Построение гтс с кольцевой структурой
Межстанционные связи между различными электромеханическими РАТС на аналоговой ГТС изначально организовывались посредством физических соединительных линий либо систем передачи с частотным разделением каналов (ЧРК). Затем наряду с аналоговыми системами передачи с ЧРК стали внедряться цифровые системы передачи ЦСП (ИКМ-30, ИКМ-120 и др.). Такие системы относятся к так называемой плезиохронной цифровой иерархии (PDH – PlesiochronousDigitalHierarchy). Здесь при временном группообразовании скорости объединяемых цифровых потоков могут незначительно отличаться друг от друга в пределах допустимой нестабильности задающих генераторов ЦСП, расположенных на различных станциях сети. Это требует принятия специальных мер для согласования скоростей цифровых потоков при их объединении в поток более высокой ступени иерархии. Поэтому оборудование ЦСП заметно усложняется, а также снижаются качественные показатели сети в целом.
В последние годы широко внедряются высокоэффективные системы, относящиеся к синхронной цифровой иерархии (SDH – SynchronousDigitalHierarchy). Это связано с тем, что при строгой синхронности объединяемых потоков значительно упрощается техника их объединения и разделения. Кроме того, обеспечивается прямой доступ к компонентам составляющих потоков без разделения общего, а также появляются заметные преимущества эксплуатации и технического обслуживания сети связи.
Сеть SDH реализуется таким образом, что предусматривается возможность передачи сигналов не только новых широкополосных служб, но и сформированных с помощью оборудования РDН. Исходные сигналы посредством процедуры временного группообразования преобразуются в синхронный транспортный модуль (STM – SynchronousTransportModule) соответствующего уровня. Скорость передачи SТМ первого уровня (SТМ-1) установлена 155,520 Мбит/с. Для SТМ более высокого уровня предусматривается увеличение скорости в N раз, где N принимает значения 4, 16, 64 (при этом в N раз повышается и скорость передачи по сравнению со скоростью 155,520 Мбит/с).
При описании систем SDН принято использовать приближенные скорости уровней синхронной иерархии: 155 Мбит/с; 622 Мбит/с; 2,5 Гбит/с; 10 Гбит/с.
При использовании оборудования SDН сети преимущественно строятся в виде волоконно-оптических колец, на которых в пунктах концентрации нагрузки устанавливаются мощные транзитные центры (сетевые узлы), а вдоль по кольцу - мультиплексоры и кроссовое оборудование для выделения цифровых потоков по мере необходимости (сетевые станции).
Системы SDН могут вводить отдельный канал или группу каналов в высокоскоростной поток данных (а также ответвлять их из него), который не требуется в процессе передачи на разных уровнях иерархи и вновь разделять на отдельные потоки и объединять в общий поток. Таким образом, исключается сложный процесс, ограничивающий прежде использование оптических кабелей непосредственно между сетевыми узлами (станциями).
К тому же система SDН совместима с существующими плезиохронными сетями и позволяет развивать и модернизировать существующие цифровые сети без перерывов в их работе. Взаимодействие с системами плезиохронной иерархии возможно на уровнях 2, 34 и 140 Мбит/с. Следует отметить, что ввод сигнала РОН 8 Мбит/с в аппаратуру SDН не предусмотрен. По сети SDН наиболее эффективно транспортировать поток 140 Мбит/с, который позволяет организовать 1920 цифровых каналов (ЦК) со скоростью 64 кбит/с каждый. При транспортировании потоков по 2 Мбит/с (30 ЦК) полезная нагрузка ЗТМ-1, который может нести 63 таких потока, оказывается меньше: 63 • 30 = 1890 ЦК. Наименее эффективен прямой ввод в сеть SDН потоков 34 Мбит/с (480 ЦК), так как при этом SТМ-1 несет только три таких потока и полезная нагрузка составляет всего 3 • 480 =1440 ЦК.
ГТС на основе плезиохронных сетей могут строиться только при небольшом числе станций на сети (не более трех). При увеличении числа станций увеличивается и объем согласующего оборудования на каждой станции, что приводит к неоправданно большим затратам. В отдельных случаях оборудование РDН также можно использовать для подключения удаленных цифровых АТС, не включенных в кольцо, к опорно-транзитным или транзитным станциям.
Из вышеизложенного можно сделать вывод, что наиболее перспективно проводить цифровизацию первичной городской сети на основе построения кольцевой сети SDН (рисунок).
Концепции развития первичных и вторичных сетей. С точки зрения рассматриваемых в монографии аспектов создания местных сетей электросвязи весьма существенными моментами использования систем передачи могут считаться:
- уменьшение стоимости оборудования, реализующего функции по переносу информации между коммутационными станциями (узлами) вторичных сетей;
- поддержку показателей качества передачи информации в соответствии с заданными нормами;
- возможность предоставления услуг электросвязи, требующих достаточно широкой полосы пропускания канала.
Новые разработки в области систем передачи в сочетании с заметным прогрессом в электронной промышленности обеспечили существенное снижение стоимости переноса информации и создали хорошую базу для реализации услуг электросвязи, требующих широкой полосы пропускания сигнала. Эти аспекты, в свою очередь, тесно связаны со стоимостными показателями отдельных элементов сети электросвязи.
В контексте рассматриваемых далее вопросов можно выделить три основных направления эволюции ЦСП:
- создание и использование т.н. плезиохронных [8] ЦСП большой пропускной способности;
- разработка нового поколения ЦСП, известного по англоязычному названию Synchronous Digital Hierarchy (SDH) – синхронная цифровая иерархия (СЦИ);
- применение на первичных сетях оборудования полупостоянной коммутации – цифровых кроссовых узлов (ЦКУ), именуемых в зарубежной технической литературе термином Digital Cross Connect [9], для сокращения которого используется, обычно, одна из трех следующих аббревиатур: DXC, DSC и DCC.
Эволюция направляющих систем
С самого начала развития электросвязи местные первичные сети строились преимущественно как воздушные и кабельные линии, использующие металлические токопроводящие жилы. Долголетняя история эволюции этого типа направляющих систем заканчивается, постепенно уступая свое место следующим средствам переноса информации:
- ОК, обладающие большой пропускной способностью и рядом других существенных преимуществ перед кабелями с металлическими жилами;
- цифровые РРЛ, использование которых позволяет обойтись без длительных и, часто, дорогостоящих работ по прокладке кабельной канализации и собственно кабелей;
- радиотелефонные системы различного назначения, широко применяемые на местных телефонных сетях;
- системы спутниковой связи (ССС), способные решить задачи развития сельских первичных сетей в ряде регионов России.
Перспективные требования к первичной сети
Первичная сеть – по определению – не имеет самостоятельного значения. Поэтому та совокупность требований, которым она должна отвечать, формируется при изучении принципов эволюции вторичных сетей.
- на всех уровнях иерархии первичная сеть должна быть цифровой; линии передачи необходимо организовывать исключительно на основе стандартных линейных трактов ЦСП;
- перспективная первичная сеть должна иметь такие структурные и функциональные характеристики, чтобы стать действительно единой для вторичных сетей как общего пользования, так и выделенных (ведомственных, частных и т.п.);
- топология перспективной первичной сети должна экономично реализовывать структуры всех вторичных сетей электросвязи и быть оптимальной по мере их постепенной интеграции;
- первичная сеть должна содержать систему управления для поддержки заданных показателей надежности и качества функционирования всех вторичных сетей;
- должна обеспечиваться возможность существенного расширения пропускной способности по мере предоставления пользователям вторичных сетей новых услуг, требующих широкополосных каналов.
Темпы цифровизации первичной сети должны быть выше по сравнению с аналогичными процессами на вторичных сетях. Это объясняется многими факторами, из которых следует выделить два практически независимых обстоятельства:
- ЦСП были разработаны и начали внедряться раньше, чем цифровые коммутационные станции;
- при установке на аналоговой вторичной сети первой цифровой коммутационной станции необходимо установить ЦСП на всех линиях передачи, которые связывают эту станцию с аналоговыми АТС.
Координация процессов цифровизации первичной и вторичных сетей должна рассматриваться как одна из основных задач Администраций связи всех уровней. Для местных сетей ВСС России подобный процесс может быть связан с т.н. "замораживанием" капитальных вложений [32], если внедряется одна цифровая коммутационная станция, а дальнейшее развитие вторичной сети не планируется или ориентировано на применение аналоговых АТС. Именно по этой причине цифровое коммутационное оборудование, внедрение которого осуществляется методом "наложенной" сети [33], рекомендуется концентрировать на нескольких местных сетях. Выбор этих сетей основывается, в свою очередь, на прогнозируемом спросе перспективных услуг электросвязи, которые могут поддерживать только цифровые сети.
Для междугородной связи процесс координации осложняется тем, что даже при наличии достаточных инвестиций, организация цифровых линий передачи занимает много времени. Большинство функциональных возможностей цифровых вторичных сетей, например услуги ЦСИО, эффективны только при условии, что могут быть установлены чисто цифровые соединения между терминалами абонентов. По этой причине возможные сценарии цифровизации магистральной первичной сети включают также некоторые промежуточные варианты, кратко рассматриваемые в разделе 4.1.
Вторичная сеть должна иметь коммутационные узлы, обеспечивающие вместе с трактом передачу, прием и распределение информации.
Вторичные сети можно классифицировать следующим образом:
По принадлежности вторичные сети делятся:
-сети общегосударственные,
-сети других министерств и ведомств.
Общегосударственные сети строятся и эксплуатируются Минсвязи России через подчиненные предприятия
По виду передаваемой информации:
-аналоговые,
-дискретные,
По способу коммутации.
Существуют два вида соединений (коммутации): долговременная (кроссовая коммутация) осуществляется на время большее, чем передача одного сообщения и оперативная - соединение (коммутация) осуществляется на время передачи одного сообщения.
Имеются коммутируемые и некоммутируемые сети. В некоммутируемых, сетях каналы закреплены или постоянно или на время передачи информации. Эти сети имеют ветвистую структуру.
В настоящее время к некоммутируемым сетям относятся:
-сети передачи газетных полос,
-телевидения,
-технологической связи,
-высокоскоростные сети передачи данных между ВЦ.
Задача вторичной коммутируемой сети - предоставить любому пользователю сети получение соединения и проведение обмена информацией.
Задача некоммутируемой вторичной сети - передать информацию от общего источника к большой группе потребителей.
Коммутируемые и некоммутируемые сети отличаются структурой. Коммутируемая сеть - неориентированная, ее каналы - коллективные для всех или для группы абонентских пунктов, включенных в узел. Некоммутируемая сеть - ориентированная, каналы в основном одностороннего действия (кроме сети связи ЭВМ).
Способ коммутации, когда в процессе передачи информация не может быть задержанной и между приемником и источником организован прямой канал, который коммутируется на время передачи называется коммутация каналов (КК). Каналы на этой сети должны быть однородны по ширине передаваемого спектра.
Основное требование ко вторичным коммутируемым сетям - обеспечить передачу информации по заданному адресу с заданным качеством обслуживания при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах. На сетях с КК качество обслуживания оценивается потерями или временем ожидания.
Способ коммутации, когда в процессе передачи информация может быть задержана на одном из транспортных узлов, а затем передаваться по мере освобождения каналов в данном направлении называется коммутацией сообщений (КС).
На сетях с КС качество обслуживание оценивается временем ожидания.
Примером сети с коммутацией каналов может служить телефонная сеть.
Примером сети с коммутацией сообщений может служить сеть передачи данных. Вторичные сети не всегда являются независимыми друг от друга. В ряде случаев отдельные вторичные сети могут сливаться на базе общих каналов первичной сети и коммутационных устройств этих вторичных сетей. Например, телеграфная сеть общего пользования и сеть абонентского телеграфирования (АТ) могут иметь общие каналы и коммутационные устройства. Однако, информационные потоки из одной сети в другую не допускаются.
В будущем количество таких "пересекающихся" вторичных систем будет возрастать за счет усложнения коммутационных устройств, которые одновременно смогут выполнять функции обслуживания нескольких сетей с разными характеристиками информационных потоков, отличающихся по скорости передачи, характеру распределения и пр.
Слияние вторичных сетей станет возможным, когда появится интегрированная цифровая сеть связи (ИЦСС) в которых как передача, так и распределение информации будут осуществляться в единой форме.