Общие сведения о системах передачи синхронной цифровой иерархии, достоинства сци

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ  ПЕРЕДАЧИ СИНХРОННОЙ ЦИФРОВОЙ ИЕРАРХИИ, ДОСТОИНСТВА СЦИ

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) – синхронная цифровая иерархия – технология передачи высокоскоростных данных на большие расстояния с использованием в качестве физической среды проводных, оптических и радиолиний связи. Данная технология пришла на смену PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), которая обладала существенным недостатком: сложностью выделения из высокоскоростных потоков низкоскоростных трибутарных каналов. Причина заключается в том, что потоки более высокого уровня в PDH получаются путем последовательного мультиплексирования. Соответственно, для выделения потока необходимо развертывать весь поток, т.е. проводить операцию демультиплексирования. При этом придется устанавливать дорогостоящее оборудование в каждом пункте, где необходима такая процедур, что значительно увеличивает стоимость строительства и эксплуатации высокоскоростных линий PDH. Технология SDH призвана решить эту проблему. Скорости для SDH уже не ограничиваются 500 Мбит/сек, как это было в PDH.

Рисунок 1 - Пример сети SDH с  промежуточным извлечением потока Е1 из потока STM-4

Рассмотрим принципы построения синхронной цифровой иерархии. Скорость самого медленного цифрового потока в SDH, получившего название STM-1, составляет 155,52 Мбит/сек. Вся полезная нагрузка передается в, так называемом, виртуальном контейнере VC. Информация может быть загружена либо непосредственно в контейнер, либо если речь идет о потоках PDH, то используются дополнительные промежуточные контейнеры, возможно не с одним уровнем вложения. В любом случае в итоге, вся информация должна быть размещена в пределах виртуального контейнера STM-1. К каждому виртуальному контейнеру добавляется заголовок, который несет в себе служебную информацию: адресную информацию, информацию для обнаружения ошибок, данные о полезной нагрузке и т.д. Контейнеры всегда имеют фиксированную длину. Для получения более высокой скорости применяется мультиплексирование 4-х потоков STM-1 в один поток STM-4. Таким образом, удается получить скорость 622,08 Мбит/сек. Для получения еще большей скорости применяется еще одно мультиплексирование четырех STM-4 в один поток STM-16, для передачи которого требуется скорость 2488,32 Мбит/сек и т.д. Общая схема увеличения скорости: четыре STM-N мультиплексируются в один STM-4хN. В отличие от PDH общая схема мультиплексирования неизменна для любых скоростей.

Обозначение потока SDH	Скорость потока, Mбит/с
STM-1	155,52
STM-4	622,08
STM-16	2488,32
STM-64	9953,28
STM-256	39813,12
STM-1024	159252,48

Таблица 1 – Общая схема  мультиплексирования

Причем SDH не ограничена STM-1024. На текущий момент основным ограничением для повышения скорости SDH являются максимально возможные скорости существующих технологий передачи данных. Теоретически, цифровую синхронную иерархию можно продолжать и дальше до бесконечности.

Североамериканским аналогом технологии SDH является SONET (Synchronous Optical Networking – синхронные оптические сети). В отличие от SDH эта технология больше приспособлена для передачи североамериканских каналов PDH. Однако скорости аналогичных уровней иерархии обеих систем аналогичны. Поэтому данные системы могут взаимодействовать без какого-либо ущерба.

В сотовых системах связи SDH получил достаточно широкое распространение. Преимущественно он используется при  строительстве магистральных линий  связи. Особенно актуальная технология SDH становится после появления первых сетей 3G, таких как UMTS, которые предусматривают значительно увеличение объемов передаваемых данных. Благодаря возможности масштабирования скоростей можно с уверенностью сказать, что SDH будет актуальна и при строительстве сетей сотовой связи 4G, например LTE или Mobile WIMAX.

Сравнивая технологию SDH с  технологией PDH, можно выделить следующие достоинства технологии SDH: 
• предусматривает синхронную передачу и мультиплексирование. Элементы первичной сети SDH используют для синхронизации один задающий генератор, как следствие, вопросы построения систем синхронизации становятся особенно важными; 

• предусматривает прямое мультиплексирование и демультиплексирование  потоков PDH, так что на любом уровне иерархии SDH можно выделять загруженный  поток PDH без процедуры пошагового демультиплексирования. Процедура  прямого мультиплексирования называется также процедурой ввода-вывода; 
• опирается на стандартные оптические и электрические интерфейсы, что обеспечивает лучшую совместимость оборудования различных фирм-производителей; 
• позволяет объединить системы PDH европейской и американской иерархии, обеспечивает полную совместимость с существующими системами PDH и, в то же время, дает возможность будущего развития систем передачи, поскольку обеспечивает каналы высокой пропускной способности для передачи ATM, MAN, HDTV и т.д.; 
• обеспечивает лучшее управление и самодиагностику первичной сети. Большое количество сигналов о неисправностях, передаваемых по сети SDH, дает возможность построения систем управления на основе платформы TMN. Технология SDH обеспечивает возможность управления сколь угодно разветвленной первичной сетью из одного центра.

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ИКМ – 30, ПРИНЦИП РАБОТЫ  КОДЕРА ПРИ ПОСТУПЛЕНИИ АИМ  ОТСЧЕТА УРОВНЕМ +132 У.Е.

Кодирование – это прочесс преобразования квантованных значений АИМ отсчетов в кодовую комбинацию.

По принципу действия кодеры бывают:

- взвешивающего типа

- счетного типа

- матричного типа

 

Рисунок 2 - Упрощенная структурная  схема кодера

Кодер состоит из:

К (дифференциальный компаратор) – определяет знак (полярность сигналов АИМ-II), сравнивает его амплитуду с амплитудами эталонных сигналов и формирует двоичные символы по результатам сравнения.

ФЭС1 и ФЭС2 (формирователи эталонных сигналов) – формируют эталонные сигналы положительной и отрицательной полярностей.

ЦР (цифровой регистр) – записывает и хранит информацию, поступающую  от компаратора по цепи обратной связи, в соответствии с которой формируются  сигналы управления работой  ФЭС.

УПСУ (устройство преобразования  сигналов управления) – преобразовывает  семиразрядный код, поступающий  с выходов ЦР, в сигналы управления ключами ФЭС

УКФ (устройство коммутации формирователей) – пропускает сигналы  управления от УПСУ на входы одного из ФЭС в зависимости от знакового  символа.

Ф (формирователь выходного  сигнала) – преобразует параллельный код в последовательный.

УУ (узел управления работой  кодера) – вырабатывает специальные  сигналы, необходимые для работы основных функциональных частей кодера. 

	Определение полярности	Выбор основного эталонного тока Iосн.эт			Включение Iосн.эт	Дополнительные эталонные  токи сегмента Iдоп.эт
Такты кодирования	1	2	3	4		5	6	7	8
I эт	+	128	512	256	128	64	32	16	8
Iаим - Iэт	132>0	132>128	132<512	132<256		128+64>132	128+32>132	128+16>132	128+8>132
Состояние выходного компаратора	0	0	1	1		1	1	1	1
Запись решения в ЦР	1	1	0	0		0	0	0	0
Шаг квантования		8
Ошибка квантования Sкв		132 – (128 + 4) = 0
	1-й этап	2-й этап			3-й этап

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 – Принцип работы кодера

 

3 ОБОРУДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ  СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ИКМ – 30, ИКМ – 120

Цифровые системы передачи содержат следующее оборудование:

АЦК – аппаратура цифрового каналообразования. Она служит для получения первичного потока со скоростью 2048 кбит/с.

ОВГ- оборудование временного группообразования. Служит для объединения нескольких низкоскоростных потоков в один высокоскоростной и обратно, т.е. выполняет функции мультиплексирования и демультиплексирования.

ОВВГ – оборудование вторичного временного группообразования. Служит для объединения четырех потоков  Е1 в один поток Е2.

ОТВГ – оборудование третичного временного группообразования. Служит для объединения четырех потоков  Е2 в один поток Е3.

ОЧВГ – оборудование четверичного временного группообразования. Служит для объединения четырех потоков  Е3 в один поток Е4.

Рисунок 3 – Структурная  схема ИКМ – 30

АЦО – аналогово-цифровое оборудование, служит для получения ПЦК.

ОЛТ – оборудование линейного тракта, служит для дистанционного питания.

 

Рисунок 4 – Структурная  схема ИКМ – 120

В состав аппаратуры ИКМ-120 входят : 4 комплекта аналого-цифрового оборудования (АЦО-11), оборудование вторичного группообразования (ОВГ-21), оборудование линейного тракта (ОЛТ-24), оборудование световодных переключений (ОСП)

 

 

 

 

 

 

 

4 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА РЕГЕНЕРАТОРА, НАЗНАЧЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ

Регенератор используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети SDH путём регенерации сигналов полезной нагрузки.

Обычно это расстояние составляет 15 - 40 км. для длины волны порядка 1300 нм или 40 - 80 км. - для 1500 нм.

Рисунок 5 – Структурная  схема регенератора

 

Назначение элементов:

КУс -  корректирующий усилитель служит для исправления формы принимаемых импульсов при максимальном затухании кабельной линии.

РИЛ – регулируемая искусственная  линия дополняет затухание регенерационного участка до максимального значения.

 

АРУ – устройство автоматической регулировки усиления управляет  работой РИЛ, обеспечивая постоянство  амплитуды импульсов на выходе линейного  корректора при изменении затухания  кабельной цепи вследствие сезонных колебаний температуры грунта.

УР – устройство разделения разделяет двухполярный сигнал на две  однополярные последовательности положительных  и инвертированных отрицательных  импульсов

РС1 и РС2 – решающие схемы  опознают принятые импульсы в короткие интервалы времени(стробирование).

ФВИ – формирователь выходных импульсов объединяет восстановленные  последовательности положительных  и инвертированных отрицательных  импульсов.

С – схема совпадения объединяет ограниченные снизу последовательности положительных и инвертированных отрицательных импульсов.

К – контур ударного возбуждения выделяет из последовательности колебание тактовой частоты.

Ф – фазовращатель и  ФТИ – формирователь тактовых импульсов из полученного колебания  вырабатывают управляющую последовательность.

 

 

 

 

 

 

5 СХЕМА МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ  СИНХРОННОГО ТРАНСПОРТНОГО МОДУЛЯ  STM – 1

 

Рисунок 6 – Схема мультиплексирования  STM – 1

 

С (контейнер) – информационная структура состоящая из информационных битов и битов контроля аппаратуры PDH со скоростями :

С-1.1 – 1.5 Мбит/с

С-1.2 – 2 Мбит/с

С-2 – 6 Мбит/с

С-3 – 34 Мбит/с

          45 Мбит/с

С-4 – 140 Мбит/с

VC (виртуальный контейнер) – формируется следующим образом: к полезной информации содержащейся в контейнере добавляется служебная информация,  называемая трактовым заголовком POH

С + РОН = VC

Трактовый заголовок содержит проверочные символы и позволяет  осуществлять:

- проверку непрерывности  связи

- оценку вероятности ошибки

- индикацию аварии

- индикацию наличия оборудования

TU (транспортный блок) – создается для согласования между иерархическим низким  и высоким уровнями. Составляется из VC, к которому добавляется указатель PTR, который отмечает начало виртуального контейнера и скорость его размещения в транспортном блоке.

VC + PTR = TU

TUG (группа транспортных блоков) – создается посредством объединения однородных потоков, находящихся в транспортных блоках низкого иерархического уровня в одну группу.

AU (административный блок) – служит для размещения групп транспортных блоков или виртуальных контейнеров высокого порядка.

AUG (группа административных блоков) – служит для мультиплексирования административных блоков.

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Горелов Г.В., Кудряшов В.А., Шмытинский В.В., Телекоммуникационные технологии на ЖД транспорте./ Под ред. Горелова Г.В. М.: УМК РЖД России 1999.

2. Шмытинский В.В., Котов В.К., Здоровцов И.А.  Цифровые передачи на ЖД транспорте/. Под ред. Шмытинский В.В. М.: Транспорт, 2002.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тамбовский ж. д. техникум – филиал МИИТ

 

Специальность  210407  Эксплуатация средств связи