Лекции по Основам построения современных систем и сетей абонентского доступа   

1. Теоретические основы построения современных систем и сетей абонентского доступа

1.2. Архитектура сети электросвязи "первичная сеть – вторичные сети"

В период господства аналоговых систем передачи (АСП) предоставление услуг электросвязи (телефонная связь, телеграф, данных и др.) пользователям осуществлялось соответствующими сетями (телефонными, телеграфными, передачи данных и др.). При этом цифровые данные передавались посредством уплотнения типовых аналоговых каналов и трактов, т. е. на основе вторичного уплотнения. Такая организация сетей электросвязи позволила выделить в их составе такие структурные элементы, как первичные и вторичные сети связи.

Первичная сеть связи (ПСС) есть совокупность узлов, линий передачи, типовых физических цепей, типовых (универсальных) каналов передачи и сетевых трактов. Вторичные сети связи (ВСС) организуются с помощью узлов и станций коммутации различного вида информации (телефонной, телеграфной, данных) на основе типовых каналов и физических цепей первичной сети.

ПСС традиционно представлялась в виде трехуровневой иерархической системы (рис. 1.1): магистральная, внутризоновые и местные ПСС.

Рис. 1.1. Иерархическое представление первичной сети связи

ВСС по аналогии с ПСС также представляется иерархической структурой и включает междугородную (аналог магистральной для ПСС), местные, внутризоновые (зоновые) ВСС.

В общем случае магистральная ПСС представляет собой комплекс устройств и сооружений, предназначенных для образования типовых каналов и трактов между основными узлами различных зон связи.

В соответствии с [1] магистральные сети связи – технологически сопряженные междугородные сети электросвязи, образуемые между центром РФ и центрами субъектов РФ, а также между центрами субъектов РФ. Магистральный участок ЕСЭ РФ характеризуется наибольшей пропускной способностью и протяженностью линий передачи – до 12 500 км.

Внутризоновые сети связи можно определить как технологически сопряженные междугородные сети связи, образуемые в пределах территории одного или нескольких субъектов РФ. Зоной связи РФ называют территорию, на которой абоненты всех местных сетей охвачены единой семизначной нумерацией. Протяженность линий связи внутризоновой ПСС РФ может составлять до 600 км.

Местные сети связи – технологически сопряженные сети электросвязи, образуемые в пределах административной или определенной по иному принципу территории, не относящиеся к внутризоновым сетям связи. Местные сети подразделяются на городские и сельские и имеют наименьшие канальные емкости узлов и протяженности линий передачи (до 100 км).

Местные сети связи включают оконечные узлы (станции) ПСС и соединительные линии (СЛ) между ними. Элементами местных ПСС являются СЛ, соединяющие местные станции с узлами внутризоновых сетей. СЛ подключаются к станционным окончаниям узлов (станций). К абонентским окончаниям узлов (станций) местной сети всегда подключаются абонентские линии (АЛ), которые совместно с оконечным оборудованием пользователей образуют абонентские (терминальные) сети, или сети абонентского доступа. К узлам (станциям) магистральной и внутризоновых сетей связи АЛ могут не подключаться.

Абонентские сети (сети абонентского доступа) в архитектуре "первичная сеть–вторичные сети" относят к ВСС, так как каждая из них, как правило, предназначена для предоставления пользователю только одного определенного вида связи (телефонии, данных и т. д.). К вторичным сетям связи относят также каналы, образованные на основе типовых каналов и трактов ПСС и используемые для передачи сигналов этих видов связи. Распределение сообщений каждого из видов связи (в том числе резервирование ресурсов сети, оперативное переключение и другие функции в ходе обслуживания пользователей) осуществляют соответствующие коммутационные системы ВСС, размещаемые, как правило, на узлах (станциях) ПСС.

Здесь следует отметить, что ПСС исторически были сориентированы на предоставление услуг телефонии. Поэтому сеть телефонной связи общего пользования (СТфОП) повторяет иерархическое построение соответствующих ПСС (рис. 1.2).

Городские и сельские автоматические телефонные станции (АТС) устанавливаются на местных телефонных сетях. Зоновые телефонные сети строятся на базе автоматических международных телефонных станций (АМТС). На магистральном уровне сети телефонной связи представлены узлами автоматической коммутации (УАК).

 

УАК, как правило, не имеют абонентских окончаний и предназначены для обслуживания (перераспределения) транзитной телефонной нагрузки.

Логические структуры [3, 8] вторичных сетей других видов связи могут существенно отличаться от физических структур базовых ПСС. Сам процесс распределения информации для разных видов связи осуществляется в аналоговых ПСС по-разному. Требования по количеству типовых каналов ПСС для каждой ВСС также отличаются. На заре электросвязи именно это обусловило необходимость разделения функций образования типовых каналов (трактов) и функции предоставления определенных видов связи, что потребовало разработки отдельных средств контроля для типовых каналов (трактов) ПСС и каналов вторичного уплотнения. Так, например, о качестве аналоговых трактов ПСС можно судить по изменению уровней специализированных гармонических сигналов – линейных частот, а пригодность организованных по этим трактам каналов ПД – по коэффициенту битовой ошибки.

В  настоящее  время одна ПСС, как правило, является базисом для образования нескольких ВСС (телефонной, ПД и др.), что приводит к определенным трудностям в управлении системой связи в целом. Усложняется решение вопросов рационального распределения ресурсов ПСС, обеспечения надежности и живучести сформи-рованных ВСС. Например, не каждый канал АСП может быть использован под вторичное уплотнение, так как необходимо учитывать порог возможной загрузки групповых аналоговых трактов.

Ранее считалось, что в сетях с архитектурой "первичная сеть – вторичная сеть" достаточно просто решить задачи абонентского доступа. Сигналы каждого вида связи в таких сетях передаются и распределяются специализированными средствами, и, следовательно, необходима АЛ к соответствующей станции (узлу) ВСС. Однако с ростом числа сервисов связи стала ясна нецелесообразность прокладки пользователю нескольких специализированных АЛ (телефонной, ПД, кабельного телевидения и др.). Очевидно, что такое построение системы абонентского доступа характеризуется высокой стоимостью, структурной сложностью и низкой эффективностью использования ресурса пропускной способности.

В конце прошлого века была осознана объективная необходимость объединения на каждом сетевом узле (станции) коммутационных систем различных видов связи в интегрированные системы распределения разнородной информации. Одновременно начались работы по поиску возможностей предоставления всех видов связи пользователю по одной АЛ. Но только после разработки и широкого внедрения цифровых методов передачи, обработки и распределения информации наметился значительный прогресс в этой научно-технической отрасли.

Процесс перехода на цифровые технологии передачи и распределения информации обусловлен многими факторами. Основные из них [3, 7]:

цифровой сигнал легко регенерируется (восстанавливается). Параметры импульсов нормализованы (по времени и амплитуде), поэтому при передаче по каналу связи искаженную импульсную последовательность легко восстановить. Следовательно, в отличие от аналоговых сигналов, цифровой сигнал при передаче не накапливает шумы;

цифровизация дает возможность использовать дискретную логику, микросхемы и т. д., что способствует в целом миниатюризации оборудования связи;

применение унифицированной цифровой элементной базы позволяет строить функциональные узлы систем передачи и систем коммутации на единых организационно-технических принципах;

цифровой сигнал просто шифровать автоматическими средствами засекречивания.

В начальный период цифровизации ПСС РФ стали использоваться ЦСП, формирующие цифровые типовые каналы и тракты. Это привело к выделению в архитектуре ЕСЭ РФ такого элемента, как цифровая первичная сеть связи (ЦПСС). Внедрение цифровых методов коммутации, развитие устройств цифровой обработки информации и вычислительной техники определили разработку и масштабное внедрение новых цифровых услуг связи, что повлекло формирование цифровых вторичных сетей связи (ЦВСС).

В России для построения ЦПСС с плезиохронной цифровой иерархией (ПЦИ) принята европейская схема объединения основных цифровых каналов (ОЦК) 64 кбит/с в первичный цифровой канал Е1 на скорости 2,048 Мбит/с. Канал Е1 объединяет 32 ОЦК, из которых один используется для цикловой синхронизации, другой – для сигнализации, а 30 ОЦК – для переноса информации пользователей. Таким образом, цикл передачи потока Е1 состоит из 32 канальных интервалов по 8 бит каждый. Частота следования циклов 8 кГц (с периодом в 125 мкс), что дает скорость потока 32 ´ 8 ´ 8 = 2 048 кбит/с.

Циклы передачи Е1 объединены в сверхциклы. Количество циклов в сверхцикле ПЦИ определяется типом сигнализации, используемой в ВСС.

Здесь под сигнализацией [11] понимается информация, необходимая коммуникационным системам ВСС и средствам сетевого управления для выполнения их функций, например, управления установлением и разрушения соединений.

В ЦПСС для передачи нескольких цифровых потоков по одной линии связи применяется временное мультиплексирование (временное объединение/разделение каналов). Метод временного мультиплексирования применяется, например, для объединения нескольких первичных цифровых каналов Е1 в один вторичный цифровой канал E2. Несколько вторичных каналов аналогичным образом могут быть объединены в еще более высокоскоростной третичный канал (Е3) и т. д. В таблице 1.1 представлены характеристики сигналов ЦСП ПЦИ.

Таблица 1.1

Схемы мультиплексирования в Европейской ПЦИ

Уровень

ПЦИ

Название сигнала

Скорость,

кбит/с

Схема

мультиплексирования

Количество

ОЦК

1

E1

2048

30 ОЦК ® E1

30

2

E2

8448

E1 ® E2

120

3

E3

34368

E2 ® E3

480

4

E4

139246

E3 ® E4

1920

Скорости цифровых потоков ЦПСС одной и той же ступени ПЦИ, которые образованы ЦСП, расположенными на различных узлах сети и имеющими независимые источники синхронизации, могут несколько отличаться в пределах допустимой нестабильности тактовых генераторов. Кроме того, для согласования скоростей применяются механизмы стафинга, поэтому объединяемые потоки называют плезиохронными (почти синхронными).

Цифровизация ВСС в России осуществляется также достаточно активно. Все вновь вводимые телефонные станции являются цифровыми, а соединительные линии между ними представляют собой тракты ПЦИ (как правило, Е1). На фоне разнообразия абонентского оборудования это только расширяет номенклатуру типов каналов, требуемых пользователями и обслуживаемых коммутационным оборудованием. Основными типами каналов ВСС являются:

канал тональной (300–3 400 Гц) частоты с 2- и 4-проводным окончанием;

каналы низкоскоростной ПД (14,4–64 кбит/с);

основной цифровой канал (64 кбит/с);

комбинация ОЦК (n×64 кбит/с);

первичный цифровой канал Е1 (2 048 кбит/с);

вторичный цифровой канал Е2 (8 448 кбит/с);

четвертичный цифровой канал Е4 (139 246 кбит/с).

Канал Е3 в РФ не нашел своего широкого применения.

По пропускной способности используемых каналов в некоторых источниках осуществляется классификация ЦВСС [8]:

низкоскоростные (до 64 кбит/с);

узкополосные (до 2 048 кбит/с);

широкополосные (свыше 2 048 кбит/с).

Заметим, что уже первые цифровые АТС (ЦАТС) выпускались со станционными окончаниями, в которых предусматривались средства образования основного и/или первичного цифрового канала Е1. С абонентской стороны наряду с аналоговыми окончаниями современные ЦАТС могут включать средства организации цифровых каналов 64 кбит/с, n×64 кбит/с и 2 048 кбит/с. Таким образом, ЦАТС могут иметь несколько "встроенных" ЦСП.

Практика показывает ОЦК и Е1 формируется в ЦАТС и ЦСП однотипными унифицированными узлами, что позволяет говорить об интеграции ЦАТС и ЦСП, слиянии ЦВСС и ЦПСС.

Таким образом, переход преимущественно на цифровые технологии передачи и распределения информации обусловил значительные изменения в системно-техническом облике и архитектуре сетей связи во всем мире. Это, в свою очередь, привело к дальнейшему развитию теории и практики построения телекоммуникационных систем (сетей).



*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.