МДК 02.02 Транспорт

1. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ (ЦСП)

ЦСП строятся на основе временного разделения каналов (ВРК) и импульсно-кодовой
модуляции (ИКМ).
Принцип ВРК заключается в том, что в любой данный момент времени в линейном
тракте многоканальной системы передачи, передаются сигналы только по одному каналу
(каналы работают поочередно с определенным временным интервалом).
Достигается это за счет выполнения условий теоремы Котельникова.
Любой непрерывный сигнал с ограниченным спектром (от нижней частоты Fн до
верхней частоты Fв) можно передать в виде дискретных отсчётов, следующих друг за
другом с интервалом времени Δt. Амплитуда отсчетов повторяет амплитуду
непрерывного сигнала, а частота следования импульсов называется частотой
дискретизации.
Эффективно передаваемая полоса частот (ЭППЧ) телефонного сигнала составляет
0,3-3,4 кГц, FВ = 3,4 кГц.

2.

FВ = 3,4 кГц.
Рассмотрим 3 случая:
1. fД < 2 FВ. fД = 5 кГц.
Непрерывный сигнал невозможно выделить на приеме.
2. fД = 2 FВ. fД = 6,8 кГц.
Непрерывный сигнал можно выделить на приеме,
но требуется фильтр с идеальным откликом.
3. fД > 2 FВ. fД = 8 кГц.
Непрерывный сигнал выделяется на приеме,
есть полоса расфильтровки.
Для телефонного канала
установлены:
fд = 8 кГц.
Тд = 125 мкc (период дискретизации)

3. Принцип ВРК

Задача: найти частоту
дискретизации для канала ЗВ
второго класса, со спектром
(0,05…6,4 кГц).

4.

С2(t)
С3(t)
ФНЧ
ФНЧ
ГТИ
Сумматор
Передача
С1(t)
ЭК
ФНЧ
ЭК
t
РКИ
t
линия
..
ЭК
ФИЦС
ПЦС
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СП С ВРК

5.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СП С ВРК

6.

Непрерывный сигнал Сi(t) каждого из каналов поступает на ФНЧ, где проводится
ограничение спектра частотой.
Электронные ключи (ЭК) периодически замыкаются с частотой дискретизации fд на время
длительности импульса.
Работой электронных ключей управляет распределитель канальных интервалов (РКИ),
выдавая импульсные последовательности, сдвинутые по времени на ∆t.
Работа РКИ осуществляется под управлением тактовых импульсов, вырабатываемых
генератором тактовых импульсов (ГТИ).
В сумматоре происходит объединение дискретных отсчетов сигналов и импульсов цикловой
синхронизации, вырабатываемых в формирователе импульсов цикловой синхронизации
ФИЦС.
Синхросигнал (СС) является импульсом отличающимся от импульсов КИ (канальный
интервал). Он определяет начало цикла и обеспечивает правильное распределение
дискретных отчетов КИ по соответствующим каналам.
Циклом называется время, в течение которого однократно передаются все КИ объединенных
каналов и СС.
На приеме происходит обратное преобразование – групповой АИМ (амплитудноимпульсный) сигнал поступает на ЭК, управляемые РКИ. Работой РКИ управляет тактовая
последовательность от приемника цикловой синхронизации (ПЦС).
Индивидуальные АИМ – сигналы поступают на ФНЧ, которые восстанавливают
непрерывные сигналы из дискретных отсчетов. Принятый сигнал Сi*(t) отличается от
переданного Сi(t), так как подвержен воздействию помех и искажений.

7.

Схема многоканальной связи с ВРК.

8. Структура ЦСП с ИКМ-ВД. Этапы АЦП и ЦАП.

АИМ сигналы, полученные при ВРК передавать в линию нецелесообразно т.к. они имеют низкую помехоустойчивость. Для
того чтобы передать многоканальный сигнал по линии его преобразуют в помехоустойчивый – цифровой, для этого
выполняют аналого-цифровое преобразование (АЦП) на передаче и цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) на
приеме.
• Этапы АЦП.
1. Дискретизация (АИМ-1).
2. Квантование по уровню (АИМ-2).
3. Кодирование (ИКМ).
Дискретизация – разделение спектра на дискретные составляющие.
Квантование по уровню - это преобразование дискретных отсчётов в ближайшие разрешенные уровни. Для проведения
квантования на ось амплитуд наносится шкала разрешения уровней 1,2,3… n.В квантовании интервал между разрешенными
уровнями называется шагом квантования. Если дельта по всей шкале является одинаковой то квантованию равномерное
(линейное), если нет – нелинейное. Квантование сопровождается появлением ошибок квантования.
Отсчёты малой амплитуды при равномерном квантовании имеют низкую помехозащищенность (будут сливаться с шумами).
Если уменьшать шаг, увеличивается число уровней. Для уменьшения шумов квантования и применяют неравномерное
(нелинейное) квантование.
Кодирование - это преобразование квантованных отсчётов в соответствующие кодовые комбинации. Наиболее простой
двоичной код (0 и 1) .Кодирование сводится к переводу числа из десятичной системы счисления в двоичную.Число
возможных комбинаций зависит от основания и значности кода.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15. Этапы ЦАП:

1. Декодирование
2. Восстановление непрерывного сигнала

16. Формирование линейных цифровых сигналов и регенерация цифрового сигнала.

ИКМ сигнал это импульсный периодический сигнал, имеющий бесконечный спектр.
Цифровой сигнал, проходя по линии, искажается из-за ограничения по частоте сверху и снизу.
Эти искажения приводят лишь к помехам, что снижает помехоустойчивость.
Элементарные посылки цифрового сигнала, как и любого другого сигнала, ограниченного
во времени, имеют бесконечный по частоте энергетический спектр. Постоянную составляющую и
низкочастотную составляющую энергетического спектра цифрового сигнала оказывается
невозможно передавать без искажений по ЦЛТ из-за влияния линейных трансформаторов и
разделительных емкостей в усилительных каскадах регенератора. Это явление получило
название ограничения полосы частот цифрового сигнала снизу.
Аналогично, увеличение затухания кабельной цепи и уменьшение в регенераторах
усиления с ростом частоты приводит к ограничению полосы частот цифрового сигнала сверху.
Из-за ограничения спектра частот сверху появляются межсимвольные искажения МСИ-1. При
МСИ-1 «расползаются», попадают на другие такты, соответственны вместо «0» принимается «1»
т.е. теряется достоверность. МСИ-2 появляется а результате ограничения спектра снизу. МСИ-2
это выбросы противоположной полярности, которые приводят к потери достоверности.

17.

ИКМ -ВД

18.

ГО передачи - для формирования импульсных последовательностей, используемых для управления работой функциональных узлов
аппаратуры, для синхронизации ГОпер с ГОпр и линейного тракта.
ПК пер Преобразователь кода передачи - для преобразования группового однополярного двоичного ИКМ сигнала с Q=2 в линейный
биполярный сигнал с чередующейся полярностью импульсов. Биполярный сигнал не содержит постоянную составляющую и близкие к ней
частоты, что позволяет передавать его с малыми искажениями по физическим цепям, на входе и выходе которых имеются согласующие
трансформаторы.
PC Станционный регенератор - для восстановления цифрового линейного сигнала (формы импульсов, амплитуды, длительности каждого
импульса, временных интервалов между соседними символами).
Преобразователь кода приема - ПКпр - для преобразования линейного сигнала в коде ЧПИ в однополярный двоичный ИКМ сигнал с Q=2.
Устройство разделения УР - для разделения цифровых потоков: телефонных каналов, СУВ, дискретной информации, синхросигналов по
своим приемникам.
Декодер - для преобразования 8-разрядных кодовых комбинаций в амплитудные значения группового АИМ сигнала.
Временной селектор ВС - для пропускания амплитудного отсчета только своего канала.
ФНЧ-3,4 - для восстановления исходного телефонного сигнала из последовательности его отсчетов.
Приемник СУВ - для преобразования СУВ из цифрового вида в сигналы, передаваемые на АТС по проводам с и d
Выделитель тактовой частоты (ВТЧ) - для выделения тактовой частоты из цифрового ИКМ сигнала.
Приемник синхросигналов ПрСС - для обеспечения правильного декодирования и распределения сигналов по своим телефонным каналам и
приемникам СУВ.
Временной формат ЦСП формируется в устройстве объединения сигналов, соответствующими управляющими импульсами от ГОпер в УО
обеспечивается правильный порядок следования циклов в сверхцикле и кодовых групп в цикле передачи. Циклы объединяются в сверхциклы
для обеспечения необходимого числа каналов для передачи СУВ и правильного распределения этих сигналов на приеме.

19.

20. Плезиохронные и синхронные цифровые иерархии

21.

Технология PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy,
плезиохронная цифровая иерархия) - это способ
организации цифровых систем передачи, использующих
мультиплексированный ИКМ сигнал, собранный из 30канальных цифровых потоков. Передаваемые потоки
называются плезиохронными, т. е. в дословном переводе
«почти синхронными» из-за небольших допустимых
различий в их скорости. Эти различия устраняются
добавлением синхронизирующих битов, которые должны
быть распознаны на принимающей стороне.

22.

Согласно европейскому стандарту для передачи
объединяется 32 канала по 64 кбит/с.
30 – передача данных,
2 – служебные каналы (сигналы управления и сигнализации)
В России данный стандарт также называется ИКМ-30.
Скорость передачи данных в суммарном потоке составляет
2048 Кбит/c ( 2048000 бит/с).
Последующие уровни иерархии образуются
мультиплексированием четырех потоков предыдущего
уровня. Таким образом, скорость передачи на следующих
уровнях составляет 8 Мбит/с, 34 Мбит/с и 140 Мбит/с. На
более высоких уровнях агрегация потоков происходит
побитно, а не побайтно, как на первом уровне.

23.

Обозначения
Уровень цифровой
иерархии
Американский стандарт
(Tx)
Японский стандарт (DSx)
Jx
Европейский стандарт
(Ex)
1, первичный
T1
DS1, J1
E1
2, вторичный
T2
DS2, J2
E2
3, третичный
T3
DS3, J3
E3
4, четвертичный
T4
DS4, J4
E4
5, пятеричный
не используется
DS5, J5

24.

Япония и Северная Америка использует другие стандарты технологии PDH,
отличающиеся количеством объединяемых потоков. По этому стандарту на
первом уровне объединяется 24 канала по 64 кбит/с. Соответственно на втором и
третьем уровне цифровые потоки передаются на скоростях 6 Мбит/с и 45 Мбит/с
соответственно.
Уровень иерархии
Европа
Северная Америка, Япония
0
64 кбит/с
64 кбит/с
1
2 Мбит/с
1,5 Мбит/с
2
8 Мбит/с
6 Мбит/с
3
34 Мбит/с
45 Мбит/с
4
140 Мбит/с
-

25. Для PDH характерно поэтапное мультиплексирование потоков, так как

Для PDH характерно поэтапное мультиплексирование потоков, так как
потоки более высокого уровня собираются методом чередования бит.
Например, чтобы вставить
первичный поток в третичный, необходимо сначала демультиплексировать
третичный до вторичных, затем
вторичный до первичных, и только после этого будет возможность произв
ести сборку потоков заново.
Если учесть, что при сборке потоков более высокого уровня добавляются
дополнительные биты выравнивания
скоростей, служебные каналы связи и прочая неполезная нагрузка, то про
цесс терминирования (соединения) потоков
низкого уровня превращается в сложную процедуру.

26. - затрудненный ввод/вывод цифровых потоков промежуточных функций,  - отсутствие средств автоматического сетевого контроля 

Недостатки PDH
- затрудненный ввод/вывод цифровых потоков
промежуточных функций,
- отсутствие средств автоматического сетевого контроля
и управления,
- наличие трех различных иерархий.

27.

Данные недостатки привели к разработке в США иерархии
синхронной
оптической сети SONET , а в Европе аналогичной иерархии
SDH, которые были предложены для
использования на автоматических линиях связи.
Из-за неудачно выбранной скорости передачи было принято
решение отказаться от создания сети SONET и построить на её
основе сеть SONET/SDH.

28. 5 основных достоинств SDH:

Согласно определению рекомендации G.707, SDH – это
цифровая транспортная структура, стандартизированная для
переноса через физические сети адаптированной нагрузки
(трафика) в виде синхронных транспортных блоков
(модулей) STM (Synchronous Transport Module) а также
интерфейсы узлов сети.
5 основных достоинств SDH:

29. Современная компонентная база Развитие SDH неразрывно связано с научно-техническим прогрессом. Все передовые научные достижения

1. Современная компонентная база
Развитие SDH неразрывно связано с научно-техническим
прогрессом. Все передовые научные достижения –
высококачественные оптические волокна, эффективные
приемники и передатчики оптического излучения
(полупроводниковые лазеры и высокочувствительные
фотодиоды), пленочные интегральные микросхемы,
новейшие программы для работы чипов, оптические
безинерционные коммутаторы используются в синхронных
сетях SDH.

30.

2. Большая емкость дополнительных информационных каналов
В системах SDH организовано огромное число дополнительных
информационных каналов. Которые используют глубокую
автоматизацию функций контроля, управления и обслуживания
(Operation Administration & Maintenance; OAM) сети, что повышает
надежность и достоверность передачи информации по сети с
одновременным снижением эксплуатационных затрат при этом делая
сеть более живучей.
Данные каналы выполняют множество функций: управление
конфигурацией сети, отслеживание и регистрация аварийных ситуаций,
а также средства поддержки тестирования каналов. Обеспечивается
лучшее управление и самодиагностика первичной сети. Наличие
служебных битов позволяет: контролировать прохождение потоков по
сети и обеспечивать качество услуги "абонент-абонент";
контролировать состояние элементов сети; организовывать управление
сетью (реконфигурация, функции самовосстанавливающейся сети при
авариях).

31.

3. Синхронная передача и мультиплексирование
Все элементы сети SDH работают от одного высокостабильного
тактового генератора. Разработана единая тактовая сетевая
синхронизация, при этом все сетевые элементы SDH получают
эталонную частоту, высокой стабильности. Каждый сетевой
элемент SDH может использовать несколько сигналов в
качестве источников сигналов синхронизации, что дает при
нарушении синхронизации быстрое ее восстановление. Все это
способствует применению синхронной передачи. При этом
процедуры мультиплексирования в технологии SDH являются
синхронными и побайтовыми.
Системы SDH отличает простота процесса
мультиплексирования. В SDH предусматривается прямое
мультиплексирование и демультиплексирование потоков PDH,
называемое также процедурой ввода-вывода. На любом
уровне иерархии SDH можно выделять загруженный поток PDH
без процедуры пошагового демультиплексирования
характерного для систем PDH.
Сравнение
процедур
мультиплексирова
ния и
демультиплексиро
вания в системах
PDH и SDH

32.

4. Высокий уровень стандартизации
SDH имеют стандартизированные интерфейсы и структуру мультиплексирования.
Интерфейс – это определенная стандартами граница взаимодействия различных
устройств, представленная аппаратно-программными средствами. В SDH
используются стандартные электрические (G.703) и оптические (G.957) интерфейсы.
Синхронное мультиплексирование стандартизировано следующими рекомендациями:
G.707 – скорости передачи SDH;
G.708 – интерфейс сетевого узла SDH;
G.709 – структура синхронного мультиплексирования
Если в первых рекомендациях G.707-709 были стандартизированы только способы
размещения сигналов PDH, то в 1993 году в эти рекомендации добавлены способы
размещения ячеек ATM. По мере развития SDH и расширении области ее применения
добавлялись новые виды сигналов, такие как MAN (Metropolitan Area Network), FDDI
LAN (Fibre Distributed Data Interface Local Area Network), HDLC (High-level Data Link
Control) (формат, используемый для транспортирования сигналов различных LAN,
пакетов IP и других сигналов), что существенно расширяет транспортные
возможности SDH.

33.

5. Надежная защита трафика
В ЦСП SDH реализуются высокая степень резервирования
линейных трактов и основных блоков.
Обычно, линейный тракт в системах SDH резервируется по схеме
1+1 (один рабочий и один резервный), а блоки по схеме 1:n (один
резервный на несколько работающих), в том числе, самые важные
по схеме 1:1. При этом обеспечивается высокая надежность сети.
В SDH применяется централизованное управление сетью, при
помощи которого обеспечивается полный мониторинг состояния
каналов и узлов. Системы иерархии SDH образованы таким
образом, что можно создавать особые конфигурации
проектируемой сети (например, в форме кольца), позволяющие
защитить трафик в случае повреждения аппаратуры или линий
связи, используя автоматическую перемаршрутизацию каналов при
любых аварийных ситуациях на резервный путь.

34. Уровни иерархии SDH

Уровни иерархии
Скорость цифрового потока, Мбит/с
STM-0
51,840
STM-1
155,520
STM-4
622,080
STM-16
2448,320
STM-64
9953,280
STM-256
39813,120

35.

STM – синхронный транспортный модуль. Базовым уровнем
является STM-1 со скоростью обмена 155,52 Мбит/с. Более высокие
иерархические уровни имеют скорость передачи, кратную скорости
первого уровня. В отличие от PDH, SDH определяется шагами по 4,
,
а не "почти"
по 4. Скорость передачи более высокого уровня
определяется с помощью выражения:
где
=155,520 Мбит/с – скорость цифрового потока STM-1;
=4,16,64,256 – уровень иерархии

36.

Пример первичной сети, построенной на технологии SDH
Данный пример включает первичную сеть SDH, включающую кольца магистральной сети,
построенной на потоках STM-16, местных сетей, построенных на потоках STM-4, и локальных сетей
(ЛС) с потоками STM-1.

37.

Основные понятия в системах SDH. Принципы организации сети SDH
1. Виртуальный контейнер (Virtual Container; VC) – циклически повторяющаяся информационная структура,
предназначенная для "транспортировки" в сети SDH стандартных цифровых потоков PDH. В зависимости от
скорости передачи "транспортируемых" потоков организуются виртуальные низкого порядка (LOVC; Low Order VC)
и высокого порядка (HOVC; High Order VC). Виртуальные контейнеры, передаваемые и принимаемые в структуре
транспортной сети, называются трейлами (trail) VC.
2. Регенерационная секция (Regenerator section, RS) – часть среды передачи между оконечным оборудованием
линейного тракта и регенератором или между двумя регенераторами
3. Мультиплексорная секция (Multiplex section, MS) – среда передачи между двумя смежными линейными трактами,
в одном из которых организуется STM-сигнал, а в другом оканчивается.
4. Тракт (Path) – логическое соединение между точкой, в которой "собирается" VC и точкой, в которой VC
"разбирается". В зависимости от VC тракты могут быть низкого порядка и высокого порядка.
5. Маршрут (Route) – совокупность каналов, трактов и секций. Маршрут включающих в себя средства передачи
сигналов и OAM-средства и обеспечивает целостность передаваемой информации.

38. Функциональные слои сети SDH

39.

Образование трактов и секций в ЦСП SDH

40.

На данной модели, верхний слой (уровень каналов) занимает пользователь. Он является
клиентом, которого обслуживает низлежащий сетевой слой. Тот, в свою очередь,
выступает в роли клиента для следующего слоя и так далее.
• Уровень каналов – слой, обслуживающий собственно пользователя. Терминалы
пользователей подключаются к комплектам оконечной аппаратуры SDH
соединительными линиями. Сеть каналов соединяет различные комплекты оконечной
аппаратуры SDH через коммутационные станции.
• Уровень трактов образуется объединением группы каналов в групповые тракты
различных порядков. В сети SDH имеется два сетевых уровня трактов – низшего и
высшего порядка. В каждом слое может осуществляться коммутация – с помощью
аппаратуры оперативного переключения. Сети трактов полностью независимы от
физической среды и могут иметь собственную топологию. В слое трактов
осуществляется программный и дистанционный контроль и управление соединениями.
• На уровне среды передачи групповые тракты организуются в линейные, построение
которых зависит от среды передачи (оптическое волокно, радиорелейная линия). Он
подразделяется на два: слой секций и слой физической среды. Слой секций SDH
состоит из двух секций: MS и RS.

41.

MS - обеспечивает от начала до конца передачу информации между пунктами, где
оканчиваются либо переключаются тракты.
RS - передачу информации между регенераторами и пунктами окончания или коммутации
трактов.
В качестве физической среды используются волоконно-оптические или радиолинии.
Также в сеть SDH могут быть введены дополнительные сетевые слои. Это слой тандемных
соединений, расположенный между слоями мультиплексорных секций и слоем трактов,
который способен повысить степень управляемости транспортной системы SDH. И слои
деления линейных трактов по длинам волн ("оптический" сетевой уровень), которые
располагаются между слоем волоконно-оптических линий и слоем секций, задачей которого
является образование сети волновых каналов. При этом системы SDH поднимаются на второй
уровень и работают не непосредственно по оптическим волокнам, а по упомянутым волновым
каналам, число которых в одном волокне может достигать нескольких десятков.
Выводы:
Информационная сеть SDH представлена сетевой моделью, которая состоит из трех
функциональных слоев: уровень каналов, уровень трактов, уровень среды передачи. Данные
слои создаются и развиваются независимо. Послойное построение сети SDH облегчает
создание и эксплуатацию сети и позволяет достичь наиболее высоких технико-экономических
показателей. Кроме перечисленных слоев для повышения эффективности в сетевую модель
SDH могут быть введены слой тандемных соединений и слои деления линейных трактов по
длинам волн.

42.

Контрольные вопросы:
1. Преимущества цифровых методов передачи перед аналоговыми.
2. Теорема Котельникова.
3. Что такое частота дискретизации?
4. Дайте определение плезиохронной цифровой иерархии.
5. Основные недостатки плезиохронной цифровой иерархии.
6. Дайте определение синхронной цифровой иерархии.
7. Основные достоинства синхронной цифровой иерархии.
8. Формула скорости передачи более высокого уровня синхронной
цифровой иерархии.

43. Структура потока E1 (2048 кбит/с)

Структура потока E1 (2048 кбит/с)
Цикл потока Е1 состоит из
32 канальных интервалов, нумеруемых от 0 до 31.
30 канальных интервалов (1—15 и 17—31)
используются для передачи трафика (например голоса),
2 канальных интервала 0 и 16 —
для передачи служебной информации
(синхронизации и сигнальные сообщения вызовов).
Аппаратура уплотнения, объединяющая 30 ОЦК и получающая на выхо
де первичный цифровой поток E1, называется ИКМ-30.

44. Структура Е1.

45.

Различают 3 типа потока Е1:
• Неструктурированный (нет разделения на канальные
интервалы КИ , логическая структура не выделяется;
поток данных со скоростью 2048Kбит/с); используется
при передаче данных;
• Поток с цикловой структурой (выделяются канальные
интервалы, но сигналы управления и взаимодействия
(СУВ) не передаются) – ИКМ-31;
• Поток со сверхцикловой структурой (выделяют и
цикловую, и сверхцикловую структуру) – ИКМ-30.

46.

Структура потока Е1 определена в рекомендации ITU-T G.704. Данный поток называется первичным цифровым потоком и
организуется объединением 30-ти информационных ОЦК (основной цифровой канал). Линейный сигнал системы построен на
основе сверхциклов, циклов, канальных и тактовых интервалов, (обозначение 0/1 соответствует передаче в данном тактовом
интервале случайного сигнала).
Сверхцикл передачи (СЦ) соответствует минимальному интервалу времени, за который передаётся один отсчёт каждого из 60
сигнальных каналов (СК) и каналов передачи аварийной сигнализации (потери сверхцикловой или цикловой синхронизации).
Длительность СЦ Тсц=2мс. Сверхцикл состоит из 16 циклов передачи (с Ц0 по Ц15). Длительность цикла Тц=125мкс и соответствует
интервалу дискретизации канала ТЧ с частотой 8 кГц.
Каждый цикл подразделяется на 32 канальных интервала (таймслота) длительностью Тки=3,906 мкс. Канальные интервалы КИ1КИ15, КИ17-КИ31 отведены под передачу информационных сигналов.
КИ0 и КИ16 — под передачу служебной информации. Каждый канальный интервал состоит из восьми интервалов разрядов (Р1Р8) длительностью по Тр=488нс. Половина разрядного интервала может быть занята прямоугольным импульсом длительностью
Ти=244нс при передаче в данном разряде единицы (при передаче нуля импульс в разрядном интервале отсутствует).
Интервалы КИ0 в четных циклах предназначаются для передачи циклового синхросигнала (ЦСС), имеющего вид 0011011 и
занимающего интервалы Р2 — Р8. В интервале Р1 всех циклов передается информация постоянно действующего канала передачи
данных (ДИ).
В нечетных циклах интервалы P3 и Р6 КИ0 используются для передачи информации о потере цикловой синхронизации (Авар. ЦС —
LOF) и снижении остаточного затухания каналов до значения, при котором в них может возникнуть самовозбуждение (Ост. зат).
Интервалы Р4, Р5, Р7 и Р8 являются свободными, их занимают единичными сигналами для улучшения работы выделителей
тактовой частоты. В интервале КИ16 нулевого цикла (Ц0) передается сверхцикловой синхросигнал вида 0000 (Р1 — Р4), а также
сигнал о потере сверхцикловой синхронизации (Р6 — Авар. СЦС — LOM «Loss Of Multiframe» — «потеря мультифрейма»,
«потеря сверхцикла» в ЦСП). Остальные три разрядных интервала свободны. В канальном интервале КИ16 остальных циклов (Ц1
— Ц15) передаются сигналы служебных каналов СК1 и СК2, причем в Ц1 передаются СК для 1-го и 16-го каналов ТЧ, в Ц2 — для 2го и 17-го и т.д. Интервалы Р3, Р4, Р6 и Р7 свободны.

47. С точки зрения передачи телефонного канала: телефонный канал является 8-ми битным отсчётом. Полезная нагрузка – разговор двух

С точки зрения передачи телефонного канала: телефонный канал является 8ми битным отсчётом.
Полезная нагрузка – разговор двух абонентов. Кроме того передаётся
служебная информация (набор номера, отбой и т.п.) – сигналы управления и
взаимодействия (СУВ).
Для передачи таких сигналов достаточно повторения их 1 раз в 15
циклов, при этом каждый СУВ будет занимать 4 бита (СУВ для какого-то
конкретного канала). Для этих целей был выбран 16-й канальный интервал. В
один канал помещаются СУВ для двух телефонных каналов. Т.к. всего 30
каналов, за один разговор используется два канала, то цикл нужно повторить
15 раз, следовательно, с Ц1 по Ц15 передаём всю информацию о СУВ. Таким
образом, необходимо определить номер цикла. Для этих целей нулевой цикл
содержит сверхцикловой СС («0000» в 1-х четырёх байтах –MFAS). В 6-м
бите передаётся потеря сверхцикла (LOM).

48.

• Контроль ошибок передачи
Для контроля ошибок передачи используется первый бит нулевого канального интервала.
Содержимое первого бита КИ0 в различных подциклах.
• По полиному x4+x+1 определяется наличие ошибки. Биты С1, С2, С3, С4 – это остаток от деления подцикла
(8-ми циклов) на полином x4+x+1. При этом результат вставляют в следующий подцикл. Принимаем
значение 1-го подцикла, сравниваем со 2 – м. При несовпадении выдаётся сообщение об ошибке. Биты Е1 и
Е2 предназначены для передачи сообщений об ошибке на сторону передатчика по первому и по второму
циклу (Е1 – для первого, Е2 – для второго). Для корректной обработки в чётных циклах (кроме 14 и 16)
вводится сверхцикловой синхросигнал (001011) для контроля ошибок.

49. Для каждого потока определена маска допустимых пределов формы импульса в линии. На рисунке изображена маска для потока Е1.

Маска импульса
физического интерфейса
потока 2048

50.

Структура цикла обязана удовлетворять требованиям:
- соотношение между количеством информационных и служебных импульсов обязано
обеспечивать требуемые характеристики цикла передачи;
- в структуре цикла обязано быть малое количество последующих по порядку
служебных знаков на каждый входной поток, что минимизирует размер
запоминающего устройства;
- распределение знаков синхрогрупп и стаффинг битов в цикле передачи обязано
обеспечивать малое время восстановления синхронизма и наивысшую
помехоустойчивость приемника (синхрогруппа обязана быть сосредоточенной, что
уменьшает время восстановления циклового синхронизма, а команды согласования
скоростей КСС (стаффинг биты) – рассредоточенными);
- структура цикла обязана обеспечивать возможность обычного перехода от
асинхронного режима работы к синхронному и напротив. Обоестороннее согласование
скоростей не просит никаких конфигураций в цикле. При переходе в синхронный
режим прекращается формирование КСС (стаффинг бит);
- длина цикла по способности обязана быть малой, что дозволяет уменьшить время
восстановления синхронизма, упростить генераторное оборудование и систему
цикловой синхронизации.

51.

Цикл передачи ЦСП ИКМ-120 характеризуется последующими параметрами:
- число компонентных потоков n=4;
- тактовая частота каждого из компонентных потоков;
- тактовая частота агрегатного потока;
- скорость передачи;
- частота записи каждого из компонентных потоков;
- частота считывания в расчете на любой из 4 компонентных потоков кГц;
- расчетное количество информационных знаков меж примыкающими временными сдвигами.
Цикл делится на четыре группы по 264 бита в каждой.
В каждой из групп содержится 256 информационных и 8 служебных бит.
В 4 группах цикла располагаются поочередно чередующиеся информационные биты компонентных потоков.
Служебные биты располагаются сначала каждой группы. Сосредоточенный 8-разрядный синхросигнал
11100110 расположен на временных позициях 1…8 группы 1. Чередующиеся биты 3-разрядных команд
согласования скоростей расположены на позициях 1…4 каждой из групп 2, 3 и 4. Сигналы цифровой служебной
связи (ЦСС) расположены на позициях 5…8 группы 2. Позиции 5…8 группы 3 свободны, они созданы для
размещения технологических сигналов, передачи оборотного аварийного сигнала, сигнала вызова по цифровой
служебной связи. Информационные биты, передаваемые при отрицательном согласовании скоростей,
располагаются на позициях 5…8 4-й группы, а при положительном согласовании скоростей – на позициях
9…12 той же группы.
.

52.

Цикл передачи ЦСП ИКМ-480 характеризуется последующими параметрами:
- тактовая частота компонентных потоков;
- тактовая частота агрегатного потока;
- скорость передачи;
- частота записи каждого из компонентных потоков;
- частота считывания каждого из компонентных потоков;
- продолжительность цикла передачи;
- частота передачи циклов;
- число знаков (бит) в цикле передачи.
Цикл передачи разбит на 3 группы. В каждой группе расположено 716 битов (704 информационных и 12
служебных).
Цикл передачи ЦСП ИКМ-1920 - цикл передачи четверичной группы ЦСП (ИКМ-1920), применяется
чередование бит и положительное согласование скоростей:
- частота циклов передачи равна 64 кГц;
- число знаков в цикле передачи (2148 – информационных и 28 служебных);
- цикл передачи разбит на 4 группы по 544 бита в каждой

53.

Согласование скоростей.
Принятая структура построения ЦСП ПЦИ реализуется посредством объединения и разделения тем
или иным способом типовых цифровых потоков. Сущность любого способа объединения
заключается в том, что информация, содержащаяся в поступающих потоках, записывается в
запоминающие устройства, а затем поочередно считывается в моменты, отводимые ей в
объединенном потоке.
Различают объединение трех типов потоков: синфазно-синхронных, синхронных и асинхронных
(плезиохронных).
В первом случае совпадают не только скорости объединяемых потоков, но и начала их отсчетов.
Во втором случае скорости потоков совпадают, но их начала отсчетов произвольно смещены друг
относительно друга. Это заставляет вводить в объединенный поток специальный синхросигнал,
указывающий порядок объединения. После синхросигнала передается информация первого
объединяемого потока, затем - второго и т. д.
В третьем случае объединения асинхронных (плезиохронных) потоков в объединенный поток
помимо синхросигнала, указывающего порядок объединения, вводится служебная информация,
обеспечивающая необходимое согласование скоростей объединяемых потоков.

54. Очевидно возможны два случая несоответствия скорости записи объединяемого потока и скорости считывания объединенного потока: 1)

Очевидно возможны два случая несоответствия скорости записи объединяемого потока и скорости
считывания объединенного потока:
1) Скорость считывания меньше скорости записи. В этом случае применяется так называемый
процесс отрицательного согласования скоростей (ОСС), представляющий собой передачу отстающего
информационного бита вместо одного из служебных.
2) Скорость считывания превышает скорость записи. В этом случае применяется так
называемый процесс положительного согласования скоростей (ПСС), представляющий собой вставку
(стаффинг) дополнительного бита в объединяемый поток.
В обеих ситуациях без согласования скоростей передача цифрового потока будет происходить с
искажениями, так как в первом случае часть информационных символов пропадает, а во втором —
появляются дополнительные временные позиции, которые в исходном цифровом потоке отсутствуют. Чтобы
избежать этих нарушений, требуется обеспечить согласование скоростей.
Операции разделения потоков являются обратными операциям объединения: информация объединенного
потока записывается в запоминающие устройства, соответствующие исходным потокам, затем считывается
со скоростями, равными скоростям объединяемых потоков.
В реальной аппаратуре объединения потоков необходимо передавать еще служебные сигналы
(цифровую синхрокомбинацию, команды согласования скоростей импульсы служебной связи, аварийные
сигналы и др.), поэтому частота считывания выбирается больше частоты записи:
fс.ч = fсч.и + fсл, где fсл – частота следования служебных импульсов

55.

56. А, В – импульсы служебной информации

57.

58.

59.

ИКМ-15 – для сельских сетей
ИКМ-30 – для городских и сельских сетей
ИКМ-120 – для местных и зоновых сетей
ИКМ-480 – для зоновых и магистральных сетей
связи
ИКМ-1920 – для зоновых и магистральных сетей
связи

60.

61.

Оконечная станция - ОС (ОП)
АЦО
ОВГ
ОЛТ

62.

АЦО на передаче выполняет АЦП, формирует из 30 каналов ТЧ
ПЦП со скоростью 2048 кБит/с. На приёме ЦАП и распределение
информации сигналов по каналам.
ОВГ формирует ЦП более высокого уровня из потоков низкого
уровня. ОВВГ- вторичное временное группообразование из 4 ПЦП
одну ВЦП. ОТВГ- образует из 4 ВЦП один ТЦП.ОЧВГ – образует из
4 ТЦП один ЧЦП. На приёме ОВВГ, ОТВГ, ОЧВГ выполняют
обратное преобразование.
ОЛТ обеспечивает ввод кабеля, соединение и согласования станции и
линейной части, защиту от посторонних ЭДС, дистанционное
питание НРП, служебную связь, телеконтроль, регенерацию в тракте
приёма.

63.

ОРП - обслуживаемый регенерационный
пункт устанавливается в следующих случаях:
а) если в промежуточном населенном пункте
необходимо выделить часть каналов для связи с
ОП.
б) с целью организации новой секции ДП.
НРП - необслуживаемый регенерационный
пункт, устанавливают на линии.

64.

65.

66.

Организация подсистем ДП (дистанционного питания)
Системы ДП должны удовлетворять следующим основным требованиям:
обладать высокой надежностью и обеспечивать максимальную живучесть
системы передачи информации;
быть максимально автоматизированными (необслуживаемыми или требовать
минимального ухода);
обеспечивать максимально возможную протяженность секции ДП, а также
возможность работы при различном числе НРП в секции ДП;
обеспечивать электрическую безопасность обслуживающего персонала, как в
условиях нормального, так и аварийного состояния кабельной магистрали;
иметь достаточно высокие энергетические и удельные массогабаритные
показатели;
обеспечивать электромагнитную совместимость с аппаратурой (каналами)
связи;
быть экономичными в строительстве и эксплуатации.

67.

Организация подсистем ТК
Система телеконтроля предназначена для контроля линейного тракта, позволяет
фиксировать:
- обрыв кабеля,
- повреждение НРП,
- понижение давления и другое.
Организация подсистем СС
В цифровых системах передачи МСС (магистральная служебная
связь) может быть организованна по каналу ТЧ или по цифровым
каналам, для чего во вторичных, третичных и четверичных
цифровых потоках предусмотрены соответствующие временные
позиции.
Для служебной связи при обслуживании линейных трактов
используются:
· УСС (участковая служебная связь) для связи между
соединениями ОРП и относящимся к ним НРП;
· ПСС (постанционная служебная связь) для связи техперсонала
ОП и ОРП между собой, а также техперсонала обслуживающего
данный линейный тракт.

68.

Назначение, основные технические данные, организация связи ПЦСП.
Технические данные.
1. ИКМ-30 предназначена для уплотнения городских и сельских линий, позволяет организовать
передачу 30 каналов ТЧ, одного ЗВ вместо 4 ТЧ, от 1 до 9 каналов ДИ со скоростью 8 кБит/с
2. Типы станций: ОРП, НРП, ОП. Максимальное расстояние между обслуживаемыми станциями 50... 106 км с размещением на линии не менее одного ОРП и НРП, необходимых для
восстановления цифрового линейного сигнала. Дальность связи зависит от типа кабеля и схемы
организации связи. Через 1,5..2,7 км вдоль линии размещаются НРП, расстояние между которыми
также определяется типом кабеля.
3. Тип кабеля Т, ТПП. Система одна или двух кабельная четырехпроводная.
4. Выходной поток ПЦП со скоростью 2048 кБит/с. Линейный код МЧПИ (ЧПИ)
модифицированный с чередующейся полярностью импульсов.
5. Питание ОП (ОРП) от станционной батареи напряжением -60 В. ДП НРП по искусственным
цепям постоянным током 110 мА по системе «провод-провод».
6. Длина пристанционных участков не должна превышать половины
максимальной длины регенеративного участка. Разность затуханий прилегающих к одному НРП
регенерационных участков не должна превышать 20 дБ.
7. Системы телеконтроля и служебной связи работают совместно по двум
парам кабеля в каждом направлении. Служебная связь объединяет до 10 станций.

69.        Структурная схема ИКМ 30-4

Структурная схема ИКМ 30-4

70.

Аналоговые речевые сигналы и сигналы СУВ со стороны АТС поступают на блок оборудования согласования
с АТС (ОСА-13), где сигналы СУВ дискретизируются (с Fд = 0,5 Кгц), а речевые сигналы поступают на аналогоцифровое оборудование (АЦО-11), где преобразуются в цифровой поток 2048 кбит/сек (т.е. выполняются операции
дискретизация, квантование и кодирование).
Этот цифровой поток поступает на оборудование линейного тракта (ОЛТ), которое предназначено для
восстановление искаженного сигнала на приёме, для дистанционного питания, служебной связи и телеконтроля (ДП).
Оборудование линейных переключений (ОЛП-11) предназначено для коммутации линейных цепей и защиты
от высоких напряжений (разрядники).
В линию периодически ставятся НРП-12-4, где линейные регенераторы восстанавливают искаженный в
линии сигнал. По командам сервисное оборудование посредством плат контроля регенераторов (КР) может
контролировать любой НРП, а в нем любой линейный регенератор (ЛР). Число контролируемых НРП может достигать
99, а число ЛР в каждом из них – 12.
Проверка оборудования осуществляется с блока унифицированного сервисного оборудования (УСО01). ТСО-11- блок оборудования телеконтроля и сигнализации. ТСР-01- транспарант рядовой сигнализации,
предназначен для сигнализации аварийного и предаварийного состояний оборудования систем передачи информации.
Платы КСИ/КСВ – комплекты согласующие исходящие/входящие. Плата КС- плата контроля сигнализации. КЛТ –
комплект линейного тракта. ЦТО - центр технического обслуживания.
Сервисное оборудование позволяет организовать низкочастотную служебную связь в двух направлениях,
станционную служебную связь по цифровому каналу со скоростью передачи 32 кбит/с. Последний может
использоваться и для передачи дискретной информации. Сервисное оборудование надежно защищено от
неисправностей; его функции по команде оператора могут быть переданы ЭВМ центра технического обслуживания
(ЦТО) станции, которая в этом случае будет управлять системой передачи по заданной программе и фиксировать все
состояния и неисправности аппаратуры.

71.

Разговорные и СУВ сигналы поступают в комплекты согласующих устройств КСИ; КСВ от АТС.
Разговорные сигналы через дифсистему, находящуюся в платах ДС–12 или ДС–13 комплектов согласующих устройств,
поступают на входы четырехпроводных окончаний каналов ТЧ в блоке АЦО–11.
Разговорные сигналы подвергаются аналого-цифровому преобразованию в нелинейном кодере. Сигналы СУВ всех 30 каналов
преобразуются блоками ОСА–13 в групповой сигнал 64 кбит/с через противонаправленный стык поступают в блок АЦО–11.
В блоке АЦО–11 формируется первичный цифровой сигнал электросвязи, содержащий введенный в него сигнал от блоков
ОСА–13. Первичный цифровой сигнал электросвязи с выхода блока АЦО–11 поступает на передающую часть комплекта КЛТ–11
(платы РС–11 и ВУ–11) в блоке ОЛТ–11 и через коммутационные гнезда высокого уровня блока ОЛП–11 поступает в линию.
Регенерация сигнала электросвязи в линии проводится в необслуживаемых регенерационных пунктах НРП–12–4 блоками РЛ–
11, входящими в комплект КЛТ–111. Принятый с линии сигнал электросвязи через гнезда низкого уровня блока ОЛТ–11 поступает в
приемную часть комплекта КЛТ–11 (платы ПУ–11 и РС–11) в блоке ОЛТ–11, где сигнал регенерируется. В комплекте КЛТ–11
проводится также контроль достоверности принимаемого сигнала.
Далее сигнал поступает на вход блока АЦО–11, где осуществляется цифро-аналоговое преобразование, временная селекция
сигналов, восстановление исходных сигналов и передача их через оборудование ОСА–13 в разговорные провода АТС.
Генераторное оборудование приемной части блока АЦО–11 синхронизируется тактовой частотой, выделяемой фильтром из
принимаемого сигнала, и синфазируется устройствами цикловой синхронизации.
Установка фазы генераторного оборудования происходит после проверки наличия циклового синхросигнала в цикле n (четном),
отсутствия его в цикле n+1 (наличие символа "1" в ТК2 КИО) и наличия в цикле n+2. В приемной части блоков ОСА–13
осуществляется временная селекция сигналов СУВ, коррекция длительности импульсов набора (в комплектах КСВ–13, КСВ–14),
восстановление формы сигналов СУВ. Из блоков ОСА–13 сигналы СУВ поступают к приборам АТС.
В генераторное оборудование блоков ОСА–13 поступают хронирующие сигналы от блока АЦО–11, установка фазы
генераторного оборудования производится устройствами сверхцикловой синхронизации при наличии символа "1" в принимаемом
сигнале после проверки наличия сверхциклового синхросигнала.

72.              Структурная схема ОСА-13

Структурная схема ОСА-13

73.

Поступающие со стороны АТС сигналы СУВ поступают на
комплекты согласующих устройств (КСУ), где дискретизируются.
В цифровом оборудовании (ЦО) происходит объединение
дискретизированных СУВ в общий групповой сигнал СУВ, который
затем через плату внешнего стыка (ВС) поступают в сторону АЦО.
Узел обмена информации с УСО (КС-112) обеспечивает приём
команд из УСО и выдачу ответов о состоянии блоков.
Анализатор состояния каналов (АС-11) определяет количество
свободных и занятых каналов.
Устройство управления блокировкой каналов (БК-11)
обеспечивает блокировку неисправных каналов.
Узел контроля и сигнализации КС-111 обеспечивает контроль
состояния узлов комплекта ОСА-13.

74.

от ОСА
от ИП
других
каналов
Шина
Р1
ТС к ОЛТ
гр.ИКМ
ИП-11
АЦ-11
ЦО-11
гр.ИКМ Р8
ПЦП
ВС-11
ВС-61
ВС-61
Шина
Р1
ТС от ОЛТ
ПЦП
гр.ИКМ
ИП-11
к ИП
других
каналов
ЦА-11
ЦО-12
гр.ИКМ Р8
гр.СУВ к
ОСА
1 вариант
Структурная
схема АЦО-11
ВС-11
2 вариант
Структурная схема
ИКМ 30-4

75.

Аналого-цифровое оборудование.
Аналого-цифровое оборудование на 30 каналов на передаче
выполняет АЦП и формирует ПЦП со стандартными
параметрами:
- Амплитуда импульсов Um = 3 В;
- Скорость цифрового потока Vцп = 2048 кБит/c;
- Длительность импульса τи = 244 нс;
- Линейный код ЧПИ (МЧПИ).
На приеме выполняет ЦАП (декодирование, восстановление
непрерывного сигнала) и формирует 30 канал ТЧ.

76.

Структурная схема АЦО-11
гр.СУВ
от ОСА
от ИП других каналов
Шина
Р1
ТС к ОЛТ
гр.ИКМ
ИП-11
АЦ-11
ЦО-11
ПЦП
ВС-11
гр.ИКМ Р8
ВС-61
ВС-61
Шина
Р1
ТС от ОЛТ
ПЦП
гр.ИКМ
ИП-11
ЦА-11
ЦО-12
гр.ИКМ Р8
к ИП других
каналов
гр.СУВ к ОСА
ВС-11

77.

АЦО-11-предназначено для преобразования 30 аналоговых сигналов в общий цифровой поток
2048 кБит/с (дискретизация, квантование, кодирование). Оборудование выполнено в виде
блока, который устанавливается на стойку СКУ.
Тракт передачи. Со стороны АТС сигналы СУВ поступают на блок ОСА-13, а речевые
аналоговые сигналы поступают на плату ИП-11 (индивидуального преобразователя). На
каждую плату поступает 4 канала, где с помощью электрических ключей производится
операция дискретизации с частотой 8 кГц. Всего плат ИП восемь. Выходы всех ИП объединены
и получаем групповой АИМ сигнал, который поступает на АЦ-11, где выполняется квантование
и кодирование в восьмиразрядном коде. С выхода АЦ-11 групповой ИКМ сигнал поступает на
цифровое оборудование (ЦО-11), где объединяются с сигналами цикловой и сверхцикловой
синхронизации и с сигналами СУВ. Этот объединенный ИКМ сигнал поступает на плату
внешнего стыка (ВС-11), где из однополярного преобразуется в биполярный ЧПИ (AMI) или
МЧПИ (HDB-3)).Этот линейный ИКМ сигнал поступает в сторону линии. В ЦО-11 находится
генераторное оборудование, которое управляет работой всех узлов.
Тракт приема. Со стороны линии биполярный сигнал поступает на ВС-11, где превращается в
однополярный. Затем сигнал поступает на цифровое оборудование ЦО-12, где разделяются
СУВ, синхросигналы, а кодовые группы речевых сигналов поступают на ЦА-11, где
преобразуются в групповой АИМ сигнал. ИП-11 выделяют АИМ сигналы своих каналов, а затем
восстанавливают их в аналоговые сигналы, которые поступают в сторону АТС через ОСА-13. КС
- плата контроля и сигнализации. Через ВС-61 организуется телеграфная связь.

78.

Аппаратура линейного тракта первичных ЦСП.
Стойка оборудования линейного тракта СОЛТ предназначена для организации
линейных трактов, осуществления транзита и согласования линейных трактов с
оборудованием АЦО.
Стойка обеспечивает ДП регенераторов, установленных на линии, регенерацию
ИКМ сигнала, телеконтроль состояния линейных трактов, индикацию различных видов
аварии и включение сигнализации, а также ведение служебных разговоров.
Оборудование, расположенное на СОЛТ, позволяет организовать до 30 линейных трактов
и 6 каналов СС, а также держать под контролем до шести направлений работы линейных
трактов.
В состав стойки входят
-вводное устройство,
-10 панелей дистанционного питания и регенераторов ДПР,
-комплект блоков СС
-панель обслуживания ПО-2.
На стойке СОЛТ имеется отсек для установки прибора дистанционного контроля
регенераторов ПДКР.

79.

Вводное устройство ВУ, на схеме показано пунктирной линией, состоит из панелей, на которые
заводятся линейные пары кабелей направлений передачи и приема, пары служебной связи и пары
телеконтроля.
Здесь же установлены разрядники для защиты линейных цепей от наводок высоких напряжений и
трансформатор, предназначенный для преобразования одной или нескольких систем (напряжений)
переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений) без изменения частоты.
Панель ДП обеспечивает дистанционное питание регенераторов, установленных на линии, передачу,
прием и регенерацию ИКМ сигнала и содержит блоки ДП и PC. Оборудование панели ДПР выполняет и
функции контроля наличия ИКМ сигнала на выходе станционных регенераторов.
Панель обслуживания ПО осуществляет включение сигнализации и индикацию всех видов
аварии на СОЛТ и на каждом из шести направлений работы линейных трактов. Она же позволяет
определить номер вскрытого НРП, участок обрыва ДП (блоки БОДП блок обрыва дистанционного
питания и БКВНРП блок контроля вскрытого НРП). На ПО можно измерить ток дистанционного
питания, для проверки регенератора подключить прибор ПДКР прибор дистанционного контроля
регенераторов.
Панель служебной связи ПСС предназначена для организации каналов служебной связи. Она
осуществляет функции приема и посылки избирательного вызова, а также ведения служебных разговоров
по каналам СС. В состав панели входят блоки ПВУ (переговорно-вызывного устройства) и усилителей
служебной связи УСС.

80.

Цифровой сигнал от АЦО поступает в тракт передачи через
трансформатор и систему защиты, располагающиеся в блоках
РС и далее через вводную панель ВП в кабель.
В тракте приёма цифровой сигнал от прилегающего
регенерационного участка проходит через ВП и станционный
регенератор, восстанавливающий форму и параметры
цифрового сигнала.
Система защиты тракта приёма состоит из разрядника Р
защита РС осуществляется в схеме регенератора .
На стойке может размещаться 5 ВП, каждая из которых
содержит 2 планки с коммутационными штифтами для
подключения кабелей и контрольно-измерительные гнезда.

81.

Необслуживаемый регенерационный пункт
первичных ЦСП.
Контейнер НРП-12-4 - необслуживаемый регенерационный пункт для размещения в нем до
12 комплектов линейного регенератора ЛР и одного блока КР-11, предназначенного для
дистанционного контроля линейных регенераторов, давления воздуха внутри НРП, определения
участка обрыва цепи дистанционного питания регенераторов, а также для трансляции сигналов
служебной связи.
Контейнеры НРП-12-4 устанавливаются вдоль линии в колодцах, подъездах и подвалах
зданий.
Регенератор РЛ предназначен для восстановления параметров линейного ИКМ сигнала.
Искаженный биполярный сигнал через симметрирующий трансформатор поступает на вход
регулируемой искусственной линии РИЛ, которая дополняет затухание участка регенерации до
номинального значения — 36 дБ на частоте 1024 кГц. Благодаря системе автоматической регулировки
усиления АРУ уровень сигнала на входе корректирующего усилителя КУс остается неизменным при
изменении затухания участка от 8 до 36 дБ на частоте 1024 кГц. Корректирующий усилитель имеет
характеристику усиления, обратную характеристике затухания линии в спектре от 80 до 2000 кГц, чем
корректируется форма импульсов, подлежащих регенерации.

82.

83.

Телефонный канал включает в себя двухпроводное окончание и
четырехпроводный тракт.
Дифсистема (ДС) служит для перехода с четырехпроводного тракта
к двухпроводному окончанию. Удлинители в двухпроводном
окончании имеют затухание 3.5 дБ и называются транзитными.
Характеристики канала ТЧ нормируются рекомендациями МСЭ-Т
серии М.

84.

Топология и синхронизация сетей SDH.
Существует базовый набор стандартных топологий:
Топология "точка-точка".
Сегмент сети, связывающий два узла A и B, или топология "точка - точка",
является наиболее простым примером базовой топологии SDH сети/
Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ,
как по схеме без резервирования канала приёма/передачи, так и по схеме
со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и
резервный электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приёма/передачи).

85.

Топология "последовательная линейная
цепь". Эта базовая топология используется
тогда, когда интенсивность трафика в сети не
так велика и существует необходимость
ответвлений в ряде точек линии, где могут
вводиться каналы доступа.
Она может быть представлена либо в виде
простой последовательной линейной цепи без
резервирования, либо более сложной цепью с
резервированием типа 1+1.Последний вариант
топологии часто называют "уплощённым
кольцом".

86.

Цепь с резервированием типа 1+1
Топология типа "уплощённое кольцо" с защитой 1+1.

87.

Топология "звезда", реализующая функцию концентратора. В этой топологии один из
удалённых узлов сети, связанный с центром коммутации или узлом сети SDH на
центральном кольце, играет роль концентратора, или хаба, где часть трафика может
быть выведена на терминалы пользователя, тогда как оставшаяся его часть может
быть распределена по другим удалённым узлам. MUX –мультиплексор, SMUX –
синхронный мультиплексор, ADM – мультиплексор ввода вывода add drop)
Топология «звезда»
с мультиплексором в качестве концентратора

88. Топология "кольцо". Эта топология (рис.3.20) широко используется для построения SDH сетей первых двух уровней SDH иерархии (155

Топология "кольцо". Эта топология (рис.3.20) широко используется
для построения SDH сетей первых двух уровней SDH иерархии
(155 и 622 Мбит/с). Основное преимущество этой топологии лёгкость организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в
синхронных мультиплексорах SMUX двух пар оптических каналов
приёма/передачи: восток - запад, дающих возможность
формирования двойного кольца со встречными потоками.
Топология "кольцо" c защитой 1+1.

89. Общие особенности построения синхронной иерархии  

Общие особенности построения синхронной
иерархии
Первая особенность иерархии SDH - поддержка в
качестве входных сигналов каналов доступа только
трибов (компонентный сигнал, нагрузка, поток нагрузки
PDH и SDH).
Цифровые сигналы каналов доступа, скорость передачи
которых соответствует указанному ряду, называются
трибами PDH (или в терминологии связистов
компонентными сигналами), а сигналы, скорость
передачи которых соответствует стандартному ряду
скоростей SDH - трибами SDH.

90.

Вторая особенность иерархии SDH - трибы должны быть
упакованы в стандартные помеченные контейнеры, размеры
которых определяются уровнем триба в иерархии PDH.
Два правила относятся к разряду общих: при наличии иерархии
структур, структура верхнего уровня может строиться из
структур нижнего уровня, несколько структур того же уровня,
могут быть объединены в одну более общую структуру.
Для реализации этого метода было предложено использовать
понятие контейнер, в который и упаковывается триб. По
типоразмеру контейнеры делятся на 4 уровня, соответствующие
уровням PDH. На контейнер должен наклеиваться ярлык,
содержащий управляющую информацию для сбора статистики
прохождения контейнера.

91.

Третья особенность иерархии SDH - положение
виртуального контейнера может определяться с
помощью указателей (PTR), позволяющих
устранить противоречие между фактом
синхронности обработки и возможным
изменением положения контейнера внутри поля
полезной нагрузки.

92.

Четвертая особенность иерархии SDH - несколько контейнеров
одного уровня могут быть сцеплены вместе и рассматриваться
как один непрерывный контейнер, используемый для
размещения нестандартной полезной нагрузки.
Хотя размеры контейнеров различны и емкость контейнеров
верхних уровней достаточна, может оказаться так, что либо она
все равно недостаточна, либо под нагрузку лучше выделить
несколько (в том числе и с дробной частью) контейнеров
меньшего размера (контейнеры низших уровней).
Для этого в SDH технологии предусмотрена возможность
сцепления или конкатенации контейнеров (составление
нескольких контейнеров вместе в одну структуру, называемую
связистами "сцепкой").

93.

Пятая особенность иерархии SDH состоит в
том, что в ней предусмотрено формирование
отдельного поля заголовков размером 9х9=81
байт. Хотя перегруженность общим заголовком
невелика и составляет всего 3.33%, он
достаточно большой, чтобы разместить
необходимую управляющую и контрольную
информацию и отвести часть байт для
организации необходимых внутренних
(служебных) каналов передачи данных.

94.

С-n - контейнеры уровня n (n =1,2,3,4);
VC-n - виртуальные контейнеры уровня п (n=1,2,3,4),
TU-n - трибные блоки уровня n (n =1,2,3),
TUG-n - группы трибных блоков уровня n (n=2,3),
AU-n - административные блоки уровня n (n=3,4);
AUG - группа административных блоков;
STM-1 - синхронный транспортный модуль.
Контейнеры С- n служат для инкапсуляции (размещения с целью
последующего переноса) соответствующих сигналов каналов доступа или
трибов, питающих их входы.
Уровни контейнера n соответствуют уровням PDH иерархии, т.е. n=1,2,3,4, а
число типоразмеров контейнеpa N должно быть равно числу членов
объединенного стандартного ряда, т.е. 7. Эти числа согласованы, так как
четвертый уровень PDH по стандарту имеется только у ЕС иерархии, т.е. С-4
инкапсулирует Е4, а контейнеры С-1,2,3 должны быть разбиты каждый на два
подуровня, для инкапсуляции соответствующих трибов AC и ЕС иерархий.

95.

• Е-n - стандартные каналы доступа или трибы уровня n, входные потоки,
соответствовующие обьединеному стандартному ряду иерархий PDH.
С-n - контейнер уровня n - элемент SDH, содержащий триб
несущий в себе информационную нагрузку соответствующего уровня
иерархии PDH;
контейнеры уровня n разбиваются на следующие контейнеры
подуровней С-nm:
С-1 - разбивается на контейнер С-11, инкапсулирующий триб
Т1=1.5 Мбит/с, и контейнер С-12, инкапсулирующий триб Е1=2 Мбит/с;
С-2 - разбивается на контейнер С-21, инкапсулирующий триб Т2=6
Мбит/с и контейнер С- 22, инкапсулирующий триб Е2=8 Мбит/с;
С-З - разбивается на контейнер С-31, инкапсулирующий триб Е3=34
Мбит/с и контейнер С- 32, инкапсулирующий триб Т3=45 Мбит/с;
С-4 не имеет контейнеры подуровней и инкапсулирует триб Е4=140
Мбит/с.

96.

• VC-1, VC-2 - виртуальные контейнеры нижних уровней
• VC-З, VC-4 - виртуальные контейнеры верхних уровней
3 или 4 - элементы SDH, структура которых и определяется
формулой:
VC = POH + Payload (C),
где POH - маршрутный заголовок (трактовый заголовок);
Payload - полезная нагрузка.
Виртуальные контейнеры VC-1,2,3 разбиваются на виртуальные
контейнеры подуровней nm, т.е. VC-nm, а именно:
VC-1 разбивается на VC-11 и VC-12;
VC-2 разбивается на VC-21 и VC-22;
VC-3 разбивается на VC-31 и VC-32.

97. Формирование модуля STM из E1

98.

Поля PL и POH формата виртуального контейнера как логического
элемента имеют вид:
PL - поле различного (в зависимости от типа виртуального
контейнера) размера, формат которого имеет двумерную структуру
по типу фрейма вида 9xm (9 строк, m столбцов); это поле
формируется либо из контейнеров соответствующего уровня
(например, для виртуальных контейнеров VС-1,2 оно формируется из
контейнеров С-1,2 соответственно), либо из других соответствующих
элементов структуры мультиплексирования SDH;
POH - поле, размером не более 9 байт, формат которого имеет
двумерную структуру вида 1хn (например, формат 1х9 байт для VC-4
или VC-32 и формат 1х6 байт для VC-31); это поле составлено из
различных по назначению байтов.

99.

TU-n - трибные (трибутарные) блоки уровня n (n =1,2,3) - элементы
структуры мультиплексирования SDH, формат которых определяется
формулой:
TU-n = PTR + VC,
где PTR - указатель трибного блока (TU-n PTR), относящийся к
соответствующему виртуальному контейнеру, например,
TU-1 = (TU-1 PTR) + VC-1. Трибные блоки уровня n, как и виртуальные
контейнеры, делятся на трибные блоки подуровней nm, т.е. TU-nm, а
именно:
TU-1 разбивается на TU-11 и TU-12;
TU-2 разбивается на TU-21 и TU-22;
TU-3 разбивается на TU-31 и TU-32.
TUG-п - группа трибных блоков уровня n формируемая в результате
мультиплексирования нескольких трибных блоков.
TUG-2 - группа трибных блоков уровня 2 - элемент структуры
мультиплексирования SDH, формируемый путем мультиплексирования
трибных блоков TU-1,2 со своими коэффициентами мультиплексирования;
TUG-2 также, как и TU-1,2 разбивается на 2 подуровня - TUG-21 и TUG-22.

100.

Виртуальные контейнеры верхних уровней позволяют сформировать
соответствующие административные блоки:
AU-n - административный блок уровня n - элемент структуры
мультиплексирования SDH, разбивается на подуровни, полезная нагрузка
которых формируется из виртуальных контейнеров
PTR - указатель административного блока - AU-n PTR определяет адрес
начала поля полезной нагрузки, в результате получаем:
• AU-nm = AU-nm PTR + VC-nm.
AUG - группа административных блоков - элемент структуры
мультиплексирования SDH, формируется путем мультиплексирования
административных блоков AU-3,4 с различными коэффициентами
мультиплексирования: AUG формируется как 1xAU-4 или 4xAU-31, или
ЗxAU-32; AUG затем и отображается на полезную нагрузку STM-1.
SТМ-1= SOH + Payload

101. Структура модулей STM-N

102.

• Фрейм для удобства рассмотрения обычно представляется в виде
двумерной структуры (матрицы), формат которой: 9 строк на 270
однобайтных столбцов. Структуру можно развернуть в виде
одномерной (повторяющейся с частотой выборки 8000 Гц) цифровой
последовательности, или кадра, длиной 2430 байтов (9*270=2430).
• Фрейм состоит из трех групп полей: поля секционных заголовков SOH
формата 3х9 и 5х9 байтов, поля указателя AU-4 формата 1х9 байтов и
поля полезной нагрузки формата 9х261 байтов.
• Фаза контейнера VC-4 не фиксирована, так как указатель AU-3 задает
положение первых байтов контейнера VC-4 по отношению к его
(указателя) фиксированной позиции, что позволяет виртуальному
контейнеру VC-4 "плавать" внутри AU-4 и компенсировать не только
разности фаз VC и SOH, но и разности скоростей составляющих его
фреймов.
• Блок AU-4 имеет полезную нагрузку 9х261 байтов и служит для
переноса одного виртуального контейнера VC-4, имеющего свой
маршрутный заголовок РОН (левый столбец размером 9 байтов).
Основное назначение РОН - обеспечить целостность связи на маршруте
от точки сборки виртуального контейнера до точки его разборки.

103. Структура заголовка SOH фрейма STM-1

Заголовок SОН, состоит из двух блоков: RSOH заголовка регенераторной секции размером
3х9=27 байтов и MSOH - заголовка
мультиплексной секции размером 5х9=45
байтов. Он отвечает за структуру фрейма STM-1
и его связи с мультифреймом в случае
мультиплексирования нескольких модулей STM1.
Заголовок мультиплексной секции MSOH
проходит прозрачно регенераторы и действует
в пределах всей мультиплексной секции от
формирования до расформирования STM-1.
Функции заголовка регенерационной секции:
• цикловая синхронизация;
• передача сигналов технической
эксплуатации;
• контроль ошибок;
• канал передачи данных;
• контроль непрерывности трассы;
• передача сообщения о качестве
синхросигнала;
• служебная связь;
• канал пользователя;
• канал передачи данных.
Функции заголовка мультиплексной секции:
• контроль ошибок;
• автоматическое защитное переключение;
• служебная связь.

104.

105.

• байты А1, А1, А1, А2, А2, А2 являются сигналом цикловой синхронизации:
(А1=11110110, А2=00101000);
• байт В1 и три байта В2 формируют две кодовые последовательности, используемые
для проверки на четность с целью обнаружения ошибок в предыдущем фрейме;
• байт С1 определяет значение третьей координаты "с" - глубину интерливинга в
схеме мультиплексирования STM-N (расширенная матрица фреймов STM-N);
• байты D1-D12 формируют служебный канал передачи данных - DCC: D1-D3
формируют DCC канал регенераторной секции (192 кбит/с), D4-D12 - DCC канал
мультиплексной секции (576 кбит/с);
• байты Е1, Е2 могут быть использованы для создания служебных каналов
голосовой связи: Е1 для регенераторной секции (64 кбит/с), Е2 для мультиплексной
секции (64 кбит/с);
• байт F1 зарезервирован для создания канала передачи данных/голосовой связи
для нужд пользователя;
• байты К1, К2 используются для сигнализации и управления автоматическим
переключением на исправный канал при работе в защищенном режиме;
• байт S1 используется для сообщений о статусе синхронизации;
• байт М2 резервный, для сообщений о статусе синхронизации;
• байты непомеченные зарезервированы для международной стандартизации.

106.

Структура маршрутных
заголовков РOH
Маршрутный заголовок
POH несет сигналы
системы эксплуатации
тракта VC и обеспечивает
качественную передачу
контейнера на маршруте от
точки сборки VC до точки
его разборки.

107.

Назначение байтов POH VC-3, 4
- J1 используется для передачи маркера начала фрейма и
идентификатора точки маршрутного доступа, используемого
для того, чтобы принимающий терминал получал
постоянное подтверждение о связи с определенным
передатчиком;
- ВЗ - код, контролирующий ошибки четности в
предыдущем контейнере;
- С2 - указатель типа полезной нагрузки контейнера (TUG,
C-n, TU-n, АТМ и др.);
- G1 - состояние маршрута, дает информацию обратной
связи от терминальной к исходной точке формирования
маршрута (о наличии ошибок или сбоев на удаленном
конце);
- F2, F3 - байты, которые могут быть задействованы
пользователем данного маршрута для организации канала
связи;
- Н4 - обобщенный индикатор положения нагрузки,
используется при организации мультифреймов;
- К3- зарезервирован;
- N1 - байт оператора сети, зарезервирован для целей
администрирования сети.
Назначение байтов POH VC-1 и VC-2.
Наиболее значимым для обслуживания тракта VC-1,2
является байт V5, который выполняет следующие
функции:
• обеспечивает контроль ошибок в тракте VC-1,2;
• несет метку сигнала;
• переносит сообщение о статусе тракта VC-1,2.
Биты 1 и 2 используются для контроля ошибок в
тракте VC-1, VC-2 методом BIP-2.
Бит 3 является индикатором ошибок, обнаруженных на
дальнем конце тракта. Он принимает значение "1",
если обнаружена одна или несколько ошибок.
Сообщение передается в обратном направлении к
началу тракта.
Биты 5, 6 и 7 несут метку сигнала VC-1,2.
Бит 8 используется для передачи сообщения об аварии
приема на дальнем конце тракта. Сигнал посылается в
обратном направлении к началу тракта.
Байты J2, N2 и K4 имеют назначение, аналогичное
байтам J1, N1 и K3 заголовка тракта VC-n верхнего
ранга.

108. Структура указателей административных и трибных блоков

Указатели выполняют две основные функции:
• обеспечивают прямой доступ к компонентным потокам;
• компенсируют возможные колебания фазы и частоты виртуальных контейнеров при вводе их в
цикл высшего уровня.
С первой функцией связано одно из преимуществ технологии СЦИ – отсутствие
многоступенчатого мультиплексирования/ демультиплексирования цифровых потоков аппаратными
средствами характерного для систем передачи ПЦИ.
Указатель содержит адрес первого байта виртуального контейнера в цикле транспортирующей его
структуры. Для каждого VC-n в цикл более высокого уровня вводится свой указатель. Позиции указателей в
циклах транспортирующих структур фиксированы. Поэтому, "прочитав" на приеме указатели и трактовые
заголовки, можно получить прямой доступ к компонентным потокам, не прибегая к полному
переформированию многоканального сигнала.
Помимо индикации положения нагрузки указатели выполняют функцию синхронизации VC-n с
циклом высшего уровня.
Номинальным режимом работы сети СЦИ является синхронный режим, когда все сетевые узлы
синхронизируются от одного эталонного генератора. Однако технология СЦИ допускает работу и при
некоторой рассинхронизации сетевых узлов, которая может возникнуть, например, при взаимодействии
региональных или национальных сетей СЦИ, опирающихся на собственные эталонные генераторы.
Поэтому для компенсации возможной рассинхронизации виртуальных контейнеров и транспортирующих их
структур используется двустороннее согласование скоростей цифровых потоков.

109.

Различают два вида указателей:
• указатель административного блока (АU-PTR);
• указатель трибного блока (TU-PTR).
С помощью указателей административных блоков АU-PTR
осуществляется согласование по фазе и частоте виртуальных
контейнеров верхнего ранга VC-3,4 с циклом административного
блока АU-3,4, что эквивалентно синхронизации VC-3,4 с циклом
STM-1.
Указатели трибных блоков TU-PTR используются при переносе
виртуальных контейнеров нижнего ранга VC-n в составе VC-4. При
этом указатели TU-PTR обеспечивают согласование по фазе и
частоте виртуальных контейнеров нижнего ранга VC-n с трибными
блоками TU-n.
Поскольку трибные блоки TU-n являются синхронными
относительно цикла VC-4, то согласование виртуальных контейнеров
нижнего ранга VC-n с субблоками TU-n эквивалентно
синхронизации VC-n нижнего ранга с циклом VC-4.

110. Структура указателя AU-4

111. Структура указателя административного блока АU-4

Указатель АU-4 размещается в байтах Н1, Н2 и Н3.
Байты Н1 и Н2 рассматриваются как одно кодовое слово и
используются для передачи следующих служебных сигналов:
- флага новых данных;
- сообщения о типе административного блока;
- значения указателя (адреса трактового заголовка VC-4);
- команд согласования скоростей (положительного или
отрицательного).

112.

Три байта Н3 переносят полезную информацию
(˝лишние˝ байты) при отрицательном согласовании
скоростей.
Значение указателя показывает смещение между
последним байтом указателя (Н3) и первым байтом
трактового заголовка VC-4 (J1).
В процессе согласования скоростей смещение цикла
VC-4 изменяется дискретно с шагом в три байта, поэтому
для адресации байта J1 поле нагрузки цикла STM-1
разделяется на группы по три байта (261×9/3 = 783
группы).

113. Методы защиты синхронных потоков

Одним из преимуществ технологии SDH является возможность сохранения
или восстановления (за время в десятки миллисекунд) работоспособности
сети даже в случае отказа одного из ее элементов или среды передачи - кабеля.
Такие сети и системы называют самовосстанавливающимися.
Существуют различные методы обеспечения быстрого восстановления
работоспособности синхронных сетей, которые могут быть сведены к
следующим схемам:
1 - резервирование участков сети по схемам 1 + 1 и 1:1 по разнесенным трассам;
2 - организация самовосстанавливающихся кольцевых сетей, резервированных
по схемам 1 + 1 и 1:1;
3 - резервирование терминального оборудования по схемам 1:1 и N:1;
4 - восстановление работоспособности сети путем обхода неработоспособного
узла;
5 - использование систем оперативного переключения.
Указанные методы могут использоваться как отдельно, так и в комбинации.

114.

В первом случае участки между двумя узлами сети соединяются по двум
разнесенным трассам (стопроцентное резервирование), сигналы по которым
распространяются одновременно. В узле приема они могут обрабатываться по
двум схемам:
• резервирование по схеме 1+1 - сигналы анализируются и выбирается тот,
который имеет наилучшее соотношение параметров;
• резервирование по схеме 1:1 - альтернативным маршрутам назначаются
приоритеты – низкий и высокий, ветвь с низким приоритетом находится в
режиме горячего резерва, переключение на нее происходит по аварийному
сигналу от системы управления.
Это общие методы восстановления работоспособности, применимые для
любых сетей (например, для ячеистой сети).
Во втором случае, наиболее распространенном в сетях SDH, используется
топология типа "кольцо", которое может быть организовано с помощью двух
волокон (топология "сдвоенное кольцо") или четырех волокон (два сдвоенных
кольца). Несмотря на более высокую стоимость четырехволоконного варианта,
он стал использоваться в последнее время, так как обеспечивает более
высокую надежность.

115.

Первый путь - используется защита на уровне трибных блоков TU-n,
передаваемых по разным кольцам. Весь основной трафик передается в
одном из направлений (например, по часовой стрелке). Если в момент
приема мультиплексором блока, посланного другими мультиплексорами,
происходит сбой в одном из колец, система управления, осуществляющая
постоянный мониторинг колец, автоматически выбирает такой же блок из
другого кольца. Эта защита носит распределеный по кольцу характер, а
сам метод носит название метода организации однонаправленного
сдвоенного кольца.
Второй путь - защита маршрута может быть организована так, что сигнал
передается в двух противоположных направлениях (восточном и
западном), причем одно направление используются как основное, второе как защитное. Такой метод в случае сбоя использует переключение с
основного кольца на резервное и называется методом организации
двунаправленного сдвоенного кольца. В этом случае блоки TU-n исходно
имеют доступ только к основному кольцу.

116.

Эффективно передаваемая полоса частот канала 0.3…3.4 кГц. Средняя длительная
мощность сигналов, передаваемых по каналу ТЧ, должна быть не более 32 мкВт, а
максимальная, определённая с вероятностью превышения 10 -3, –1250 мкВт0.
номинальное значение остаточного затухания канала Аост = 7 дБ при двухпроводном
и Аост = –17 дБ при четырёхпроводном окончаниях.
Входное ZВХ и выходное ZВЫХ сопротивления канала ТЧ равны 600 Ом. Отклонение
входного и выходного сопротивлений от номинального ZН оценивается
коэффициентом отражения, равным
или затуханием несогласованности (отражения)
где ZР – реальное значение сопротивления. Значение не должно превышать 10%.

117.

Эффективно передаваемая полоса частот канала ТЧ – полоса, на крайних
частотах которой (0.3 и 3.4 кГц) остаточное затухание на 8.7 дБ превышает
остаточное затухание на частоте 800 Гц. Частотная характеристика
отклонения канала ТЧ от номинала 7 дБ должна оставаться в пределах
шаблона при максимальном числе транзитов, т.е. при 12 переприемных
участках.
Если сравнить допустимые отклонения остаточных затуханий
цифровых и аналоговых каналов ТЧ, можно отметить, что нормы для
цифровых каналов более жесткие.

118.

Канал ТЧ. Нормирование ОЦК.
Канал ТЧ является основным на первичной сети.
- Cлужит единицей при определении ёмкости СП и
предназначен для передачи телефонных,
телеграфных, факсимильных сигналов и сигналов
передачи данных между станциями и узлами
первичной сети связи.
Для оценки качества каналов ТЧ используются параметры:
Остаточное затухание;
Частотная характеристика остаточного затухания;
Амплитудная характеристика;
Мощность шума;
Защищенность между различными направлениями передачи.

119.

Остаточное затухание канала – рабочее затухание (усиление) канала,
определяемое в условиях замыкания входа и выхода канала на активные
сопротивления нагрузок, равные номинальным значениям входного и
выходного сопротивлений канала.
При согласовании всех элементов, образующих канал передачи, по входным
сопротивлениям остаточное затухание можно определить как разность
суммы затуханий и суммы усилений в канале:
Остаточное затухание канала ТЧ составляет 7 дБ. Максимальное отклонение
во времени на одном транзитном участке не должно превышать 2.2 дБ с
вероятностью 0,95.

120.

Шаблон отклонения
остаточного затухания
аналогового канала ТЧ
Шаблон отклонения
остаточного затухания
цифрового
канала ТЧ

121. Определения показателей ошибок для ОЦК:

• ES ( Errored Second) секунда с ошибками
• SES ( Severely Errored Second) секунды,
пораженные ошибками
• ESR – коэффициент ошибок по секундам с
ошибками
• SESR - коэффициент ошибок по секундам,
пораженным ошибками

122. Определения показателей ошибок для сетевых трактов (несколько последовательно соединенных типовых групповых трактов):

• EB (Errored Block) – блок с ошибками
• ES (Errored Second) – секунда с ошибками
• SES ( Severely Errored Second) - секунда, пораженная ошибками
• ESR – коэффициент ошибок по секундам с ошибками
• SESR – коэффициент ошибок по секундам, пораженных ошибками
• SDP (Severely Disturbed Period) – период с серьезными нарушениями
• BBE – блок с фоновой ошибкой
• BBER- коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками
• Период неготовности для одного направления тракта

123. Для показателей ошибок разработаны следующие виды эксплуатационных норм:

•Долговременные нормы
•Оперативные нормы

124.

• Долговременные нормы (не менее 1 месяца период измерения) эти нормы
используются при проверке качественных показателей цифровых каналов и трактов
новых систем передачи, которые на первичной сети не применялись.
- G.821 (64 кбит/с)
- G.826 (2048 кбит/с и выше)
• Оперативные нормы (экспресс нормы):
- Нормы для ввода трактов в эксплуатацию (используются когда каналы и тракты уже
имеются на сети и прошли испытания долговременными нормами)
- Нормы технического обслуживания (используются при контроле в процессе
эксплуатации трактов и для определения необходимости вывода их из эксплуатации
при выходе контролируемых параметров за допустимые пределы)
- Нормы восстановления систем (используются при сдаче тракта в эксплуатацию
после ремонта оборудования)
- Нормы на показатели дрожания и дрейфа фазы (сетевые предельные нормы на
иерархических стыках, предельные нормы на фазовое дрожание цифрового
оборудования )

125.

126.

ГИБКИЙ МУЛЬТИПЛЕКСОР

127.

ОГМ 30 - гибкий мультиплексор для формирования потоков Е1 путем мультиплексирования аналоговых
речевых сигналов и цифровых сигналов данных с возможностью задания режимов работы программным путем.
ПА 113 Два интерфейса для подключения телефонов на стороне абонента.
ПА 114 Два интерфейса для подключения абонентских комплектов АТС.
ОД -111 Два независимых канала передачи данных. Каждый канал может быть программно сконфигурирован для
работы по одному из следующих типов интерфейсов: V.24/V.28, V.35/V.28, V.36/V.11, X.21/V.11 в синхронном или
асинхронном режиме.
ОД-110 Два независимых синхронных канала передачи данных по сонаправленному стыку 64 кбит/с.
СИ -110 Два 3/4/7-проводных интерфейса (исходящих) телефонных каналов с батарейной сигнализацией.
СВ – 110 Два 3/4/7-проводных интерфейса (входящих) телефонных каналов с батарейной сигнализацией.
ПС- 115 Два интерфейса цифровых сигналов 1024 кбит/с аппаратуры ИКМ-15 (линейный код NRZ, NRZ+, HDB3, AMI).
ОК- 110 Два 2/4-проводных интерфейса телефонных каналов с сигнализацией.
ЦФ-111 Выделение из аналогового сигнала одной из двух заданных частот (500, 600, 750, 1200, 1600, 2100, 2600 Гц).
ОК-112 Два интерфейса телефонных каналов с шлейфной сигнализацией по 2-проводным соединительным линиям.
ПС-110 Один интерфейс Е1 со сжатием речи методом АДИКМ (адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая
модуляция).
ЛТ-110 Два линейных интерфейса HDSL для передачи потоков Е1.
КС-115 Мониторинг аппаратуры ОГМ 30 и аппаратуры, контролируемой по интерфейсу УСО (унифицированное
сервисное оборудование), с помощью УСО-01, УСО-04 или персонального компьютера.
КС-110 Контроль состояний блока ОГМ-11 и установленных в нем плат с применением УСО-01, УСО-04.
КС-111 Отображение аварийных состояний блока ОГМ-11 и установленных в него плат с помощью светодиодных
индикаторов.
ВС-110 Два интерфейса Е1.

128.

ОГМ-30 (ОГМ-30 Е)
- оконечный мультиплексор (можно получить 4 потока)
- мультиплексор ввода-вывода
-кроссировочный мультиплексор
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
Сельские, городские, ведомственные, внутризоновые, магистральные сети
связи, а также в сетях оперативно-технологической связи.
ОСОБЕННОСТИ:
- программная переконфигурация
- организация до 2-х линейных интерфейсов HDSL для передачи потоков Е1
- управление и мониторинг с помощью ПК

129.

Вариант применения ОГМ-30Е
в качестве оконечного
мультиплексора

130.

Применение ОГМ-30Е
в качестве
мультиплексора
ввода-вывода

131.

Применение ОГМ-30Е в
качестве переключателя
цифровых каналов 64 Кбит/с.

132.

Внешний вид ОГМ-30 Е

133. Адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (АДИКМ)

разновидность дифференциальной импульснокодовой модуляции, алгоритм которой подразумевает
изменение шага квантования, что позволяет снизить
требуемую полосу пропускания для заданного
отношения сигнал/шум.

134.

Структурная схема ОГМ-11

135. Упрощенная схема ВОСП.

1
2
…
N
СП
ОС
ПОМ
ПС
ПРОМ
ОС
СП
1
2
…
N

136.

В системах оптической связи происходит передача и обработка световых
или оптических сигналов. Выбор вида светового излучения и длины
волны для оптической связи зависит как от характера передаваемого
сообщения, так и от возможностей создания такого излучения,
формирования из него сигнала, передачи и обработки световой волны и,
наконец, приема сигнала, содержащего информацию.
В состав ВОСП входят:
• система передачи (СП),
• оборудование сопряжения (ОС),
• передающий оптоэлектронный модуль (ПОМ)
• оптическое волокно (ОВ)
• промежуточная станция (ПС)
• приемный оптоэлектронный модуль (ПРОМ)
• оптический ретранслятор (ОР). В промежуточных станциях
устанавливаются ОР.

137.

С передающей станции первичные электрические сигналы поступают на
систему передачи. С выхода СП многоканальный электрический сигнал подается
в ОС, где он преобразуется в форму, целесообразную для передачи по волоконнооптическому линейному тракту. В оптическом передатчике электрический сигнал
путем модуляции оптической несущей преобразуется в оптический, который
далее передается по ОВ.
При распространении оптического сигнала по ОВ происходят его
ослабление и искажение. С целью увеличения дальности связи через
определенное расстояние, называемое участком ретрансляции, устанавливаются
промежуточные станции, где осуществляются коррекция искажений и
компенсация затухания. На этих станциях производится обработка (усиление,
коррекция, регенерация и т. д.) электрического сигнала. На входе станции
оптический сигнал преобразуется в электрический, а на выходе – снова в
оптический. Эти преобразования осуществляются соответственно в
фотоприемнике и оптическом передатчике. Возможно построение чисто
оптических промежуточных станций на основе оптических квантовых
усилителей.
На приемной оконечной станции осуществляется обратное
преобразование. Для модуляции оптической несущей информационным
сигналом можно использовать частотную (ЧМ), фазовую (ФМ), амплитудную
(AM) поляризационную (ПМ) модуляции, модуляцию по интенсивности (МП) и
др.

138. Преимущества ВОСП:

широкая полоса пропускания, позволяющая организовывать по
одному волоконно-оптическому тракту необходимое число
каналов с дальнейшим их наращиванием, а также предоставлять
абоненту наряду с телефонной связью любые виды услуг связи
(телевидение, телефакс, широкополосное радиовещание,
телематическое и справочное обслуживание, рекламу, местную
связь и др.);
высокая защищенность от электромагнитных помех;
малое километрическое затухание и возможность организации
регенерационных участков большой протяженности;
значительная экономия меди и потенциально низкая стоимость
оптического кабеля (ОК) и др.

139. Сигнал подвергается воздействию помех:

1) от шумов источников оптического излучения из-за дробовых
явлений в СИД(светоизлучающий диод) и ЛД (лавинный детектор);
2) из-за шумов от интерференции мод, распространяющихся в
оптическом волокне;
3) шумы из-за отражения оптического излучения от торцевой
поверхности волокна;
4) из-за межсимвольных искажений (дисперсия);
5) из-за дробового эффекта в фотодиодах;
6) из-за тепловых шумов резисторов, транзисторов и т.д.;
7) квантовый или фотонный шум в самом оптическом сигнале.

140. На волоконно-оптических кабельных магистралях могут применятся несколько систем телеконтроля и служебной связи:

• создание для этих целей специального оптического тракта
или металлических симметричных пар;
• разделение информационного тракта и тракта
телеконтроля и служебной связи по оптическим несущим
(спектральное разделение);
• объединение и разделение информационного цифрового
потока и сигнала телеконтроля и служебной связи в
цифровой форме и т.д.

141. Классификация ВОСП:

1) по протяженности уплотняемых
линий:
а) локальные (в сетях ПД
внутренние сети)
б) средняя протяженность (для
связи специального назначения)
в) магистральные (на
магистральных и внутризоновых сетях)
2) по типу исходного сигнала:
а) ВОСП на основе ЦСП
б) ВОСП на основе АСП
3) по способу модуляции несущей
а) с внутренней модуляцией
б) с внешней
4) по виду передаваемых потоков и скорости
передачи
а) ВОСП для Е1
б) ВОСП для Е2
в) ВОСП для Е3
г) ВОСП для Е4
д) ВОСП для STM-1 и выше (4,16,64)
5) по способу уплотнения компонентных
информационных потоков:
а) с TDM (с временным уплотнением)
б) с FDM (с частотным уплотнением)
в) с SDM (с пространственным
уплотнением)
г) с WDM (с волновым уплотнением)
д) с OTDM(с оптическим временным
уплотнением)

142. 4 способа модуляции по интенсивности оптического изучения:

• непосредственной модуляцией оптической несущей
линейной кодовой последовательностью (ЛКП);
• модуляцией несущей с использованием специального
модулятора, сигнал которого и видоизменяется с
помощью ЛКП;
• модуляцией с использованием промежуточной несущей,
которая затем непосредственно модулирует оптическую
несущую;
• модуляцией с использованием поднесущей и модулятора.

143.

ВНЕШНЯЯ МОДУЛЯЦИЯ

144.

ВНУТРЕННЯЯ МОДУЛЯЦИЯ

145.

• Непосредственная модуляция оптической несущей.
Эта модуляция может быть осуществлена путём непосредственной
модуляции тока накачки лазерного диода по типу «включено –
выключено» в соответствии с ЛКП. Такая внутренняя модуляция
интенсивности излучения ЛД током накачки может производиться с
высокой скоростью.
• Модуляция с использованием промежуточной несущей.
Вместо применения внутренней модуляции, можно осуществить
процесс модуляции, используя промежуточную несущую, или
поднесущую. Этой модулированной поднесущей можно затем
модулировать основную оптическую несущую. Главное отличие этой
схемы модуляции от схемы прямой модуляции в том, что при этом
могут быть использованы различные стандартные методы и
устройства модуляции: амплитудные, частотные, фазовые и
комбинированные.

146.  Алгоритм модуляции 2B1Q Линейное кодирование 2B1Q (2 Binary 1 Quandary)

Алгоритм модуляции 2B1Q
Линейное кодирование 2B1Q
(2 Binary 1 Quandary)
Кодовая группа
Кодовое напряжение
00
- 2,5 В
01
- 0,833 В
10
+ 2,5 В
11
+ 0,833 В

147. CAP Carrier Amplitude Phase Modulation – амплитудно-фазовая модуляция без передачи несущей

CAP Carrier Amplitude Phase Modulation – амплитуднофазовая модуляция без передачи несущей

148.

Рассмотрим более подробно каждый из методов
кодирования:
Код 2В1Q относится к многоуровневым кодам.
Многоуровневые коды по сравнению с двухуровневыми
позволяют получить более высокие скорости передачи
сигналов в линии. Одним из таких кодов является код
2B1Q. В нем определены четыре уровня напряжения.
Каждое из четырех значений преобразуется в один
из четырех уровней. Алгоритм формирования кода
приведен на рисунке. В этих кодах исходная информация
делится на подгруппы, а затем преобразуется по
определённому правилу ( алфавиту ) этих групп, в
результате чего получаются группы символов кода с
другим основанием счисления и новым числом тактовых
интервалов.
«2» означает число символов кодируемой двоичной
группе. (В)Binary-показывает, что для предоставления
исходной последовательности используется двоичное
счисление. «1» это число символов в группе кода, а
последняя буква(Q-Quaternary) означает основание
счисления четверичная

149.

• Достоинства кода: высокая скорость передачи информации по
абонентской линии; простота реализации, а значит,
экономичность.
• Недостатки кода: мощность передатчика должна быть выше, чем
у кода AMI (ЧПИ), чтобы четыре уровня четко различались
приемником на фоне помех; необходимость дополнительных мер
для борьбы с длинными последовательностями одинаковых пар
бит во избежание появления в спектре сигнала постоянной
составляющей.

150.

CAP. При этом виде модуляции несущая частота модулируется
по амплитуде и фазе, создавая пространство с различным
количеством кодовых состояний. НП: CAP-64 соответствует 64-ёх
позиционной модуляционной диаграмме, что соответствует 64-ём
состояниям отличающимся по амплитуде и фазе при этом в каждый
момент времени передаётся 6 бит исходной информации (в16раз
больше, чем в 2B1Q), а CAP-128 имеет 128-ми позиционную
диаграмму и при этом передаётся 7бит информации в 1 такт.

151. В состав оптического передатчика входят:

Оптический передатчик. Светоизлучающий диод (СИД) и
полупроводниковый лазер (ППЛ)
В состав оптического передатчика входят:
1) источник оптического излучения
2) согласующее оптическое устройство
3) электронные схемы модуляции и стабилизации режимов
работы источников излучения.

152. Основные параметры источника излучения:

•средняя мощность излучения при работе в
непрерывном режиме
•длина волны излучения
•углы расходимости пучка световых лучей
•ширина спектра излучения
•срок службы

153. Общие требования к источникам излучения для ВОСП следующие:

1) длина волны должна совпадать с одним из окон
прозрачности световодов.
2) достаточно высокая мощность выходного излучения и
эффективный ввод его в световоды.
3) высокая надежность и большой срок службы.
4) минимальные размеры, масса и потребляемая мощность.
5) простота технологии и невысокая стоимость.

154. Пример структуры атома

155.

Атомная структура вещества
Источником может быть как СИД, так и полупроводниковый лазер. Оба прибора
основаны на малых полупроводниковых кристаллах размером с песчинку, которые излучают свет
при пропускании вдоль них тока.
Электрон, покидая валентную зону, попадает в зону проводимости, обеспечивая
проводимость материала. Чем меньше электронов в валентной зоне, тем проводимость лучше.
Электроны, протоны и нейтроны – это частицы, из
которых состоит атом.
Ядро атома состоит из двух видов частиц:
нейтронов, не имеющих заряда и положительно
заряженных протонов, которые и определяют
положительный заряд ядра. Вокруг ядра атома
вращаются отрицательно заряженные электроны,
образующие электронное облако– совокупность
всех электронов в атоме.

156.

СИД и ПЛ используют p-n-переход в легированных полупроводниках.
Участок n-имеет свободные электроны, а участок p-избыток дырок.
Когда эти участки приводят в соприкосновение, они начинают
просачиваться через контакт, и рекомбинируются. Электрон переходит из
зоны проводимости в валентную зону. При этом происходит выделение
энергии. В зависимости от вещества эта энергия может выделяться,
например, в виде кванта света, так происходит в кремнии.
В лазерах и светоизлучающих диодах используются элементы 3-ей и
5-й групп периодической системы Менделеева. При комбинации равного
кол-ва атомов 3-й и 5-й групп получаем структуру, близкую к структуре
кремния.
Для создания полупроводников типа n- и p- комбинируют в разных
пропорциях вещества 3-й и 5-й групп, например арсенид галлия.
В основе светоизлучающих диодов находится полупроводник p-nтипа, излучающий свет, когда « - » батареи присоединяется к участку n(прямое напряжение).

157. Включение СИД и ПЛ в электрическую цепь

158.

СИД используют гетерогенный переход pn-типа, при этом получается спонтанное
узконаправленное излучение. СИД могут быть
-с поверхностным излучением
-с боковым излучением (торцевым).
Используемые в СИД вещества определяют
длину волны выходного излучения. СИД на
основе арсенида галлия с добавками алюминия
имеют окно прозрачности в диапазоне от 820
до 850 нм.

159.

Лазер - устройство, усиливающее вынужденное излучение активной среды.
Для усиления излучения в лазере используется специальная оптическая система, она
представляет собой полированные строго параллельные грани кристалла для
получения отражающих поверхностей.
Спонтанно излученные фотоны захватываются резонатором Фабри-Перо,
отражаясь от полированных боковых граней делают несколько переходов от одного
зеркала к другому. При взаимодействии этих фотонов с электронами, находящимися
в возбужденном состоянии происходит немедленная рекомбинация,
сопровождающаяся излучением света, таким образом спонтанные фотоны вызывают
подобные себе вынужденные фотоны с той же длиной волны, фазы и направления.
Падающий фотон приводит к излучению еще одного такого фотона, и при
многократном повторении этого процесса число фотонов растет лавинообразно и
излучение усиливается. Часть фотонов остается захваченной в резонаторе и
продолжает двигаться между зеркалами, а некоторая часть излучения, проходя через
полированные грани, формирует интенсивный пучок света.

160.

161.

Отличия лазера от СИД: высокая монохромность лазера (излучение
имеет узкую спектральную ширину); когерентность, т.е. излучение
синхронизировано, фазы фотонов совпадают; узкая направленность
(пучок света имеет малую поперечную дисперсию).
Для организации передачи оптического сигнала недостаточно
иметь только источник излучения. В любой конструкции
передающего оптического модуля ПОМ имеется держатель, который
позволяет закрепить и защитить составные элементы передатчика:
источник излучения, узел электрического интерфейса и место
сопряжения с волокном. Важным элементом лазерных диодов
является цепь тока накачки и система контроля температуры. Для
сложных лазерных систем добавляют выходной мониторинг
оптического сигнала.

162.

163. Устройство светодиода

164. Конструкция поверхностного светодиода.

165.

p и n – пассивные слои
AsGa –Арсенид галлия
В поверхностном светодиоде волоконный световод присоединяется к
поверхности излучения через специальную выемку в полупроводниковой
подложке. Такой способ стыковки СИД и стекловолокна обусловлен
необходимостью ввода максимальной мощности спонтанного излучения в
световод.
Знак «+», находящийся рядом с типом проводимости (электронная
проводимость n типа, дырочная проводимость p типа) указывает на область с
более высокой концентрацией примеси, т.е. с более высокой проводимостью.
Вследствие подачи напряжения на СИД носители заряда (электроны и
дырки) проникают в активный слой из прилегающих пассивных слоев, а
затем происходит спонтанная рекомбинация, сопровождающуюся
излучением света.
Недостаток: фотоны активного слоя, разлетаются во все стороны,
лишь малая часть достигает ОВ, поэтому поверхностный СИД применяется
редко в ПОМ ВОСП.

166. Конструкция торцевого светодиода.

.

167.

Светоизлучающий торец СИД согласуется с волоконным
световодом линзовой системой.
В конструкции торцевого светодиода предусмотрен вывод
оптической мощности излучения через один из торцов.
При этом другой торец выполнен в виде зеркала, которое
отражает фотоны в активный слой.
В приборе применяются дополнительные слои
полупроводникового материала GaAlAs (Арсенид галлия-алюминия) ,
который отличается от активного слоя показателем преломления и
шириной запрещенной зоны.
Это создает в активном слое оптический волновод,
способствующий концентрации фотонов и усилению мощности
излучения.

168. ОПТИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ.

К усилителям, которые используются в оптических системах передачи, предъявляется
ряд требований:
высокий коэффициент усиления в заданном диапазоне оптических частот;
малые собственные шумы;
нечувствительность к поляризации;
хорошее согласование с волоконно-оптическими линиями;
минимальные нелинейные и линейные искажения оптических сигналов;
большой динамический диапазон входных сигналов;
требуемое усиление многочастотных (многоволновых) оптических сигналов;
длительный срок службы;
минимальная стоимость и т.д.

169.

170. Оптические усилители с примесью редкоземельного материала.

Достоинства: простота конструкции; высокая надежность; большие
коэффициенты усиления; малые шумы; широкая полоса усиления;
нечувствительность к поляризации усиливаемого света и т.д.
Основу конструкции ВОУ составляет оптическое волокно с
примесью редкоземельного материала.
Например, для длин волн усиления 1,53 ¸ 1,55 мкм это эрбий Er.
Длина волокна с примесью - от 20 до 50 м.

171.

Для того чтобы волокно стало усиливающей средой, оно
накачивается излучением от отдельного лазера. При этом
возможна и двусторонняя накачка от двух лазеров. Система
контроля усиления управляет током накачки лазера благодаря
обратной связи, устанавливаемой через делитель мощности.
Усиливаемый сигнал lСи волны накачки объединяются и
направляются в оптическое волокно с примесью, где происходит
увеличение мощности сигнала. Большая часть (95%) мощности
усиленного сигнала проходит через фильтр на выход. Фильтр
отсекает волны накачки и шумы вне полосы частот сигнала.
Оптический изолятор исключает проникновение
отраженных в усилителе сигналов во входящую оптическую
линию.

172.

173.

EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) — волоконно-оптический усилитель на оптическом
волокне, легированном ионами эрбия.
Принцип работы:
Слабый входной оптический сигнал (1) проходит через оптический изолятор (2), который
пропускает свет в прямом направлении - слева направо, но не пропускает рассеянный свет в
обратном направлении, далее проходит через блок фильтров (3), которые блокируют световой поток
на длине волны накачки, но прозрачен к длине волны сигнала.
Затем сигнал попадает в катушку с волокном, легированным примесью из редкоземельных
элементов (4). Длина такого участка волокна составляет несколько метров. Этот участок волокна
подвергается сильному непрерывному излучению полупроводникового лазера (5), с более короткой
длиной волны накачки, установленного с противоположенной стороны.
Свет от лазера накачки - волна накачки (6) - возбуждает атомы примесей. Возбужденные
состояния имеют большое время релаксации, чтобы спонтанно перейти в основное состояние.
Однако при наличии слабого сигнала происходит индуцированный переход атомов примесей из
возбужденного состояния в основное с излучением света на той же длине волны и с той же самой
фазой, что и повлекший этот сигнал.
Селективный разветвитель (7) перенаправляет усиленный полезный сигнал (8) в выходное
волокно (9). Дополнительный оптический изолятор на выходе (10) предотвращает попадание
обратного рассеянного сигнала из выходного сегмента в активную область оптического усилителя.

174.

175.

Лазер накачки возбуждает
электронную подсистему примесных
атомов, в результате чего электроны
с основного состояния (уровень А)
переходят в возбужденное состояние
(уровень В). Далее происходит
релаксация электронов с уровня В
на промежуточный уровень С.
Когда заселенность уровня С
становится достаточно высокой,
так что образуется инверсная заселенность
уровней А и С. Такая система способна индуцировано усиливать входной
оптический сигнал в определенном диапазоне длин волн. При отсутствии входного
сигнала происходит спонтанное излучение возбужденных атомов примесей,
приводящее к шуму.

176.

Коэффициент усиления сигнала зависит от его входной амплитуды и длины волны. При малых входных сигналах амплитуда
выходного сигнала растет линейно с ростом входного сигнала,
коэффициент усиления достигает при этом максимального значения.
Однако при некотором достаточно большом входном сигнале
сигнал на выходе достигает своего насыщения, что приводит к
падению коэффициента усиления при дальнейшем увеличении
уровня входного сигнала.
Геометрия эрбиевого волокна

177.

Оптическая накачка, необходимая для перевода ионов эрбия в
возбужденное состояние, осуществляется на длинах волн, соответствующих
одной из их полос поглощения. Эффективность использования накачки
определяется максимальным значением отношения коэффициента усиления к
мощности накачки, для нескольких полос поглощения. Наибольшая
эффективность на 980 и 1480 нм.
Большая мощность накачки требуется для обеспечения высокого
коэффициента усиления одновременно большого числа информационных
каналов в системах со спектральным разделением каналов (DWDM).
Принципиальным является выбор легирующих добавок, формирующих
сердцевину активного световода, а также подбор концентрации ионов эрбия.
Различные добавки в кварцевое стекло изменяют характер уровней энергии
ионов эрбия. Это приводит к изменению спектров поглощения и излучения.
Концентрация ионов эрбия в сердцевине ОВ фактически определяет его длину,
используемую в усилителе при заданных уровнях сигнала и накачки.

178.

Верхний предел концентрации активных ионов определяется
возникновением эффекта кооперативной апконверсии. Это явление
состоит в том, что при большой концентрации активных ионов возможно
образование кластеров, состоящих из двух и более ионов эрбия. Когда эти
ионы оказываются в возбужденном состоянии, происходит обмен
энергиями, в результате чего один из них переходит в состояние с еще
более высокой энергией, а второй – безызлучательно релаксирует на
основной уровень. Таким образом, часть ионов эрбия поглощает
излучение усиленного сигнала, снижая эффективность усилителя.
Нижний предел по концентрации ионов эрбия определяется тем, что
слишком длинный активный световод неудобен при изготовлении
усилителя, а также тем, что при использовании большого количества
активного световода повышается стоимость усилителя.
На практике концентрация ионов эрбия составляет 1018…1019 см–3,
что обеспечивает длину используемого активного световода от нескольких
единиц до нескольких десятков метров.

179. Нормы усиления от длины активного волокна, мощности накачки (а) и входного сигнала (б)

(а)
(б)

180. Характеристики волоконных усилителей (тулий, празеодим, эрбий)

181.

182.

183.

184. Пассивные компоненты волоконно-оптических линий связи. Подразделяются на следующие виды:

- оптические соединители и разветвители ;
- оптические изоляторы;
- оптические коммутаторы;
- WDM фильтры;
- коммутационные панели, организаторы,
кросс-боксы.

185. Оптические соединители (разъем, коннектор).

Бывают разъемные (сплат) и неразъемные соединители. Они
позволяют передавать свет от одной компонентной части ВОЛС к
другой с минимальными потерями оптической мощности.
Ключевым моментом является точное размещение волоконных
сердечников для полной передачи света.
Требования к соединителям:
• Малые вносимые потери;
• Малое обратное отражение;
• Устойчивость к внешним механическим, климатическим и др.
воздействиям;
• Высокая надежность и простота конструкции;
• Возможность многократных повторных соединителей(500-1000).

186. По конструкции различают несимметричные и симметричные соединители.

Несимметричные соединители нашли меньшее
распространение.
При симметричной конструкции для организации соединения
требуется 3 элемента: 2 соединителя и переходная розетка.
Неразъемные соединители. Предназначены для сварки
строительных длин оптического кабеля (2-6км). Сварка
оптических волокон основана на их точном центрировании,
после чего волокна сваривают друг с другом дуговым разрядом
между электродами. Лучшие соединители – неразъемные
(потери от 0.05 до 0.1дБ).
Недостатки: дорогостоящее оборудование.

187. Характеристика типичных соединителей.

Тип
Применение
Потери
Возвращаемые
Срок
(материал
(дБ)
потери для 1 мод.
службы
Волокна (дБ)
(циклов)
наконечника)
A
B
C
D
E
FC/PC
SM/MM* или SM
0.3
40
1000
ST
Керамика (мм)
0.3
40
1000
Периссталь (мм)
1000
Пластик (мм)
1000
SC
SM/MM
0.3
ESCON
MM
0.5
500
SMA
MM
1.5
200
DNP
пластиковое
0.2
волокно
SM/MM
40
40
1000
NA

188. Разветвители

Наиболее важными пассивными компонентами ВОЛC являются оптические
соединители и разветвители, которые служат для объединения или разъединения
оптических сигналов.
Функциональная схема
разветвителя
Основными категориями оптических разветвителей
являются:
1.Древовидный разветвитель. Разделяет оптический сигнал
или объединяет.
2.Звездообразный разветвитель. Имеет обычно одинаковое
количество входов и выходов. Оптический сигнал приходит на
один из полюсов и в равной степени распределяется между
остальными.
3.Ответвители. Выходная мощность распределяется не
обязательно в равной пропорции. Конфигурации: 1на 2, 1 на 3,
1 на 4, 1 на 5, 1 на 6, 1 на 8, 1 на 16, 1 на 32.

189.

190.

Характеристика типичных соединителей.
*SM-одномодовые соединители,
MM-многомодовые соединители
Тип
Применение
Потери
Возвращаемые потери
Срок
(материал
(дБ)
для 1 мод. волокна (дБ)
службы
наконечника)
(циклов)
FC/PC
SM/MM* или SM
0.3
40
1000
ST
Керамика (мм)
0.3
40
1000
Периссталь (мм)
1000
Пластик (мм)
1000
SC
SM/MM
0.3
40
1000
DNP
пластиковое волокно
0.2
40
NA
SM/MM

191. Оптические изоляторы.

Оптический изолятор обеспечивает
пропускание света в одном направлении
почти без потерь, а в другом (обратном) – с
большими потерями. Они нужны, чтобы
отраженный от неоднородности сигнал не
возвращался обратно, например в лазер, что
приведет к дополнительным шумам.
В основе работы оптических
изоляторов лежит эффект Фарадея –
вращение плоскости поляризации света
оптически не активными веществами под
действием продольного электрического поля.

192.

WDM фильтры.
WDM устройство волнового уплотнения. Они выполняют функции
мультиплексирования или демультиплексирования (выделение или
фильтрации оптических сигналов разных длин волн). В одно волокно
из множества волокон, или из одного волокна в несколько.
а)мультиплексирование с
уплотнением по
длинам волн;
б)демультиплексирование;
в)мультиплексирование/
демультиплексирование встречных
потоков

193. Оптические кросс-боксы

Кросс-боксы могут применяться только внутри зданий, поскольку они
обладают негерметичной конструкцией. Для использования вне
помещений подходят пыле- и брызгозащищенные боксы.
Все оптические боксы зачастую выполнены из качественного
пластика либо металла.
Их конструкция дополнена съемной либо откидной крышкой.
Внутри размещены специальные детали, которые фиксируют силовые
части вводимого кабеля, в том числе и сам оптический кабель. Чаще
это устройство имеет несколько кабельных ввода. Кросс-боксы также
дополнены специальными сплайс-кассетами, в которых размещаются
сварные соединения и волокна.

194. Коммутационные панели с розетками модульных разъемов

Коммутационные панели рассматриваемого класса (patchpanels) имеют на
лицевой стороне розетки восьмиконтактных модульных разъемов для
соответствующих коммутационных шнуров. Коммутационная панель состоит
из:
• коммутационного блока;
• элементов маркировки;
• организаторов кабеля;
• элементов крепления.
Коммутационный блок является базовым конструктивным элементом
коммутационной панели с модульными розетками. Он представляет собой
пластинчатое основание с установленными на нем в один или несколько рядов
розетками модульных разъемов, которые могут быть категории 3, 4 или 5.
Основным материалом основания является анодированный алюминий. Пластина
основания дополнительно выполняет функции лицевой панели, поэтому имеет
соответствующий дизайн и эстетические характеристики.

195.

Организаторы кабеля предназначены для обеспечения возможности
аккуратной укладки горизонтальных и магистральных кабелей, а также
коммутационных шнуров. В подавляющем большинстве случаев
организаторы коммутационных шнуров выполняются в виде отдельного
элемента. Имеются варианты панелей рассматриваемого класса с
интегральными элементами этого типа в основном в виде нескольких
разрезных колец, установленных на лицевой панели под розетками
модульных разъемов. Организаторы кабелей, которые разделываются на
панели, в большинстве случаев для уменьшения габаритов упаковки во
время хранения и транспортировки выполняются в форме съемной скобы.
Данная скоба крепится к корпусу полки установкой в специальные пазы или
на винтах.
Элементы крепления панели используются для ее монтажа на
стене или в 19-дюймовом конструктиве. В большинстве случаев
применяется второй вариант. Для обеспечения возможности монтажа в 23дюймовый конструктив некоторые изготовители включают в состав панели
штатные адаптеры.

196. Требования, предъявляемые к линейному сигналу ВОСП:

• Число следующих друг за другом одноимённых символов 0 или 1 должно быть
минимальным.
• Спектр кода должен быть узким и ограничен по частоте как снизу, так и сверху.
• Код должен быть сформирован так, чтобы при передаче по ОВ межсимвольные
помехи были минимальными.
• Линейный код должен отображать любую двоичную последовательность (в том
числе последовательность с большим числом следующих друг за другом
одноимённых символов).
• Аппаратурная реализация преобразователей кодов должна быть простой по
схемотехнике.

197. Линейные коды ВОСП классифицируются по степени стандартизации и применению в существующих одномодовых системах передачи с

аппаратурой
мультиплексирования PDH, SDH и др.

198. Линейные коды ВОСП подразделяются на : 1 группа со случайной последовательностью 2. группа с квазислучайной последовательностью

199.

• NRZ-S – 0- альтернатива, 1- повтор
• NRZ-M - 1- альтернатива, 0- повтор
• BIL – 1-10, 0-01
• BIS – 1-11 или 00, 0-01 или 10 (переход 1 в 0 или 0 в 1 в начале каждого блока)
• BIM - 0-11 или 00, 1-01 или 10 (переход 1 в 0 или 0 в 1 в начале каждого блока)
• DBI – 1 и 0 – это 10 или 01, 1 - повтор, 0 - альтернатива
• EP-1 – 1 – 11 и 00 по очереди, 0- 01 или 10 (чтобы не было перехода)
• EP-2 -1 – 11 и 00 по очереди, 0- 01 или 10 по очереди
• CMI – 0-01, 1-11 и 00 по очереди
Код Миллера
Код Радева - Стоянова

200.

Блочные коды (mBnB). Имеют постоянную или переменную длину. В
ВОСП обычно используются коды с постоянной длиной m>2,n>m. Чаще
всего n=m+1.
• Формирование блочных кодов представляется кодирующими таблицами.
В основном используются блочные коды с проверкой на чётность или со
взвешенным кодированием.
• Код с проверкой на четность организуется так: возьмем код на основе
NRZ-Z, тогда к символам кода NRZ-Z добавляем «1» или «0» так чтобы
число единиц в коде было четным. При нарушении четности можно
обнаружить одиночные ошибки. Введение избыточности приводит к
высокой скорости.
• Коды со вставками. На высоких скоростях применяются коды со
вставками. Код со ставкой mВ1С на основе NRZ-Z организуется так. К
кодовым символам NRZ-Z добавляет «С-Бит» он инвертируется по
отношению к последнему символу, что позволяет устранять длинные
серии «1» и «0»

201.

• Коды класса 1Т2В используются в случаях, когда ВОСП сопрягается с существующим
оконечным оборудованием проводной связи. Ввиду того, что по правилам МСЭ-Т не разрешается
вносить какие-либо изменения в оконечное оборудование, возникает задача перекодирования
квазитроичных трехуровневых сигналов в двухуровневые.
• Если требуется выявить ошибки в линейном коде и одновременно обеспечить служебную связь,
то исходная двоичная последовательность кодируется по правилам алгоритма кода mB1P
(проверка на четность), а затем добавляется еще один бит—R для служебной связи. Получается
линейный код mB1P1R (например, 10B1P1R). Если кроме обнаружения ошибки требуется
устранять последовательности одинаковых символов, то исходная двоичная последовательность
кодируется по правилам алгоритма кода mB1P, а полученный код кодируется по алгоритму кода
mB1C. В результате получаем линейный код mB1P1C.
• Особенностью линейных сигналов с позиционно-импульсной модуляцией (ПИМ) является то,
что для передачи m бит исходной информационной последовательности используются
разрешенные комбинации с единственным импульсом, временное положение (позиция) которого
соответствует передаваемой исходной кодовой комбинации. Применению кодов с использованием
ПИМ сопутствует ряд трудностей технического характера, особенно при больших значениях m.
Поэтому эти коды не нашли практического применения в ВОСП.
• Многоуровневые коды могут быть применены для уменьшения быстродействия систем,
особенно на одномодовых ОК. Для многомодовых ОК они могут быть использованы при
относительно малых затуханиях, высоких скоростях передачи (140 Мбит/с и больше) и больших
значениях дисперсии. В настоящее время многоуровневые коды имеют существенно худшие
показатели, чем двоичные при малых значениях дисперсии ОК.

202. Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой

перспективной
средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния
так как обладают рядом достоинств:
1. Широкополостность
оптических сигналов, обусловленная
чрезвычайно высокой частотой несущей;
2. Очень малое (по сравнению с другими средами) затухание светового
сигнала в оптическом волокне. Лучшие образцы российского волокна
имеют затухание 0,22 дБ/км на длине волны 1,55 мкм, что позволяет
строить линии связи длиной до 100 км без регенерации сигналов;
3. ОВ изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись
кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в
отличие от меди;
4. ОВ имеют малый диаметр, то есть очень компактны и легки, что
делает их перспективными для
использования
в авиации,
приборостроении, в кабельной технике;

203.

5. ОВ являются диэлектриками, следовательно, при строительстве
систем связи автоматически
достигается
гальваническая
развязка
сегментов. Применяя особо прочный пластик, на кабельных заводах
изготавливают самонесущие подвесные кабели, не содержащие металла и
тем самым безопасные в электрическом отношении. Такие кабели можно
монтировать
на
мачтах существующих линий электропередач, как
отдельно, так и встроенные в фазовый провод, экономя значительные
средства на прокладку кабеля через реки и другие преграды;
6. системы
связи
на
основе
ОВ устойчивы
к
электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация
защищена от несанкционированного доступа. Волоконно-оптические линии
связи нельзя подслушать неразрушающим способом. Всякие воздействия на
ОВ могут быть зарегистрированы методом мониторинга (непрерывного
контроля) целостности линии;
7. важное свойство ОВ - долговечность. Время жизни волокна, то есть
сохранение им своих свойств в определенных пределах, превышает 25 лет,
что позволяет проложить волоконно-оптический кабель один раз и, по мере
необходимости, наращивать пропускную способность канала.

204.

Для передачи свет вводится под небольшим углом в торец оптического волокна.
Максимальный угол проникновения светового импульса в сердечник волокна α0 называется
угловой апертурой оптического волокна.
Синус угловой апертуры называется числовой апертурой NA и рассчитывается по
формуле:
NA= sin α0
Числовая апертура световода NA зависит только от показателей преломления сердцевины и
оболочки - n1 и n2.
При этом всегда выполняется условие: n1 > n2
Если угол падения света a больше, чем α0 , то луч света полностью преломляется и не
попадает в сердечник оптического волокна.
Если угол a меньше чем α0 , то происходит отражение от границы материалов сердечника и
оболочки, и световой луч распространяется внутри сердечника.
Распространение света в оптическом волокне

205.

В стандартном одномодовом волокне (Standart Fiber) диаметр
светонесущей жилы составляет 8-10 мкм и сравним с длиной световой
волны. В таком волокне распространяется только один луч (одна мода).
Одномодовый режим реализуется в окнах прозрачности 1310 и 1550 нм.
Распространение одной моды устраняет межмодовую дисперсию и
обеспечивает высокую пропускную способность в этих окнах прозрачности.
В одномодовом волокне со смещенной дисперсией (DisperrsionShifted Fiber) длина волны, на которой реализующая дисперсия обращается
в 0, - длина волны нулевой дисперсии l 0 - смещена в окно 1550 нм. Такое
смещение достигается благодаря специальному профилю показателя
преломления волокна. Таким образом, в волокне со смещенной дисперсией
реализуются наилучшие характеристики как по минимуму дисперсии, так и
по минимуму потерь. Рабочая длина волны берется близкой к 1550 нм.
Одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией
(NZDSF), в отличие от DSF, оптимизировано для передачи не одной, а сразу
нескольких длин волн (WDM) и наиболее эффективно может использоваться
при построении магистралей “полностью оптических сетей” - сетей, на
узлах которых не происходит оптоэлектронного преобразования при
распространении оптического сигнала.

206.

Передача мультиплексного сигнала на большие расстояния требует
использования линейных широкополосных оптических усилителей. Линейные
усилители типа EDFA (эрбиевые усилители на основе легированного эрбием волокна)
эффективно могут усиливать сигнал в своем рабочем диапазоне от 1530-1560 нм.
Длина волны нулевой дисперсии у волокна NZDSF, в отличие от волокна DSF,
выведена за пределы этого диапазона, что значительно ослабляет влияние
нелинейных эффектов (FWM четырехволновое смешение) в окрестности точки
нулевой дисперсии при распространении нескольких длин волн. В стандартном
многомодовом градиентном волокне диаметр светонесущей жилы на порядок больше
длины волны передачи. В ступенчатых многомодовых волокнах траектории лучей
отдельных мод имеют вид зигзагообразных линий.
В градиентном световоде показатель преломления плавно снижается по мере
удаления от оси по закону, близкому к квадратичной параболе. Траектория
распространения большинства лучей представляют собой плавные кривые. Если
сравнивать многомодовые волокна между собой, то градиентное волокно имеет
лучшие технические характеристики, чем ступенчатые, по дисперсии. Главным
образом это связано с тем, что межмодовая дисперсия в градиентном волокне –
основной источник дисперсии – значительно меньше, чем в ступенчатом, что
приводит к увеличению пропускной способности у градиентного волокна.

207. Параметры ОВ:

Затухание – это ослабление светового потока в оптоволокне.
Природа затухания может быть различной:
1. Затухание света в оптическом волокне, вызванное поглощением света.
Поглощение может быть определено как превращение мощности светового импульса в
тепло, внутренние поглощения, связанные со свойствами материала волокна и
молекулярным резонансом, и внешние поглощения, определяемые наличием
микропримесей в материале волокна (например ОН-ионов – «водяной пик»).
2. Затухание света в оптическом волокне, вызванное рассеиванием излучения.
Наличие этого типа затухания связано с дефектами сердцевины оптического волокна, а
также с наличием посторонних вкраплений и примесей в оптическом волокне.
Подобные посторонние включения значительно влияют на возможность прохождения
светового потока по правильной траектории, приводят к его отклонению и, как следствие,
превышению угла преломления и выходу части светового луча через оболочку.
Кроме того, наличие неоднородностей волокна приводит к отражению части светового
потока в обратную сторону - обратное рассеивание.
3. Затухания, связанные с изгибами оптического волокна.
Различают два типа изгиба волокна: микроизгиб и макроизгиб.

208.

Микроизгиб - это микроскопические изменения геометрии сердечника волокна,
появляющиеся при производстве.
Макроизгибом называют большой изгиб оптического волокна, который
превышает минимально допустимый радиус и заставляет световой поток
(или часть его) покинуть сердцевину оптического волокна.
Минимальный радиус изгиба одномодовых волокон составляет 10 сантиметров.
При таком изгибе световой импульс распространяется без сильных искажений.
Уменьшение же радиуса изгиба приводит к значительному повышению эффекта
рассеивания оптического импульса через оболочку волокна.
Для определения полного коэффициента затухания оптического волокна
должны быть учтены все факторы, перечисленные выше.

209.

210.

Коэффициент затухания для заданной длины волны оптического
излучения определяется как отношение вводимой в волокно оптической
мощности к мощности принятого из волокна оптического сигнала.
Обычно коэффициент затухания измеряется в децибелах на километр
(дБ/км) и зависит как от параметров оптического волокна, так и от
длины волны светового потока (амплитудно-волновая характеристика).
Представленный график
имеет несколько участков,
где затухание оптического сигнала
минимально.
Эти участки называются
окнами прозрачности волокна.

211.

Первое окно прозрачности расположено на длинах волн от 820 до 880 нм и используется в
основном для передачи сигналов на короткие расстояния с использованием
широкополосных светодиодных источников излучения и коротковолновых лазеров.
Основное достоинство такой аппаратуры – ее дешевизна.
Второе окно прозрачности, от 1285 до 1330 нм, активно используется в телекоммуникациях.
При относительно высоком затухании оптических сигналов, работающих в этом диапазоне,
это окно прозрачности позволяет использовать оптические источники с широкой полосой
излучения. Основная причина этого - минимальная величина хроматической дисперсии
кварцевого стекла, позволяющая использовать дешевые источники излучения.
Третье окно прозрачности перекрывает диапазон длин волн от 1525 до 1575 нм.
Основное достоинство его использования – минимальное затухание оптического сигнала.
Однако передача высокоскоростных потоков данных в этом диапазоне сталкивается с
обязательным условием компенсации повышенной дисперсии волокна, что ведет к
повышению стоимости ВОЛС.

212. Дисперсия

Дисперсия - это "размывание" или растягивание
светового импульса, происходящее во время передачи
его в оптическом волокне. Дисперсия сильно
ограничивает скорость работы оптических систем,
заметно снижая граничную полосу пропускания.

213.

214.

Хроматическая дисперсия
связана, прежде всего, с
зависимостью скорости
распространения светового
потока от длины волны
источника излучения.
В отличие от идеального
источника света, любой
реальный источник
излучает свет в некоторой
полосе частот.
Составляющие светового
импульса, имеющие разные
длины волн, достигают
конца оптического волокна
с различными задержками
времени, искажая, таким
образом, исходный
импульс.

215.

Хроматическая дисперсия выражается в пс/нм•км и
физически может быть выражена как разница
времени прохождения оптического световода длиной
один километр сигналами двух длин волн, причём эти
длины волн должны лежать в заданной полосе
спектра излучения оптического источника.

216. Поляризационно-модовая дисперсия

Основная мода передается по
одномодовому волокну в виде двух
ортогонально ориентированных
(перпендикулярных) волновых
составляющих.
Вследствие неидеальности
геометрических размеров
сердцевины, а также различного
рода механических и оптических
факторов появляется некоторая
асимметрия показателя преломления
и, как следствие, разность скоростей
распространения двух ортогонально
ориентированных мод.
Суммарный световой импульс на
выходе из световода, таким образом,
получается несколько искаженным.

217.

218.

Разность
времени
распространения
ортогонально
ориентированных мод одномодового оптического волокна,
выраженная
в
пикосекундах,
определяется
через
поляризационную модовую дисперсию (ПМД).
Появление такой асимметрии связано, прежде всего, с
неидеальностью геометрических размеров сердцевины, но на её
величину ощутимо влияют также и такие факторы, как перегибы
волокна, повив волокон в кабеле, натяжения волокон.
Все эти факторы закладываются еще на этапе производства
кабеля. Величина ПМД волокон кабеля, измеренная на кабельном
барабане перед началом строительства, после прокладки кабеля
изменится незначительно.

219.

Поляризационная модовая и хроматическая дисперсии
существенно
ограничивают
возможности
передачи
оптических сигналов по волокну и после затухания
являются наибольшим препятствием для повышения
дальности работы цифровых систем.
Хроматическая дисперсия может быть компенсирована,
как с помощью уменьшения полосы излучаемого спектра
лазерного источника, так и смещением хроматической
дисперсии кабеля в область более высоких длин волн.
Компенсация ПМД невозможна и может быть понижена
только с увеличением качества оптических волокон и
кабелей.

220. Ширина полосы пропускания

Полоса пропускания – это мера способности волокна передавать
определённый объём информации в единицу времени.
Чем шире полоса пропускания, тем выше скорость передачи волокна.
Например, одно волокно с градиентным профилем показателя преломления
может легко передавать 500 млн. бит информации в секунду (500Мбит/с).
Поскольку модовая дисперсия не зависит от длины волны излучения в
многомодовых изделиях, многие производители волокна и оптического
кабеля не используют в спецификации дисперсию. Вместо неё они
указывают произведение информационной ширины полосы
пропускания Δf на длину волокна l, выраженное в мегагерцах на километр

221. Зависимость длины линии передачи от ширины полосы пропускания для ОВ с параметром B=400МГц·км

Полоса пропускания B=400МГц·км
означает возможность передачи сигнала в
полосе 400МГц на расстояние 1км.
При одной и той же дисперсии
можно передавать сигнал более низкой
частоты на большее расстояние или более
высокой частоты на меньшее расстояние,
как показано на рисунке

222. Спектральное уплотнение каналов Wavelength division multiplexing, WDM

Мультиплексирование с разделением по длине волны — технология,
позволяющая одновременно передавать несколько информационных каналов по
одному оптическому волокну на разных несущих частотах.
Традиционные технологии телекоммуникаций позволяют по одному
оптическому волокну передать только один сигнал. Суть же технологии
спектрального, или оптического уплотнения заключается в возможности
организации множества раздельных сигналов SDH по одному волокну, а,
следовательно, многократном увеличении пропускной способности линии
связи.
Технология WDM позволяет существенно увеличить пропускную способность
канала, причем она позволяет использовать уже проложенные волоконнооптические линии. Благодаря WDM удается организовать двустороннюю
многоканальную передачу трафика по одному волокну (в обычных линиях
используется пара волокон — для передачи в прямом и обратном
направлениях).

223. Принцип работы систем со спектральным уплотнением

В простейшем случае каждый лазерный передатчик генерирует
сигнал на определенной частоте из частотного плана. Все эти сигналы
перед тем, как вводятся в оптическое волокно объединяются
мультиплексором (MUX). На приемном конце сигналы аналогично
разделяются демультиплексором (DEMUX). Здесь, так же как и в SDH
сетях, мультиплексор является ключевым элементом.
Передаваемый по технологии WDM световой поток, состоит из
различных длин волн (λ).

224.

Мультиплексирование – демультиплексирование сигналов в WDM
Принципиальная схема WDM достаточно проста. Для того чтобы
организовать в одном волокне несколько оптических каналов сигналы SDH
«окрашивают», то есть меняют оптическую длину волны для каждого
такого сигнала. «Окрашенные» сигналы смешиваются при помощи
мультиплексора и передаются в оптическую линию. В конечном пункте
происходит обратная операция - «окрашенные» сигналы SDH выделяются
из группового сигнала и передаются получателю.

225. Система передачи WDM

226.

227.

Оптический транспондер – устройство, обеспечивающее интерфейс между
оборудованием оконечного доступа и линией WDM. На входы же оптического
мультиплексора должны поступать оптические сигналы, спектральные параметры
которых, должны строго соответствовать стандартам, определённым рекомендацией ITU-T
G.692. Очевидно, что если на оптические входы мультиплексоров подать сигналы с
выходов оптических передатчиков SDH, то мультиплексирование осуществлено не будет.
Необходимое соответствие достигается благодаря применению в аппаратуре WDM
специального преобразователя длин волн - транспондера. Это устройство может иметь
различное количество оптических входов и выходов. Но если на любой вход транспондера
может быть подан оптический сигнал, параметры которого определены рекомендации
G.957, то выходные его сигналы должны по параметрам соответствовать рекомендации
G.692.
Оптический мультиплексор CWDM. Основой мультиплексора/демультиплексора
является дисперсионный элемент, способный разделить сигналы различных длин волн. В
современных CWDM-системах для разделения оптических несущих применяются,
относительно недорогие устройства на основе тонкопленочных фильтров (TFF, Thin Film
Filter). Для выделения длин волн с разносом 20 нм требуются фильтры с существенно
меньшим числом диэлектрических слоев, чем в случае DWDM-фильтров (примерно 50 и
150 слоев соответственно), что положительно сказывается на стоимости.

228.

Мультиплексоры/демультиплексоры, основанные на применении
многослойных тонкопленочных фильтров, являются (де)мультиплексорами
последовательного типа, то есть один фильтр выделяет один канал.
Использование таких устройств в системах с большим числом каналов (на
практике больше 4-х) может привести к значительному росту вносимых потерь, и в
этом случае иногда используют решеточные (де)мультиплексоры параллельного
или гибридного параллельно-последовательного типа. Принцип их работы
заключается в том, что приходящий сигнал проходит через волновод-пластину и
распределяется по множеству волноводов, фактически представляющих собой
дифракционную структуру AWG (arrayed waveguide grating).
При этом в каждом волноводе по-прежнему присутствуют все длины волн, т.е.
сигнал остается мультиплексным, только распараллеленным. Так как длины
волноводов отличаются друг от друга на фиксированную величину, потоки
проходят разный по длине путь. В итоге световые потоки собираются в волноводепластине, где происходит их фокусировка, и создаются пространственно
разнесенные максимумы, под которые и рассчитываются выходные полюса.
Физика процесса такая же, как в обычной дифракционной решетке, что и дало
название технологии. Мультиплексирование происходит обратным путем.

229. Виды WDM систем

В настоящее время получили распространение
следующие технологии
спектрального мультиплексирования:
• 2-канальный WDM;
• грубое спектральное мультиплексирование
(CWDM);
• плотное спектральное уплотнение (DWDM).
• сверхплотное спектральное уплотнение (HDWDM).

230. Принцип работы двухканального WDM

Главным достоинством таких систем является то, что из-за большого спектрального разноса
полностью отсутствует влияние каналов друг на друга. Этот способ позволяет либо удвоить
скорость передачи по одному оптическому волокну, либо организовать дуплексную связь.
Двухканальный WDM (иногда двунаправленный, bi-di WDM) является в настоящее время
наиболее распространенным решением из мира технологий WDM.

231.

Грубое спектральное мультиплексирование — CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) —
является технологией спектрального уплотнения с частотным разносом каналов не менее 200 ГГц, базирующейся на
использовании оптических каналов, лежащих в диапазоне от 1270 до 1610 нм и отстоящих друг от друга на
расстоянии 20 нм, как специфицировано рекомендацией ITU с идентификатором ITU-T G-694.2. Для компенсации
эффекта поглощения на длине волны 1383 нм стали применять специальные волокна с нулевым «водяным пиком»
(ZWPF, LWPF).
Область применения технологии CWDM — городские сети с расстоянием до 50 км. Достоинством
этого вида WDM систем является низкая (по сравнению с остальными типами) стоимость оборудования вследствие
меньших требований к компонентам. Решения CWDM рассматриваются как дешевая замена более дорогих систем
DWDM в тех случаях, когда пользователям требуется не более 8-16 каналов WDM.
Отличаясь невысокой стоимостью, простотой монтажа и невысокими требованиями к качеству
существующей оптической инфраструктуры, данная технология позволяет передавать по одному волокну до 16 (18)
потоков данных. При этом решение абсолютно невосприимчиво к типам и скоростям передаваемого трафика, так
как мультиплексирование происходит на физическом уровне. Так, в одном волокне легко могут "сосуществовать"
несколько потоков Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet, потоки SDH STM. Таким образом, CWDM позволяет
радикальным образом увеличить пропускную способность оптической сети без прокладки нового
оптического кабеля.
CWDM использует для работы широкий диапазон длин волн: от 1310 до 1610 нм, что требует наличия оптического
кабеля на основе волокна без «водного пика».
В полную ширину спектра 340 нм с занимаемой областью 1270-1610 нм входят 18 стандартных каналов с
шагом 20 нм.
Три стандартных канала CWDM: 1370, 1390 и 1410 нм - расположены около этого пика. Они могут быть причиной
определенных трудностей (вызванных необходимостью индивидуальной подстройки коэффициентов усиления
каналов в тракте ВОСП) при реализации полного (18 каналов) варианта использования полосы CWDM. Если
исключить эти три канала, то возможности расширения ограничиваются семью каналами и максимальное общее
число рабочих каналов составит 15, что вполне может удовлетворить многих пользователей.

232. Зависимость потерь в типовом одномодовом оптоволокне от длины волны передаваемого оптического сигнала

233. Ниже приведены расшифровки названий оптических диапазонов:

O – первичный диапазон (Original, 1260-1360 нм);
E – расширенный диапазон (Extended, 1360-1460 нм);
S – коротковолновый диапазон (short wavelength, 14601530 нм);
C – стандартный диапазон (Conventional, 1530-1570);
L – длинноволновый диапазон (Long wavelength, 15701625 нм).

234.

В черно-белый диапазон входят длины световых волн: 1270,
1290, 1310, 1330, 1350, 1370, 1390, 1410, 1430 и 1450 нм. Далее идут
«цветные» диапазоны:
• Серый – 1470 нм
• Фиолетовый – 1490 нм
• Синий – 1510 нм
• Зеленый – 1530 нм
• Желтый – 1550 нм
• Оранжевый – 1570 нм
• Красный – 1590 нм
• Коричневый – 1610 нм

235.

Плотное спектральное мультиплексирование — DWDM (Dense Wavelength Division
Multiplexing) — технология для объединения еще гораздо большего числа длин волн, нежели это
предусмотрено предыдущей технологией. Большинство ведущих производителей предлагают
DWDM-оборудование, позволяющее мультиплексировать в С-диапазоне (1530-1565 нм) до 40
оптических каналов при ширине одного канала 100 ГГц или до 80 оптических каналов при его
ширине 50 ГГц. В этом случае максимальная емкость одного оптического канала составляет 10
Гбит/с (уровень STM-64). В диапазоне L (1570-1605 нм) максимальное число оптических каналов
может достигать 160 при ширине канала 50 ГГц. В этой же полосе работают легированные эрбием
усилители оптического сигнала (EDFA).
Частотный план для DWDM систем определяется стандартом ITU G.694.1. Область
применения — магистральные сети. Этот вид WDM систем предъявляет более высокие
требования к компонентам, чем CWDM (ширина спектра источника излучения, температурная
стабилизация источника и т. д.). Толчок к бурному развитию DWDM сетей дало появление недорогих
и эффективных волоконных эрбиевых усилителей (EDFA), работающих в промежутке от 1525 до
1565 нм (третье окно прозрачности кварцевого волокна).
Сверхплотное спектральное уплотнение — HDWDM (High Dense Wavelength Division
Multiplexing) — перспективная технология спектрального уплотнения, позволяющая поднять
количество уплотняемых каналов еще в 2-4 раза, по отношению к DWDM. В настоящий момент еще
не получила распространения.

236.

Сравнительные
характеристики технологий WDM.
CWDM
(грубое СУ)
DWDM
(плотное СУ)
HDWDM
(сверхплотное СУ)
Шаг каналов
20 нм
1,6 нм
200, 100, 50 ГГц
0,4 нм
25, 12,5 ГГц
Используемые
диапазоны
O, E, S, C, L
S, C, L
C, L
Число каналов
до 18
64 (32 и 32)
более 64
Относительная
стоимость
низкая
высокая
высокая

237. Тонкопленочные фильтры.

Схема простейшего TFF-фильтра – интерферометр Фабри-Перо с оптической толщиной порядка λ

238.

Основой мультиплексоров являются многослойные тонкопленочные фильтры
(FTT – Thin-Film Filter), они широко используется в CWDM/DWDM-системах
как недорогие и эффективные устройства для ввода/вывода относительно
небольшого числа каналов. Своим успехом эти мультиплексоры обязаны
удачному сочетанию двух хорошо отработанных технологий: нанесения
многослойных интерференционных покрытий и ввода света в волокно с
помощью градиентных линз.
Основные составляющие
части:
•1 – тонкопленочный фильтр;
•3 – двухволоконный пигтейл;
•4 - C линза;
•5 - одноволоконный пигтейл;
•6 – стеклянная трубка;
•7 – кварцевая трубка;
•8 – стальная или пластиковая
трубка;
•2 – G линза;
•9 – защитный наконечник.

239. Принцип работы FTT

Каждый фильтр работает
следующим образом: оптический
сигнал на частоте, соответствующей
одной из длин волн частотной сетки
CWDM может передаваться между
портами фильтра Pass и Com.
Остальные длины волн
диапазона CWDM между данными
портами не передаются, т.е.
фильтруются и передаются между
портами Reflection и Com.
Порты Pass и Reflection
изолированы относительно друг
друга, оптический сигнал между
ними не передается.

240. Мультиплексор на основе AWG (Arrayed Waveguide Grating)

Решетки на основе массива волноводов AWG (Arrayed Waveguide
Grating) — интегральный оптический компонент, представляющий
дифракционную решетку на поверхности или в объёме оптического
планарного оптического волновода и выполняющий функции
оптического мультиплексора/демультиплексора.
Эти устройства способны мультиплексировать множества длин волн в
одном оптическом волокне, тем самым увеличивая пропускную способность
оптических сетей.
Устройства основаны на фундаментальном принципе оптики,
заключающемся в том, что световые волны разных длин волн не влияют
друг на друга линейно. Это означает, что, если каждый канал в сети
оптической связи использует свет немного другой длины волны, то свет от
многих из этих каналов может переноситься одним оптическим волокном с
незначительными перекрестными помехами между каналами.

241. Схема построения AWG мультиплексора

242.

Мультиплексоры AWG представляют собой кристалл,
созданный из множества оптических волноводов (множество
волокон, сплавленных в единую структуру).
В AWG мультиплексорах мультиплексирование и
демультиплексирование различных длин волн производится
одновременно в рамках одного и того же элемента.
Принцип работы: мультиплексируемый оптический сигнал
подаётся на выходную фокусирующую пластину и по мере
прохождения массива волноводов на входной фокусирующей
пластине смешивается с другими сигналами и передаётся в линию.
Демультиплесируемый сигнал проделывает обратный путь от
входной фокусирующей пластины до выходной.

243.

244.

MPLS (англ. multiprotocol label switching) — многопротокольная
коммутация по меткам) — механизм в высокопроизводительной
телекоммуникационной сети, осуществляющий передачу данных от
одного узла сети к другому с помощью меток.

245. Основные преимущества технологии IP/MPLS:

• более высокая скорость продвижения IP-пакетов по сети за счёт
сокращения времени обработки маршрутной информации;
• возможность организации информационных потоков в каналах связи. С
помощью меток каждому информационному потоку (например,
несущему телефонный трафик) может назначаться требуемый класс
обслуживания (CoS (англ.)). Потоки с более высоким CoS получают
приоритет перед всеми другими потоками. Таким образом, с помощью
MPLS обеспечивается качество обслуживания (QoS), присущее сетям
SDH и ATM;
• полное обособление друг от друга виртуальных корпоративных сетей за
счёт создания для каждой из них своеобразных туннелей;
• прозрачный пропуск через ядро IP/MPLS трафика протоколов Ethernet,
Frame relay или ATM, что позволяет подключать пользователей,
использующих все эти разнообразные протоколы.

246. Пример домена MPLS сети

247. Основной принцип MPLS — маршрутизаторы коммутируют пакеты по меткам, не заглядывая внутрь пакета MPLS. Первый — добавляет,

последний — удаляет.

248. Передача пакета данных от ПК1 до узла назначения:

1. ПК1 — обычный компьютер — отправляет пакет на удалённый сервер.
2. Пакет доходит до R1. Он добавляет метку 18. Она вставляется между заголовком IP и
Ethernet. По FIB (таблице меток) видно, что пакету с адресатом 6.6.6.6 нужно добавить
метку 18 и отправить в интерфейс FE0/0. Соответственно, он добавляет заголовок MPLS и
прописывает в него 18.
3. R2 получает этот пакет, в заголовке Ethernet видит, что это MPLS-пакет, считывает метку
и обращается к своей таблице меток: если пакет MPLS пришёл с меткой 18, её нужно
поменять на 20 и отправить пакет в интерфейс FE0/0.
4. R5 совершает аналогичные действия — видит, что пришёл пакет с меткой 20, её нужно
поменять на 0 и отправить в FE1/0. Без всякого обращения к таблице маршрутизации.
5. R6, получив пакет MPLS, видит в своей таблице, что теперь метку надо снять. А, сняв её,
видит IP адрес пакета. Дальше пакет передаётся обычным образом по таблице
маршрутизации (IP протоколу) уже безо всяких меток.

249. LSR — Label Switch Router

Intermediate LSR Ingress LSR
Egress LSR
LER

250.

• LSR — Label Switch Router — это любой маршрутизатор в сети MPLS. Называется он так,
потому что выполняет какие-то операции с метками.
• LSR делится на 3 типа:
Intermediate LSR — промежуточный маршрутизатор MPLS — он выполняет операцию Swap
Label - операция замены метки
Ingress LSR — «входной», первый маршрутизатор MPLS — он выполняет операцию Push
Label - операция добавления метки к пакету данных
Egress LSR — «выходной», последний маршрутизатор MPLS — он выполняет операцию Pop
Label - операция удаления метки
• LER — Label Edge Router — это маршрутизатор на границе сети MPLS.
В частности Ingress LSR и Egress LSR являются граничными, а значит они тоже LER.
• LSP — Label Switched Path — путь переключения меток. Это однонаправленный канал от
Ingress LSR до Egress LSR, то есть путь, по которому фактически пройдёт пакет через
MPLS-сеть или последовательность LSR.
LSP на самом деле однонаправленный. Это означает, что, во-первых, трафик по нему
передаётся только в одном направлении, во-вторых, если существует «туда», не обязательно
существует «обратно», в-третьих, «обратно» не обязательно идёт по тому же пути, что «туда».

251.

• Label — метка — значение от 0 до 1 048 575.
На основе неё LSR принимает решение, что с пакетом делать: какую
новую метку повешать, куда его передать. Является частью заголовка
MPLS.
• Label Stack — стек меток. Каждый пакет может нести несколько
меток — одну над другой.
Решение о том, что делать с пакетом принимается на основе верхней
метки. Каждый слой играет какую-то свою роль. Например, при
передаче пакета используется транспортная метка (верхняя), то есть
метка, организующая транзит от первого до последнего
маршрутизатора MPLS. На всех промежуточных узлах она меняется
с одной на другую. Сервисные метки (нижняя метка) могут нести
информацию о том, что данный пакет принадлежит определённому
VPN. Она добавляется Ingress LSR и больше не меняется нигде до
самого Egress LSR, который в итоге её снимает.

252.

Транспортная метка
Таким образом, нам необходима транспортная метка. Она верхняя стеке. Она определяет LSP и меняется на каждом узле.
Она добавляется (PUSH) Ingress LSR и удаляется (POP) Egress LSR (или Penultimate LSR в случае PHP). На всех промежуточных узлах она меняется с одной на другую
(SWAP).
Распространением транспортных меток занимаются протоколы LDP и RSVP-TE. Об этом мы тоже очень хорошо поговорили в прошлой статье и не будем
останавливаться сейчас.
В целом транспортная метка нам мало интересна, поскольку всё и так уже понятно, за исключением одной детали — FEC.
FEC здесь уже не сеть назначения пакета (приватный адрес клиента), это адрес последнего LSR в сети MPLS, куда подключен клиент.
Это очень важно, потому что LSP не в курсе про всякие там VPN, соответственно ничего не знает о их приватных маршрутах/префиксах. Зато он хорошо знает адреса
интерфейсов Loopback всех LSR.
Так вот к какому именно LSR подключен данный префикс клиента, подскажет BGP — это и будет FEC для транспортной метки.
В нашем примере R1, опираясь на адрес назначения клиентского пакета, должен понять, что нужно выбрать тот LSP, который ведёт к R3.
Сервисная метка
Нижняя метка в стеке — сервисная. Она является уникальным идентификатором префикса в конкретном VPN.
Она добавляется Ingress LSR и больше не меняется нигде до самого Egress LSR, который в итоге её снимает.
FEC для Сервисной метки — это префикс в VPN, или, грубо говоря, подсеть назначения изначального пакета. В примере ниже FEC – 192.168.1.0/24 для VRF C3PO и
172.16.1.0/24 для VRF TARS.

253. Стек меток

254. Формат записи в стеке меток

32 бита
20 бит
Label
3 бита 1 бит
TC
S
8 бит
TTL

255. Каждая запись в стеке меток состоит из следующих четырёх полей:

• значение метки (label);
• CoS, ТС - поле «класс трафика» (traffic class);
используется для реализации механизмов качества
обслуживания (QoS) и явного уведомления о
перегрузке;
• S - флаг «дно стека» (bottom of stack); индикатор дна
стека, если флаг установлен в 1, то это означает, что
текущая метка последняя в стеке;
• TTL - (time to live); используется для предотвращения
петель MPLS коммутации.

256. Пространство значений меток

Следующие номера меток зарезервированы для различных целей:
• метка с номером 0 может использоваться только как последняя метка в стеке. Наличие метки 0
означает, что заголовок MPLS должен быть удалён, и последующая маршрутизация пакета
должна основываться на значении заголовка IPv4;
• метка с номером 1 имеет особое название — метка оповещения маршрутизатора (англ. router
alert label). Использование метки 1 аналогично использованию опции «Router alert option» при
передаче в IP-пакетах. Метка 1 не может использоваться как последняя метка в стеке;
• метка с номером 2 может использоваться только как последняя метка в стеке. Наличие метки 2
означает, что заголовок MPLS должен быть удалён, и последующая маршрутизация пакета
должна основываться на значении заголовка IPv6;
• метка с номером 3 имеет особое название — неявная нулевая метка (англ. implicit NULL label).
Метку 3 может присваивать и рассылать LSR, но метка, в действительности, никогда не может
использоваться в стеке меток. Если LSR встретит данную метку в стеке меток, то вместо замены
одной метки на другую LSR удалит весь стек меток. Хотя в действительности метка 3 не может
появиться в стеке меток, она должна быть указана в LDP;
• метки с номерами от 4 до 15 зарезервированы.

257. PHP Penultimate Hop Popping. Для того, чтобы два раза не обрабатывать заголовки MPLS — сначала на предпоследнем маршрутизаторе,

потом ещё на
выходном, метку можно
снимать на предпоследнем
LSR. Это и называется PHP.
Для PHP существует
специальная метка — 3.
Пример: для FEC 6.6.6.6 и
172.16.0.2 R6 выделяет метку 3
и сообщает её R5.
При передаче пакета на R6 R5
должен назначить ему
фиктивную метку — 3, но
фактически она не
применяется и в интерфейс
отправляется голый IP-пакет
(стоит заметить, что PHP
работает только в сетях IP) —
то есть процедура Pop Label
была выполнена ещё на R5.

258. Протоколы MPLS

• Label Distribution Protocol —LDP — протокол, с помощью
которого два LER граничных маршрутизатора в сети MPLS обмениваются
информацией об отображении меток.
• Resource ReSerVation Protocol RSVP — протокол резервирования
сетевых ресурсов. С целью сообщения маршрутизаторам сети
потребностей конечных узлов по качеству обслуживания потоков
используется дополнительный протокол — RSVP.
• Multiprotocol BGP (MP-BGP) - это расширение протокола BGP,
позволяющее ему передавать информацию о маршрутизации сразу для
нескольких сетевых уровней и адресных семейств. MP-BGP может
передавать информацию, используемую для многоадресной
маршрутизации, отдельно от путей, используемых для однонаправленной
маршрутизации транзитных IP-пакетов. Классическая версия протокола
BGP (Border Gateway Protocol) может поддерживать только одноадресные
префиксы IPv4. MP-BGP (Multiprotocol BGP) поддерживает множество
различны адресов.

259.

• Label Distribution Protocol —LDP — протокол, с помощью
которого два LER граничных маршрутизатора в сети MPLS
обмениваются информацией об отображении меток.
• Resource ReSerVation Protocol RSVP — протокол резервирования
сетевых ресурсов. С целью сообщения маршрутизаторам сети
потребностей конечных узлов по качеству обслуживания потоков
используется дополнительный протокол — RSVP.
• Multiprotocol BGP (MP-BGP) - это расширение протокола BGP,
позволяющее ему передавать информацию о маршрутизации сразу для
нескольких сетевых уровней и адресных семейств. MP-BGP может
передавать информацию, используемую для многоадресной
маршрутизации, отдельно от путей, используемых для
однонаправленной маршрутизации транзитных IP-пакетов.
Классическая версия протокола BGP (Border Gateway Protocol) может
поддерживать только одноадресные префиксы IPv4. MP-BGP
(Multiprotocol BGP) поддерживает множество различны адресов.

260.

261.

262. Настройка BGP с MPLS и без нее.

263. BGP — это протокол динамической маршрутизации, являющийся единственным EGP( External Gateway Protocol) протоколом. Данный

протокол используется для построения маршрутизации в
интернете.
• На каждом маршрутизаторе в нашей AS должен быть настроен BGP. Иначе
мы не сможем передавать трафик соседних AS и наших клиентов, через
нашу AS. Каждый маршрутизатор должен знать все маршруты.
• Когда в нашей сети настроен MPLS, не обязательно настраивать BGP на
каждом маршрутизаторе в сети. Достаточно настроить его только на
пограничных маршрутизаторах в AS, на тех, которые подключены к другим
клиентам или провайдерам.
• Кроме того, что BGP теперь можно не настраивать на каждом
маршрутизаторе в AS, маршрутизаторам также не нужно создавать метку для
каждого префикса BGP. Достаточно знать как добраться до IP-адреса,
который указан как next-hop. То есть, если сессия BGP настроена между
Loopback0 R1 и Loopback0 R6, то в таблице меток ничего не изменится, даже
если каждый из них передает по BGP сотни тысяч маршрутов:

264.

• . Маршрутизаторы, расположенные на входе или выходе MPLS-сети,
называются LER (англ. label edge router — граничный маршрутизатор меток). LER на
входе в MPLS-сеть добавляют метку MPLS к пакету данных, а LER на выходе из MPLSсети удаляет метку MPLS из пакета данных. Маршрутизаторы, выполняющие
маршрутизацию пакетов данных, основываясь только на значении метки,
называются LSR (англ. label switching router — коммутирующий метки
маршрутизатор). В некоторых случаях пакет данных, поступивший на порт LER, уже
может содержать метку, тогда новый LER добавляет вторую метку в пакет данных.
Метки между LER и LSR распределяются с помощью LDP (англ. Label Distribution
Protocol — протокол распределения меток)[7]. Для того, чтобы получить полную
картину MPLS-сети, LSR постоянно обмениваются метками и информацией о
каждом соседнем узле, используя стандартную процедуру. Виртуальные каналы
(туннели), называемые LSP (англ. label switch path — пути коммутации меток),
устанавливаются провайдерами для решения различных задач, например, для
организации VPN или для передачи трафика через сеть MPLS по указанному
туннелю. Во многом LSP ничем не отличается от PVC в сетях ATM или Frame relay, за
исключением того, что LSP не зависят от особенностей технологий канального
уровня.

265.

266. Пространство значений меток

• Поле значения метки в MPLS заголовке занимает 20 бит, таким образом максимально возможное значение метки равно 2* 1
048 576.
• Следующие номера меток зарезервированы для различных целей:
• метка с номером 0 может использоваться только как последняя метка в стеке. Наличие метки 0 означает, что заголовок
MPLS должен быть удалён, и последующая маршрутизация пакета должна основываться на значении заголовка IPv4;
• метка с номером 1 имеет особое название — метка оповещения маршрутизатора (англ. router alert label). Использование
метки 1 аналогично использованию опции «Router alert option» при передаче в IP-пакетах. Метка 1 не может использоваться
как последняя метка в стеке;
• метка с номером 2 может использоваться только как последняя метка в стеке. Наличие метки 2 означает, что заголовок
MPLS должен быть удалён, и последующая маршрутизация пакета должна основываться на значении заголовка IPv6;
• метка с номером 3 имеет особое название — неявная нулевая метка (англ. implicit NULL label). Метку 3 может присваивать
и рассылать LSR, но метка, в действительности, никогда не может использоваться в стеке меток. Если LSR встретит данную
метку в стеке меток, то вместо замены одной метки на другую LSR удалит весь стек меток. В действительности метка 3 не
может появиться в стеке меток, она должна быть указана в LDP;
• метки с номерами от 4 до 15 зарезервированы.

267. RSVP

RSVP — протокол резервирования сетевых ресурсов (Resource
ReSerVation Protocol).
С целью сообщения маршрутизаторам сети потребностей конечных узлов
по качеству обслуживания потоков используется дополнительный протокол —
RSVP.
Работает он следующим образом:
узел-источник до передачи данных, требующих определённого нестандартного
качества обслуживания (например, постоянной полосы пропускания для
передачи видеоинформации), посылает по сети специальное сообщение в
формате протокола RSVP. Это сообщение о пути (path message) содержит
данные о типе передаваемой информации и требуемой пропускной
способности.
Оно передаётся между маршрутизаторами по всему пути от узлаотправителя до адреса назначения, при этом определяется последовательность
маршрутизаторов, в которых необходимо зарезервировать определённую полосу
пропускания.

268.

269. Multiprotocol BGP (MP-BGP) 

Multiprotocol BGP (MP-BGP)
Multiprotocol BGP (MP-BGP) - это расширение протокола BGP,
позволяющее ему передавать информацию о маршрутизации сразу для
нескольких сетевых уровней и адресных семейств. MP-BGP может передавать
информацию, используемую для многоадресной маршрутизации, отдельно от
путей, используемых для однонаправленной маршрутизации транзитных IPпакетов. Классическая версия протокола BGP (Border Gateway Protocol) может
поддерживать только одноадресные префиксы IPv4. MP-BGP (Multiprotocol
BGP) поддерживает множество различны адресов. MP-BGP так же используется
в MPLS VPN, где MP-BGP используется для обмена VPN. Для каждого
различного типа адресации, MP-BGP использует различные адресные
семейства.
BGP (англ. Border Gateway Protocol – протокол граничного шлюза) —
динамический протокол маршрутизации. Относится к классу протоколов
маршрутизации внешнего шлюза (англ. EGP — External Gateway Protocol).
Данный протокол предназначен для обмена информацией о достижимости
подсетей между автономными системами (АС, англ. AS — autonomous system).
Передаваемая информация включает в себя список АС, к которым имеется
доступ через данную систему. Выбор наилучших маршрутов осуществляется
исходя из правил, принятых в сети.

270.

271. Компенсатор дисперсии

Компенсатор хроматической дисперсии (DCM) представляет собой
устройство с катушкой особого оптического волокна DCF (dispersion
compensation fibre), которое имеет отрицательное значение
хроматической дисперсии, при прохождении по которому
оптического сигнала восстанавливается фронт импульсов этого
сигнала. Данный тип устройств является пассивным.

272. Особенности SDH сети

• Первая особенность иерархии SDH - поддержка в качестве входных сигналов
каналов доступа только трибов PDH и SDH.
• Вторая особенность иерархии SDH - трибы должны быть упакованы в
стандартные помеченные контейнеры, размеры которых определяются уровнем
триба в иерархии PDH.
• Третья особенность иерархии SDH - положение виртуального контейнера может
определяться с помощью указателей, позволяющих устранить противоречие
между фактом синхронности обработки и возможным изменением положения
контейнера внутри поля полезной нагрузки.
• Четвертая особенность иерархии SDH - несколько контейнеров одного уровня
могут быть сцеплены вместе и рассматриваться как один непрерывный
контейнер, используемый для размещения нестандартной полезной нагрузки.
• Пятая особенность иерархии SDH состоит в том, что в ней предусмотрено
формирование отдельного (нормального для технологий пакетной обработки в
локальных сетях) поля заголовков размером 9x9=81 байт. (5184 Мбит/с)

273. Проблемы передачи высокоскоростного трафика.

Первая проблема, с которой столкнулись разработчики технологии SDH, состояла в необходимости передачи
высокоскоростного трафика. Некоторые технологии NGN и соответствующие им скорости передачи данных.
Технология и скорость передачи данных, Мбит/с
• Ethernet -10 Мбит/с
• Fast Ethernet - 100 Мбит/с
• Gigabit Ethernet - 1,25 Гбит/с
• Fibre Channel - 1,06 Гбит/с, 2,12 Гбит/с, 10 Гбит/с
• ESCON - 1,6 Гбит/с
Технология классической SDH оказывается совершенно неадаптированной к скоростям передаваемого
трафика. По основному своему назначению технология SDH как технология первичной сети, должна
обеспечить формирование канала передачи.
Данные же в классической SDH передаются в контейнерах С-12, С-3 и С-4 со скоростями Е1, Е3, Е4.
Из перечисленных технологий только Ethernet и Fast Ethernet могут передаваться по классической SDH без
модификаций. Высокоскоростные мультисервисные технологии не имеют соответствующего транспорта в
рамках классической SDH.
Таким образом, необходимо адаптировать систему SDH к передаче высокоскоростных цифровых сигналов
(расширить «трубу» самой технологии SDH).

274. Схема преобразований СЦИ

275. Схема преобразований СЦИ

276. Емкости конкатенированных контейнеров VC-4-Nc

Тип VC-4
Емкость, кбит/с
Размер интервала
выравнивания
Транспорт SDH
VC-4
149 760 кбит/с
3 байта
STM-1
VC-4-4c
599 040 кбит/с
12 байтов
STM-4
VC-4-16c
2 396 160 кбит/с
48 байтов
STM-16
VC-4-64c
9 584 640 кбит/с
192 байта
STM-64
VC-4-256c
38 338 560 кбит/с
768 байтов
STM-256
*Конкатенация ( «присоединение цепями; сцепление») — операция
склеивания объектов линейной структуры

277.

278.

Виртуальный контейнер 4-го уровня VC-4 Xc
c- означает смежную сцепку, а X – кол-во контейнеров входящих в эту сцепку. X
может быть от 4 до 256.
Он образуется следующим способом:
Образуется поле C-4-Xc состоящее из X*260 числа контейнеров (если нам
нужно передать большее кол-во информации, мы берем 4 порта и объединяем их
в такое большое поле).
Обработка считывается слева направо, сверху вниз.
VC-4 Xc, является одним виртуальным контейнером и подлежит
техническому обслуживанию, как единая структура. При объединении
контейнеров остаются пустые места, и эти места занимаются фиксированной
вставкой. Она будет иметь количество столбцов X-1. Фиксированная вставка –
это остановка аппаратуры, в этот момент времени ничего не передается.
На приемном конце считываются контейнеры и чтобы не сбиться, они
объединяются не побайтно, а по группам байт. Величина группы зависит от
уровней. На первом уровне объединяется побайтно, на втором уровне в группу 4
байта, потом в 16 и т.д.

279.

Каскадное объединение :

280. Трактовый заголовок POH

281.

Заголовок для сцепки только один, который соответствует заголовку
первого контейнера. Вместо остальных заголовков ставится вставка. На приемном
конце эти заголовки присваиваются каждому из разъединенных контейнеров, и
соответствующим образом обрабатываются. Каждый элемент заголовка – 1 байт, и
скорость передачи каждого заголовка 64 кбит/с. Исключение составляют 2 заголовка
– J1 и H4. Эти два байта могут образовать сверхциклы.
Для того, чтобы получить адрес передатчика национальной сети, нужно 16
байт. 16-байтный сверхцикл образует заголовок J1. Счетчик образуется здесь же:
первый байт – сверхцикловая синхронизация, и каждый последний бит каждого
последующего байта делается нулевым. Счетчик находится в H4.
B3 – проверка наличия ошибок. Здесь содержится кодовое слово, которое
пришло с дальнего конца. Ошибки анализируются в своем контейнере,
сравниваются с кодовым словом, которое пришло, и если слова совпадают, то это
значит, что ошибок нет. Если было превышено допустимое число ошибок, то
необходима остановка и ремонт тракта.

282.

C – метка контейнера. Указывает, какого вида информация
содержится в контейнере. Нас интересует два вида:1. ничего не
содержится – в этом случае здесь могут быть случайные ошибкишумы, которые могут быть восприняты как аварийная информация;
2 - поле может быть занято ячейками – в этом случае здесь будет
поставлено то, что предается в ячейке.
G1, F2 и F3, которые соответствуют организации каналов для
передачи служебной информации. G отдается оператору сети, чтобы
он мог организовать свои каналы. Эти каналы могут быть как
обычный телефонный речевой канал, а может быть как цифровой.
K3 – его используют при использовании протокола переключения на
резерв, и здесь содержатся сведения об ошибках на дальнем конце.
N1 – сведения о транзитных соединениях.

283.

Структура VC-4-Xc транспортируется в Х AU-4. В первом
AU-4 указатель PTR фиксирует начало VC-4-Xc по байту J1. В
остальных AU-4 (Х–1) проставляется метка сцепления,
используемая для выравнивания нагрузки при изменении
значения PTR. Структура VC-4-Xc используется в едином
соединении от точки до точки.
Для спецификации виртуально сцепленных VC-4-Xv
используются байты Н4 заголовка РОН. Это необходимо,
поскольку VС-4-Xv отдельно транспортируются в сети.
Спецификация каждого сцепленного виртуального контейнера
производится четырьмя старшими (5–8) битами Н4 в сверхцикле
512 мс. Индикатором сверхцикла выступает группа младших бит
(1–4). Кроме того, Н4 может поддерживать функции регулировки
ёмкости канала.

284. Основная стратегия развития современных систем передачи

Постепенный переход от классического деления «первичная
сеть – вторичные сети» к мультисервисной концепции
«транспортная сеть – сети доступа».
Основным направлением совершенствования сетей SDH
является постепенный переход к транспортным сетям нового
поколения путем постепенной адаптации к передаче
пакетного трафика.

285.

286.

287. SMS-600V мультиплексор Синхронной Цифровой Иерархии (SDH) второго поколения.

288. Оборудование характеризуется следующими основными особенностями: - Гибкая архитектура изделия допускает взаимозаменяемость

блоков
составляющих каналов (например, для блоков STM1 и 2M могут
использоваться одни и те же слоты полки);
- Возможность модернизации от конфигурации ADM STM-1 к STM-4.
SMS-600V может мультиплексировать сигналы 2М (2048 Кбит/с), 34М
(34368 Кбит/с), 140М (139264 Кбит/с) и STM-1 (155520 Кбит/с) в
магистральный синхронный сигнал STM-1 или STM-4 (622080 Кбит/с).
Кроме мультиплексирования может производиться кроссконнект
(коммутацию) сигналов на уровнях VC-12, VC-3 и VC-4.

289. Оборудование характеризуется следующими основными особенностями:

• Гибкая архитектура изделия допускает взаимозаменяемость блоков составляющих каналов
• Возможность модернизации от конфигурации МВВ STM-1 и STM-4;
• Добавлена поддержка новых сетевых архитектур, включая линейный режим (местный
кроссконнект);
• Поддержка функции TSI (time slot interchange – чередование временных интервалов) для
уровней VC-12, VC-3, VC-4;
• Поддержка максимального соотношения каналов ввода-вывода до 200% от магистрального
сигнала;
• Снижение потребляемой мощности и требований к компонентам;
• Совместимость с новыми версиями стандартов МСЭ-Т и стандартами (ETSI);
• Работа при смешанных составляющих сигналах;
• Поддержка устройств по эксплуатации, управлению, техобслуживанию и загрузке;
• Возможность расширения без вывода из эксплуатации.

290.

• Блок STM1o является оптическим интерфейсом STM-1.
В тракте передачи блока STM1o: Поступающие от блока TSI TUG-3
мультиплексируются. В результате добавления заголовка POH VC-4 формируется
VC-4, после добавления указателя АU-4 PTR формируется административный блок
AU-4. К AU-4 добавляется RSOH и MSOH для получения сигнала STM-1. Затем
сигнал STM-1 после скремблирования преобразуется в оптический сигнал и
направляется на выходной разъем блока STM1o. В случае кросконнекта от блока
TSI на вход блока STM1o могут поступать вместо TUG-3 сигналы TU-12, TU-3 или
AU-4, из которых будет сформирован оптический STM-1.
В тракте приёма блока STM1o оптический сигнал STM-1 обрабатывается
следующим образом: оптический сигнал STM-1 в фотоприёмнике преобразуется в
электрический сигнал. Из сигнала STM-1 выводятся заголовки RSOH и MSOH.
После обработки указателя AU-4 PTR. формируется в VC-4. Производится вывод
заголовка POH VC-4 и демультиплексирование в результате формируются сигналы
TUG-3, которые направляется в блок TSI. В случае кроссконнекта (на уровне VC12 или VC-3) производится обработка указателя TU-12 или TU-3. Получающийся
сигнал TU-12, TU-3 или AU-4 направляется на блок TSI.

291.

• Блок STM4 является оптическим интерфейсом STM-4, в тракте передачи
мультиплексирует четыре сигнала AU-4 в STM-4, а затем преобразует его в
оптический сигнал для передачи другим SMS-600V или более скоростному
оборудованию (например, SMS-2500). В тракте приема преобразует оптический
сигнал в электрический и демультиплексирует его.

292.

Блок 2М (интерфейс 2М) принимает двадцать один сигнал 2048 Кбит/с и
мультиплексирует их в один сигнал TUG-3. При демультиплексировании
происходит обратное преобразование.
В тракте передачи блока 2М сигналы 2048 Кбит/с подаются на
многоконтактные разъемы оборудования и обрабатываются следующим
образом: Сигналы 2048 Кбит/с в коде HDB3 преобразуются в код NRZ. Для
получения сигнала VC-12 вводятся дополнительные биты заполнения и
добавляется POH VC-12. Для получения сигнала TU-12 к VC-12 добавляется
указатель TU-12.Три сигнала TU-12 мультиплексируются в сигнал TUG-2. Семь
сигналов TUG-2 мультиплексируются, добавляются фиксированные 18 байт
заполнения, в результате чего получается сигнал TUG-3, который затем
направляется в блок TSI.
В тракте приёма блока 2М сигнал TUG-3, получаемый от блока TSI,
обрабатывается следующим образом: TUG-3 демультиплексируется в семь
TUG-2. Каждый TUG-2 демультиплексируется в три TU-12. Выводится
указатель TU-12. Выводится POH VC-12 и производится выделение из VC-12
сигналов 2048 Кбит/с. Сигналы 2048 Кбит/с преобразуются из кода NRZ
(однополярного) в код HDB3 (биполярный) и направляются на выходные
разъемы.

293.

В блок 140M поступает сигнал 139264 Кбит/с в коде CMI. Сигнал
140M поступает на стандартные разъемы для подключения
коаксиального кабеля.
В тракте передачи блока 140М сигналы 139264 Кбит/с
преобразуются из кода CMI в код NRZ. К сигналу добавляются
фиксированные байты заполнения и POH VC-4, формируется сигнал
VC-4. Для получения сигнала AU-4 к VC-4 добавляется указатель
AU-4. AU-4 подается на блок TSI.
В тракте приёма блока 140М сигнал AU-4 принимается от блока
TSI. После обработки указателя AU-4 сигнал AU-4
преобразовывается в VC-4. Производится вывод POH VC-4 и сигнал
VC-4 преобразовывается в сигнал 139264 Кбит/с. Сигнал 139264
Кбит/с преобразуется из кода NRZ в код CMI и подается на выходные
разъемы оборудования.

294.

• Блок TSI (Time Slot Interchange - обмен TIME SLOT-ами) блок перекроссировки
временных интервалов) выполняет кроссовые соединения сигналов на уровнях VC-12, VC-3,
VC-4. Этот блок также управляет резервированием линии и пути. Выполняет функции
коммутатора. Маршрутизирование кроссконнекта производится под управлением блока
системного контроллера SC.
• Блок SC (системный контроллер) –осуществляет конфигурацию блоков и контроль состояния
трафика, управление резервированием и передачу аварийных сообщений оборудования и
трафика, обеспечивает функции управления оборудованием, включая связь между
вставляемыми блоками и SC для обеспечения аварийной сигнализации, контроля состояния и
функционирования. Полученные данные редактируются и анализируются. Аварийные сигналы
активизируются или сбрасываются и передаются блоку AGENT.
• Блок AGENT –обеспечивает функции управления оборудованием.
• Блок OHP – блок обработки заголовка принимает определенные байты заголовка секции и пути
и обеспечивает интерфейс служебной связи. Тут выводятся и обрабатываются байты
секционного заголовка E1, F1, E2 и D1 - D12, байты заголовка пути для VC-4 и VC-3. Этот блок
поддерживает два канала 4-проводного интерфейса служебной связи. При использовании
байтов E1 организуется канал служебной связи между регенераторами, регенераторами и
мультиплексорами, при использовании байтов E2 организуется канал служебной связи между
мультиплексорами.
• Блок CLK используется для выбора сигналов синхронизации оборудования. Этот блок
генерирует сигнал 8 кГц, синхронизированный по тактовому сигналу выбранного источника
синхронизации, и направляет сигнал 8 кГц в блок TSI. Источник синхронизации, используемый
блоком CLK, находится под управлением блока SC. Приоритеты и уровни качества различных
источников синхронизации задаются программно с помощью LCT.

295.

В Базовой полке SMS-600V имеется четыре интерфейсные группы IG A,
IG B, IG C и IG D. Каждая интерфейсная группа может использоваться
для подключения одного блока составляющего сигнала. Типы
интерфейсов, которые могут устанавливаться в каждой интерфейсной
группе.

296. Режимы работы:

• Оконечный режим реализуется оконечными мультиплексорами,
которые обеспечивают мультиплексирование и кроссконнект
составляющих сигналов для формирования синхронного
магистрального сигнала.
• В режиме ввода-вывода оптические магистральные сигналы STM4 преобразуются в электрический сигнал и демультиплексируются
на составляющие сигналы. Сборка/разборка сигнала производится в
STM-4 на уровне VC. В западном и восточном направлениях может
быть введено/ выведено максимальное количество составляющих
сигналов, эквивалентное двум сигналам STM-4.
• Режим регенератора. Задача регенератора – увеличить допустимое
расстояние между терминальными узлами сети SDH за счет
регенерации оптических сигналов полезной нагрузки.

297. Структурная схема Alcatel 1651 SM

Порт
1,5/34/45/140/STM-1/STM-4/STM-16
Эталонный
хронирующи
й сигнал
…
ОНсервер
Служебный
канал и
каналы
пользователя
DCCсервер
ЗГ
Управляюща
я система
Матрица
Система
управ
ления
Оборудование
доступа
пользователя
через
локальную сеть
Эталонный
таймер
DCF 77 /GPS
Оборудование
доступа
удаленного
пользователя

298. Мультиплексор 1651 SM может быть использован для работы в качестве:

• линейного терминального (одинарного или двойного) мультиплексора с
двумя агрегатными блоками, используемыми в режиме
"основной/резервный" для создания защиты типа 1 + 1 агрегатных портов;
• мультиплексора ввода/вывода с двумя или четырьмя агрегатными блоками
(портами "восток" - "запад") для работы в сетях с топологией обычного или
сдвоенного кольца и в линейной цепи с защитой типа 1 + 1 или без защиты;
• линейного регенератора, работающего по схемам с защитой 1 + 1 или без
нее;
• концентратора (хаба) для осуществления функций центрального узла в
топологии "звезда";
• коммутатора, функционирующего в рамках мультиплексора
и самостоятельно с максимальной емкостью до 16 STM-1 портов.

299. Особенности режимов защиты:

1. Защита сети:
- типа 1 + 1, 1:1 для мультиплексных секций любого вида линейной сети (на уровне агрегатных
блоков и SDH трибов);
- защита маршрута (тракта) линейной сети в целом;
- типа самовосстанавливающегося двунаправленного двухволоконного кольца с выбором
лучшего по качеству сигнала, получаемого приемным блоком;
- типа самовосстанавливающихся взаимодействующих колец со сдвоенными узлами.
2. Защита оборудования:
типа 1+1 - для любого общего блока (коммутатора, контроллера мультиплексора, связи и
блоков питания и др.);
-
типа 1+N, где N = 3 - для трибов 2 Мбит/с;
-
типа 1+1, 1+N - для других типов трибов.

300.

Схема размещения интерфейсных карт и модулей на стандартной
стойке
Лицевая сторона внутренних кабельных сооружений
SW TRI TRI TRI TRI TRI MAT MAT TRI TRI TRI TRI TRI SW SW
1-4 UTA UTA UTA UTA UTA RIX RIX UTA UTA UTA UTA UTA 1-10 6-9
A RY 6 RY 7 RY8 RY 9 RY
RY 1 RY 2 RY 3 RY 4 RY 5 B
10
POWER
AUX STM-4 STM-4 CLO CLO STM-4 STM-4 CON
WEST A EAST B CK B CK EAST A WEST B TRO
A
WA
EB
EA
WB LLE
R
POWER
POWER

301. ИНСТАЛЛЯЦИЯ, НАСТРОЙКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ВОСП НА БАЗЕ ТЕХНОЛОГИИ WDM.