СИСТЕМИ ПЕРЕДАЧІ ФІРМИ АТ&Т

1 Вимоги до систем передачі та мереж

Розвиток засобів зв`язку характеризується не тільки зростанням кількості абонентів, а отже, і кількості каналів для їх підключення, але й розширенням переліку послуг. Для таких послуг належать послуги, що надаються мережами інтегрального обслуговування: зв`язок у розгалужених мережах, зв`язок із запитання, передача по каналах зв`язку різноманітних видів інформації. Набувають розвитку «інтелектуальні» мережі зв`язку, які можуть змінювати маршрути передачі для обходу несправних вузлів або пошуку резервних шляхів при перевантаженні шляху прямого з`єднання. Удосконалення систем передачі пов`язано з такими вимогами, як необхідна ширина смуги доступу, послуги на вимогу, самовідновлення мережі.

Вимоги до ширини смуги доступу зумовлені зміною сучасної інфраструтури зв`язку, яка вже не обмежується тільки телефонним зв`язком. Абонентам необхідні послуги, що потребують широкополосних каналів зв`язку (кабельне телебачення, конференцзв`язок, інтерактивний відеозв`язок та ін.). Безпосереднє доведення цих послуг до абонента стає можливим при використанні волоконно-оптичних ліній на усіх дільницях мережі зв`язку. В США створена система FTTB, що використовує волоконно-оптичні кабелі. Ця система враховує пріоритет користувачів, тобто користувачі з найбільшими потребами мають негайний доступ до широкого ряду служб та послуг.

Вимоги щодо смуги пропускання звичайно перевищують 64 кбіт/с на користувача, однак верхня межа потрібної у перспективі смуги пропускання не визначена, не визначений також проміжок часу, протягом якого буде потрібне значне збільшення інформаційної ємності ліній та мереж зв`язку. Ця невизначеність зумовила створення мереж на основі ОВ, які в подальшому не потребують значної реконструкції та модернізації.

Послуги на вимогу виникли у зв`язку з розширенням ділових зв`язків, це потребує більшої гнучкості мережі зв`язку та різноманітності послуг, що надаються, значно збільшуються вимоги щодо різноманітності систем зв`язку та функціональних можливостей, застосовуються інтерактивні багатоточкові з`єднання. Ці вимоги потребують значної гнучкості засобів зв`язку та високого ступеня їх автоматизації, з тим щоб вони мали можливість реагувати на попит користувачів.

Самовідновлення мережі означає здатність мережі зв`язку відновлювати свою дієздатність у разі виникнення будь-яких несправностей без втручання людини. Відновлення мережі означає поновлення функцій та послуг, які забезпечуються мережею зв`язку в нормальному режимі роботи, але воно здійснюється не заміною або ремонтом несправного обладнання, а зміною маршрутизації: мережа в цьому разі здатна сама знаходити бездефектні шляхи до того часу, коли пошкодження буде усунуте.

При створенні системи, що самовідновлюється, ставиться мета відновлення відповідного виду зв`язку без відчутних збитків для користувача мережі, зв`язок між абонентами повинен бути відновленим у досить короткий проміжок часу.

Топології мережі зв`язку, що використовують ОК, практично не відрізняються від топологій мереж, що використовують кабелі з металевими жилами. На рис. 1 наведені основні топології мереж зв`язку на основі ВОСП.

Рисунок 1 – Топології мереж на основі ВОСП: а) шина; б) зірка;

в) двонаправлене кільце; г) однонаправлене кільце; д) кільце з обходами дефектних вузлів; є) повнозв`язна топологія (кожна з кожною);

ж) деревоподібна структура

Найпростішу конфігурацію має мережа з шинною топологією (рис. 1 а). Вона використовуються на мережах, що обслуговують різні комунікації – залізничні шляхи, нафто- та газопроводи, коли на лініях значної протяжності є стаціонарні пункти, де потрібне введення та виведення інформації.

У мережах з «зірковою» топологією (рис. 1 б) робочі (прикінцеві) станції з`єднуються між собою через центральну станцію. Такі структури є типовими для мереж зв`язку у сільській місцевості, а також у локальних інформаційно-обчислювальних мережах.

Мережу типу «кільце» (рис. 1 в) можна розглядати як «шину», в якій початок та кінець з`єднуються. Ця топологія найчастіше зустрічається в системах FTTB (волокно до бізнес-клієнта). Різновидами кільцевої мережі є «однонаправлене кільце», в якому інформація передається в одному напрямку (рис. 1 г), а також кільце з обходами дефектних вузлів, що значно підвищує надійність та життєздатність мережі. На мережах з кільцевою та повнозв`язними топологіями будь-яка з робочих станцій може бути замінена центральною станцією.

Найбільш надійною та життєздатною є повнозв`язана мережа (рис.1 є), типова для міської телефонної мережі. Можливі також комбінації різних топологій, наприклад, «шина-зірка», «зірка-кільце». Головною вимогою до мережі будь-якого типу є її надійність, тобто забезпечення її дієздатності при виникненні пошкоджень на центральних (вузлових) станціях або лініях зв`язку. Найбільшу надійність мають мережі з розгалуженою топологією (повнозв`язана, комбінована, кільце з обходами), в таких мережах дублюються лінії зв`язку, можливе переключення на резервне обладнання. Найбільшу ж надійність, життєздатність та здатність до самовідновлення мають мережі з повнозв`язною топологією, однак в цих мережах дуже великі витрати на лінійні споруди, тому при побудові мереж зв`язку використовуються компромісні варіанти.

2 Ієрархія цифрових систем передачі фірми AT&T

Цифрові системи передачі фірми AT&T є системами плезіохронної цифрової ієрархії. Асортимент обладнання цих систем охоплює обладнання мульти- та демультиплексування, передачі, прийому, кросування каналів, мережного доступу, засоби управління мережею, обладнання для стиснення смуги пропускання при цифровій передачі. Ієрархія ЦСП фірми АТ&Т наведена на рис. 2.

ЦСП фірми AT&T є мультиплексними системами, відмінною особливістю яких є висока надійність, гнучкість у використанні, низьке енергоживлення. Мультиплексори першого ступеня типів 8TR635 та 8TR641 об`єднують 30 каналів ТЧ та створюють первинні цифрові потоки із швидкістю 2 Мбіт/с. Обладнання мультиплексування більш високих ступенів типів 8TR642, 8TR643 та 8TR644 об`єднують до чотирьох плезіохронних цифрових потоків нижчих ступенів. Апаратура 8TR642 забезпечує мультиплексування до чотирьох потоків зі швидкістю 2 Мбіт/с, обладнання 8TR643 – до чотирьох потоків зі швидкістю 8 Мбіт/с, апаратура 8TR644 – до чотирьох потоків зі швидкістю 34 Мбіт/с, створюючи при цьому на своїх виходах цифрові потоки зі швидкістю 8, 34 та 140 Мбіт/с відповідно. В обладнанні також передбачені функції демультиплексування. В системах типів 8TR642 та 8TR643 є також система контролю, що управляється центральним мікропроцесором. Система 8TR644 забезпечує дубльовані вхідні-вихідні порти, один з яких використовується для зовнішнього контуру випробування, що управляється центральним процесором системи телеконтролю.

Система 8TR654 забезпечує мультиплексування безпосередньо від 2 до 34 Мбіт/с (минуючи 8 Мбіт/с), де доступ до інтерфейсу 8 Мбіт/с не потребується.

Система OPTIMUX об`єднує апаратуру волоконно-оптичного лінійного тракту та мультиплексне обладнання. Вона застосовується на мережах з короткими та середніми відстанями. Базова система може містити до шістнадцяти інтерфейсів по 2 Мбіт/с, вона перетворює їх в оптичні зі швидкостями передачі 2, 8 або 34 Мбіт/с. Цифрові потоки по 2 Мбіт/с можуть надходити від мультиплексорних систем першого ступеня (типів 8TR635 або 8TR641), від систем мережного доступу (типу SLC –120), безпосередньо від систем конференцзв`язку, від обладнання передачі даних. Особливістю цієї системи є: автоматичне переключення на резерв, розгалужена система управління мережею, гнучкість при модернізації та зміні конфігурації.

Розроблені системи передачі не тільки для магістральних ліній зв`язку великої протяжності, але й для з`єднувальних ліній, де відстані відносно невеликі та потребується тільки прикінцева апаратура. Обладнання лінійного тракту типів 8TR694 та 8TR494МkІІ працює на довжинах хвиль оптичної несучої 1,3 або 1,55 мкм при швидкості передачі 140 Мбіт/с.

При використанні оптичної несучої з довжиною хвилі 1,55 мкм довжина регенераційної дільниці може сягати 100 км. Система типу 8TR695 побудована у відповідності з стандартами Європейського інституту стандартів у галузі зв`язку та дозволяє передавати інформацію із швидкістю 565 Мбіт/с в магістральних лініях, вона має розгалужену систему контролю та резервування, довжина регенераційної дільниці сягає більш 100 км.

Фірмою AT&T розроблені системи для передачі звукових та телевізійних програм. Оскільки передача звукових та програм телебачення є односпрямованою, то ці системи складаються з двох підсистем – передавальної та приймальної. Апаратура типу 8TR638 для цифрової передачі звукових програм задовольняє вимогам, що пред`являються МККТТ до розподіляючих мереж звукового мовлення. Десять звукових програм із смугою по 7 кГц або п`ять каналів із смугою по 15 кГц можуть бути переданими за допомогою інтерфейсу на 2 Мбіт/с.

Рисунок 2 – Ієрархія плезіохронних цифрових систем передачі фірми AT&T

Апаратура 8TR634 забезпечує передачу програм телебачення із швидкістю 140 Мбіт/с. Вона використовується для передачі TV сигналів в стандартах PAL, NTSC або SECAM, а також відеосигналів з шириною смуги 6 МГц. Ця система спроможна одночасно передавати цифрові потоки зі швидкістю 2 Мбіт/с. В системі передбачена функція відведення-введення.

Автоматизована система резервування 8TR636 (для швидкостей 34, 140 та 565 Мбіт/с) дозволяє здійснювати перемикання з основної на резервну систему при появі пошкодження, незалежно від того, що пошкоджено – система передачі чи кабель. Резервна система може бути будь-якого типу, тобто волоконно-оптична, кабельна (з металевими жилами), радіорелейна, вона повинна мати пропускну здатність таку ж, як і основна система. Перемикання на резервну систему потребує не більше 80 мс у 99,9 % усіх випадків після прийому сигналу про несправність. Зворотне перемикання не перевищує 1 мс, при цьому трафік не переривається.

Апаратура 8TR636 може бути використана сумісно з різними системами передачі, які відповідають необхідним критеріям щодо сигналу про несправність, щоб система змогла виконати перемикання на резерв. Система типу 8TR637 являє захисну комутаційну станцію конфігурації (1+1) – одна основна та одна резервна системи – на інтерфейси на 2 та 8 Мбіт/с. Сигнал дублюється на передавальному кінці та надсилається по двох окремих шляхах. На приймальному кінці з двох сигналів, що надійшли, вибирається сигнал з кращою якістю.

Система доступу до мережі типу SLC –120 (мультиплексор) призначена для цифрових мереж віддалених абонентів. Вона забезпечує будь-яку комбінацію послуг з передачі сигналів ТЧ та даних через ЦСП будь-якого типу. Ця система може діяти по оптичних кабелях, металевих кабелях та радіорелейних лініях.

3 Обладнання типу OPTIMUX

Система передачі типу OPTIMUX призначена для використання на коротких та середніх відстанях для мереж приватного та загального користування, в яких цифровий потік, що містить різні види інформації, передається по оптичних кабелях із швидкістю 2 Мбіт/с.

Джерелами цифрових потоків 2 Мбіт/с, що еквівалентні 30 каналам ТЧ, можуть бути такі системи:

– мультиплексування типів 8TR635 або 8TR641;

– мережного доступу типу SLC –120;

– відеоконференцзв`язку;

– установчі АТС з зв`язками, що входять та виходять РВХ.

Ця система може бути застосована також для з`єднувальних ліній в стільникових мережах. На рис. 3 зображена узагальнена схема використання системи типу OPTIMUX.

Рисунок 3 – Узагальнена схема використання системи типу OPTIMUX

Можливі такі варіанти використання цієї системи:

- у сільській місцевості, де потребуються відносно дешеві з`єднання «точка-точка», у цьому разі система забезпечує віддаль зв`язку від 0 до 70 км без атенюаторів та регенераторів при швидкості передачі 2,8 або 34 Мбіт/с;

- при реалізації принципу FTTB найбільш слушним є кільцева конфігурація мережі при швидкості передачі по колу 34 Мбіт/с та 2 Мбіт/с на відводах (рис. 4 а)

- уздовж залізничних шляхів та різних комунікацій (нафто-газопроводів

та ін.), коли на лінії порівняно великої протяжності є стаціонарні вузли, де потрібно вводити-виводити інформацію (рис. 4 б);

- для сільської місцевості, що займає великий простір, в цьому разі доцільне використання триступеневої топології, що дозволить охопити площу в декілька сотень кілометрів з мінімальною кількістю обладнання (рис. 4 в).

Рисунок 4 – Використання системи OPTIMUX в кільцевій (а), шинній (лінійній) (б) та деревовидній (в) мережах

Система OPTIMUX призначена для передачі від одного до шістнадцяти двонаправлених цифрових потоків зі швидкістю 2 Мбіт/с по одномодових ОК у відповідності з рекомендацією G.703 МККТТ. Модулі мультиплексорів здатні групувати чотири потоки по 8 Мбіт/с в один потік 34 Мбіт/с.

Модулі OLTU (обладнання лінійного оптичного тракту) містять пристрої для перетворення електричних сигналів у оптичні та навпаки. Модулі призначені для різних швидкостей 2, 8 або 34 Мбіт/с та мають різні енергетичні потенціали в залежності від застосування – для малих та великих відстаней.

Конструктивні особливості мультиплексорів та модулів OLTU дозволяють нарощувати ємність системи та міняти її конфігурацію. Основні технічні характеристики системи OPTIMUX наведені в табл. 1

Таблиця 1– Параметри системи OPTIMUX

Параметр	Значення
Цифрові інтерфейси	Швидкість, Мбіт/с: 2,048 8,448 34,368	Код: НDВЗ НDВЗ НDВЗ
Додатковий канал	128 кбіт/с, RS485
Середовище передачі	Одномодовий ОК
Енергетичний потенціал, дБ для 2, 8 та 34 Мбіт/с	19
для 8 та 34 Мбіт/с	27
Довжина хвилі випромінювача, мкм	1,3
Лінійний код	5В6В
Лінійна швидкість, Мбіт/с для кількості каналів ТЧ 30	3,072
120 480	12,672 51,552
Напруга живлення, В	24 - 60
Потужність, що споживається, Вт	34

Для збільшення надійності мережі передбачається апаратура резервування, що автоматично перемикає оптичний лінійний тракт на інший оптичний кабель в разі пошкодження кабелю на основній трасі. Система дозволяє легко нарощувати ємність та змінювати склад модулів в залежності від конфігурації мережі.