Przedstawić generacje sieci transportowych i rodzaje sieci dostępowych (struktury zwielokrotnienia, konfiguracje sieci, urządzenia)

(mam nadzieję, że zawarłem wszystko co jest potrzebne, więcej było w zeszłym semestrze na kursie sieci transportowe i dostępowe u Siwka, więc lepiej jeszcze przejrzeć ten pokaz slajdów, co Siwek na kursie przedstawiał)

Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje sieci transportowych PDH, SDH i OTH:

• PDH – Plesjochronous Digital Hierarchy (Plezjochroniczna hierarchia cyfrowa)

S ieć plezjochroniczna powstała w latach 60 XX wieku na potrzeby transportu sygnałów telefonicznych. Medium wykorzystywane do transmisji to miedź, droga radiowa i w późniejszym czasie tor optyczny. Podstawowy kanał miał przepustowość 64 kb/s. Zwielokrotnienie stosowane w tym systemie to TDM, czyli z podziałem czasu. Wykorzystano w tym systemie przeplot bitowy, postać sygnału E/E/E

P raktycznie tłumacząc elementy sieci PDH są ze sobą zsynchronizowane, ale nie idealnie gdyż każdy z elementów sieci posiada swój zegar. System PDH oparty jest na modulacji kodowo-impulsowej (PCM). Pojedynczy kanał ma przepływność 64Kb/s (8*8KHz=64Kb/s) co pozwala na przesyłanie jednej nieskompresowanej rozmowy telefonicznej. Systemy PDH przy multipleksacji wykorzystują zwielokrotnienie z podziałem czasu TDM (ang. Time Division Multiplexing). Zwielokrotnienie sygnału następuje w kolejnych poziomach wykorzystując dopełnienie impulsowe. Mamy trzy różne hierarchie zwielokrotnienia na świecie: amerykańską japońską i europejską. W systemie amerykańskim i japońskim multipleksuje się jednocześnie 24 kanały (jedna ramka 192+1bitów). Wymaga to pasma 1,544 Mb/s. W systemie amerykańskim stosuje się cztery stopnie zwielokrotnienia.

Jednak T4 nie jest powszechnie stosowany z powodu braku jednolitego standardu złącz optycznych.W wersji europejskiej multipleksuje się jednocześnie 32 kanały (jedna ramka 256 bitów), z których 2 pełnia funkcje sterujące i synchronizacyjne, a 30 kanałów jest użytecznych dla odbiorcy. Pasmo wynosi wówczas 2,048 Mb/s.

W systemie europejskim występuje pięć stopni zwielokrotnienia na kolejnych poziomach multipleksacji.Ponadto w celu dopasowania poszczególnych sygnałów zbiorczych stosuje się dopełnienie dodatnie, co związane jest z brakiem synchronizacji pomiędzy poszczególnymi multiplekserami. Należy zaznaczyć, że kolejne stopnie zwielokrotnienia tworzy się przez łączenie kanałów stopnia poprzedniego, co obrazuje poniższy rysunek:

Przy czym E5 jest rzadko wykorzystywany z powodu braku jednolitego standardu.

• SDH – Synchronous Digital Hierarchy (Synchroniczna Hierarchia Cyfrowa)

S ieć synchroniczna powstała w latach 90 ubiegłego stulecia. Główną potrzebą utworzenia był przesył różnych sygnałów cyfrowych w torze optycznym – światłowodzie. Zwielokrotnienie jest takie same jak w PDH, czyli z podziałem czasu. Podstawowy kanał również nie różni się od systemu PDH i ma 64 kb/s wykorzystując przeplot bajtowy. Postać sygnału jest postaci O/E/O.

Charakteryzuje się tym, że wszystkie urządzenia działające w sieci SDH, pracujące w trybie bezawaryjnym, są zsynchronizowane zarówno do nadrzędnego zegara (PRC) jak i do siebie nawzajem (w odróżnieniu od takich technologii jak, np. ATM).

Ważną cechą jest również to, że podstawowa jednostka transportowa STM-N (Synchronous Transport Module - Synchroniczny Moduł Transportowy) w czasie zwielokrotniania ma przepływność, będącą N-tą wielokrotnością STM-1 (155,52 Mbit/s). Ta właściwość nie występuje np. w technologii PDH.

Sieci SDH są w dzisiejszych czasach jedynym sposobem na przesyłanie danych cyfrowych do odległych lokalizacji, dzięki temu, że pozwalają na odwzorowanie wielu typów sygnałów, o niższych przepływnościach, niezsynchronizowanych z SDH, do struktur synchronicznych. Z usług SDH korzystają m.in. GSM, Internet, DQDB, FDDI. Sieci SDH charakteryzują się również o wiele większą niezawodnością od innych oraz mniejszą podatnością na uszkodzenia wynikającą z budowy m.in. struktur pierścieniowych. Dzięki temu mają możliwość automatycznej rekonfiguracji w czasie krótszym niż 50 ms.

Stosuje się następujące wielokrotności:

STM-1 (155,52 Mbit/s),

STM-4 (622,08 Mbit/s),

STM-16 (2488,32 Mbit/s),

STM-64 (9953,28 Mbit/s),

STM-256 (39813,12 Mbit/s).

Struktury sieci SDH:

Sieć typu punkt-punkt	Sieć typu łańcuch
Sieć typu pierścień	Sieć typu krata

Architektura systemu SDH-ścieżka, sekcje

Architektura systemu SDH-ścieżka

Warstwowy model SDH

• Sekcja (section)-odcinek toru transmisyjnego pomiędzy sąsiednimi urządzeniami, w których przeprowadza się regenerację, zwielokrotnienie lub przełączenie

• Ścieżka (path)-kanał wirtualny utworzony pomiędzy węzłem wejściowym a węzłem wyjściowym, w celu transmisji kontenera wirtualnego

• Kontener C-n (container)-struktura informacyjna składająca się ze ściśle określonej liczby bajtów pochodzących z sygnału dopływowego i bajtów dopełnienia. Czas trwania kontenera wynosi 125 µs

• Kontener wirtualny Vc-n (virtual container)-składa się z kontenera i nagłówka ścieżki

• Jednostka podrzędna TU-n (tributary unit)-składa się z pola użytkowego zawierającego kontener wirtualny i wskaźnika

• Grupa jednostek podrzędnych TUG-n (trybutary unit group)-jedna lub więcej jednostek podrzędnych

• Jednostka administracyjna AU-n (administrative unit)-składa się z pola użytkowego wypełnianego kontenerem wirtualnym wyższego rzędu i wskaźnika

• Synchroniczny moduł transportowy STM-n (synchronous transport module) -zawiera pole użytkowe, nagłówek i wskaźnik

• OTH – Optical Transport Hierarchy (Optyczna Hierarchia Transportowa)

O ptyczna hierarchia transportowa powstała w po roku 2000 na potrzebę większych prędkości przy przesyłaniu różnych sygnałów cyfrowych. Podobnie jak w SDH jako medium wykorzystuje się światłowód. Istotną rzeczą jest zmiana zwielokrotnienia na WDM czyli z podziałem falowym wykorzystując przeplot falowy. Postać sygnału to O/O/O. Mówiąc o postaci sygnału mamy możliwości albo postać elektryczną E albo optyczną O. Postać jest następująca: dopływ danych/multipleksacja danych/przesył danych.

Nie jestem pewien, czy są to kategorie urządzeń odnośnie SDH czy wszystkich:

Kategorie urządzeń

• krotnice końcowe–TMX (Terminal Multiplexer)

Z adaniem krotnicy końcowej jest wprowadzenie sygnałów do sieci synchronicznej. Sygnałami wejściowymi mogą być sygnały pochodzących z sieci plezjochronicznej, z sieci komputerowych (IP, Ethernet, Gigabit Ethernet) lub sieci ATM czyli ogólnie sieci pakietowych lub sygnałów synchronicznych (mających strukturę modułu transportowego STM-N). Krotnica końcowa zwielokrotnia sygnały wejściowe, tworzący sygnały synchroniczne STM-N

• k rotnice liniowe–LMX (Line Multiplexer)

Umożliwiają wprowadzanie i wydzielanie sygnałów (funkcja „Add Drop”) oraz odbiór i nadawanie z dwóch różnych kierunków sygnałów STM-N.

• kronice transferowe z wprowadzaniem i wydzielaniem – ADM (Add Drop Multiplexer)

• synchroniczne przełącznice cyfrowe – SDXC (Synchronous Digital Cross Connect)

Z adaniem przełącznic cyfrowych DXC (Digital Cross Connect) sieci SDH, oznaczanych również jako SDXC (Synchronous DXC) jest krosowanie (przełączanie krzyżowe) sygnałów tworzących ścieżki wyższego rzędu i ścieżki niższego rzędu w celu przemieszczania ruchu między warstwami oraz konsolidowanie ruchu wewnątrz warstwy.

• regeneratory – REG (Regenerator)

Głównymi blokami funkcjonalnymi regeneratora są blok SPI odpowiedzialny za właściwą, fizyczną regenerację sygnału oraz blok RST, w którym odbywa się przetwarzanie nagłówka RSOH, w celu nadzoru i zarządzania transmisją między stacjami regeneratorowymi.

Sieci dostępowe

Sieć dostępowa to inaczej sieć abonencka. Wszystkie łącza dostępowe na swiecie są budowane wg. podobnego schematu. Można przyjąć z pewnym uproszczeniem, że pierwszy stopień magistralny rozpoczyna się na przełącznicy głównej centrali telefonicznej i kończy w szafie kablowej zlokalizowanej w miejscu rozwidlenia się sieci. Szafa kablowa pełni w tej sieci punkt elastyczności, a więc punkt, w którym parom kabla magistralnego przyporządkowuje się odpowiednie pary kabla rozdzielczego. Kabel rozdzielczy jest częścią sieci rozdzielczej rozpoczynającego się właśnie w szafie kablowej i kończy w skrzynce kablowej w budynku abonenta w przypadku zabudowy wysokiej lub w słupku kablowym w przypadku zabudowy niskiej (domki jednorodzinne, wieś).

W skrzynce kablowej kończy się sieć rozdzielcza i rozpoczyna instalacja abonencka, która kończy się gniazdkiem abonenckim w mieszkaniu abonenta.

Taka sieć jest droga w budowie i wykorzystana w stosunkowo małym stopniu. Jak już stwierdzono obecnie poszukuje się racjonalnych metod budowy sieci dostępowych. Uwzględniając stan istniejący oraz tendencje rozwojowe można dokonać podziału sieci dostępowych według następujących kryteriów:

• dysponowania zasobami,

• technologii wykonania.

Pod kątem dysponowania zasobami można wyróżnić dwa zasadnicze rodzaje sieci dostępowych:

• z indywidualnym przydziałem zasobów (tradycyjna sieć telefoniczna),

• ze współdzielonymi zasobami między wiele aplikacji jednego abonenta,

• ze współdzielonymi zasobami między wielu abonentów.

Tradycyjne sieci opisane na wstępie są sieciami z indywidualnym przydziałem zasobów, w tym przypadku fizycznego łącza (pary kablowej). Dla tego typu sieci może być stosowany tradycyjny system sygnalizacji abonenckiej ASS1 (sygnalizacja analogowa impulsowa lub wieloczęstotliwościowa)

Sieci ISDN mogą być traktowane jako przykład sieci ze współdzielonymi zasobami między aplikację jednego abonenta. Abonent ISDN może mieć czynnych jednocześnie kilka aplikacji, dwie w kanałach B oraz dodatkowo przynajmniej jedną dla kanału D np. w trybie pakietowym. Ten rodzaj sieci wymaga specjalnego typu sygnalizacji DSS1.

Sieciami o współdzielonych zasobach między wielu abonentów mogą być sieci radiowego dostępu w tym systemy oparte o sieci komórkowe lub systemy wykorzystujące dla transmisji telefonicznej i transmisji danych sieci telewizji kablowej z wykorzystaniem kanału zwrotnego. Również jako sieci o współdzielonych zasobach między wielu abonentów mogą być traktowane sieci wykorzystujące styki V5.1 i V5.2.

Pod kątem technologii wykonania można wyróżnić następujące zasadnicze rodzaje sieci dostępowych:

• miedziane wąskopasmowe (symetryczne)

• miedziane szerokopasmowe (koncentryczne)

• światłowodowe (pasywne i aktywne)

• światłowodowo - miedziane,

• radiowe (stacjonarne i ruchowe, satelitarne, stratosferyczne)

Miedziane sieci wąskopasmowe (symetryczne), to sieci tradycyjne opisane poprzednio, a tu są wymienione dla porządku,

Miedziane szerokopasmowe (koncentryczne), to sieci telewizji kablowej dlatego by mogły być wykorzystywane dla celów innych niż rozsiewcze muszą być wyposażone kanał zwrotny. Wydaje się, że sieci te mogą w najbliższym czasie stać znacznym zagrożeniem dla operatorów innych sieci i stać się bazą dla multimedialnych sieci szerokopasmowych, szczególnie w zakresie dostępu do sieci Internet.

Sieci światłowodowe w pętli abonenckiej nazywane są często jako FITL (Fiber In The Loop), sieć taka rozpoczyna się w węźle telekomunikacyjnym np. centrali telefonicznej i kończy zakończeniem sieci optycznej. Element zakończenia sieci nazywamy ONU (Optical Network Unit), jest on umieszczony w pobliżu abonenta lub grupy abonentów i stanowi punkt zmiany sygnału z postaci optycznej na elektryczną.

Takie sieci dzielimy na pasywne PON (passive Optical Network), sieć taka nie zawiera wzmacniaczy ani regeneratorów i tego powodu jej zastosowanie jest dość ograniczone obszarowo, ze względów na ograniczoną moc sygnału optycznego. Oraz sieci aktywne OAN, sieci takie mają większe pojemności, ale dla nich pewnym ograniczeniem, a przynajmniej utrudnieniem są zagadnienia zasilania aktywnych elementów optycznych. Pamiętajmy, że zasilanie to musi być „gwarantowane”.

Łącza światłowodowe w sieciach dostępowych mogą mieć podobnie jak symetryczne sieci (tradycyjne) strukturę gwiazdy ewentualnie podwójnej gwiazdy, ale mogą mieć również struktury pierścieniowe (RING).

Trzeba jednak stwierdzić, że sieci światłowodowe w przedstawionej postaci, określane też jako FTTH (Fiber To The Home) - światłowód do mieszkania nie znalazły dotychczas szerszego zastosowania głównie z powodów ekonomicznych.

Obecnie coraz szersze zastosowania znajdują sieci określane jako hybrydowe, tzn. łączące sieci światłowodowe i miedziane. Rozróżniamy tu następujące rozwiązania:

• FTTC (Fiber To The Curb) - światłowód do krawężnika, jest to rozwiązanie, w którym zakończenie optyczne dla grupy abonentów jest zlokalizowane w szafce ulicznej w pobliżu abonentów. Inaczej można powiedzieć, że w tym rozwiązaniu zastępuje światłowód tradycyjną sieć magistralną. Sieć taka jest stosowana dla obszarów o niskiej np. willowej zabudowie.

• FTTB (Fiber To The Bulding) -  światłowód do budynku, jest to rozwiązanie, w którym zakończenie optyczne dla grupy abonentów jest zlokalizowane w budynku dla mieszkających w nim abonentów. Inaczej można powiedzieć, że w tym rozwiązaniu zastępuje światłowód tradycyjną sieć magistralną i rozdzielczą Sieć taka jest stosowana dla obszarów o wysokiej zabudowie.

Sieci hybrydowe mają już swoje rozwiązania fabryczne instalowane nawet w Polsce i tak np. firma Siemens oferuje takie systemy pod nazwą Fastlink, natomiast firma ALCATEL pod nazwą HYTAS. Oba systemy są już zainstalowane w Polsce, a system Fastlink nawet we Wrocławiu.