеш-память, компоненты с поверхностным монтажом и специализированные СБИС, а также проведение

современных программных методов мониторинга и управления оборудованием  на сети с использованием распределенных логических функций и индивидуальных микропроцессоров [163].

7)      Для    построения    линейных    трактов   систем    передачи    PDH    используются разнотипные  (симметричные  и  коаксиальные)  кабели  с   металлическими  проводами и волоконно-оптические (многомодовые и одномодовые) кабели. При этом ЦСП одной и той же  иерархии  в  зависимости от  типа  используемого  линейного  кода  имеют  различные скорости  передачи  цифровых сигналов в   линейном  тракте.  Для   примера   в   табл.  2.3 приведены скорости  передачи  ЦЛС  различных   типов плезиохронных  ЦСП  третичной иерархии [21].

Из таблицы следует, что третичные ВОСП различных типов имеют  разные скорости передачи ЦЛС. Но даже там, где эти скорости передачи одинаковые, как, например, в ЦСП типа  «Сопка-3М»  и  «Сопка-Г»,  они   имеют   различные  типы  линейного  кода,  что  не способствует взаимодействию таких ЦСП на сети.

Некоторые   особенности   и   недостатки   плезиохронных   ЦСП   не    присущи   этой технологии, а являются результатом хода истории развития  ЦСП, но, тем не менее, они существуют [77].

Тип ЦСП

Тип линейного

кода

Скорость передачи ЦЛС,

Мбит/с

Примечание

ИКМ-480

HDB-3

34,368

Коаксиальный кабель

«Сопка-3»

(ВОСП-480)

5В6В

41,2416

Многомодовые волокна

оптического кабеля

«Сопка-3М»

(ВОСП-480М)

2В4В

68,736

Одномодовые волокна

оптического кабеля

«Сопка-Г»

(ИКМ-480-5)

1В2В

68,736

Одномодовые волокна

оптического кабеля

Для  устранения  недостатков и  обеспечения возможности  функционирования систем передачи PDH в  современном окружении в  них  внесены некоторые изменения. Например, разработаны новые циклы передачи и их структуры для сигналов первичных, третичных и четверичных цифровых   трактов  плезиохронных  ЦСП  европейской  иерархии,  которые представлены   в   Рекомендациях  ITU-T  G.804  и  G.832  и  стандарте  ETSI  ETS  300  337. Длительности циклов передачи сигналов, передаваемых в третичном и четверичном трактах, увеличены также до 125 мкс. Сформированы новые  структуры этих циклов передачи, они содержат служебные сигналы (заголовки, указатели), аналогичные тем, которые приняты в системах передачи SDH. Это  обеспечивает соответствующий контроль качества передачи сигналов и  функции  систем  обслуживания в   трактах  плезиохронных  ЦСП.  Теперь  по третичному тракту ЕИ, имеющему прежнюю скорость передачи 34,368  Мбит/с, но новую структуру   цикла   передачи   сигналов,  можно   передавать   14   субблоков  TU-12,   а   по четверичному тракту  –  20  групповых субблоков   TUG-2  или  комбинацию  «5TUG-2  + 2TUG-3».  Новые циклы  передачи  для   сигналов первичных, третичных  и  четверичных цифровых трактов  плезиохронных  ЦСП  европейской  иерархии  рассчитаны  также  и  на передачу сигналов ячеек ATM [42].

На   современной  телекоммуникационной   сети   плезиохронным   ЦСП   в   основном отведены функции доставки сигналов потребителей к узлам связи транспортной сети SDH.

Источник: Хмелёв К. Ф. Основы SDH: Монография. – К.: ІВЦ «Видавництво «Полігехніка»», 2003.-584 с.:ил.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100