Поле нагрузки транспортного модуля STM-1

Канал случайного доступа

Канал случайного доступа (RACH) является восходящим транспортным каналом, предназначенным для передачи управляющей информации от терминала, например, запросов на установление соединения. Он может также использоваться для  передачи небольших объемов пакетированных данных от терминала в сеть. Для  правильной работы системы необходимо, чтобы канал случайного доступа  мог приниматься во всей зоне обслуживания данной ячейки, что также означает, что скорости передачи данных должны быть достаточно низкими, по крайней  мере, при начальном доступе к  системе для других процедур управления.

Общий восходящий пакетный канал

Общий восходящий пакетный канал (CPCH) является расширением  канала RACH, т.е. он предназначается для  передачи пакетированных данных пользователя в восходящем направлении. Парным каналом, обеспечивающим передачу данных в нисходящем направлении, является FACH. На физическом уровне основные отличия от RACH состоят  в использовании быстрого управления мощностью, механизма обнаружения  столкновений на физическом уровне и  процедуры мониторинга состояния CPCH. Передача в восходящем CPCH может продолжаться в течение нескольких фреймов в отличие от сообщения RACH, продолжающегося 1-2 фрейма.

Совмещенный нисходящий канал

Совмещенный нисходящий канал (DSCH) представляет собой транспортный канал, предназначенный для передачи пользователю выделенных данных и/или  управляющей информации; он может  использоваться несколькими пользователями. Во многих отношениях он похож на прямой канал доступа, но совмещенный канал  поддерживает использование процедур быстрого управления мощностью, а также  переменную скорость передачи на пофреймовой основе. Нет необходимости в прослушивании DSCH во всей зоне ячейки, и для него могут использоваться различные методы разнесения антенн с совмещенным нисходящим DCH

Необходимые транспортные каналы

Общими транспортными  каналами, необходимыми для работы сети, являются каналы RACH,FACH и PCH, тогда  как использование DSCH и CPCH является необязательным, и вопрос может решаться сетью

1.4.Перенос транспортных каналов на физические каналы

Различные транспортные каналы накладываются на физические каналы, хотя некоторые транспортные каналы переносятся идентичным или  даже тем же самым физическим каналом.

Помимо описанных  ранее транспортных каналов, существуют каналы, переносящие только информацию, относящуюся к процедурам на физическом уровне. Канал синхронизации(SCH), общий  пилот-канал (CPICH) и канал индикации  данных (AICH) непосредственно не видимы для высоких уровней и являются обязательными с позиций функционирования системы для передачи от каждой базовой  станции. Канал индикации статуса CPCH (CSICH) и канал индикации данных об обнаружении столкновений/назначении канала (CD/CAICH) необходимы, если используется CPCH.

Рис. 6.2. Наложение транспортного  канала на физический канал

Выделенный канал (DCH) накладывается на два физических канала. Выделенный канал передачи данных на физическом уровне (DPDCH) переносит  информацию высоких уровней, включая  данные пользователя, в то время  как выделенный канал управления на физическом уровне (DPCCH) переносит  необходимую управляющую информацию на физическом уровне. Скорость передачи данных DPCCH является постоянной, тогда  как скорость передачи данных DPDCH может  изменяться от фрейма к фрейму

Структура фрейма транспортных каналов

В каналах UTRA используется структура радиофрейма с длительностью 10 мс. Фреймы системы по длительности больше. Число фреймов в системе (SFN) определяется 12-битовым числом, используемым в ряде процедур, охватывающих более одного фрейма. Примерами процедур на физическом уровне, которым требуется более 10 мс для правильного восполнения, могут служить, например, процедуры поискового вызова или случайного доступа.

2.Cинхронная цифровая иерархия

2.1Общие положения

Наиболее современной  технологией, используемой в настоящее  время для построения сетей связи, является синхронная цифровая иерархия (СЦИ) (Synchronous Digital Hierarchy - SDH). Она обладает существенными преимуществами по сравнению с системами предшествующих поколений, позволяет полностью реализовать возможности волоконно-оптических и радиорелейных линий, создавать гибкие, надежные, удобные для эксплуатации, контроля и управления сети, гарантируя высокое качество связи. Системы СЦИ обеспечивают скорости передачи от 155 Мбит/с и выше и могут транспортировать как сигналы существующих ЦСП, так и новых перспективных служб, в том числе широкополосных. Аппаратура СЦИ является программно управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления.

СЦИ это новые  мощные системы передачи, но и не только. Это и принципиальные изменения  в сетевой архитектуре, организации  управления. Внедрение СЦИ будет  иметь далеко идущие последствия  и для сетевых операторов, и  для пользователей, и для производителей оборудования.

2.2.Предпосылки создания СЦИ

Хотя ЦСП плезиохронной иерархии были значительным шагом в развитии связи по сравнению с аналоговыми системами, тем не менее ЦСП ПЦИ присущ ряд недостатков.

Во-первых, наличие  трех различных иерархий (европейской, североамериканской и японской) крайне затрудняет организацию международной связи.

Во-вторых, в  ЦСП ПЦИ затруднен ввод/вывод  цифровых потоков в промежуточных  пунктах и возникает парадоксальная ситуация, когда для выделения  низкоскоростного потока требуется  непропорционально большое количество сложного оборудования (см. Рис. 6.30). Данный недостаток становится особенно существенным при необходимости частого ввода/вывода цифровых потоков вдоль магистрали.

Кроме того, существенным недостатком ПЦИ является отсутствие средств сетевого автоматизированного  контроля и управления, без которых  невозможно создать сеть связи, удовлетворяющую  современным требованиям к качеству обслуживания и надежности. Такие  средства (в ограниченном объеме) имеются  в ПЦИ лишь на уровне линий передачи, однако, они не стандартизированы, поэтому  разработанные различными производителями  оборудования ПЦИ системы контроля и управления линейных трактов несовместимы. Они не способны осуществлять контроль и управление групповыми трактами "из конца в конец" и тем более всей сетью.

При нарушениях синхронизации группового сигнала  в ПЦИ сравнительно большое время  требуется на многоступенное восстановление синхронизации компонентных потоков.

Преодолеть недостатки, оставаясь в рамках ПЦИ, было невозможно. Поэтому, когда в середине 80-х  годов применение волоконно-оптических линий связи позволило существенно  повысить скорости передачи, а внедрение  цифровых коммутационных станций дало возможность создавать полностью  цифровые синхронные сети, началась работа по переходу к СЦИ.

В качестве линий  связи в СЦИ применяются ВОЛС. Неслучайно американский вариант СЦИ  носит название SONET - от английских слов Synchronous Optical NETwork, что переводится как "синхронная оптическая сеть". В европейском варианте СЦИ возможно использование и радиорелейных линий (см. подраздел 6.4.5), которые применяются довольно давно, поэтому достаточно хорошо известны специалистам.

2.3.Основные принципы СЦИ

Общая характеристика СЦИ

СЦИ позволяет  организовать универсальную транспортную систему, охватывающую все участки  сети и выполняющую функции как передачи информации, так и контроля и управления. Она рассчитана на транспортирование всех сигналов ПЦИ, а также всех действующих и перспективных служб, в том числе и широкополосной цифровой сети с интеграцией служб (В-ISDN), использующей асинхронный способ переноса (АТМ).

В СЦИ использованы последние достижения в электронике, системотехнике, вычислительной технике  и т.п. Ее применение позволяет существенно  сократить объем и стоимость  аппаратуры, эксплуатационные расходы, сократить сроки монтажа и  настройки оборудования. В то же время значительно повышаются надежность и живучесть сетей, их гибкость, качество связи.

Линейные сигналы  СЦИ организованы в так называемые синхронные транспортные модули STM (Synchronous Transport Module) (Табл. 6.3). Первый из них - STM-1 - соответствует скорости 155 Мбит/с. Каждый последующий имеет скорость в 4 раза большую, чем предыдущий, и образуется побайтным синхронным мультиплексированием. Уже стандартизированы STM-4 (622 Мбит/с) и STM-16 (2,5 Гбит/с), ожидается принятие и STM-64 (10 Гбит/с).

Табл. 6.3

Как уже отмечалось, основной средой передачи для СЦИ  являются ВОЛС. Возможно также использование  радиолиний. В тех случаях, когда  пропускная способность радиолиний недостаточна для STM-1, может применяться  субпервичный транспортный модуль STM-RR со скоростью передачи 52 Мбит/с (втрое меньше, чем у STM-1). Однако STM-RR не является уровнем СЦИ и не может использоваться на интерфейсах сетевых узлов.

В сети СЦИ используется принцип контейнерных перевозок. Подлежащие транспортированию сигналы предварительно размешаются в стандартных контейнерах С (Container). Все операции производятся с контейнерами независимо от их содержимого. Благодаря этому и достигается прозрачность сети СЦИ, т.е. возможность транспортировать различные сигналы ПЦИ, потоки ячеек АТМ или какие-либо другие сигналы.

Имеются контейнеры 4-х уровней. Все они, вместе с сигналами  ПЦИ в них размещаемыми, указаны  в Табл. 6.4 (скорость 8 Мбит/с европейской  ПЦИ не дана, т.к. в настоящее время  контейнер С-2 предназначен для новых  сигналов с неиерархическими скоростями, например, ячеек АТМ).

Табл. 6.4

 

Принципы размещения сигналов в контейнерах и схема  преобразования последних для транспортирования  в синхронных транспортных модулях описаны ниже.

Важной особенностью сети СЦИ является ее деление на три функциональных слоя, которые  подразделяются на подслои (Табл. 6.5). Каждый слой обслуживает вышележащий слой и имеет определенные точки доступа. Слои имеют собственные средства контроля и управления, что упрощает операции по ликвидации последствий  отказов и снижает их влияние  на вышележащие слои. Независимость  слоев позволяет внедрять, модернизировать  или заменять их, не затрагивая другие слои.

Табл. 6.5

          

2.4.Физическая среда

Самый верхний  слой образует сеть каналов, обслуживающих  конечных пользователей. Группы каналов  объединяются в групповые тракты различных порядков (средний слой). Групповые тракты организуются в  линейные тракты, относящиеся к нижнему  слою среды передачи. Он подразделяется на слой секций (мультиплексных и регенерационных) и слой физической среды. Взаимосвязь  и расположение некоторых слоев  показаны на Рис. 6.34.

 

Рис. 6.34. Функциональные слои

Схемы преобразований и информационные структуры

Схемы преобразований

Общая схема  преобразований СЦИ изображена на Рис. 6.35. Ее сложность обусловлена тем, что она фактически объединяет две  схемы: европейскую и американскую (SONET). Если выделить схему, принятую ETSI, то получится более простая и  стройная система, представленная на Рис. 6.36. Именно она предусмотрена "Регламентом  СЦИ для сети связи России", который утвержден ГКЭС в качестве технической правовой базы применения СЦИ на общегосударственной сети России.

Далее будет  рассматриваться именно европейская  схема.