Слепов Н.Н. Современные технологии Цифровых оптоволоконных сетей связи (ATM, PDH, SDH, SONET и WDM)

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 13

Стандарты и терминология цифровых сетей

415

13.1.3. Краткий обзор стандартов волоконно-оптических сетей

Разработка стандартов в области волоконно-оптической техники (ВОТ) в крупных мировых цен-

трах по стандартизации началась в период с середины 70-х годов. Уже в 1980 г. CCITT (ITU-T)

выпустил (тогда еще в "желтой" книге) первую рекомендацию по ОВ [2]. В настоящее время такие

работы ведутся во многих рабочих группах институтов/организаций по стандартизации (см. вы-

ше). Учитывая, что общее число стандартов, выпущенных ими и, так или иначе, связанных с ВОТ,

огромно [43], мы ограничимся кратким рассмотрением только стандартов ITU-T (МСЭ-Т), что ка-

сается аналогичных стандартов EIA/TIA и частично Bellcore, то см. [446].

13.1.5.1. Стандарты на оптическое волокно и ВОК

Одной из первых была разработана большая группа стандартов (всего около 200) ассоциации EIA

под общим номером EIA/TIA-455-xx [44], которая описывает различные методы/процедуры испы-

таний (FOTP) одномодового и многомодового ОВ и ВОК для оценки различных параметров и их

предельных значений, а также свойств ОВ и ВОК. Они широко используются при разработке из-

мерительных приборов, новых методов тестирования ОВ и ВОК и касаются различных аспектов

технологии их изготовления.

Что касается ITU-T, то он разработал группу рекомендаций G.65x, которая описывает

ВОК, а именно: G.650 [141], G.652 [142], G.653 [143], G.654 [144], G.655 [145] - описывают харак-

теристики одномодовых ВОК, широко используемых в сетях SONET/SDH, а рекомендация G.651

[343] - характеристики многомодовых ВОК, используемых (кроме ЛВС) в сетях PDH. Характери-

стики отечественных оптических кабелей связи и их сравнение с указанными стандартами можно

найти также в гл. 12.

Стандартами ITU-T по ОВ и ВОК рассмотрены методы испытания основных характери-

стик одномодовых волокон [141], регламентированы основные параметры, которым должны

удовлетворять ВОК с многомодовыми волокнами, имеющими градиентный профиль показателя

преломления [343] и характеристики ОМ ОВ различного типа: стандартного ОВ с прямоугольным

профилем показателя преломления [142], минимизированного по затуханию в окне 1550 нм ОВ с

тем же профилем [144], ОВ со сдвигом дисперсии в область окна 1550 нм (DSF) [143] и ОВ с не-

нулевой но малой дисперсией в окне 1550 нм, оптимизированного для работы с ОУ типа EDFA в

системах DWDM в полосе 1530-1536 нм [145].

Стандарты на ОВ и методы измерения его характеристик выпускают также ANSI, Bellcore,

IEC, Госстандарт (узаконивший некоторые публикации МЭК) и другие организации, см. напри-

мер, ссылки [73,79] и [86] в статье [446].

13.1.5.2. Стандарты на оптические функциональные компоненты и системы

Эту группу стандартов в части пассивных элементов представляют в ITU-T 3 стандарта G.671,

L.36 и L.37 [418, 444, 445], регламентирующие общие характеристики передачи пассивных эле-

ментов [418], а также параметры оптических соединителей [444] и оптоволоконных ответвителей

[445].

Группа рекомендаций: G.661 [146], G.662 [147], G.663 [148], G.681 [149] - описывает характеристики

активных оптических компонентов, таких как оптические усилители [146-148], и их использование в под-

системах линейных сетей SDH [149].

Еще одна группа рекомендаций: G.691 [419] и 692 [247] - описывает интерфейсы многока-

нальных оптических систем с ОУ [147] (она подробно рассмотрена в связи с технологией WDM в

гл. 11), а также с мультиплексорами SDH уровня STM-64 [419].

Ассоциация EIA также выпустила ряд стандартов, см. ссылки на [52, 56, 58, 66, 67] в ста-

тье [446], на оптоволоконные терминальные устройства, а также на проектирование ВОСП, ис-

пользующих одномодовые ВОЛС.

Глава 13

Стандарты и терминология цифровых сетей

416

13.1.5.3. Стандарты на оптические транспортные сети и ВОЛС

Эта группа стандартов в ITU-T представлена рекомендациями [420-432]. В ней регламентируются

общие вопросы и архитектура оптических транспортных сетей [420, 421], а также параметры, ин-

терфейсы и физический уровень систем, использующих ВОЛС. Отдельная группа стандартов рег-

ламентирует характеристики, интерфейсы и регенераторы подводных ВОЛС [424-428].

Сети доступа и линейные системы для сетей доступа представлены стандартами [429-

432]. В ней регламентируются методы тестирования сетей доступа подводных ВОЛС [429], а так-

же параметры PDH сетей доступа для ЛВС [430] и пассивных оптических сетей (ПОС) доступа на

первичной [431] и более высоких скоростях иерархии PDH [432].

Ассоциация EIA выпустила ряд стандартов, см. ссылки [54,57] в статье [446], на процедуру

тестирования ВОЛС и цифровых ВОСП.

Стандарты на конструкцию, прокладку и защиту ВОК и других элементов ВОЛС пред-

ставлены группой рекомендаций [290, 433-443]. В ней регламентируются различные методы про-

кладки ВОК (наземные, подземные и воздушные: в том числе и с размещением ВОК в грозотросе

[442]), стыковки отдельных участков ВОЛС и методы измерения параметров кабеля ВОЛС под

нагрузкой [435].

13.2. Терминология цифровых сетей

Стремительное развитие компьютерных, информационных и сетевых технологий в мире за по-

следнее десятилетие привело к появлению большого числа новых терминов, циркулирующих в

среде специалистов в виде особого жаргона, основанного в массе своей на использовании русских

калек с английских терминов. Отечественные институты стандартизации в силу ряда известных

обстоятельств оказались неподготовленными к тому, чтобы переварить нахлынувший поток тер-

минов и предложить их отечественные эквиваленты, узаконенные российскими стандартами.

В этой связи специалисты по сетевым технологиям сами занялись наведением порядка в

терминологии, используя единственно возможный в такой ситуации подход с позиции здравого

смысла, основанный на использовании статистики применения тех или иных терминов.

Альтернативная терминология отечественных специалистов по электросвязи, зародившая-

ся еще до широкого развития компьютерных сетевых технологий [166], продолжала существовать

в русских переводах стандартов CCITT и ITU-T и была отражена в РТМ [12].

13.2.1. Истоки появления новой терминологии

Традиционные телефонные (проводные и беспроводные) сети связи, использующие аналоговые

методы передачи, уже давно пережили свой столетний юбилей и сформировали свою устойчивую

терминологию. Традиционные ЭВМ общего назначения, или (в современной терминологии)

мэйнфреймы, недавно отметили свой пятидесятилетний юбилей и их терминология в основе сво-

ей также устоялась.

Системы цифровой телефонии и компьютерные сети, напротив, начали развиваться толь-

ко с начала 60-х годов, когда ЭВМ уже вышли на рубеж третьего поколения. Наиболее важные

моменты этого развития были перечислены в [215].

Этот перечень показывает, что развитие компьютерных сетей и цифровых сетей связи, на-

чиная 1962 г., происходит практически параллельно, причем так, что отечественная терминология

в обоих случаях (в части передачи данных) остается достаточно единообразной (с приматом тер-

минологии сетей связи) вплоть до 1986 г., в основном благодаря усилиям Госстандарта.

В то же время компьютерная техника и технология развивались существенно быстрее, чем

технологии цифровых сетей связи, где методы ИКМ и PDH были тогда господствующими. В ком-

пьютерной технике не только происходила смена поколений, но и появлялись новые классы ЭВМ -

Глава 13

Стандарты и терминология цифровых сетей

417

мини-, микро-, супер-ЭВМ, мультипроцессорные и многомашинные комплексы ЭВМ. Можно с

уверенностью сказать, что развитие компьютерной техники, ее внутренней архитектуры и техно-

логии мультипроцессорной обработки явилось источником практически всех модельных решений,

использованных позднее при развитии новых сетевых технологий. То же можно сказать и о разви-

тии терминологии. В области компьютерной техники и технологии она охватывала существенно

больший круг терминов, чем в технике цифровой связи.

13.2.2. Об истоках разногласий в терминологии

Компьютерные сети в начале своего развития были в основном локальными и применялись

практически исключительно для передачи данных. В результате общая терминология компью-

терных сетей и сетевого оборудования мало отличалась от собственно компьютерной.

Сети цифровой связи были в начале своего развития в основном глобальными телефон-

ными сетями и использовались практически исключительно для передачи речи. В результате их

терминология тяготела к традиционной терминологии аналоговых сетей связи и существенно от-

личалась от компьютерной. Например, использовались термины стык - вместо интерфейс, ок-

тет - вместо байт, цикл - вместо кадр или фрейм, посылка - вместо блок данных, уплотнение

канала и группообразование - вместо мультиплексирование, и так далее.

Если бы два типа сетей развивались параллельно и не пересекались, то существование

двух отличных друг от друга групп терминов, имеющих одинаковую этимологию, как-то могло

быть оправдано. Однако необходимость передавать данные на большие расстояния привела к ис-

пользованию уже существовавших телефонных селей и созданию наложенных сетей, использую-

щих технологии пакетной коммутации - Х.25, ретрансляции кадров - Frame Relay, режима асин-

хронной передачи - ATM. Это позволило связывать локальные сети в единую глобальную сеть,

формировать виртуальные сети и их сегменты, использовать компьютер в качестве терминального

или транзитного узла сети путем простой установки интерфейсной карты в слот и связывать поль-

зователей (абонентов сети) путем простой записи его адреса в маршрутизаторе. В результате про-

изошло взаимопроникновение обеих типов сетей на уровне оборудования.

В этой ситуации различие терминологий стало объективным тормозом становления новых

сетевых технологий, причем не "у них", разрабатывающих эти технологии, а у нас, в России, ли-

шенной в эти годы не только достаточного количества ПК, но и (что более важно) отечественной

литературы по цифровым сетям.

Отсутствие отечественной терминологии в области новых информационных технологий

привело, с одной стороны, к разнобою в переводе одних и тех же английских терминов (например,

термин frame в зависимости от технологии переводится специалистами то как цикл, то как кадр,

то как посылка или пакет, но не как фрейм), с другой - к широкому использованию русских "ка-

лек" и английской аббревиатуры в качестве новых сетевых терминов, что дало возможность, по

крайней мере, избежать какого бы то ни было непонимания в среде специалистов по локальным

сетям. Сейчас можно сказать, что терминология традиционных локальных сетей (Token Bus -

ARCnet, Ethernet, Token Ring и FDDI) практически устоялась только потому, что мало кто пытался

ее переводить. Аналогичная ситуация характерна и для других новых ЛВС технологий.

Сейчас, когда специалисты по ЛВС начали использовать технологии ATM и SDH для пе-

редачи потока ATM ячеек на физическом уровне, вопрос об использовании единой терминологии

в локальных и глобальных сетях стал как никогда актуальным.

13.2.2.1. Замечание о терминах, используемых в технологиях PDH и SDH

В технологиях PDH и SDH используется довольно много новых терминов, не характерных

для других сетевых технологий. Одни из них переведены удачно, перевод других можно было бы

оспорить. Ниже приведены некоторые наиболее важные из них:

Глава 13

Стандарты и терминология цифровых сетей

418

1 - frame - переводится или как кадр, или как цикл, или как фрейм. Во всех случаях это блок

данных фиксированной длины, представляемый либо в виде одномерного последовательного

поля (технологии Frame Relay, PDH), либо в виде двумерной таблицы (технология SDH).

Предлагается использовать термин кадр (для одномерного последовательного поля), либо

фрейм (для двумерной таблицы и вообще для технологий PDH и SDH, где они достаточно тес-

но переплетаются). В технологиях PDH и SDH традиционно для обоих представлений frame пе-

реводят как "цикл". Однако цикл - понятие временное: "Цикл - совокупность явлений, процес-

сов, составляющая кругооборот в течение известного промежутка времени", [138, с. 1492, 1-ый

столбец]. Фрейм - понятие пространственное. Когда пишут, что цикл в SDH представляет собой

структуру, состоящую из 9 строк и 270 столбцов, то, вольно или невольно, определяют времен-

ное понятие, как пространственное, что, по сути, является ошибкой. В то же время нормально

звучат связки типа: "цикл повторения фрейма составляет ...", где временное понятие использу-

ется в качестве указания на периодичность повторения пространственного понятия.

Использование термина фрейм, позволяет избавиться и от еще одного непривычного тер-

мина сверхцикл, предлагаемого в качестве эквивалента исходного термина multiframe (муль-

тифрейм). Приставка "мульти" напоминает о том, что мультифрейм получен путем мультип-

лексирования фреймов. Приставка "сверх", напротив, не соответствует этимологии исходного

термина.

2 - trib, tributary - переводится как компонентный сигнал, подчиненный сигнал [12] или еще

более странно - нагрузка, поток нагрузки [165]. Вариант, используемый автором - триб. По-

следний термин базируется на русской кальке триб при переводе слова trib, tributary, к нему

примыкает и группа производных терминов с прилагательным трибный: трибиый блок

(tributary unit) трибный интерфейс (tributary interface). Такой перевод кажется наиболее аде-

кватным и вовсе не случайным. Разработчики технологий PDH и SDH, используя термин trib

(tributary), хотели подчеркнуть тот факт, что это не просто произвольная составляющая - ком-

понентный сигнал, участвующая в схеме мультиплексирования, а такая составляющая, которая

соответствует (подчиняется) иерархии PDH (PDH trib - триб PDH) или иерархии SDH (SDH

trib - триб SDH). С этой точки зрения термин подчиненный сигнал сохраняет этимологию ис-

ходного термина. Однако он и основанные на нем связки типа "интерфейс подчиненного сиг-

нала" громоздкими по сравнению с кратким и четким термином "трибный интерфейс". Как и в

предыдущем случае "русские кальки" - триб, трибный блок, трибный интерфейс звучат

проще, полностью сохраняют этимологию исходных терминов и что не менее важно нормаль-

но воспринимаются специалистами по этим технологиям, воспитанными на оригинальных пуб-

ликациях рекомендаций CCITT (ITU-T).

Что касается замечаний, что правильнее переводить трибутарий (вместо триб) и соот-

ветственно трибутарный (вместо трибный), то можно заметить, что trib (триб) - граммати-

чески правильная краткая форма слова tributary (трибутарий), см., например [130, с.2440].

Именно ее в силу краткости автор и предлагает использовать в качестве термина.

Для законченности рассуждений, дадим некоторые определения:

- триб - цифровой поток или сигнал, используемый в схеме мультиплексирования PDH или

SDH, или SONET иерархий для формирования более высокого уровня соответствующей иерар-

хии;

- триб PDH - триб, скорость передачи которого соответствует одной из PDH иерархий (напри-

мер, трибы 2, 8, 34, 140 Мбит/с соответствуют европейской иерархии PDH);

- триб SDH - триб, скорость передачи которого соответствует SDH иерархии (например, трибы

155, 622, 2488, 9952 Мбит/с);

- триб SONET - триб, скорость передачи которого соответствует иерархии SONET (например,

трибы 52, 104, 155, 207 и т.д. до п х 51.84 Мбит/с).

Чтобы показать разницу между понятием компонентный сигнал и триб, укажем, например, что

сигнал 512 кбит/с (так называемый дробный Е1) может быть компонентным сигналом мультип-

лексора, но не может быть трибом, так как не соответствует ни PDH, ни SDH, ни SONET ие-

рархиям.

Производные термины:

Глава 13

Стандарты и терминология цифровых сетей

419

- трибпый блок (TU) - блок данных, содержащий виртуальный контейнер (инкапсулирующий

один или несколько соответствующих трибов) вместе с указателем блока, определяющим по-

ложение начала полезной нагрузки внутри виртуального контейнера следующего уровня (в ко-

торый инкапсулирован данный блок);

- группа трибпых блоков (TUG) - структура, полученная в результате мультиплексирования не-

скольких трибных блоков в схеме формирования модуля STM-N.

3 - alarm - переводится как тревожный сигнал, сигнал тревоги [131], сообщение об отказе

[126], аварийн(ое|ый) состояние/сигнал [132]. Широко используется производный термин -

Alarm Indication Signal (AIS) - сигнал индикации аварийного состояния. В книге автором ис-

пользуется перевод слова alarm как "аварийное состояние", хотя и его перевод как "аларм",

можно было бы обосновать не только широким использованием его в жаргоне "сетевиков", но

и потому, что он краток, соответствует оригиналу и легко связывается для создания адекватных

оригиналу производных терминов, например, сигнал аларма, индикатор аларма, цветокоди-

ровка аларма, статус аларма, а также потому, что это более широкое понятие. Оно не обяза-

тельно означает аварийное состояние в нашем понимании или не всегда является сообщением

об отказе. Образно говоря, аларм понятие цветное, а не черно-белое, как сигнал тревоги. Оно

отображает одно (текущее, или привязанное к какому-то (прошедшему) моменту времени) со

стояние из множества состояний системы. Алармы можно игнорировать (фильтровать) или

группировать для формирования обобщенного показателя.

4 - unit - переводится как блок в связках типа: AU - административный блок, AUG - группа адми-

нистративных блоков, TU - трибный блок, TUG - группа трибных блоков; использование для

всех вышеназванных понятий термина модуль, как это сделано в [165], трудно оправдать, хотя

бы потому, что в оригинале стандартов используются оба термина: блок и модуль, причем по-

следний используется только для STM - синхронного транспортного модуля. Кроме того, мо-

дуль - законченное образование, тогда как блок - его составная часть. Как известно, в SDH ие-

рархии TU, TUG, AU, AUG - суть логические блоки (не существующие самостоятельно), из ко-

торых и собирается физически существующий транспортный модуль STM.

Для других терминов, используемых автором, все необходимые определения терминов ин-

тересующиеся могут найти в соответствующих стандартах, наиболее полно они отражены в

[133,134,135].

Для удобства читателя все используемые в данной книге сокращения и соответствующие

им переводы терминов помещены в Списке сокращений в конце книги.

13.2.2.2. Замечание об использовании и переводе термина ATM

В последнее время в связи с бурным развитием новых информационных технологий и, в частно-

сти, технологии ATM, идет поток публикаций в изданиях разного уровня. В них используется раз-

личные термины для обозначения одних и тех же вещей, что естественно при отсутствии отечест-

венных стандартов в этой области. Ниже хотелось бы остановиться на самом термине - ATM.

В литературе по сетевым технологиям существует несколько вариантов перевода термина

ATM - Asynchronous Transfer Mode: режим асинхронной передачи (1), асинхронный режим пере-

дачи (2), асинхронный метод передачи (3), асинхронный режим переноса (4), асинхронный режим

доставки (5), асинхронный способ переноса (6).

Термин ATM появился в 1984 г. в связи с разработкой модели B-ISDN (в те годы сущест-

вовал термин и технология STM - Synchronous Transfer Mode: режиму синхронного переноса.

STM - цифровая TDM технология, используемая в телефонных сетях для передачи плезиохронно-

го трафика на скоростях Т1 и Т3. Использование термина "режим переноса" вместо "режима пе-

редачи" диктовалось необходимостью отличать синхронность передачи, поддерживаемую в кана-

ле связи, от асинхронности трафика, переносимого в инкапсулированном виде (в виде ячеек, паке-

тов или сообщений), при которой заполнение ячеек (пакетов) может меняться от нуля до макси-

мально полного. В этом смысле ATM должна была бы называться синхронной передачей с ре-

жимом асинхронного переноса или даже синхронной передачей с режимами синхронного и

Глава 13

Стандарты и терминология цифровых сетей

420

асинхронного переноса. Однако классы сервиса, описанные выше, показывают, что собственно

ATM может использовать как синхронные, так и асинхронные режимы для передачи речи, видео и

данных. Факт синхронности же канала передачи привносится тем, что ATM на физическом

уровне использует другие технологии - плезиохронные или синхронные по своей сути (напри-

мер, PDH и SONET/SDH)

Для специалистов по телекоммуникациям факт синхронности передачи ясен, а факт асин-

хронного переноса информации ячейками ATM достаточно важен, отсюда ясны варианты перево-

да 4, 5 и 6. Однако многие из переводчиков, видимо, не понимают или не знакомы с моделью OSI

и гибкостью использования физического уровня, заложенной в технологии ATM. Для специали-

стов по ЛВС, делающих упор на передачу данных, а не речи, более важен факт допустимой асин-

хронности передачи данных и речи, отсюда ясны варианты перевода 1, 2 и 3. На факт синхронно-

сти передачи на физическом уровне они, как правило, не обращают внимания (считая этот уро-

вень "внешним" по отношению к ATM) или же не знакомы с его ролью и функционированием.

Нам кажется, что применительно к собственно технологии ATM наиболее компромиссно-

верным переводом является (1), делающий акцент на слове "режим", а не на слове "асинхронный",

как в (2), хотя оба они широко используются в литературе по компьютерным сетям. Вариант (3)

считаю наименее удачным и дезориентирующим. Варианты (4) - (6), видимо не найдут поддержки

у компьютерных специалистов, а именно они и будут играть определяющую роль в развитии тех-

нологии ATM в будущем.

13.2.3. Некоторые общие предложения по выбору терминологии

Было бы логично изложить некий подход, которым автор руководствуется при выборе нового

термина или его перевода с языка оригинала, и остановиться на некоторых спорных терминах. Так

как все новые сетевые термины пришли к нам "от них", то проблема терминологии сводится к

проблеме их заимствования или адекватного перевода. Было бы логично при этом придерживать-

ся ряда "постулатов".

1 - При выборе варианта перевода нужно следить, чтобы "множество возможных толкований"

данного варианта не пересекалось или минимально пересекалось с аналогичным множеством у

других терминов.

2 - Вариант перевода или термин должен сохранять этимологию исходного (переводимого) тер-

мина.

3 - При выборе варианта перевода следует учитывать сложившуюся практику перевода, если она

не противоречит другим постулатам.

4 - Следует избегать описательных переводов терминов, а если этого сделать не удается - нужно

использовать "русскую кальку" в качестве нового термина, ожидая, что либо этот термин-

калька получит поддержку, либо другие предложат более удачный термин.

5 - Вариант перевода, используемый в качестве термина, должен быть кратким, позволяющим

легко образовывать производные формы или связки.

В последнее время у разных специалистов происходит сближение позиций по использова-

нию одинаковой терминологии. Например, сейчас практически не существует разногласий по

двум распространенным дилеммам:

- октет - байт. В обоих случаях это поле длиной в восемь бит, обрабатываемое как единое це-

лое

(термин октет в значении 8-битный (а не 7-битный) байт появился на рубеже 50-60 годов в

связи с развитием ИКМ). Практически все стали использовать термин байт.

- стык - интерфейс. В обоих случаях это совокупность технических и программных средств,

используемых для сопряжения устройств или систем, или программ. Практически везде стал

использоваться термин интерфейс, как более широкое понятие, используемое в связке с пояс-

няющими его определениями: логический интерфейс, физический интерфейс, программный

интерфейс (в [127], например, приведено 28 таких связок).

Оглавление

421

Вместе с тем существует ряд терминов, в том числе и трактуемых как наиболее правиль-

ные, перевод которых и сейчас вызывает споры и в силу этого определенный выбор автора требу-

ет некоторого пояснения

13.2.4. Некоторые предложения по выбору терминологии в цифровых тех-

нологиях

Для обозначения форматов данных, используемых в различных информационных технологиях,

используются различные термины, которые во ряде случаев обозначают одно и тоже. Ниже при-

ведены некоторые предложения по их унификации, основанные на анализе используемого разно-

образия терминов: ячейка, кадр, пакет, цикл, фрейм, контейнер и сообщение. Все они фактиче-

ски используются для одного и того же - для обозначения блока данных фиксированной или пе-

ременной длины, имеющего определенную и различную (в зависимости от технологии) структуру

составляющих его полей. Наиболее логичным было бы использовать единообразную и вместе с

тем непересекающуюся терминологию, предлагаемую ниже вместе с кратким определением каж-

дого термина:

- кадр - блок данных постоянной (фиксированной) длины, представленный в одномерном виде

(ATM, FDDI, PDH);

- фрейм - блок данных постоянного (фиксированного) размера, представленный в двумерном виде

или развернутый в виде одномерного блока с сохранением структуры двумерного (PDH, SDH);

- пакет - блок данных переменной длины, представленный в одномерном виде (Arcnet, Ethernet,

FDDI, Token Ring, Frame Relay, X.25, ISDN);

- сообщение - блок данных переменной длины, состоящий из нескольких кадров или пакетов,

представленный в одномерном виде;

- контейнер - блок данных, имеющий ряд фиксированных размеров, представленный в двумер-

ном виде (SDH).

Что касается SDH, то в силу вышесказанного ее блоки данных должны называться фрей-

мами, если вы описываете их как фиксированную двумерную структуру (например, матрицу раз-

мера 9x270 - 9 строк по 270 байт), или если вы рассматриваете их как одномерный блок, сохра-

няющий структуру двумерного представления. Первое представление удобно для логических ма-

нипуляций и анализа, второе - как блок для обработки в неком физическом устройстве. В данной

книге автор использует для PDH и SDH единообразные термины фрейм и мультифрейм. Иначе

пришлось бы использовать двойственные термины кадр, мультикадр/фрейм, мультифрейм, что не

удобно, особенно когда в одном тексте приходится описывать одну структуру, представляемую то

в одномерном, то в двумерном виде.

Оглавление

422

Оглавление

Введение ....................................................................................................................................................................7

Глава 1. Основы технологии передачи цифровых сигналов (технология PDH) ........................................9

1.1. Особенности канала связи ............................................................................................................................9

1.1.1. Емкость канала связи ........................................................................................................................9

1.1.2. Стандартный телефонный канал..................................................................................................... 10

1.2. Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).....................................................................................................10

1.3. Методы мультиплексирования потоков данных ......................................................................................12

1.3.1. Частотное мультиплексирование ..................................................................................................12

1.3.2. Временное мультиплексирование ..................................................................................................13

1.3.3. Временное мультиплексирование двоичных потоков данных .................................................... 15

1.3.4. Волновое мультиплексирование .................................................................................................... 16

1.4. Кодирование цифровых данных в ИКМ системах .................................................................................17

1.4.1. Практические методы формирования цифровой последовательности ......................................17

1.4.2. Методы двоичного кодирования и ошибки квантования .............................................................. 18

1.4.3. Параметры стандартных ИКМ систем ..........................................................................................19

1.4.4. Система СЕРТ. Форматы фрейма и мультифрейма ...................................................................20

1.4.5. Практические методы линейного кодирования потока данных в канале ...................................21

1.5. Цифровые иерархии и технология PDH ...................................................................................................24

1.5.1. Схемы плезиохронных цифровых иерархий- PDH.......................................................................24

1.5.2. Общие особенности систем PDH...................................................................................................26

1.5.3. Структура фрейма и мультифрейма первичного уровня иерархии PDH ……………………….28

1.5.4. Структура фреймов верхних уровней ЕС иерархии PDH..............................................................31

1.5.4.1. Структура фреймов второго уровня ЕС иерархии PDH..................................................32

1.5.4.2. Структура фреймов третьего и четвертого уровней ЕС иерархии PDH.........................33

1.5.5. Функциональные модули и топология систем PDH ...................................................................35

1.5.5.1. Характеристики промышленных систем PDH ...............................................................36

1.5.6. Недостатки плезиохронной цифровой иерархии ..........................................................................37

1.5.7. Необходимость и цели разработки синхронных иерархий .........................................................40

Глава 2. Синхронные цифровые сети на основе технологии SDH ............................................................. 42

Введение .............................................................................................................................................................42

2.1. Принципы построения синхронной цифровой иерархии ........................................................................43

2.1.1. Особенности построения синхронной цифровой иерархии ........................................................43

2.1.2. Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH (первая редакция) ...........................45

2.1.3. Виртуальные контейнеры и другие элементы синхронной иерархии ........................................46

2.1.4. Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH (третья редакция) ...........................49

2.1.5. Детальный пример схемы формирования модуля STM-1 ............................................................51

2.1.6. Другие варианты сборки модуля STM-1 по схеме ETSI ..............................................................55

2.1.7. Сборка модулей STM-N .................................................................................................................58

2.1.8. Структура фреймов STM-N ............................................................................................................60

2.1.8.1. Административные блоки в STM-N ................................................................................60

2.1.8.2. Мультиплексирование административных блоков ........................................................61

2.1.8.3. Мультиплексирование трибных блоков ........................................................................63

2.1.8.4. Схема нумерации AU-n/TU-n в кадре STM-1 ..................................................................64

2.1.8.5. Указатели AU-n ................................................................................................................65

2.1.9. Структура заголовков фреймов STM-N.........................................................................................67

2.1.9.1. Структура заголовка SOH для STM-1 ..............................................................................67

2.1.9.2. Структура заголовка SOH для STM-N.............................................................................69

2.1.9.3. Структура маршрутных заголовков РОН .......................................................................70

2.1.10. Транспортировка виртуальных контейнеров SDH по сетям PDH .............................................71

2.1.10.1. Транспортировка VC-12 с помощью фрейма ЕЗ ..........................................................71

2.1.10.2. Транспортировка VC-n с помощью фрейма Е4 ...........................................................72

2.2. Введение в функциональную архитектуру транспортных сетей ............................................................74

2.2.1. Принципы построения сетевой транспортной модели ...............................................................74

Оглавление

423

2.2.2. Сетевая транспортная модель систем SDH .................................................................................. 75

2.2.3. Базовые понятия и элементы функциональной архитектуры .....................................................77

2.2.4. Логические функции, выполняемые функциональными элементами ........................................ 79

2.2.4.1. Функция физического интерфейса SDH.......................................................................... 80

2.2.4.2. Функция окончания регенераторной секции ................................................................... 80

2.2.4.3. Функция окончания мультиплексной секции ..................................................................81

2.2.4.4. Функция окончания транспорта виртуальных контейнеров........................................... 82

2.2.4.5. Номенклатура обобщенных логических функций и модельных понятий...................... 83

2.2.5. Возможность мониторинга в рамках транспортной модели........................................................ 84

2.3. Функциональные модули реальных сетей SDH........................................................................................86

2.3.1. Типы и задачи функциональных модулей сетей SDH ................................................................. 86

2.3.2. Мультиплексоры.............................................................................................................................. 87

2.3.2.1. Терминальный мультиплексор......................................................................................... 87

2.3.2.2. Мультиплексор ввода/вывода ..........................................................................................89

2.3.3. Концентраторы ................................................................................................................................90

2.3.4. Регенераторы и усилители ..............................................................................................................90

2.3.5. Коммутаторы ....................................................................................................................................92

2.3.5.1. Типы коммутаторов SDH..................................................................................................92

2.3.5.2. Функции, выполняемые коммутатором ...........................................................................93

2.3.5.3. Методы кросс-коммутации и взаимодействие сетей SDH...............................................94

2.4. Базовые топологии реальных сетей SDH...................................................................................................96

2.4.1. Топология "точка-точка".................................................................................................................97

2.4.2. Топология "последовательная линейная цепь"..............................................................................97

2.4.3. Топология "звезда", реализующая функцию концентратора ......................................................98

2.4.4. Топология "кольцо".........................................................................................................................98

2.4.5. Топология "ячеистая сеть" .............................................................................................................99

2.5. Архитектура реальных сетей SDH............................................................................................................100

2.5.1. Радиально-кольцевая архитектура ...............................................................................................100

2.5.2. Архитектура типа "кольцо-кольцо"..............................................................................................100

2.5.3. Линейная архитектура для сети большой протяженности..........................................................102

2.5.4. Архитектура разветвленной сети общего вида ..........................................................................104

2.5.5. Сравнительный анализ эффективности архитектурных решений............................................... 109

2.6. Методы защиты синхронных потоков и оборудования SDH ................................................................. 111

2.6.1. Общие методы защиты и восстановления работоспособности сети........................................... 111

2.6.2. Функционально-логические методы защиты синхронных потоков.............................................113

2.6.2.1. Основные термины и определения в технологии защиты потоков ............................. 113

2.6.2.2. Схема защиты с разделением ресурсов каналов типа MS SPRing................................114

2.6.2.3. Схема защиты с разделением ресурсов колец типа MS DPRing................................... 116

2.6.2.4. Схема защиты соединений подсети типа SNCP............................................................. 117

2.6.2.5. Схема защиты MS SPRing с разделением ресурсов каналов для 4-волоконного

кольца...............................................................................................................................118

2.6.3. Взаимодействие элементов архитектуры сетей SDH при наличии защиты ............................... 119

2.6.3.1. Основные термины и определения при взаимодействии колец.....................................120

2.6.3.2. Основы взаимодействия колец при использовании схем защиты ...............................120

2.6.3.3. Взаимодействие колец, использующих схему защиты MS SPRing...............................121

2.6.4. Общие итоги и возможности использования схем защиты ....................................................... .123

2.7. Аппаратурная реализация функциональных модулей сетей SDH.......................................................... 125

2.7.1. Схемная реализация и характеристики синхронных мультиплексоров ................................... .125

2.7.1.1. Реализация мультиплексоров уровня STM-1 компании Nortel..................................... .125

2.7.1.2. Реализация мультиплексоров уровня STM-4 компании Marconi.................................. .127

2.7.1.3. Реализация мультиплексоров уровня STM-4/16 компании Alcatel............................... 129

2.7.1.4. Реализация мультиплексоров уровня STM-64 компании Nortel ................................. 132

2.7.1.5. Реализация кросс-коммутаторов типа 1641 SX компании Alcatel................................ 134

2.7.2. Обзор аппаратной реализации промышленного оборудования сетей SDH.............................. 135

2.7.2.1. Технические характеристики оборудования................................................................. 137

2.7.2.2. Новые технологические решения .................................................................................. 140

2.7.2.3. Номенклатура аппаратуры SDH/WDM компаний-производителей............................. .141

Заключение ...................................................................................................................................................... 150

Оглавление

424

Глава 3. Основы синхронной технологии SONET.........................................................................................151

Введение............................................................................................................................................................ 151

3.1. Синхронная цифровая иерархия - SONET...............................................................................................151

3.1.1. Уровни иерархии SONET ............................................................................................................. 152

3.1.2. Стандарты SONET......................................................................................................................... 153

3.2. Схема мультиплексирования и формирование фрейма SONET............................................................. 153

3.2.1. Методы формирования полезной нагрузки фреймов SONET ....................................................155

3.2.1.1. Схемы формирования виртуальных трибов.................................................................. 156

3.2.1.2. Методы формирования SPE ........................................................................................... 157

3.2.1.3. Структура управляющих заголовков SONET ................................................................ 158

3.3. Функциональные элементы и структуры систем SONET ....................................................................... 160

3.3.1. Интерфейсы, или сервисные адаптеры SONET............................................................................161

3.3.2. Стандартная конфигурация SONET............................................................................................. .161

3.3.3. Многоуровневая модель взаимодействия SONET ......................................................................162

3.4. Функциональные модули и аппаратура сети SONET.............................................................................. 163

3.4.1. Типы функциональных модулей....................................................................................................163

3.4.2. Аппаратное обеспечение сетей SONET....................................................................................... 163

Заключение ....................................................................................................................................................... 165

Глава 4. Радиорелейные и спутниковые системы SONET/SDH.................................................................166

4.1. Структурные схемы радиорелейных и спутниковых систем SDH......................................................... 166

4.2. Особенности радиорелейных линейных систем SDH ........................................................................... 167

4.2.1. Структура фрейма STM-RR и методы его мультиплексирования .............................................. 167

4.2.2. Архитектурные принципы, применяемые в SDH РРЛ.................................................................. 169

4.3. Особенности спутниковых систем SDH .................................................................................................170

4.3.1. Схема мультиплексирования, структура мультифрейма и.состав модулей SSTM-xx ............. 171

4.3.1.1. Структура фреймов спутниковых модулей SSTM-xx ....................................................171

4.3.1.2. Структура мультифрейма SSTM и управление трафиком ............................................172

4.3.1.3. Состав модулей SSTM-xx............................................................................................... 173

4.3.2. Схема демультиплексирования/ремультиплексирования модулей SSTM-xx........................... 173

4.3.3. Архитектурные принципы, применяемые в спутниковых SDH сегментах............................... 174

4.3.4. Структура сети и сценарии модельного взаимодействия ............................................................174

4.4. Возможности аппаратурной реализации радиорелейных и спутниковых систем SDH........................175

Глава 5. Синхронизация цифровых сетей .................................................................................................... .176

5.1. Основные понятия......................................................................................................................................176

5.2. Стандарты и нормы синхронизации цифровых сетей связи ....................................................................176

5.2.1. Стандартный подход к решению задачи синхронизации .............................................................177

5.2.2. Стандартные режимы работы хронирующего источника............................................................177

5.3. Общее решение задачи синхронизации ...................................................................................................178

5.4. Характеристики хронирующих источников.............................................................................................179

5.5. Оборудование, используемое для синхронизации сети ......................................................................... 180

5.5.1. Автономные сетевые таймеры.......................................................................................................181

5.5.2. Системы точного времени ГЛОНАСС и GPS............................................................................... 182

5.5.2.1. Система ГЛОНАСС......................................................................................................... 182

5.5.2.2. Система GPS.....................................................................................................................182

5.5.2.3. Параметры систем ГЛОНАС и GPS............................................................................... 183

5.5.2.4. Определение текущего времени пользователя в системе ГЛОНАС............................. 184

5.6. Синхронизация цифровых сетей SDH.......................................................................................................185

5.6.1. Особенности синхронизации сетей SDH.......................................................................................185

5.6.1.1. Источники синхронизации сетей SDH............................................................................185

5.6.1.2. Качество хронирующего источника ...............................................................................186

5.6.2. Примеры построения сети синхронизации .................................................................................. 187

5.6.2.1. Пример синхронизации кольцевой сети SDH................................................................ 187

5.6.2.2. Пример синхронизации ячеистой сети SDH ...................................................................189

Глава 6. Управление сетью: функционирование, администрирование и обслуживание ..................... .191

6.1. Четырехуровневая модель управления сетью.......................................................................................... 191

6.2. Сеть управления телекоммуникациями TMN ........................................................................................ 193

6.2.1. Концепция TMN и общая схема управления ............................................................................... 193

6.2.2. Архитектура TMN.......................................................................................................................... 193