PDH технологиясы

Кіріспе

 

 
                 Қазіргі уақытта оптикалық-талшықты кабелдер көптеген елдерде өндірілуде және қолданыста. Сандық тарату жүйелерін PDH негізінде енгізу XX-ғасырдың 70-ші жылдары басталды. Бағыттаушы орта негізінде метал өткізгішті кабелдер қолданды. Сандық тарату жүйелерін SDH негізінде енгізу өткен ғасырдың 90-шы жылдарында сигналдардың оптикалық тарату техникасы мен технологиясы дамыған кезде пайда болды.  
PDH жүйелерінде төмен сатылы иерархияға тікелей қолжетімділік жоқ, тек жоғары сатылы циклдер қосылған. Мұндай қолжетімділік қажеттілігінде (мысалы, арналарды бөлу пунктерінде) қалыптастыруды және сызықты сигналдарды қайта жинауды қажететеді. SDH жүйелерінде бұл мәселе құрамында әртүрлі деңгейдегі VC-n виртуалды контейнері бар STM-N транспорттық модулін ұйымдастыру жолы арқылы шешіледі. Бұл деңгей жүктемені әртүрлі PDH сигнал деңгейлері АТМ ұяшығы немесе басқада сигналдарды транспортировка жасауға жасалады. Виртуалды контейнерлер транспортты модулдерге толқын фазасын компенсациялайтын және тактілік жиілікті өшіріп олардың циклінің басталуын көрсетеді. Көрсеткіш позициясы STM-N фиксирленген. Сондықтан әрқашан жүктеме циклінің басталуы белгілі болады. Бұл дегеніміз сызықтық трактте сигналдарды тікелей мультиплекстеу депа талады. PDH жүйелерінде желілік синхронизация бірінші сатыда орындалады (2048 кбит/c). жоғары сатының сандық ағыны синхрондалмаған. Бұл уақытта SDH желілік түйіндері синхронды режимде жұмыс істейді. Аумақтың барлық түйіндері (мысалы, ұлттық желі) МСЭ G.811 Ұсынысымен анықталған бір жоғары деңгейлі қорек көзінен синхрондалады. Синхрондалған ақпараттардың тасығышы ретінде STM-N сызықты сигналдар қызмет етеді. “Синхронды аумақтардың” өзара әрекеті синхронды режимде іске асырылады. Плезихронды режимді де авариялық негізінде қолдануға болады. PDH және SDH жүйелерінің қолдану ортасын келесі әдіспен анықтауға болады. SDH жүйелерінде көп магистральді желіні, зоналық желі аумақтарын экономикасы дамыған аумақтарды магистральді желіге сонымен қатар қалалық желілерді дөңгелек құрылымды ұйымдастыруы қарапайым болуында. Осы уақытта PDH жүйелерін SDH желілеріне қолжетім кезінде және магистралді желілерге, SDH желілерінің жіберу мүмкіншілігі аз болғанда қолданылады. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Технологиялар

 

 

Қазіргі заманғы электробайланыс  жүйесінің негізінде цифрлық  тарату (тығыздау) жүйелерін пайдалануға  негізделген цифрлық біріншілік желіні қолдану жатыр. Осы электробайланыс  жүйесінде цифрлық біріншілік желінің алатын орны 1-суретте келтірілген [Қ.Б.]. Заманға сай цифрлық біріншілік желі үш технологиялар негізінде құрылуы мүмкін: PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy-Плезиохронды цифрлық иерархия), SDH (Synchronous Digital Hierarсhy-Синхронды цифрлық иерархия) және ATM. Біздің елімізде транспорттық желілер құру үшін негізінде алғашқы екі жүйе PDH, SDH кең қолданыс тапқан. 

 

 

1. PDH технологиясы

 

 

PDH бүгінгі таңда иерархиялардың  үш түрі белгілі: Солтүстік  Америкалық, Жапондық және Еуропалық.  Еуропада иерархияның біріншілік  жылдамдығы ретінде 2048 Кбит/с  жылдамдығы қабылданды. Бұл DS0 (8 кГц  жиілікпен алынған сигналдың  дискреттік санағы 8 биттік тізбектілікпен  кодаланып (квантталып), 8 кГц*8 бит=64 Кбит/с-на тең болғандағы цифрлық  сигналдың аты) ақпараттық 30 сигналды  кадрға қажетті сигналмен және  басқарушы ақпаратпен бірге жинаған  кездегі нәтиже. Жапонияда 30 арнаның  орнына 24 арна комбинациясынан түзілген 1544 Кбит/с-на тең біріншілік жылдамдық  қабылданды. Бұл иерархиялар плезиохронды  цифрлық иерархия (PDH) деген атқа  ие болды, өйткені мультиплекстелетін  ағындар синхронды болмады және  олардың жылдамдықтары биттік  тізбектіліктің әрқайсысын түзетін  тактілік генераторлардың рұқсат  етілген тұрақсыздықтың шектерінде  бірдей болмады. Сондықтан осындай ағындарды мультиплекстеу кезінде жылдамдықтарды орайластыру үшін биттерді қосу немесе алып тастауды жүзеге асыру қажет болды.  PDH технологиясының бірқатар кемшіліктері бар, оларды айта кетсек:

- аралық пункттерде цифрлық ағындардың кіріс/шығысының қиын болуы;

- желілік автоматты түрдегі бақылау мен басқару құралдарының болмауы;

- синхронизациялаудың көп сатылы қалыпқа келуі айтарлықтай ұзақ уақыт қажететті.

PDH кемшіліктеріне, сонымен  қатар, желідегі ағынды бақылау  мен басқару мақсаттары үшін  қызметтік арналарды ұйымдастыруда  мүмкіндіктерінің әлсіздігін және  де мәліметтерді тарату желілерінде  қолдану үшін өте маңызды орын  алатын төменгі сатыдағы мультиплекстелген  ағындардың маршрутизация құралдарының  болмауын жатқызуға болады.

 

 

 

2. SDH технологиясы

 

 

Синхронды оптикалық-талшықты желілердің стандартталуының қажеттілігі  тек плезиохронды желілердің кемшіліктері анық болған кезде және SDH үшін жабдықтарды  өңдеу мен ендіру толығымен жүріп  жатқан кезде туды. Телекоммуникациялық  операторлар бұл жағдайды бірінші  түсінді. Әртүрлі өндірушілердің жабдықтарын  сәйкестендіру үшін жасалынған қадамдар оңтайлы нәтижелерге әкелген  жоқ. 1984 жылдың басында АҚШ-та тарату жүйелерінің сәйкестендірілуі бойынша  Форум болды, ол Америкалық Ұлттық Стандарттар  институтына (ANSI) оптикалық-талшықты желілер  бойынша синхронды тарату үшін арнайы операцияларды тезірек қабылдау туралы өтінішін білдірді. Бұл стандарттаудың мақсаты- әртүрлі өндірушілердің жабдықтарын  оптикалық интерфейстер деңгейінде орайластыру. Бұл мәселе ANSI-ң екі  комитетінің: цифрлық иерархия синхронизациямен жұмыс істейтін Т1Х1, сонымен қатар  желілік әкімшілік басқару мен  жұмысқа пайдалану сұрақтарын шешетін  Т1М1-ң алдына қойылды. Бұл комитеттердің  жасаған жұмыстарының нәтижесінде 45 Мбит/с тарату жылдамдығына негізделген SYNTRAN деп аталынатын стандарттың  алғашқы нұсқасы жасалынды. Алайда уақыт өтісімен, өндірушілер жаңа жүйелерді ойлап тапты. AT&T компаниясы ең жаңа технологиялар негізінде METROBUS жүйесін ойлап шығарды, оның тарату жылдамдығы енді 150 Мбит/с құрады. 1985 жылы Т1Х1 комитеті Bellcore компаниясының  ұсынысымен оптикалық интерфейспен қатар сигналдың форматы мен  оның тарату жылдамдығын анықтайтын, синхронды желі концепциясына негізделген (SONET, Synchronous Optical Network) бір бүтін ретінде  стандартты шығару шешімін қабылдады. Қазіргі уақытта біріншілік байланыс желісінде мультиплекстеу технологиясының  дамуындағы анық тенденция РDH-тен SDH-ке өту болып табылады. SDH технологиясы цифрлық біріншілік желі құрылуының заманға сай концепциясы болып  келеді. Қазіргі уақытта осы концепция  нарықты басып алуда. SDH технологиясын РDH технологиясымен салыстыра отырып, SDH технологиясының мынадай ерекшеліктерін бөліп көрсетуге болады:

- синхронды тарату және мультиплекстеудің алдын алады. SDH бІріншілік желінің элементтері синхронизация үшін бір беруші генераторын пайдаланады;

- SDH-ң кез келген деңгейінде қадамдық демультиплекстеу үрдісінсіз РDH-ң тым жүктелген ағынын бөліп көрсетуге болатындай, РDH ағындарын тікелей мультиплекстеудің және демультиплекстеудің алдын алады.

- тікелей мультиплекстеу үрдісі сонымен қатар енгізу/шығару үрдісі деп те аталады;

- стандартты оптикалы және электрлік интерфейстерге сүйенеді, бұл әртүрлі өндіруші фирмалар жабдықтарының ең жақсы сәйкестігін қамтамасыз етеді;

- РDH жүйесінің еуропалық және америкалық иерархияларын біріктіруге мүмкіндік береді, РDH-ң бар жүйелермен толық сәйкестігін қамтамасыз етеді, сонымен қатар тарату жүйелерінің болашақтағы дамуына мүмкіндік береді, өйткені АТМ, МАN, HDTV және басқа тарату үшін жоғары өткізу қабілеті бар арналарды қамтамасыз етеді.

- біріншілік желіні ең жақсы түрде басқарумен және өзін-өзі тексерумен қамтамасыз етеді. SDH технологиясы қанша болса да тармақталған біріншілік желіні бір орталықтан басқаруға мүмкіңдігімен қамтамасыз етеді. 

 

 

3. АТМ технологиясы

 

 

ATM технологиясы әртүрлі  трафик типтерін – дыбыстық, видео  және цифрлық мәліметтерді таратуға  арналған. Бұл кезде әрқайсысы  қажетті жіберу мүмкіншілігімен  қамтамасыз етіледі де өз кезегінде  мәліметтер таратуында ұсталымдар  болған кезде сезімталдықты жеткізіп  отырады. АТМ технологиясының  негізі трансляция ұяшықты коммутацияланған  желі мен байланысты орнату. Сонымен  қатар АТМ технологиясы жоғары  жылдамдықты локалды желілерін  құру үшін және дәстүрлі локалды  желіден қосушы желілік магистральдарда  (ATM ортасында локальды есептеуіш  желі эмульсия технологиясында)  қолданылады. АТМ-ді стандарттаушы  ұйымдар АТМ өнімдерін әртүрлі  өндірушілердің өнімдерімен сәйкестендіретін  стандарт ойлап тапты. АТМ дәстүрлі  желілік құрылғымен. Тарату ұяшығы  бар желі. Тарату ұяшығы бар  желілер арқылы мәліметтер онша  үлкен емес дестелі бекітілген  өлшемді ұяшық арқылы беріледі. Ал қолжетімділік ортасы бөлінген  желілерде мәліметтерді тарату  ауыспалы ұзындықтағы үлкен дестелер-кадрлар  арқылы жүргізіледі. Әрбір құрылғы  АТМ желісіне қосылғанда (жұмыс  станциясы, сервер, маршрутизатор  немесе көпір) АТМ коммутаторының  жеке портына қосыла алады.  Ал ұяшықтарды таратудың күту  уақытын төмендету үшін, оның  өлшемі айтарлықтай аз болу  керек. Бірақ ұяшықтың кіші  өлшемі ұяшықтарды тарату арасындағы  интервал есебінен таратуға шығындар  саны көбейіп кетуі мүмкін. АТМ-нің  ұяшық өлшемі 53 байтты құрайды  оның 48 байты мәліметтерге, ал 5 байты қызметті ақпаратты ұяшық тақырыбына беріледі. 

 

 

 

 

 

 

4. FR технологиясы

 

 

Frame Relay (KazNet® FR) технологиясын  қолдану арқылы деректерді жіберу  қызметі аймақтық-тарату жергілікті  желілерін біріктіруге мүмкіндік  береді және ақпараттың сөйлесу  типтерін, оның ішінде бір мезетте  ақпарат пен дауысты беру, сонымен  қатар Ғаламтор және Х25 желілеріне  ену қызметтерін ұсынуды сапалы  жіберу мүмкіндігін қамтамасыз  етеді. 
Frame Relay технологиясы желілік қызметердің кең ауқымының жұмыс істеуін қамтамасыз ететін Frame Relay хаттамасында жоғары деңгейлі хаттамалардың көп көлемді жұмысын жүзеге асыруға мүмкіндік береді. KazNet® FR қызметтерін пайдалану қымбат айшықталған арналарға қарағанда (нүкте-нүкте) экономикалық жағынан ең тиімдісі болып табылады. 
Frame Relay технологиясы физикалық емес, виртуалды қосылыс (PVC) ұғымын пайдаланады және салыстырмалы түрде қысқа белсенділік фазаларымен және ұзын үзілістермен сипатталатын деректерді берудің үзікті трафигіне жақсы бейімделген;

– бұл жағдайда арна деректердің  кезекті үлесін беру уақытымен ғана шұғылданады. Сандық байланыс арналарының  өткізу қабілетін оңтайлы пайдалану  байланыс арнасының енін икемді бөлу және өткізудің ең аз резервіленген  жолағы есебінен қол жеткізіледі (CIR). 
Frame Relay қызметінің маңызды артықшылығы кейбір бағдарламалық өнімдер және қосымшалар сынмен қарайтын деректерді беру кезіндегі уақытша бөгеуілдерді елеулі түрде азайту қабілеті болып табылады 
Желінің жоғарғы сенімділігі трафикті қосарлаумен және динамикалық бағдарлаумен қамтамасыз етіледі. 

Мүмкіншіліктері: 
KazNet® FR бір порты және қол жеткізудің бір желісін пайдалана отырып, KazNet® FR желісіне жалғанған қашықтағы көптеген нүктелермен байланысты ұйымдастыруға болады. Қосылу байланыстың тұрақты виртуалды арналары бойынша жүзеге асырылады, олардың өту бағдарлары жеңіл қайта бағдарламалануы мүмкін. Қол жеткізу желісінің және желі портының болуы жағдайында жаңа виртуалды арнаны үстемелеу желілік жабдықтың параметрлерін қарапайым өзгерту арқылы жүзеге асырылады. 
KazNet® FR желісінің пайдаланушылары үшін Internet желісімен ұдайы қосылуды ұйымдастыруға да болады.

 

 

2. Топологияларды салыстыру

 

 

SDH желілерінің топологиясын  қарастырғанда, іс жүзінде бар  стандартты топологияларжиынтығыналамыз.

 

 

1. "Нүкте-нүкте"топологиясы.

 

 

Екі А және В тараптарын байланыстыратын желі сегменті немесе "нүкте-нүкте" топологиясы SDH желісінің  базалық топологиясының ең қарапайым мысалы болып табылады (1.1-сурет).

 

 
2.1-сурет. ТМ қолдану арқылы жүзеге асқан «нүкте- нүкте» топологиясы 
«Реттелген сызықты тізбек» топологиясы.

 

Бұл базалық топология  желідегі трафик қарқындылығы аса көп  болмағанда және қол жететін арналарды  енгізуге болатын жолдағы нүктелер қатарына тармақталу қажеттілігі туған кезде қолданылады. Ол 1.2-суретте көрсетілгендей резервсіз қарапайым реттелген сызықты тізбек түрінде немесе 1.3-суретте көрсетілген күрделі 1+1 типті резервтелген тізбек түрінде де ұсынылуы мүмкін. Соңғы нұсқадағы топологияны көбінесе «қарапайымдатылған сақина» деп атайды.

2.2-сурет. «Реттелген сызықты тізбек» топологиясы

 

2.3-сурет . 1+1 қорғанысы бар «қарапайымдатылған сақина» типті «реттелген сызықты тізбек»

 

2. Концентратор функциясын жүзеге асыратын «жулдызша» топологиясы.

 

 

Бұл топологияда коммутация орталығымен ( мысалы, цифрлық АТС ) байланысы бар жиелі тораптардың  қашық орналасқандарының біреуі немесе орталық сақинадағы SDH желісінің  торабы концентратор немесе хабтың ролін  ойнайды, мұнда графиктің бір  бөлігі қолданушылар терминалдарына шығарылып  отыруы мүмкін, ал оның қалған бөліктері  басқа қашық орналасқан тораптар бойынша таратылуы мүмкін (1.4-сурет).

2-4.сурет.«Жулдызша»топологиясы 

 

 

3. «Сақина» топологиясы.

 

 

Бұл топология (1.7-сурет) SDH иерархиясының бірінші екі деңгейлерінің (155 және 622 Мбит/с) SDH желілерін құру үшін кең қолданылады. Бұл топологияның негізгі артықшылығы 1+1 типті қорғанысты ұйымдастырудың жеңілдігі. SMUX синхронды мультиплексорларда оптикалық агрегатты шығыстардың (қабылдап/ таратушы арналардың): шығыс–батыс екі жұптың бар болуының арқасында кездесуші ағындары бар екі сақинаны түзуге мүмкіндік береді.

1.5-сурет.1+1қорғанысыбар«сақина»топологиясы.

 

Сақина тәрізді топологияның бірнеше қызық қасиеттері бар, олар желіге өзімен өзі қалыпқа келуіне, яғни біраз айтарлықтай сипаттамалы істен шығу тұрлерінен қорғануына мүмкіндік береді.

 

 

3. Жетілдіру үшін қолданылатын технологияны, байланыс жолын және топологияны таңдау