Цифровые системы управления связью

сети применяется первичный доступ (PRA), который может использоваться при больших трафиках данных (потоках передаваемой информации). Пример, связь с учережденческой АТС, мультиплексором и т.п.

Первичный доступ может иметь одну из следующих комбинаций каналов:

- один канал сигнализации и до 32-х каналов коммутации;

- до 24-х каналов коммутации;

- один канал сигнализации и до 30-ти информационных каналов;

- до 31 информационных канала, при этом канал сигнализации передается с другим доступом.

Канал сигнализации для одного первичного доступа может быть расположен в другом первичном доступе.

7.2. Каналы абонентского доступа

Для организации связи в сетях ISDN формируется три логических канала, каждый из которых может решать свою задачу. Такими каналами являются следующие:

D-канал – предназначен для переноса информации сигнализации между терминалами абонентов и местной цифровой АТС в двух направлениях, т.е. от терминала к АТС и наоборот – от АТС к терминалу. Кроме того, данный канал предоставляет возможность для передачи ограниченного числа пакетов информационных сигналов, которые станция будет контролировать, но не будет обрабатывать, т.е. они будут передаваться транзитом. Скорость передачи информации при базовом доступе составляет 16 кбит/с, а при первичном доступе – 64 кбит/с. В последнем случае скорость намного выше из-за того, что в этом случае обслуживается значительно большее число информационных каналов (до 30).

В-канал – применяется для переноса широкой разновидности цифровой информации между терминалами абонентов и АТС в двух направлениях. Примером информации, переносимой по В-каналу является закодированный (ИКМ) речевой сигнал и цифровые данные. При этом один В-канал передает информацию в одном направлении, а второй – в обратном. Скорость обмена информации составляет 64 кбит/с.

Н-канал – канал обладающий более высокой скоростью обмена информацией, чем В-канал, и может использоваться, например, для факсимильной связи. В настоящее время имеется три типа Н-каналов:

- Н0 первичного интерфейса – обеспечивает скорость связи 384 кбит/с, при этом в поток помещается 6 непрерывных каналов по 64 кбит/с каждый.

- Н1 первичный интерфейс – обеспечивает скорость передачи информации 1536 кбит/с для интерфейса Т1 работающего на скорости 154 кбит/с.

- Н12 – состоит из одного канала обладающего скоростью передачи информации 1920 кбит/с, который, в свою очередь, состоит из 30 каналов со скоростью по 64 кбит/с и одного D-канала.

7.3. Дополнительное оборудование

Существуют терминалы ISDN, начиная от самых простых речевых телефонных аппаратов, до комплексных универсальных компьютеров.

Для обеспечения связи ISDN терминалов со станцией по обычным аналоговым линиям используется оборудование сетевого окончания NT1.

Устройства NT1 содержат микропроцессор для контроля базовых потоков и управления ситуациями столкновения, которые происходят, когда несколько терминалов одновременно передают информацию по каналу сигнализации. Существует несколько разновидностей устройств NT1 в зависимости от числа подключаемых к одному каналу терминалов ISDN.

К основным функциям NT1 относятся:

- линейное соединение;

- эксплуатация линий;

- синхронизация;

- передача питания через интерфейс по направлению к терминалу;

- уплотнение битовых потоков;

- адаптация терминалов и абонентских линий;

- управление столкновениями.

При использовании сетевого окончания NT1 возможна следующая конфигурация сети:

Пассивная шина называется так, потому что, хотя терминалы и соединены между собой через шину, но прямая связь между ними без участия оборудования NT1 невозможна.

NT2 – устройства сетевого окончания предназначенные для обеспечения связи на доступе PRA, и как правило используются для более мощных сетевых устройств, включая мини-АТС.

7.4. Сигнализация в сетях ISDN (DSS1)

Назначением сигнализации в ISDN является передача контрольной информации в узлы коммутации для установки вызова и контроля вызова через сеть ISDN.

Сигнализация ISDN разделяется по способу использования:

1). Используется между абонентскими терминалами и местной ISDN-станцией. Эта сигнализация использует D-канал по цифровой абонентской линии и называется цифровой абонентской системой сигнализации 1 (DSS1). Данная сигнализация основывается на трех уровнях:

Уровень 3 (сетевой) – передает и принимает сообщения для установления вызова и разъединения соединения. Данные сообщения передаются на другой конец линии через уровни 2 и 1.

Уровень 2 (звеньевой) – отвечает за передачу без ошибок сообщений уровня 3 между пользователями и сетью, поэтому включает в себя функции обнаружения и коррекции ошибок. Для этого в каждое сообщение в цикле добавляется контрольная сумма. Правильно полученная информация в цикле подтверждается сигналом RR (готов получить) после чего осуществляется ее прием. Если цикл содержит ошибку и это было выявлено при помощи контрольной суммы, то формируется сигнал отклонения REJ, что приводит к повторной передаче цикла информации. Для удержания следа передаваемых циклов, они нумеруются, что позволяет легко осуществлять слежение за ними и определять был ли цикл передан или утерян во время передачи.

Уровень 1 (физический) – передает и получает биты с соответствующей их синхронизацией.

2). Применяется между станциями и является сигнализацией стандарта SSN7. Используется для доставки контрольной информации всем включенным в сеть ISDN-станциям.

8. Основы оптической передачи информации

8.1. Структура и основные компоненты волоконно-оптических систем передачи данных

В ВОСП носителем сигнала является модулированный световой пучок, а линия передачи состоит из одного или нескольких последовательно соединенных оптических волокон или волоконных световодов.

Оптический передатчик содержит полупроводниковые светодиоды или полупроводниковые лазеры.

Ключевыми элементами приемников световых сигналов являются лавинные фотодиоды или PIN фотодиоды (Лавинные фотодиоды – полупроводниковый элемент фотоприемника, работа которого основана на использовании явления усиления фототока в электрическом поле с малыми шумами за счет лавинного умножения носителей заряда; PIN фотодиоды – вид фотодиода с большой областью собственной проводимости между областями полупроводника с положительными и отрицательными типами проводимости p-n переходы).

Полная скорость передачи информации В определяется выражением: В=Nb, где N – число спектральных каналов, b – скорость передачи информации по одному каналу, которая в настоящее время составляет от 2,5 до 40 Гбит/с.

8.2. Характеристики световых сигналов в волоконной оптике

Свет, как электромагнитную волну высокой частоты, можно охарактеризовать частотой или длиной волны. Для определения длины волны в определенной среде необходимо знать коэффициент преломления этой среды и тогда, длина волны: . Где – длина волны в среде N; l - длина волны в вакууме; n – показатель преломления среды.

Длина волны света в вакууме l и частота f связаны между собой скоростью света в вакууме С через соотношение: l=C/f, где С= 299792458 м/с.

Световые пучки характеризуются следующими параметрами:

Средней импульсной мощностью,

Спектром (т.е. зависимостью мощности света от длины волны),

Поляризацией,

Пространственным и угловым распределением мощности.

Спектр характеризуется функциональной зависимостью плотности мощности (или амплитуды) излучения от длины волны и фазовыми соотношениями между спектральными компонентами.

Ширина линии – это термин, применяемый для описания ширины спектра излучения одночастотных лазеров.

Поляризация – это физическая характеристика светового излучения, описывающая поперечную анизотропию световых волн, т.е. неэквивалентность различных направлений в плоскости, перпендикулярной световому пучку.

В одномодовых световодах, работающих при длинах волн выше критической длины волны, только фундаментальная мода может распространяться вдоль световода с малым затуханием. Распределение мощности и поперечный размер моды описывается величиной диаметра моды. (Мода – нормальные колебания в распределенных колебательных системах или нормальные волны в волноводных системах; Диаметр поля моды – характеристический размер фундаментальной моды в волоконных световодах, характеризующий распределение в ней светового потока).

8.3. Характеристики источников излучения

Световое излучение в полупроводниках возникает при достаточной концентрации избыточных носителей заряда. Это достигается инжекцией носителей зарядов через p-n переход. Если p=n переход работает в режиме прямого направления, то в p-слой инжектируются дополнительные электроны, а в n-слой дополнительные дырки, при рекомбинации которых излучаются кванты света – фотоны.

Процесс инжекции носителей заряда с последующим излучением фотонов называется инжекционной люминесценцией. Индуцированное или вынужденное излучение заключается в том, что фотоны в полупроводнике инициируют излучательную рекомбинацию, что приводит к увеличению числа фотонов, т.е. мощность излучения возрастает.

Инжекционный лазер или лазерный диод это излучатель, использующий вынужденное излучение. В нем, благодаря высокой плотности тока, генерируется большой избыток носителей заряда в зоне проводимости, в результате чего возможно сильное вынужденное излучение.

Следует сказать, что у светодиодов направленность светового потока очень широка, т.е. осуществляется значительный разброс светового потока, в отличие от лазерных диодов, где направленность светового потока очень узкая, что позволяет обеспечить наиболее эффективный ввод светового потока в оптический световод.

Относительная мощность шума источника x определяет максимально допустимый динамический диапазон источника излучения и является индикатором качества. Определяется как отношение среднеквадратичного значения мощности оптического шума в полосе пропускания шириной 1 Гц к квадрату средней оптической мощности: . Токовая чувствительность показывает эффективность преобразования сигнала электрического вида в оптический сигнал.

8.4. Характеристики волоконных световодов

Все волоконно-оптические световоды имеют двухслойную структуру. Внутренний слой, имеющий более высокий показатель преломления , называется сердцевиной. Внешний слой с меньшим показателем преломления называется оболочкой. Распространение волны в световоде объясняется переменным отражением луча от стенок световода.

Световоды делятся на многомодовые и одномодовые.

В многомодовых волокнах некоторые световые лучи распространяются прямо по оси волокна, в то время как все другие распространяются в сердцевине волокна по зигзагообразной линии. Моды высшего порядка при распространении проходят более длинный путь, чем низшего; в результате возникает различие во временных задержках, что вызывает межмодовую дисперсию, ограничивающую полосу пропускания волокна.

У одномодвых волокон меньшая дисперсия и, следовательно, большая пропускная способность.

Характеристики волокон:

Затухание (или потери);

Хроматическая дисперсия;

Поляризационная модовая дисперсия.

Затухание – снижение уровня мощности оптического излучения. Является следствием поглощения, рассеяния и других видов ослабления излучения. Выражается в децибелах. Хроматическая дисперсия – составляющая дисперсии волоконного световода, обусловленная нелинейной зависимостью постоянной распространения данной моды оптического волокна от длины волны оптического излучения. Дисперсия – разброс значений групповых скоростей различных составляющих оптического излучения. Поляризационная модовая дисперсия – составляющая дисперсии волоконного световода, обусловленная разными значениями скорости распространения мод двух различных поляризаций в оптическом волокне.

8.5. Характеристики оптических усилителей

В настоящее время в ВОСП применяются оптические усилители трех типов: полупроводниковые оптические усилители; оптические усилители на волокне, легированные эрбием (EDFA) и волоконные усилители на основе вынужденного комбинационного рассеяния или, сокращенно, ВКР усилители (рамановские усилители).

Полупроводниковые оптические усилители вследствие быстрой релаксации, приводящей к возникновению перекрестных помех между спектральными каналами, в системах со спектральным уплотнением каналов пока не применяются.

Очень перспективными для использования в ВОСП являются ВКР усилители. Они обладают следующими преимуществами:

Способностью усиливать излучение на любой длине волны при соответствующем выборе источника накачки и типа волокна;

Возможностью использования в качестве их активной среды самих волоконных световодов, используемых в системах передачи информации;

Возможность сформировать очень широкую полосу усиления (более 100 нм) подбором источников накачки;

Низкие шумы.

Список рекомендуемой литературы

Шмытинский В.В., Котов В.К., Здоровцов И.А. Цифровые системы передачи информации на железнодорожном транспорте. – М.: Транспорт, 1995. – 238.

Виноградов В.В. Волоконно-оптические линии связи. М.: Желдориздат 2002.

Куприянов. Техническое обслуживание цифровой обработки сигналов. М.: Желдориздат 2002.

Лозовой И.А. Параметры каналов тональной частоты аппаратуры с ИКМ. – М.: Радио и связь, 1981. – 88с.

Новиков В.А., Багуц В.П., Тюрин В.Л. Многоканальная телефонная связь на железнодорожном транспорте. – М.: Транспорт, 1982. – 327 с.

SI2000 цифровая коммутационная система CS5051AA Версия 5. Справочник по эксплуатации. Документационный центр, Крань, 1998.

Система электропитания MPS50 KSS083000-EDR-030: Справочник по эксплуатации. Документационный центр, Крань, 1999.

Цифровая четырехканальная абонентская система уплотнения QMX-04 –техническая документация. Документационный центр, Любляна, 1995 – 45с.

В.И. Басов и др. Цифровые интегральные сети связи. – Харьков.: Регион-информ, 2000. – 168с.

Н.Н. Слепов. Синхронные цифровые сети SDH. – 145 с.

Фельдман Ф.Б., Частоедов Л.А. Электропитание устройств святи железнодорожного транспорта. – М.: Транспорт, 1989. 222с.

Зюко А.Г. и др. Теория передачи сигналов: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1986. – 304с.

Э. Тиммен, К. Хадсон, Д.М. Стюарт TCP/IP. – СПб Питер, 1999. – 416с.

1 SCCP – подсистема управлением сигнализации – позволяет расширить возможности адресации.