Оглавление
Предисловие 3
Краткое содержание 6
Введение 7
Глава 1. Основы технологии передачи цифровых сигналов (технология PDH) 9
Особенности канала связи 9
Емкость канала связи 9
Стандартный телефонный канал 10
Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ) 10
Методы мультиплексирования потоков данных 12
Частотное мультиплексирование 12
Временное мультиплексирование 13
Временное мультиплексирование двоичных потоков данных 15
Волновое мультиплексирование 16
Кодирование цифровых данных в ИКМ системах 17
Практические методы формирования цифровой последовательности 17
Методы двоичного кодирования и ошибки квантования 18
Параметры стандартных ИКМ систем 19
Система СЕРТ. Форматы фрейма и мультифрейма 20
Практические методы линейного кодирования потока данных в канале 21
Цифровые иерархии и технология PDH 24
Схемы плезиохронных цифровых иерархий - PDH 24
Общие особенности систем PDH 26
Структура фрейма и мультифрейма первичного уровня иерархии PDH 28
Структура фреймов верхних уровней ЕС иерархии PDH 31
Структура фреймов второго уровня ЕС иерархии PDH 32
Структура фреймов третьего и четвертого уровней ЕС иерархии PDH 33
Функциональные модули и топология систем PDH 35
Характеристики промышленных систем PDH 36
Недостатки плезиохронной цифровой иерархии 37
Необходимость и цели разработки синхронных иерархий 40
Глава 2. Синхронные цифровые сети на основе технологии SDH 42
Введение 42
Принципы построения синхронной цифровой иерархии 43
Особенности построения синхронной цифровой иерархии 43
Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH (первая редакция) 45
Виртуальные контейнеры и другие элементы синхронной иерархии 46
Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH (третья редакция) 49
Детальный пример схемы формирования модуля STM-1 51
Другие варианты сборки модуля STM-I по схеме ETSI 55
Сборка модулей STM-N 58
Структура фреймов STM-N 60
Административные блоки в STM-N 60
Мультиплексирование административных блоков 61
Мультиплексирование трибных блоков 63
Схема нумерации AU-n/TU-n в кадре STM-1 64
УказателиAU-n 65
Структура заголовков фреймов STM-N 67
Структура заголовка SOH для STM-1 67
Структура заголовка SOH для STM-N 69
Структура маршрутных заголовков РОН 70
Транспортировка виртуальных контейнеров SDH по сетям PDH 71
Транспортировка VC-12 с помощью фрейма ЕЗ 71
Транспортировка VC-n с помощью фрейма Е4 72
Введение в функциональную архитектуру транспортных сетей 74
Принципы построения сетевой транспортной модели 74
Сетевая транспортная модель систем SDH 75
Базовые понятия и элементы функциональной архитектуры 77
Логические функции, выполняемые функциональными элементами 79
Функция физического интерфейса SDH 80
Функция окончания регенераторной секции 80
Функция окончания мультиплексной секции 81
Функция окончания транспорта виртуальных контейнеров 82
Номенклатура обобщенных логических функций и модельных понятий 83
Возможность мониторинга в рамках транспортной модели 84
Функциональные модули реальных сетей SDH 86
Типы и задачи функциональных модулей сетей SDH 86
Мультиплексоры 87
Терминальный мультиплексор 87
Мультиплексор ввода/вывода 89
Концентраторы 90
Регенераторы и усилители 90
Коммутаторы 92
Типы коммутаторов SDH 92
Функции, выполняемые коммутатором 93
Методы кросс-коммутации и взаимодействие сетей SDH 94
Базовые топологии реальных сетей SDH 96
Топология "точка-точка" 97
Топология "последовательная линейная цепь" 97
Топология "звезда", реализующая функцию концентратора 98
Топология "кольцо" 98
Топология "ячеистая сеть" 99
Архитектура реальных сетей SDH 100
Радиально-кольцевая архитектура 100
Архитектура типа "кольцо-кольцо" 100
Линейная архитектура для сети большой протяженности 102
Архитектура разветвленной сети общего вида 104
Сравнительный анализ эффективности архитектурных решений 109
Методы защиты синхронных потоков и оборудования SDH 111
Общие методы защиты и восстановления работоспособности сети 111
Функционально-логические методы защиты синхронных потоков 113
Основные термины и определения в технологии защиты потоков 113
Схема защиты с разделением ресурсов каналов типа MS SPRing 114
Схема защиты с разделением ресурсов колец типа MS DPRing 116
Схема защиты соединений подсети типа SNCP 117
Схема защиты MS SPRing с разделением ресурсов каналов для 4-волоконного кольца 118
Взаимодействие элементов архитектуры сетей SDH при наличии защиты 119
Основные термины и определения при взаимодействии колец 120
Основы взаимодействия колец при использовании схем защиты 120
Взаимодействие колец, использующих схему защиты MS SPRing 121
Общие итоги и возможности использования схем защиты 123
Аппаратурная реализация функциональных модулей сетей SDH 125
Схемная реализация и характеристики синхронных мультиплексоров 125
Реализация мультиплексоров уровня STM-1 компании Nortel 125
Реализация мультиплексоров уровня STM-4 компании Marconi 127
Реализация мультиплексоров уровня STM-4/16 компании Alcatel 129
Реализация мультиплексоров уровня STM-64 компании Nortel 132
Реализация кросс-коммутаторов типа 1641 SX компании Alcatel 134
Обзор аппаратной реализации промышленного оборудования сетей SDH 135
Технические характеристики оборудования 137
Новые технологические решения 140
Номенклатура аппаратуры SDH/WDM компаний-производителей 141
Заключение 150
Глава 3. Основы синхронной технологии SONET 151
Введение 151
Синхронная цифровая иерархия - SONET 151
Уровни иерархии SONET 152
Стандарты SONET 153
Схема мультиплексирования и формирование фрейма SONET 153
Методы формирования полезной нагрузки фреймов SONET 155
Схемы формирования виртуальных трибов 156
Методы формирования SPE 157
Структура управляющих заголовков SONET 158
Функциональные элементы и структуры систем SONET 160
Интерфейсы, или сервисные адаптеры SONET 161
Стандартная конфигурация SONET 161
Многоуровневая модель взаимодействия SONET 162
Функциональные модули и аппаратура сети SONET 163
Типы функциональных модулей 163
Аппаратное обеспечение сетей SONET 163
Заключение 165
Глава 4. Радиорелейные и спутниковые системы SONET/SDH 166
Структурные схемы радиорелейных и спутниковых систем SDH 66
Особенности радиорелейных линейных систем SDH 167
Структура фрейма STM-RR и методы его мультиплексирования 167
Архитектурные принципы, применяемые в SDH PPJI 169
Особенности спутниковых систем SDH 170
Схема мультиплексирования, структура мультифрейма и состав модулей SSTM-xx 171
Структура фреймов спутниковых модулей SSTM-xx 171
Структура мультифрейма SSTM и управление трафиком 172
Состав модулей SSTM-xx 173
Схема демультиппексирования/ремультиплексирования модулей SSTM-xx 173
Архитектурные принципы, применяемые в спутниковых SDH сегментах 174
Структура сети и сценарии модельного взаимодействия 174
Возможности аппаратурной реализации радиорелейных и спутниковых систем 3DH 175
Глава 5. Синхронизации цифровых сетей 176
Основные понятия 176
Стандарты и нормы синхронизации цифровых сетей связи 176
Стандартный подход к решению задачи синхронизации 177
Стандартные режимы работы хронирующего источника 177
Общее решение задачи синхронизации 178
Характеристики хронирующих источников 179
Оборудование, используемое для синхронизации сети 180
Автономные сетевые таймеры 181
Системы точного времени ГЛОНАСС и GPS 182
Система ГЛОНАСС 182
Система GPS 182
Параметры систем ГЛОНАС и GPS 183
Определение текущего времени пользователя в системе ГЛОНАС 184
Синхронизация цифровых сетей SDH 185
Особенности синхронизации сетей SDH 185
Источники синхронизации сетей SDH 185
Качество хронирующего источника 186
Примеры построения сети синхронизации 187
Пример синхронизации кольцевой сети SDH 187
Пример синхронизации ячеистой сети SDH 189
Глава 6. Управление сетью: функционирование, администрирование и обслуживание 191
Четырехуровневая модель управления сетью 191
Сеть управления телекоммуникациями TMN 193
Концепция TMN и общая схема управления 193
Архитектура TMN 194
Функциональные блоки и их компоненты 194
Информационный аспект архитектуры 197
Общий аспект архитектуры TMN 199
Логическая многоуровневая архитектура TMN 200
Примеры реализации DCN в сетях SDH 201
Общая схема управления сетью SDH 202
Подсеть SMS сети управления SMN 203
Функции управления 203
Общие функции управления 203
Управление сообщениями об аварийных ситуациях 204
Управление рабочими характеристиками 205
Управление конфигурацией 206
Протоколы и внутрисистемные взаимодействия 206
Обзор используемых протоколов 207
Внутрисистемные взаимодействия 208
Интерфейсы взаимодействия 208
Q-интерфейс 208
F-интерфейс 210
Методы управления сетью SDH 211
Элемент-менеджер 211
Управление синхронизацией 212
Конфигурирование кросс-соединений 213
Мониторинг аварийных сообщений и рабочих характеристик 213
Сетевой менеджер 214
Обработка аварийных сообщений 216
Управление рабочими характеристиками 216
Управление конфигурацией 216
Управление маршрутизацией потоков данных в сети 217
Управление программой обслуживания сети и тестирования ее элементов 217
Управление безопасностью системы 217
Административное управление 218
Сеть управления на основе каналов DCC 218
Спецификация интерфейсов управления 219
Адресация точки доступа сетевого сервиса NSAP 219
Использование сети Ethernet для управления 220
Служебные каналы и внешние интерфейсы 220
Физический интерфейс G.703 222
Физические и электрические характеристики интерфейса G.703 223
Основные характеристики интерфейса 223
Тип организации взаимодействия аппаратуры интерфейса 223
Особенности других характеристик интерфейса 224
Интерфейс сигнала синхронизации 2048 кГц 226
Реализация интерфейса G.703 226
Подключение сети с интерфейсом G.703 к аппаратуре пользователя 227
Глава 7. Основные элементы расчета сетей SDH 229
Этапы проектирования и Техническое задание на проектирование сети 229
ТЗ на проектирование сети SDH 230
Выбор топологии 230
Выбор оборудования и схемы функциональной связи узлов 232
Выбор требуемого оборудования 232
Номенклатура сменных блоков SDH компании Nokia 232
Конфигурация мультиплексорных узлов и составление спецификации оборудования 233
Формирование сети управления и синхронизации 235
Определение адресов NSAP для узлов сети 236
Формирование сети синхронизации 236
Соединение и конфигурирование узлов и маршрутизация потоков 237
Заключение и некоторые дополнения 238
Вместо заключения 238
Об использовании разветвителей для расширения возможностей сетей SDH 239
Глава 8. Введение в технологию ATM 240
Основные сведения 240
Исходные предпосылки создания ATM 240
Назначение систем ATM 240
Претензии на универсальность 240
Скорости передачи 241
Размер пакета 241
Стандартизация ATM 242
Организация сети ATM 242
Схема структурной организации сети 242
Топологическая модель канала ATM 243
Топология сетей ATM 243
Трафик ATM и адресация сообщений 244
Виртуальная адресация 244
Мультиплексирование и коммутация 245
Типы используемых соединений 245
Модель B-ISDN и уровни ATM 246
Эталонная модель B-ISDN 246
Уровни модели ATM и классы трафика 246
Функции и связь уровней B-ISDN, ATM и OSI 247
Взаимодействие уровней AAL, ATM и сети ATM 248
Взаимодействие уровней при передаче/приеме 248
Стек протоколов и прохождение ячеек через сеть 249
Ячейки ATM 250
Структура ячеек ATM 250
Особенности операций с ячейками 251
Уровень адаптации ATM 252
Уровень адаптации AAL-1 252
Блок PDU для AAL-1 253
Уровень адаптации AAL-2 254
Блок PDU для AAL-2 255
PDU для AAL-3/4 256
PDU для AAL-5 257
Дополнительные классы трафика 257
Коммутация потоков ячеек ATM 257
Коммутация и маршрутизация на основе заголовка ячейки 258
Временные и пространственные коммутаторы 258
Временные коммутаторы 258
Пространственные коммутаторы 259
Прокладка маршрутов в сета ATM 260
Использование сети ATM в качестве магистральной 261
Управление вызовом и соединением 261
Соединение по требованию 262
Адресация в сетях ATM 262
Процедура установления и разрыва соединения 265
Метод туннельной проводки 267
Взаимодействие сета ATM и ЛВС 268
LAN-эмуляция 268
Идея и версии LAN-эмуляции 268
Описание сервиса LAN-эмуляции 269
Уровневая архитектура LAN-эмуляции 270
Компоненты LAN-эмуляции и их функции 271
Соединения, осуществляемые при LAN-эмуляции 271
Этапы и сервисные функции LAN-эмуляции 273
Технология МРОА 274
Компоненты МРОА 274
Потоки информации и управления в схеме организации МРОА 275
Операции, осуществляемые в системе МРОА 276
Пример оптимального (короткого) соединения в системе МРОА 276
Отображение потоков ячеек ATM на физический уровень 277
Упаковка ячеек ATM в полезную нагрузку виртуальных контейнеров SDH 277
Общие правила упаковки ячеек 277
Отображение ячеек ATM на виртуальные контейнеры 278
Упаковка ячеек ATM в оболочку полезной нагрузки SONET 279
Упаковка ячеек ATM в фреймы PDH 280
Упаковка ячеек в фреймы Е1 280
Упаковка ячеек в фреймы ЕЗ 280
Упаковка ячеек в фреймы Е4 280
Упаковка ячеек ATM в кадры системы DS3 281
Управление трафиком и качество обслуживания в сетях ATM 281
Заключение 282
Глава 9. Введение в оптические синхронные цифровые сети 283
Оптическое волокно как среда передачи 284
Основные понятия, важные при использовании оптического волокна 284
Физические понятия 284
Другие важные особенности 285
Свойства волокна, основанные на законах геометрической оптики 285
Полное внутреннее отражение 286
Числовая апертура 286
Свойства волокна, основанные на законах электромагнитного поля 287
Моды колебаний 287
Частота отсечки и нормированная частота моды 288
Диаметр поля моды 289
Число мод многомодового волокна 290
Профиль изменения показателя преломления 290
Основные характеристики оптических потерь волокна 291
Общая функция потерь 291
Релеевское рассеяние 292
Поглощение примесей 293
Потери на изгибах и макронеоднородностях 293
Основные характеристики искажений оптического сигнала 293
Дисперсия 294
Методы компенсации дисперсии 296
Нелинейные эффекты в волоконных световодах 297
Нелинейное преломление, ФСМ и ФКМ 297
Вынужденное неупругое рассеяние 298
Модуляционная неустойчивость 299
Четырехволновое смешение 299
Оптические солитоны 301
Физика солитонов 302
Методы формирования солитонов 304
Основные эффекты и ограничения, связанные с солитонами 304
Глава 10. Функциональные элементы оптических сетей 307
Оптические усилители 307
Основные особенности оптических усилителей 308
Принцип действия оптического усилителя 308
Коэффициент усиления среды и усилителя 309
Мощность насыщения 310
Источники шума и динамический диапазон 311
Полупроводниковые оптические усилители 312
Принцип действия ППОУ 312
Типы полупроводниковых ОУ 312
Характеристики ППОУ 313
Применение ППОУ 315
Оптические усилители, использующие нелинейные явления в ОВ 315
Волоконные ВКР-усилители 315
Волоконные ВРМБ-усилители 316
Параметрические усилители 316
Оптические усилители на ОВ, легированном РЗЭ 316
Особенности работы ОУ 316
Усилители для окна 1300 317
Усилители для окна 1550 нм 317
Практическая реализация оптических усилителей 319
Реализация усилителей EDFA 320
Схемы и параметры промышленных оптических усилителей 321
Разработка сверхширокополосных оптических усилителей 323
Оптическая коммутация и коммутаторы 325
Типы базовых оптических кросс-коммутаторов 325
Механические оптические коммутаторы 326
Электрооптические коммутаторы 326
Термооптические коммутаторы 327
Оптоэлектронные коммутаторы на основе ППОУ 328
Интегральные активно-волноводные коммутаторы 328
Коммутаторы на фотонных кристаллах 330
Коммутаторы на многослойных световодных жидкокристаллических матрицах 331
Коммутаторы на матрицах оптоэлектронных вентилей, коммутируемых
лазерным лучем 332
Логика и топология многокаскадных оптических коммутаторов 333
Логика коммутации базовых элементов размера 2x2 334
Древовидные сети типа Баньян 335
Особенности построения многокаскадных оптических коммутаторов 337
Схема матричного кросс-коммутатора (crossbar) 338
Схема КСС Бенеша 339
Схема КСС Шпанке-Бенеша 339
Схема КСС Шпанке 340
Оптические волновые конверторы 341
Типы волновых конверторов 341
Оптоэлектронные конверторы 341
Конверторы на основе оптической перекрестной модуляции 342
Конверторы на основе эффекта четырехволнового смешения 343
Конверторы на основе других нелинейных эффектов 344
Оптические модуляторы 345
Форматы линейных кодов 345
Методы модуляции оптической несущей 346
Непосредственная модуляция оптической несущей 346
Модуляция с использованием внешнего модулятора 346
Типы оптических модуляторов 347
Акустооптические модуляторы 347
Электрооптические модуляторы 348
Электрооптические модуляторы, использующие ППОУ 350
Оптические мультиплексоры ввода-вывода 351
Структура оптических мультиплексоров первого поколения 351
Структура оптических мультиплексоров второго поколения 352
Оптические технологии ввода-вывода несущих 353
Основные требования, предъявляемые к фильтрам ввода-вывода 353
Фильтры на основе оптоволоконных дифракционных решеток Брэгга 354
Фильтры на основе резонатора Фабри-Перо 355
Интерференционные фильтры на тонких пленках 356
Поляризационные фильтры на жидких кристаллах 357
Акусто-оптические перестраиваемые фильтры 358
Глава 11. Новые технологии оптических сетей связи 359
Основы технологии WDM 359
Введение в технологию WDM 359
Волоконные ВКР-усилители 315
Волоконные ВРМБ-усилители 316
Параметрические усилители 316
Оптические усилители на ОВ, легированном РЗЭ 316
Особенности работы ОУ 316
Усилители для окна 1300 317
Усилители для окна 1550 нм 317
Практическая реализация оптических усилителей 319
Реализация усилителей EDFA 320
Схемы и параметры промышленных оптических усилителей 321
Разработка сверхширокополосных оптических усилителей 323
Оптическая коммутация и коммутаторы 325
Типы базовых оптических кросс-коммутаторов 325
Механические оптические коммутаторы 326
Электрооптические коммутаторы 326
Термооптические коммутаторы 327
Оптоэлектронные коммутаторы на основе ППОУ 328
Интегральные активно-волноводные коммутаторы 328
Коммутаторы на фотонных кристаллах 330
Коммутаторы на многослойных световодных жидкокристаллических матрицах 331
Коммутаторы на матрицах оптоэлектронных вентилей, коммутируемых
лазерным лучем 332
Логика и топология многокаскадных оптических коммутаторов 333
Логика коммутации базовых элементов размера 2x2 334
Древовидные сети типа Баньян 335
Особенности построения многокаскадных оптических коммутаторов 337
Схема матричного кросс-коммутатора (crossbar) 338
Схема КСС Бенеша 339
Схема КСС Шпанке-Бенеша 339
Схема КСС Шпанке 340
Оптические волновые конверторы 341
Типы волновых конверторов 341
Оптоэлектронные конверторы 341
Конверторы на основе оптической перекрестной модуляции 342
Конверторы на основе эффекта четырехволнового смешения 343
Конверторы на основе других нелинейных эффектов 344
Оптические модуляторы 345
Форматы линейых кодов 345
Методы модуляции оптической несушей 346
Непосредственная модуляция оптической несушей 346
Модуляция с использовавнием внешнего модулятора 346
Типы оптических модуляторов 347
Акустооптические модуляторы 347
Электрооптические модуляторы 348
Электрооптические модуляторы, использующие ППОУ 350
Оптические мультиплексоры ввода-вывода 351
Структура оптических мультиплексоров первого поколения 351
Структура оптических мультиплексоров второго поколения 352
Оптические технологии ввода-вывода несущих 353
Основные требования, предъявляемые к фильтрам ввода-вывода 353
Фильтры на основе оптоволоконных дифракционных решеток Брэгга 354
Фильтры на основе резонатора Фабри-Перо 355
Интерференционные фильтры на тонких пленках 356
Поляризационные фильтры на жидких кристаллах 357
Акусто-оптические перестраиваемые фильтры 358
Глава 11. Новые технологии оптических сетей связи 359
Основы технологии WDM 359
Введение в технологию WDM 359
Модель взаимодействия транспортных технологий 360
Блок-схема систем с WDM 361
Узкополосные и широкополосные WDM 362
Канальный (частотный) план 362
Стандартный канальный план 362
Перспективный канальный план 364
Классификация WDM на основе канального плана 365
Технологии и схемы реализации мультиплексных модулей WDM 365
Технология мультиплексирования на основе интерференционных фильтров 366
Технология мультиплексирования на основе явления угловой дисперсии 366
Современные технологии мультиплексирования 367
Характеристики промышленных мультиплексоров WDM 370
Практический пример 8-канального мультиплексора WOM 375
Основы солитонных линий связи 377
Экспериментальные солитонные линии связи 378
Использование солитонных генераторов на существующих линиях SDH 380
Перспективы использования солитонных линий связи 381
Перспективы повышения скорости передачи 381
Перспективы увеличения длины регенерационного участка 382
Перспективы использования полностью оптических сетей связи 382
Глава 12. Характеристики промышленных оптических волокон и кабелей 383
Классификация типов промышленных оптических волокон 384
Классификация многомодовых волокон 384
Классификация одномодовых волокон 384
Классификация волокон по профилю показателя преломления 385
Классификация волокон по характеристике дисперсии 385
Классификация специальных типов волокон 385
Характеристики промышленных оптических волокон 385
Основные параметры многомодовых волокон 386
Основные параметры одномодовых волокон 387
Рекомендации по применению волокон в системах связи PDH, SDH и WDM 391
Применение волокна для компенсации дисперсии 392
Оптическое волокно, сохраняющего состояние поляризации 394
Типы и характеристики промышленных оптических кабелей 394
Классификация типов оптических кабелей 395
Кабели внутренней прокладки 395
Кабели наружной прокладки 395
Специальные кабели 396
Типовые конструкции оптических кабелей 396
Основные параметры промышленных оптических кабелей 397
Оптические кабели воздушной подвески 400
Типы кабелей, свзанных с грозотросом 400
Маркировка оптических кабелей 401
Маркировка промышленных оптических кабелей 401
Маркировка кабелей ЗАО "Севкабель-оптик" 402
Маркировка кабелей ЗАО "СОКК" 404
Маркировка кабелей ЗАО НФ "Электропровод" 404
Маркировка кабелей по германскому национальному стандарту DIN 405
Маркировка кабелей компании Fujikura 407
Предложения по унификации кодировки и маркировки оптических кабелей 407
Предложение по кодировке кабелей для баз данных 407
Предложения по маркировке промышленных кабелей 408
Унифицированная маркировка кабеля 409
Оптимизация числа параметров маркировки 411
Глава 13. Стандарты и терминологии цифровых сетей 412
Обзор стандартов цифровых сетей 412
Организации по стандартизации 412
Краткий обзор стандартов SDH и PDH 413
Краткий обзор стандартов волоконно-оптических сетей 415
Стандарты на оптическое волокно и ВОК 415
Стандарты на оптические функциональные компоненты и системы 415
Стандарты на оптические транспортные сети и BOJIC 416
Терминология цифровых сетей 416
Истоки появления новой терминологии 416
Об истоках разногласий в терминологии 417
Замечание о терминах, используемых в технологиях PDH и SDH 417
Замечание об использовании и переводе термина ATM 419
Некоторые общие предложения по выбору терминологии 420
Некоторые предложения по выбору терминологии в цифровых технологиях 421
Заключение 422
Список используемых обозначений 423
Латинских 423
Греческих 424
Список используемых сокращений 425
Англоязычные сокращения 425
Русскоязычные сокращения 441
Толковый словарь неосновных терминов 445
Список литературы 449