СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ СЕТЕЙ СВЯЗИ: ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

В статье приведены термины и определения, иерархии систем передачи, основные сведения о волоконно-оптических системах передачи, оптических волокнах и оптических кабелях, принципы поиска неисправностей.

Ключевые слова: система передачи, канал передачи, ВОСП, РРСП, PDH, SDH, МСС.

1.  Основные понятия и определения.

Система передачи – это совокупность технических устройств, предназначенных для передачи полезной информации. В общем случае информация может быть представлена в аналоговом или цифровом виде. Информацией могут быть речь, данные и т. д.

Под системой передачи в телефонной связи понимают совокупность технических устройств, предназначенных для передачи информации между двумя телефонными станциями или узлами коммутации, а так же между географически разнесенными блоками и модулями одного узла коммутации или телефонной станции.

Канал передачи – это единица какого-либо общего для нескольких соединений ресурса, предназначенная для передачи информации одного соединения. Несколько каналов, объединенных каким-либо методом (способом) уплотнения, образуют тракт (передачи) или транк (от английского "trunk" – ствол).

Большинство современных систем передачи являются цифро­выми с временным уплотнением (разделением) каналов. Если в качестве физической среды используется оптическое волокно (ОВ), то такую систему передачи называют волоконно-оптической системой передачи (ВОСП). Если в качестве физической среды передачи используется радиоканал, то такую систему передачи называют радиорелейной системой передачи (РРСП). Основой цифровых систем передачи в телефонной связи является "основной цифровой канал" или DS0, который занимает один временной интервал (ВИ или TS, time slot) и содержит 8 бит, передаваемых с частотой 8 кГц. Таким образом, скорость передачи DS0 составляет 64 кбит/с.

2.  Иерархии в системах передачи.

В настоящее время на телефонных сетях связи применяют две цифровые иерархии систем передачи: плезиохронную и синхронную.

2.1. Плезиохронная цифровая иерархия PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy).

В системах передачи PDH тактовые частоты приемника и передатчика несинхронные, но близкие, т. е. входят в полосу захвата. Иерархия PDH России и Европы имеет пять уровней, представленных в таблице 1.

Таблица 1.

Иерархия PDH России и Европы

В качестве примера в таблице 2 приведена Североамериканская иерархия PDH.

Таблица 2.

Иерархия PDH Северной Америки

2.2. Синхронная цифровая иерархия SDH (Synchronous Digital Hierarchy).

Стандарт SDH (в Северной Америке SONET, Synchronous Optical Network) был принят всем мировым сообществом в 1988 г. В специ­фикациях стандарта предусмотрена совместимость SDH с PDH (как Европейской и Российской, так и Северной Америки).

В SDH тактовые частоты приемника и передатчика жестко синхронизированы. Это позволило значительно (в сотни раз) увеличить скорость передачи информации и одновременно уменьшить количество ошибок при передаче. Основные понятия:

1. STM, Synchronous Transport Mode, синхронный транспортный модуль – используется в SDH для обозначения уровня иерархии и группового потока;
2. STS, Synchronous Transport Signal, синхронный транспортный сигнал – используется в SONET для обозначения уровня иерархии и группового потока;
3. трибутарный поток – поток, который поступает на обору­дование SDH со стороны потребителя и является компонентным для группового потока;
4. агрегатный поток – групповой поток, который передается по сети SDH; таким образом, трибутарный поток является компонентным для агрегатного потока;
5. информация в агрегатном потоке передается в формате кадров, четыре кадра образуют суперкадр;
6. VT, virtual tribe, виртуальный триб – содержит полезную нагрузку (информацию) и занимает по нескольку позиций в каждом из четырех кадров одного суперкадра; для разных типов трибутарных потоков используются разные типы VT; таким образом, информация одного потока Е1 передается не подряд, а в течение четырех кадров, что позволяет избежать пакетных ошибок;
7. каждый кадр имеет два поля – поле транспортного заголовка и поле полезной нагрузки; поле полезной нагрузки называется синхронным контейнером с полезной нагрузкой (SPE, Synchronous Payload Envelope).

Иерархия SDH/SONET приведена в таблице 3.

Таблица 3.

Иерархия SDH/SONET

Как правило, сети SDH строятся по кольцевой схеме. В некоторых случаях применяются "плоские" кольца. В узлах сетей устанавливаются мультиплексоры SDH, а управление каждой сетью осуществляется из центра управления.

3.  Волоконно-оптические системы передачи, ВОСП.

Структурная схема ВОСП приведена на рис. 1.

Рисунок 1. Структурная схема ВОСП

4. Оптическое волокно, ОВ.

В ВОСП используют два типа ОВ:

1. многомодовое ОВ или ОВ первого поколения;
2. одномодовое ОВ или ОВ второго поколения.

На рис. 2 представлен разрез многомодового ОВ. Каждый луч, имеющий в многомодовом ОВ путь, отличный от других лучей, называется модой. В одномодовом ОВ распространяется только один луч или одна мода по оси ОВ. Диаметр защитной оболочки много­модового и одномодового ОВ равен 240÷250 мкм, диаметр оболочки – 125 мкм. Диаметр сердечника многомодового ОВ равен 50 или 62,5 мкм, одномодового ОВ - 6÷10 мкм. Скорость передачи по многомодовому ОВ ограничена "размыванием" импульсов света за счет того, что моды проходят по ОВ разные расстояния, и это ограничение зависит от длины ОВ.

Рисунок 2. Разрез многомодового ОВ, показаны моды

ОВ работают только в окнах прозрачности. В настоящее время существует пять окон прозрачности (ОП):

1 ОП - 780÷860 нм;

2 ОП - 1280÷1330 нм;

3 ОП - 1530÷1560 нм;

4 ОП - 1580÷1650 нм;

5 ОП - 1360÷1380 нм.

Диапазон ОП определяется технологией изготовления ОВ.

5.  Оптические кабели, ОК.

Оптические кабели, ОК содержат несколько ОВ, защитную оболочку, обеспечивающую защиту от негативных факторов внешней среды, и упрочняющий элемент, обеспечивающий механические свойства ОК.

ОК имеют преимущества по сравнению с медными кабелями:

1. малый диаметр и вес при намного большей емкости кабеля;
2. устойчивость к агрессивным средам";
3. большая строительная длина (длина на барабане) – до 6 км сухопутный и до 50 км морской.

Современные ОК обеспечивают:

1. прокладку в тех же условиях, что и условия прокладки медных кабелей;
2. использование тех же методов, техники и оборудования кабелепрокладывания, что и для медных кабелей;
3. легкие и быстрые сращивание и монтаж в полевых условиях.

Основные конструкции ОК (см. рис. 3):

1. повивной скрутки;
2. пучковой скрутки;
3. с профильным несущим сердечником;
4. ленточные.

Сращивание ОВ осуществляют путем сварки или склеивания. И тот и другой процессы требуют специального оборудования. Измерение потерь в ОВ проводят с помощью оптического тестера или рефлектометра.

6.  Основные примы поиска неисправностей на МСС.

МСС – это межстанционные связи. Существует три основных способа поиска неисправностей на МСС:

1. заворот;
2. крест;
3. замена.

И заворот, и крест, и замена могут быть как физическими, так и программными (если оборудование позволяет выполнять эти операции программным способом).

На рис. 4 представлены схемы постановки заворота, креста и замены для медных линий связи. Заворот, крест и замена устанав­ливаются в доступных (физически или программно) местах на трассе линии связи. По сохранению или переходу ошибки с одной стороны на другую или с одной системы передачи на другую определяют поврежденное направление. Затем перемещают (физически или программно) заворот, крест или замену по трассе линии связи в ту или другую сторону до тех пор, пока не удастся локализовать неисправный участок или оборудование. Замену можно рассматривать как частный случай креста.

Рисунок 3. Конструкция ОК

Рисунок 4. Схемы постановки заворота, креста и замены