МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального
образования
«УФИМСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»
УТВЕРЖДАЮ
Зам. директора по УМР
___________ Л.Р. Туктарова
«____» ___________ 200 _ г
.
Методические указания для студентов
по проведению практических работ
по дисциплине
Интегральные и оптические сети
.
(наименование дисциплины)
для специальностей повышенного уровня
____210404 «Многоканальные телекоммуникационные системы» _ _________
___ 210406 «Сети связи и системы коммутации»_________________________
(код и наименование специальности)
Методист УГКР
____________Т.Н. Горцева
Рассмотрено
На заседании кафедры
телекоммуникаций
{наименование кафедры)
Протокол №_ от
200 г.
зав. кафедрой ___________Слесарева
Н.С.
Разработал преподаватель
Леонтьев А.А.,
Уфа 2009
2
Методические указания для студентов по проведению практических работ составлены в
соответствии с авторской программой
по дисциплине _______________Интегральное и оптические сети__________________________
(наименование дисциплины)
для специальностей повышенного уровня
____
210404 «Многоканальные телекоммуникационные системы» _ _________
___
210406 «Сети связи и системы коммутации»_________________________
(код и наименование специальности)
составленной ___Леонтьевым А.А._________ «______» ___________ 200_ г. ____________________
(кем: Ф.И.О.)
Составитель:
Рецензенты:
(подпись)
Леонтьев А.А.
преподаватель УГКР
(Фамилия И.О.)
(Занимаемая должность и место работы)
Ганеева А.Г.
преподаватель УГКР
(Фамилия И.О.)
(Занимаемая должность и место работы)
Степанов В. А.
директор ООО «НПФ Связьтехсервис»
(Фамилия И.О.)
(Занимаемая должность и место работы)
3
Рецензия
на Методические указания для студентов по проведению практических работ для дисциплины
Интегральные и оптические сети_____
«___
_______»,
(наименование дисциплины)
разработанную преподавателем Уфимского государственного колледжа радиоэлектроники
____________________________________Леонтьевым А.А.__________________________________
(Ф.И.О.)
для специальности __210406____ «
__210404____ «
(код)
Методические указания
Сети связи и системы коммутации
».
Многоканальные телекоммуникационные системы_______»
(наименование специальности)
разработаны преподавателем Уфимского государственного
колледжа радиоэлектроники Леонтьевым А.А. Указания составлены для
студентов 4 курса по
дисциплине «Интегральные и оптические сети». Указания написаны с учетом ранее изученного
теоретического материала и позволяют закрепить его практически.
Рецензент:
_____Ганеева А.Г., преподаватель УГКР___________
(Ф.И.О., должность, место работы)
4
Рецензия
на методические указания для студентов по проведению практических работ по дисциплине
«Интегральные и оптические сети» для специальности 210406 «Сети связи и системы коммутации»,
210404 «Многоканальные телекоммуникационные системы»
Методические указания содержат назначение указаний, требования к знаниям и умениям при
выполнении практических работ. В методических указаниях представлено 4 практические работы:
1. «Изучение интерфейсов транспортной сети»
2.
«Изучение мультиплексоров SDH»
3.
«Изучение архитектуры интеллектуальной сети»
4.
«Изучение интерфейсов сети доступа»
Выполняемые работы позволяют студентам закрепить теоретические знания, умения и
навыки, научат самостоятельно выбирать схемные решения.
Рецензент:
Степанов В. А, директор ООО «НПФ Связьтехсервис»
5
Содержание
Предисловие ………………………………………………………………………………….…………..3
Требования к знаниям и умениям при выполнение практических работ..………….……………......4
Правила выполнения практических работ ……………………………….…..…………………….…..5
Оформление иллюстраций и таблиц ……………………………………………..…………………......6
Титульный лист оформления практических работ… …………………………….………….………...8
Практическая работа 1 «Изучение интерфейсов транспортной сети»………………………………..9
Практическая работа 2 «Изучение мультиплексоров SDH»…………………………………………14
Практическая работа 3 «Изучение архитектуры интеллектуальной сети»………………………….26
Практическая работа 4 «Изучение интерфейсов сети доступа»……………………………………..34
Литература………………………………………………………………………………………………39
6
Предисловие
Назначение методических указаний
Настоящий сборник практических работ предназначен в качестве методического пособия при
проведении практических занятий (лабораторных работ) по программе дисциплины
Интегральные и оптические сети
«
» для специальности
(наименование дисциплины)
210406, 210404
« Сети связи и системы коммутации, Многоканальные
телекоммуникационные системы ».
(код специальности)
(наименование специальности)
Данные методические указания предназначены для закрепления теоретических знаний,
необходимых практических навыков и умений по программе дисциплины «Интегральные и
оптические сети» для специальности 210406 «Сети связи и системы коммутации», 210404
«Многоканальные телекоммуникационные системы передачи»
Сборник содержит описания практических работ:
5.
«Изучение интерфейсов транспортной сети»
6.
«Изучение мультиплексоров SDH»
7.
«Изучение архитектуры интеллектуальной сети»
8.
«Изучение интерфейсов сети доступа»
7
Требования к знаниям и умениям при выполнении практических работ
При выполнении лабораторных работ студент должен:
знать:
- теоретические основы работы интегральных и оптических сетей;
- принципы построения интегральных и оптических сетей;
- основные узлы и элементы интегральных и оптических сетей;
- технику безопасности при работе в лаборатории;
- принципы проведения измерений.
уметь:
- работать на компьютере для обработки результатов измерений;
- измерять параметры интегральных и оптических сетей;
- работать с измерительными приборами связи.
8
Правила выполнения практических работ
Общие положения
Студент должен прийти на практическую работу подготовленным к выполнению заданий.
Студент, не подготовленный к работе, не может быть допущен к ее выполнению.
Работа должна быть выполнена в той же последовательности, в какой приведены вопросы
практической работы.
Следует полностью записывать формулировку вопроса согласно заданию, затем давать ответ.
В практической работе должны быть приведены условия задач, исходные данные и решения.
Решение должно сопровождаться четкой постановкой вопроса (например, «Определяется …»);
указываться используемые в расчетах формулы с пояснением буквенных обозначений;
выполненные расчеты и полученные результаты должны быть пояснены.
Каждый студент после выполнения работы должен представить отчет о проделанной работы
с анализом полученных результатов и выводом по работе. Отчет о проделанной работе следует
делать в журнале практическоых работ, выполненном на листах формата А4 с одной стороны листа.
Содержание отчета указано в описании практической работы.
Все страницы, формулы и таблицы нумеруются. Нумерация по практической работе –
сквозная (т.е. номер – один, два и т.д.).
Сокращение наименований и таблицы в задачах должны выполняться с учетом требований
ЕСКД. При переносе таблиц следует повторить заголовок таблицы, указывая над ней «Продолжение
таблицы» и ее номер. Единицы измерения указывать только в результирующих значениях.
Рисунки следует выполнять с помощью чертежных инструментов (линейки и т.д.)
карандашом с соблюдением с ЕСКД.
Таблицы следует выполнять с помощью чертежных инструментов (линейки и т.д.)
карандашом с соблюдением с ЕСКД. В заголовках граф таблиц обязательно проводить буквенные
обозначения величин и единицы измерения в соответствии с ЕСКД.
Расчет следует проводить с точностью до двух значащих цифр.
Исправления выполняются на обратной стороне листа отчета. При мелких исправлениях
неправильное слово (буква, число и т.п.) аккуратно зачеркивают и над ним пишут правильное
пропущенное слово (букву, число).
Вспомогательные расчеты можно выполнить на отдельных листах, а при необходимости на
листах отчета.
Титульный лист работы должен быть оформлен в соответствии с утвержденной формой
(форма титульного листа прилагается).
9
Если студент не выполнил практическую работу или часть работы, то он может выполнить
работу или оставшуюся часть во внеурочное время, согласованное с преподавателем.
Оценку по практической работе студент получает, с учетом срока выполнения работы, если:
- расчеты выполнены правильно и в полном объеме
- сделан анализ проделанной работы и вывод по результатам работы
- студент может пояснить выполнение любого этапа работы
- отчет выполняется в соответствии с требованиями к выполнению работы
Зачет по практическим работам студент получает при условии выполнения всех
предусмотренных программой работ после сдачи отчетов по работам при удовлетворительных
оценках за опросы и контрольные вопросы во время практических занятий.
1 Оформление иллюстраций
Иллюстрации в указаниях располагают по возможности ближе к соответствующим частям
текста.
Иллюстрации нумеруют в пределах раздела арабскими цифрами. Номер иллюстрации
состоит из номера раздела и порядкового номера иллюстрации, разделенных точкой, например,
«рис. 3.1», «рис. 3.2».
При необходимости иллюстрации могут иметь наименование и поясняющие данные
(подрисуночный текст). Подрисуночный текст с номером рисунка помещают под иллюстрацией.
На приводимых в качестве иллюстраций электрических схемах около каждого элемента
указывается его позиционное обозначение и при необходимости - номинальное значение величины.
Для электро- и радиоэлементов, других комплектующих изделий, являющихся органами
регулировки или настройки, дополнительно указываются в подрисуночном тексте назначение
каждой регулировки и настройки, позиционное обозначение и надписи на соответствующей планке
или панели.
Схемы, таблицы, чертежи и графики, приводимые в тексте требований, могут выполняться на
листах любых форматов по ГОСТ 2.301 - 68.
2 Оформление таблиц
Цифровой материал, как правило, оформляется в виде таблиц. Таблица может иметь
тематический заголовок, который выполняется строчными буквами (кроме первой прописной) и
помещается над таблицей посередине.
10
Все таблицы, если их несколько, нумеруются в пределах каждого раздела. Номер таблицы
состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделенных точкой. Над правым
верхним углом таблицы помешают надпись «Таблица» с указанием номера таблицы без знака «№».
Слово «Таблица» при наличии тематического заголовка пишут над заголовком.
Диагональное деление головки таблицы не допускается. Высота строк таблицы должна быть
не менее 8 мм.
Заголовки граф указываются в единственном числе. Заголовки граф начинают с прописных
букв, а подзаголовки - со строчных. Если подзаголовки имеют самостоятельное значение, их
начинают с прописной буквы.
Графу «№ п\п» в таблицу не включают. Для облегчения ссылок в тексте пояснительной
записки допускается нумерация граф таблицы.
Если цифровые данные и графах таблицы имеют различную размерность, она указывается и
заголовке каждой графы. Если все параметры, размешенные в таблице, имеют одну размерность,
сокращенное обозначение единицы измерения помещают над таблицей. Если все данные в строке
имеют одну размерность, се указывают в соответствующей строке боковина таблицы.
Слова «более», «не более», «менее», «не менее», «в пределах» помещают рядом с
наименованием соответствующего параметра или показателя (после размерности) в боковине
таблицы или заголовке графы.
Если цифровые или иные данные в графе таблицы не приводятся, то в графе ставят прочерк.
Числовые величины в одной графе приводятся с одинаковым количеством десятичных
знаков.
11
Уфимский государственный колледж радиоэлектроники
ЖУРНАЛ
практических занятий (отчеты)
лабораторных работ (отчеты)
по дисциплине _________________________________________
_______________________________________________________
Группа _____________
Студент _______________ ________________ __________________
(подпись)
(дата)
(Ф.И.О.)
Преподаватель _________ ________________ _________________________________
(подпись)
(дата)
(Ф.И.О.)
______________________
(оценка)
200__ г.
12
Практическая работа №1
Изучение интерфейсов транспортной сети
1. Цель работы
1.1 Изучить основные интерфейсы транспортной сети
1.2 Освоить принципы использования интерфейсов транспортных сетей
2. Пояснения к работе
2.1 Краткие теоретические сведения
В настоящее время большинство транспортных сетей построено на основе пакетной
технологии Ethernet.
Ethernét (эзернет, от лат. aether — эфир) — пакетная технология компьютерных сетей,
преимущественно локальных.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на
физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном
уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал
самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие
устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.
В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько
вариантов технологии и различные интерфейсы подключения. Независимо от способа передачи
стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех нижеперечисленных
вариантах.
Большинство Ethernet-карт и других устройств имеет поддержку нескольких скоростей
передачи данных, используя автоопределение (autonegotiation) скорости и дуплексности, для
достижения наилучшего соединения между двумя устройствами. Если автоопределение не
срабатывает, скорость подстраивается под партнёра, и включается режим полудуплексной передачи.
Например, наличие в устройстве порта Ethernet 10/100 говорит о том, что через него можно работать
по технологиям 10BASE-T и 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 — поддерживает стандарты
10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T.
10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») — первоначальная разработка
технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту IEEE использует
коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента
500 метров.
13
10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») — используется кабель RG-58, с
максимальной длиной сегмента 200 метров, компьютеры присоединялись один к другому, для
подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор.
Требуется наличие терминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для
технологии Ethernet.
10BASE-T, IEEE 802.3i — для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары
(две скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента 100 метров.
10BASE-FL (Fiber Link) — Улучшенная версия стандарта FOIRL. Улучшение коснулось
увеличения длины сегмента до 2 км.
100BASE-T — общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды
передачи данных витую пару. Длина сегмента до 100 метров.
100BASE-TX, IEEE 802.3u — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях
топологии "звезда". Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две
неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до
100 м.
100BASE-T4 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы все четыре
пары проводников, передача данных идёт в полудуплексе. Практически не используется.
100BASE-SX — стандарт, использующий многомодовое оптоволокно. Максимальная длина
сегмента 400 метров в полудуплексе (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2
километра в полном дуплексе.
100BASE-FX — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Максимальная длина
ограничена только величиной затухания в оптоволоконном кабеле и мощностью передатчиков.
100BASE-FX WDM — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Максимальная
длина ограничена только величиной затухания в оптоволоконном кабеле и мощностью
передатчиков. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и
маркируются либо цифрами (длина волны) либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В
паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой
— на 1550 нм.
Гигабит Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Гбит/с)
1000BASE-T, IEEE 802.3ab — стандарт, использующий витую пару категорий 5e. В передаче
данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных — 250 Мбит/с по одной
паре.Используется метод кодирования PAM5, частота основной гармоники 62,5 М Гц.
1000BASE-TX был создан Ассоциацией Телекоммуникационной Промышленности (англ.
Telecommunications Industry Association, TIA) и опубликован в марте 2001 года как «Спецификация
физического уровня дуплексного Ethernet 1000 Мб/с (1000BASE-TX) симметричных кабельных
14
систем категории 6 (ANSI/TIA/EIA-854-2001)» (англ. «A Full Duplex Ethernet Specification for 1000
Mbis/s (1000BASE-TX) Operating Over Category 6 Balanced Twisted-Pair Cabling (ANSI/TIA/EIA-8542001)»). Стандарт, использует раздельную приёмо-передачу (1 пару на передачу, 1 пару на приём,
по каждой паре данные передаются со скоростью 500 Мбит/с), что существенно упрощает
конструкцию приёмопередающих устройств. Но, как следствие, для стабильной работы по такой
технологии требуется кабельная система высокого качества, поэтому 1000BASE-TX может
использовать только кабель 6 категории. Ещё одним существенным отличием 1000BASE-TX
является отсутствие схемы цифровой компенсации наводок и возвратных помех, в результате чего
сложность, уровень энергопотребления и цена процессоров становится ниже, чем у процессоров
стандарта 1000BASE-T. На основе данного стандарта практически не было создано продуктов, хотя
1000BASE-TX использует более простой протокол, чем стандарт 1000BASE-T, и поэтому может
использовать более простую электронику.
1000BASE-X
—
общий
термин
для
обозначения
стандартов
со
сменными
приёмопередатчиками GBIC или SFP.
1000BASE-SX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий многомодовое оптоволокно.
Дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров.
1000BASE-LX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Дальность
прохождения сигнала без повторителя до 80 километров.
1000BASE-CX — стандарт для коротких расстояний (до 25 метров), использующий твинаксиальный
кабель с волновым сопротивлением 150 Ом. Заменён стандартом 1000BASE-T и сейчас не
используется.
1000BASE-LH (Long Haul) — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Дальность
прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.
10 Гигабит Ethernet
Новый стандарт 10 Гигабит Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN,
MAN и WAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в
следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.
10GBASE-CX4 — Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров),
используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand.
10GBASE-SR — Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82
метров, в зависимости от типа кабеля), используется многомодовое оптоволокно. Он также
поддерживает расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового оптоволокна
(2000 МГц/км).
15
10GBASE-LX4 — использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240
до 300 метров по многомодовому оптоволокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров
при использовании одномодового оптоволокна.
10GBASE-LR и 10GBASE-ER — эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40
километров соответственно.
10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW — Эти стандарты используют физический
интерфейс, совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64
SONET/SDH.
Они
подобны
стандартам
10GBASE-SR,
10GBASE-LR
и
10GBASE-ER
соответственно, так как используют те же самые типы кабелей и расстояния передачи.
10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 — принят в июне 2006 года после 4 лет разработки.
Использует экранированную витую пару. Расстояния — до 100 метров.
3. Задание
3.1 Ознакомиться с описанием интерфейсов транспортных сетей
3.2 Нарисовать схему применения интерфейсов транспортных сетей Ethernet
3.2 Ответить на контрольные вопросы
4. Содержание отчета
5.1 Цель работы
5.2 Задание
5.3 Краткое описание интерфейсов транспортных сетей Ethernet
5.4 Схема применения интерфейсов транспортных сетей
5.5 Ответы на контрольные вопросы
Контрольные вопросы:
1. Назначение интерфейсов транспортных сетей?
2. Назначение интерфейса 10 Base T?
3. На какую дальность возможно передавать информацию по стандарту 100 Base T?
4. Какой тип среды передачи используется в интерфейсе 100BASE-FX?
5. В каком году был разработан интерфейс 1000BASE-TX?
6. Какое типовое применение интерфейса 10GBASE-CX4?
7. Какой интерфейс Ethernet предназначен для организации высокоскоростной городской сети
передачи данных?
8. Назначение интерфейса 10GBASE-LX4?
9. Назначение интерфейса 10GBASE-LR?
16
10. Какой интерфейс может применяться для построения магистрального сегмента линий
передачи?
17
Практическая работа №2
Изучение мультиплексоров SDH
1. Цель работы
1.1 Изучить основные функции мультиплексоров SDH
1.2 Освоить принципы применения мультиплексоров SDH
1.3 Понять принцип конструктивного оформления мультиплексоров SDH
2. Пояснения к работе
2.1 Краткие теоретические сведения
Мультиплексоры SDH рассмотрим на примере оборудования Натекс FlexGain A155.
Основные технические характеристики синхронного мультиплексора FlexGain A155 фирмы
«Натекс» приведены в таблице 2.1.1
Таблица 2.1.1 – Основные технически характеристики FlexGain A155
Линейные интерфейсы
Рек. ITU-T G.703
Ethernet
Тип интерфейса
E1
E2
DS3
10/100BaseT
21-63
1-3
1-3
1-3
2,048
Линейный код
Импеданс, Ом
STM-1oРек.
ITU-T
G.957/
G.958
STM-1eРек.
ITU-T G.703
STM-4 Рек.
ITU-T
G.957/
G.958
Линейные интерфейсы
Количество
интерфейсов
1-4
1-4
1-2
34,368 44,736 n*VC12/VC3 155,520
155,520
622,080
HDB 3
HDB3 B3ZS
-
NRZ
CMI
NRZ
120/75
75
120
-
75
-
Скорость
передачи,
Мбит/с
75
Интерфейсы управления
Порт локального
терминала
Порт сетевого
VT100, RS232
TCP/IP, 10BaseT
18
управления
Интерфейс обслуживания станционного помещения
4 входа для внеш.
аварийных сигналов
2 выхода к сигнализации
станции
Оптопара
Внешний источник питания 48/60 В
Ток потребления 100 мА
Релейный контакт
Напряжение на разомкнутых контактах <72 В
Ток через замкнутые контакты < 100 мА
Цифровые интерфейсы служебной связи (EOW) и доступа к заголовкам SDH (AUX)
Тип интерфейса
V.11 синхронный
Скорость передачи
64 кбит/с
Интерфейс внешней синхронизации
Вход
2*2048 МГц, рек. ITU-T G.703.10 (120 Ом сбалансирован-ный)
Выход
2048 МГц, рек. ITU-T G.703.10 (120 Ом сбалансированный)
Требования к электропитанию
Напряжение
-48/-60 В (диапазон -36…72 В) постоянного тока
электропитания
110-240 В переменного тока (с дополнительным адаптером)
Потребляемая мощность До 60 Вт
Габариты
Шасси для 19” стойки
(ВхШхГ)
90х440х300 мм
Условия эксплуатации
Температурный
диапазон работы
Относительная
влажность
+5…+45°С
<85% при t = +25°С
19
Таблица 2.1.2 – Характеристика оптических интерфейсов STM-1/4 в соответствии с рек. ITU-T
G.957 и G.958
Тип оптического интерфейса
L-4.1
L-4.2
1310
1550
+2
+2
-3
-3
Чувствительность приёмника при коэффициенте ошибок 10-10, дБм
-28
-28
Максимальный уровень, допустимый на входе, дБм
-8
-8
Диапазон допустимого затухания между S и R, дБ
10-24
10-24
10-60
10-90
Оптический передатчик
Диапазон рабочих длин волн, нм
Средняя мощность передачи, включая запас на старение:
максимум, дБм
минимум, дБм
Оптический приемник
Длина ВО линии, включая 2 дБ на соединения и запас на восстановление
ВОК, км
Конструктивное исполнение мультиплексора – модульное, и, в зависимости от потребностей,
может быть сконфигурирован или терминальный узел с выделением до 63 потоков Е1 (полный
STM-1) или узел выделения/ добавления уровня STM-1 или STM-4.
Мультиплексор может быть оборудован различными типами оптических
приемопередатчиков, работающими на расстояние от 500 м до 130 км. Уникальной разработкой
являются оптические автоподстраивающиеся приемопередатчики, изменяющие мощность
оптического передатчика в зависимости от уровня приема, что позволяет использовать один и тот
же приемопередатчик как на коротких, так и на длинных линиях.
Высота устройств всего 2U, что позволяет разместить в одной стойке достаточно большое
количество устройств. Важной особенностью данного оборудования является его низкая
потребляемая мощность: согласно спецификациям – до 45 Вт для FlexGain А155.
20
Порты G.703 мультиплексора A155 обладают функцией ресинхронизации выходного потока
Е1 от синхросистемы SDH (функция Retiming), что позволяет использовать потоки, выделяемые с
мультиплексора для синхронизации оконечного оборудования, которое не имеет входа внешней
синхронизации. Таким оборудованием является большинство установленного на сетях ВСС России
PDH-оборудования и значительная часть телефонных станций, в которых внешняя синхронизация
не предусматривалась. Использование данной функции мультиплексора позволяет отказаться от
внешних ресинхронизирующих
устройств, которые достаточно дороги и сложны в обслуживании. Мультиплексор оборудован
интерфейсами доступа к байтам SDH-заголовков, что дает возможность интегрировать А155 в сети
SDH, построенные на оборудовании других производителей, обеспечивая при этом возможность
управления сетью (в случае поддержки тех же функций другим оборудованием).
Применяется в качестве аппаратуры систем передачи синхронной цифровой иерархии на
ВСС России.
Основные преимущества:
- компактное конструктивное исполнение;
- низкое энергопотребление;
- расширение до уровня STM-4;
- резервирование трафика MSP, SNC-P,VCPRing;
- полнодоступная матрица Cross-Connect на уровне VC-12;
- интерфейсы компонентных потоков E1, E3, DS3, Ethernet 10/100, STM-1o/e;
- интерфейс обслуживания станционного помещения;
- интерфейс канала служебной связи (EOW);
- интерфейс доступа к заголовку STM-N (AUX);
- интерфейс входа/выхода синхросигнала 2.048 МГц;
- встроенный HTTP-сервер и SNMP-агент для локального/сетевого управления.
Для централизованного управления сетью мультиплексоров FlexGain A155 (включая
FlexGain T155 и A2500) используется система сетевого управления FlexGain View (версия 2.0).
Система управления реализована на платформе JAVA и использует ОС Windows NT либо
UNIX.
Среди основных функций мониторинга и управления:
- картография сети;
- сигнализация аварийных сообщений;
- конфигурирование сетевых элементов;
- тестирование оборудования;
- ведение журналов текущих и прошедших событий;
21
- автоматическая прокладка маршрутов для VC-12, VC-3, VC-4 в сети SDH;
- автоматическая установка режимов защиты трафика;
- автоматическое добавление/удаление сетевых элементов.
Мультиплексор FlexGain A155 выполнен в виде 19” модульного блока, оснащенного
материнской платой, на которой расположены источник питания, модуль управления (SNMP-агент),
матрица кросс-коммутации, блок синхронизации и 21 порт G.703 со скоростью 2,048 Мбит/с).
В конструкции 19” модульного блока реализованы 4 посадочных места для установки плат
следующих интерфейсов:
- интерфейсы со скоростью 2, 34 и 45 Мбит/с (рекомендация ITU-T G.703 и G.823);
- оптические или электрические приемопередатчики STM-1 и/или STM-4 (рекомендация
ITU-T G.703 или G.957);
- Ethernet Brige 10/100BaseT.
Рисунок 2.1.1 – 19”модульный блок мультиплексора FlexGain А155
Модульный блок мультиплексора FlexGain A155 может размещаться как на столе, так и при
помощи монтажного комплекта на стене либо в стойке 19”.
22
Рисунок 2.1.2 – Функциональная блок-схема мультиплексора FlexGain A155
1) Базовый блок мультиплексора. На материнской плате базового блока реализованы
следующие функции:
- электропитание: вторичный источник питания –48/-60 В (диапазон входного напряжения 36 … -72 В постоянного тока);
- функции управления согласно SEMF и MCF;
- матрица кросс-коммутации;
- 21 порт G.703 / 120 Ом (скорость порта 2.048 Мбит/с);
- синхронизация (два входа, один выход G.703.10, сбалансированный 120 Ом).
2) Управление. Встроенные в материнскую плату HTTP-сервер и SNMP-агент обеспечивают
полный набор функций диагностики и конфигурирования SDH-мультиплексора. Удаленный доступ
по управлению мультиплексорами FlexGain A155, связанными в сеть SDH, обеспечивается через
служебные каналы DCC. Централизованная система управления FlexGain View устанавливается на
PC с ОС Windows 2000/NT и подключается к мультиплексору FlexGain A155 через интерфейс
Ethernet 10BaseT. Для установки параметров Ethernet интерфейса управления используется
терминал VT100, который в свою очередь подключается к мультиплексору FlexGain A155 через
интерфейс RS232.
3) Матрица кросс-коммутации обеспечивает обработку агрегатного сигнала STM-1 на уровне
управляемых транспортных модулей VC-12, VC-3 и сигнала STM-4 на уровне VC-4 (до 5 VC-4).
4) В мультиплексоре FlexGain A155 реализованы следующие функции защиты трафика:
- резервирование потока STM-1/4 по дополнительной оптической линии (MSP);
- резервирование направления VC-12, VC-3 и VC-4 (SNC-P).
Защита MSP – защита трафика обеспечивается посредством дублирования потока STM-1/4
по дополнительной волоконно-оптической линии через резервный модуль приемопередатчика STM1/4 (1+1):
- параллельная передача потоков STM-1/4 (основного и резервного) по
двум независимым волоконно-оптическим линиям;
- автоматический выбор на приемном конце основного или резервного потоков STM-1/4.
Переключение трафика данных на резервную линию STM-1/4 выполняется без перерыва
сеанса связи и соответствует рекомендации ITU-T G.823.
Переключение на резервную линию STM-1/4 инициируется в случае:
- обрыва линии основного потока STM-1/4;
23
- неисправности в интерфейсном модуле STM-1/4 мультиплексора;
- команды оператора.
Переключение на резервную линию (MSP) инициируется после обнаружения следующих
неисправностей в основном потоке STM-1/4:
1) SF (потеря сигнала):
- потеря принимаемого потока STM-1/4 (LOS STM-1/4);
- потеря фреймов в потоке STM-1/4 (LOF STM-1/4);
- STM-1/4 обнаружение сигнала аварийного сообщения (AIS) в мультиплексной секции
(MS-AIS);
- превышение коэффициента ошибок в байте B2 (EBER-B2);
- отсутствие интерфейсного модуля STM1/4 (ADRIC).
2) SD:
- ухудшение качества сигнала (частота появления ошибок в байте B2 превышает
допустимый порог).
Сигналы SF и SD обрабатываются с заданной частотой опроса, и их усредненное значение
(за период времени задаваемый оператором) активизирует протокол K1/K2, по которому
запускается защитный механизм, описанный в рекомендации ITU-T G.783.
Защита SNC-P – защита трафика на уровне SNC-P используется в кольцевых топологиях и
обеспечивает резервирование потоков STM-1/4 по направлениям «Восток» или «Запад».
Переключение потока с основного направления на резервное инициируется после
обнаружения следующих неисправностей:
1) SF (потеря сигнала):
- обнаружение сигнала AIS на выделяемом компонентном потоке (LP-AIS);
- превышение коэффициента ошибок в байте B3 или V5 (EBER-B2/V5).
2) SD (ухудшение качества сигнала):
- частота появления ошибок в байтах B3 или V5 превышает допустимый порог.
Время переключения потоков занимает около 50 мс после подтверждения сигнала
неисправности. Направление потоков данных после переключения сохраняется до восстановления
компонентного потока.
Интерфейс 21х2 Мбит/с – интерфейсный модуль выполняет следующие функции:
- линейное кодирование HDB3;
- мультиплексирование в формате nx2 Мбит/с;
- формирование групп трибутарных блоков TUG-3;
- формирование административных блоков AU-4.
Синхронизация: мультиплексор FlexGain A155 имеет:
24
- встроенный источник синхронизации потоков STM-1/4;
- вход/выход для подключения внешнего источника синхронизации (2048 кГц).
Мультиплексор FlexGain A155 может получать сигнал синхронизации от следующих
альтернативных источников:
- от агрегатных потоков STM-1/4 «Восточного» или «Западного» направлений;
- от основного или резервного потоков STM-1/4 (в случае резервирования MSP);
- от компонентного потока 2 Мбит/с;
- синхронизирующий сигнал частотой 2048 кГц (ITU-T G.703) от внешнего генератора;
- от внутреннего генератора.
В случае отказа основного (активного) источника синхронизации происходит
автоматическое переключение на один из резервных источников синхронизации в соответствие с
выставленным приоритетом. Приоритеты переключения синхронизации имеют реверсивный режим.
В мультиплексоре FlexGain A155 предусмотрена возможность ручного переключения на
требуемый источник синхронизации.
Модуль интерфейса STM-1/4 обеспечивает мультиплексирование агрегатного потока,
обработку VC-4, организацию служебного канала EOW и сопряжение с оптической или
электрической линией связи.
Установка в мультиплексоре двух оптических/электрических приемопередатчиков позволяет
организовать терминальный SDH-узел с линейным резервированием MSP, либо транзитный SDHузел с линейным резервированием SNC-P.
Байты служебной информации заголовков маршрута (POH) и секции (SOH),
добавляемые/выделяемые в потоке STM-1/4, содержат следующие элементы контроля агрегатного
потока:
- байты синхронизации фрейма;
- данные контроля четности;
- служебные каналы связи для проведения инженерных работ.
Служебные каналы связи для проведения инженерных работ – цифровой канал (байты
служебной информации E1 или E2) в потоке SDH резервируется для организации цифровой линии
служебной связи (EOW) на уровне MSP. Доступ к каналу служебной связи возможен через
интерфейс V.11, расположенный на лицевой панели мультиплексора. Для преобразования
цифрового канала в аналоговую форму сигнала (организация канала голосовой связи) необходимо
использовать дополнительное устройство EOW300. На рисунке 3 показана функциональная блоксхема модуля STM-1.
25
Рисунок 2.1.3 – Функциональная блок-схема модуля STM-1
Мультиплексор FlexGain A155 имеет возможность получить доступ к одному из четырех VC4 контейнеров потока STM-4. На рисунке 4показана функциональная блок-схема модуля STM-4.
Рисунок 2.1.4 – Функциональная блок-схема модуля STM-4
Платы агрегатного интерфейса STM-4 могут быть установлены только в слоты B или D
(остальные платы могут устанавливаться в любые слоты).
Интерфейс Ethernet:
1) Интерфейс LAN – модуль Ethernet 10/100 функционирует как мост по трем направлениям:
- внешний интерфейс Ethernet;
- STM-1 направление «Восток» (VC3);
- STM-1 направление «Запад» (VC3).
26
Ethernet-пакеты, получаемые с внешнего интерфейса обрабатываются мостом с функцией
фильтра, т.е. приходящие пакеты принимаются в том случае, если:
- пакеты не имеют сбоев (результаты контроля циклическим избыточным кодом CRC в
норме);
- адрес пакета соответствует перечню адресов указанных в фильтре (МАС-адреса
оборудования, подсоединенного к мосту).
В соответствии с таблицей маршрута отфильтрованный пакет направляется либо на
«Восток» (VC3), либо на «Запад» (VC3). Очередность пакетов контролируется протоколом HDLC.
Канал VC3 – это бесконфликтная шина, доступ к которой регулируется системой очередности.
Перегрузка канала передачи данных VC3, распределенного между всеми узлами доступами,
предотвращается с помощью статистического механизма, который разрешает или запрещает
передачу пакета в соответствии с состоянием очереди. Задержка пакета увеличивается по мере
заполнения очереди в пределах пропускной способности канала VC3 (50 Мбит/с). Оптические
каналы передачи данных VC3 – это каналы типа «точка-точка», и пакеты обрабатываются на
каждом узле в порядке очередности. Пакеты передаются на внешний интерфейс, если МАС-адрес
соответствует локальной подсети или пересылаются транзитом далее, если адрес не соответствует
данному узлу. В каждом узле доступа пакеты маршрутизируются в соответствии с их МАС адресами (коммутация 2-го уровня). Таблицы маршрутизации дополняются механизмом
«связующего дерева». Этот механизм обеспечивает автоматическую коррекцию маршрутов в случае
изменения топологии сети или конфигурации мультиплексоров.
Передаваемые данные имеют защиту в соответствие с механизмом SNC-P (время
коммутации меньше 50 мс). Кроме того, «связующее дерево» адаптирует логическую структуру
сети к ее реальной топологии.
2) Интерфейс IMA – модуль Ethernet IMA работает аналогично интерфейсу LAN, но
использует от 1 до 8 VC-12 контейнеров SDH.
27
Рисунок 2.1.5 – Функциональная блок-схема модуля Ethernet IMA
3) Интерфейс GFP –модуль Ethernet использующий протокол GFP и расширенных функций
коммутатора обеспечивают предоставление функций качества обслуживания (QoS). QoS платы GFP,
основывается на дифференцировании трафика: измерение, управление при перегрузке и
планирование.
Рисунок 2.1.6 – Функциональная блок-схема модуля Ethernet GFP
Модуль компонентных потоков FG-A155 Trib 21x2: интерфейсный модуль содержит 21 порт
со скоростью обмена данными 2.048 Мбит/с:
- линейный код HDB3;
- интерфейс G.703, согласно рекомендации ITU-T;
- тип соединения: симметричное 120 Ом (DHD44F) или асимметричное 75 Ом (BNC);
- возможна поставка плат с опцией ресинхронизации “Retiming”.19
Модуль компонентных потоков FG-A155 Trib 34/45: интерфейсный модуль 34/45 Мбит/с
содержит один программно-настраиваемый порт с возможностью установки скорости обмена
данными 34.368 Мбит/с (Е3) и 44.736 Мбит/с (DS3).
1) Интерфейс E3:
- линейный код HDB3;
- протокол обмена G.703, согласно рекомендации ITU-T;
- тип соединения: асимметричный 75 Ом (BNC).
2) Интерфейс DS3:
- линейный код B3ZS;
28
- протокол обмена G.703, согласно рекомендации ITU-T;
- тип соединения: асимметричный 75 Ом (BNC).
Мультиплексор FlexGain A155 управляется через терминал VT100 (установка начальных
параметров IP) и HTTP браузер. Подключение терминала к мультиплексору выполняется через
интерфейс RS232 со скоростью обмена данными 19200 бод (настройка порта: 8-разрядный без
контроля четности).
3. Задание
3.1 Ознакомиться с описанием SDH мультиплексора FlexGain A155
3.2 Нарисовать схему применения мультиплексоров SDH на примере FlexGain A155
3.3 Нарисовать и пояснить функциональную схему мультиплексора FlexGain A155
3.4 Ответить на контрольные вопросы
4. Содержание отчета
5.1 Цель работы
5.2 Задание
5.3 Схема применения мультиплексоров SDH на примере FlexGain A155
5.4 Функциональная схема мультиплексора FlexGain A155
5.5 Ответы на контрольные вопросы
Контрольные вопросы:
1. Какие интерфейсы транспортных сетей SDH использует FlexGain A155?
2. Какие скорости передачи позволяет организовать мультиплексор FlexGain A155?
3. Какое конструктивное исполнение имеет мультиплексор A155?
4. Каково энергопотребление оборудования FlexGain A155?
5. Какие механизмы SDH сети поддерживает мультиплексор FlexGain A155?
29
Практическая работа №3
Изучение архитектуры интеллектуальной сети
1. Цель работы
1.1 Изучить архитектуру интеллектуальных сетей
1.2 Освоить принципы построения архитектуры интеллектуальных сетей
2. Пояснения к работе
2.1 Краткие теоретические сведения
Интеллектуальная сеть IN (Intelligent Network) является сегодня одной из определяющих
концепций развития современных сетей связи. Интерес, проявляемый к IN не случаен и основан на
преимуществах, которые получают администрации связи, операторы сетей и абоненты при
реализации услуг IN, называемых также услугами дополнительных доходов (value added services).
Кроме того, данная концепция позволила осуществить выход на рынок средств связи не только
производителей
коммутационного
оборудования,
но
и
ведущих
производителей
средств
вычислительной техники и современных средств обработки информации. Концепция IN
формируется уже более десяти лет и после выпуска в 1993 году Сектором стандартизации связи
Международного
союза
электросвязи
ITU-T
(International
Telecommunication
Union-
Telecommunication Standartization Sector) пакета рекомендаций серии Q.1200 стала действующим
международным стандартом, поддерживаемым также практически всеми основными организациями
стандартизации связи - ETSI, ANSI и др. В соответствии с рекомендацией ITU-T I.312 /Q.1201
определение интеллектуальной сети звучит следующим образом.
Интеллектуальная сеть - это архитектурная концепция предоставления новых услуг связи,
обладающих следующими основными характеристиками:
- широкое использование современных методов обработки информации;
- эффективное использование сетевых ресурсов;
- модульность и многоцелевое назначение сетевых функций;
- интегрированные возможности разработки и внедрения услуг средствами модульных и
многоцелевых сетевых функций;
- стандартизованное взаимодействие сетевых функций посредством независимых от услуг сетевых
интерфейсов;
- возможность управления некоторыми атрибутами услуг со стороны абонентов и пользователей;
- стандартизованное управление логикой услуг
30
Основополагающим
требованием
к
архитектуре
IN
является
отделение
функций
предоставления услуг от функций коммутации и распределение их по различным функциональным
подсистемам. Функции коммутации, как и для традиционных сетей остаются в базовой сети связи, а
функции управления, создания и внедрения услуг выносятся в создаваемую отдельно от базовой
сети "интеллектуальную" надстройку, взаимодействующую с базовой сетью посредством
стандартизованных интерфейсов .
Рисунок 2.1.1 - Функциональная архитектура IN
Требование стандартизации протоколов обмена между базовой сетью и интеллектуальной
надстройкой освобождает операторов сетей от существовавшей ранее зависимости от поставщиков
коммутационного оборудования. Взаимодействие между функциями коммутации и управления
услугами осуществляется посредством прикладного протокола интеллектуальной сети INAP (IN
Application Protocol), стандартизованного ITU-T в рекомендации Q.1205. Управление созданием и
внедрением услуг осуществляется через прикладной программный интерфейс API (Application
Programm Interface), стандартизация которого пока еще полностью не завершена. Таким образом,
стандартизованные интерфейсы IN делают сеть открытой для независимых изменений как в
интеллектуальной надстройке, так и в базовой сети.
Обобщенная функциональная архитектура наглядно отражает одну из основных идей реализации IN
по формуле:
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СЕТЬ = КОММУТАТОР + КОМПЬЮТЕР
Основой для стандартизации в области интеллектуальных сетей связи является абстрактная
концептуальная модель - INCM, стандартизованная ITU-T в рекомендации I.312/Q.1201. Модель
состоит из четырех плоскостей (рис. 3), и отражает абстрактный подход к описанию IN.
31
Рисунок 2.1.2 - Концептуальная модель IN
Модель разделяет аспекты, относящиеся к услугам, и аспекты, связанные с сетью, что
позволяет описывать услуги и возможности IN независимо от базовой сети над которой создается
интеллектуальная надстройка.
Первый уровень - плоскость услуг (Service Plane) представляет взгляд на IN исключительно с
точки зрения услуг. Здесь отсутствует информация о том, как именно осуществляется
предоставление услуг сетью.
Второй уровень - глобальная функциональная плоскость GFP (Global Functional Plane)
описывает возможности сети, которые необходимы разработчикам для внедрения услуг. Здесь сеть
рассматривается как единое целое, даются модели обработки вызова (BCP) и независимых от услуг
конструктивных блоков (SIB).
Третий уровень - распределенная функциональная плоскость DFP (Distributed Functional
Plane) описывает функции, реализуемые узлами сети. Здесь сеть рассматривается как совокупность
функциональных элементов, порождающих информационные потоки.
Четвертый уровень - физическая плоскость PP (Physical Plane) описывает узлы сети,
содержащиеся в них функциональные элементы и протоколы взаимодействия.
В рекомендациях ITU-T Q.1211 различают два термина "service" - услуга, и "service feature" компонент услуги.
32
Услугой является самостоятельное коммерческое предложение, характеризуемое одним или
более компонентами (возможностями), открытыми для дополнения. Компонент услуги является ее
специфической частью, который в совокупности с другими услугами и компонентами услуг может
составлять часть самостоятельного коммерческого предложения, определяя составляющую, которая
может быть различима пользователем.
Набор CS1 включает 25 видов услуг, которые должны поддерживаться сетями PSTN, ISDN и
PLMN. Наиболее распространенные сегодня виды услуг представлены в таблице 2, где кроме
англоязычного термина и аббревиатуры даются их значения и краткие пояснения.
Вторая плоскость модели (GFP) включает следующие основные элементы:
- базовый процесс обработки вызовов (BCP);
- независимые от услуг конструктивные блоки (SIB);
- точки инициации (POI) и точки завершения (POR).
Блоки SIB обеспечивают выполнение стандартных многократно используемых сетевых
функций. Базовый процесс обработки вызовов является специализированным SIB, который
взаимодействует с другими блоками посредством точек инициации и завершения. Если в процессе
обработки вызова встретится одна из точек инициации, то это приводит к определенной
последовательности обращений к блокам SIB. По завершении этой последовательности обращений
осуществляется воздействие на процесс обработки вызова, зависящее от точки завершения. В
результате такого взаимодействия может быть обеспечена услуга или компонент услуги. Таким
образом, BCP описывает процесс обработки вызовов базовой сети связи из которой осуществляется
запрос на услуги IN. Определенные на первом уровне INCM, услуги декомпозируются на
компоненты и на плоскости GFP, объединяются в один или несколько SIB, которые при
взаимодействии определяют глобальную логику услуги GSL (Global Service Lojic). На рис. 4 показан
процесс взаимодействия GSL и BCP осуществляемый через точки POI и POR.
Рисунок 2.1.3 - Взаимодействие GSL и BCP
33
На уровне третьем INCM (плоскость DPF) общесетевые функции определены в виде
отдельных функциональных объектов (FE). Специфицированные на плоскости GFD блоки SIB
реализуются на плоскости DFP в виде последовательности функциональных объектов (FEA), в
результате выполнения которой возникают информационные потоки IF (Information Flows). В CS1
определено 60 различных IF, соответствующих процедурам прикладного протокола INAP.
Для понимания концепции интеллектуальной сети важно знать следующее:
1) Только функция управления вызовом CCF уполномочена контролировать процесс
установления и разъединения соединения.
2) Взаимодействие функции коммутации услуг SSF и функции управления вызовом CCF
является услуго-независимым. Поэтому SSF и CCF не должны содержать ничего, зависимого от
услуг, предоставляемых IN.
3) В случае сбоев выполнения функции управления услугами SCF возможностей функций
SSF/CCF должно быть достаточно для завершения вызова и соответствующего уведомления
вызывающего и вызываемого абонентов.
4) Функция коммутации услуг SSF в любой момент времени не должна взаимодействовать
более, чем с одной функцией управления услугами SCF.
5) Допускается взаимодействие между несколькими SCF и SSF но так, чтобы не нарушалось
условие 4.
6) Только функция управления услугами SCF обладает всем необходимым для
формулирования запросов к SRF, SSF и обработки ответов от них.
7) Не допускается какого-либо взаимодействия между SSF и SRF иначе, как через SCF.
8) Функция управления услугами SCF должна обладать возможностями для того, чтобы по
инициативе вызываемого или вызывающего абонента приостановить предоставление услуги, но
затем, в некоторый момент возобновить его по инициативе того же абонента.
В отличие от описанного порядка взаимодействия между SSF, SCF и SRF, который
осуществляется по инициативе абонентов, функции, касающиеся обеспечения услуг инициируются
операторами сети. Эти функции не связаны с каким-либо вызовом абонента или предоставлением
конкретной услуги.
Функции SMF, SMAF и SCEF могут использоваться для удаления или изменения уже
имеющихся услуг, а также для создания новых услуг. Это достигается путем изменения
информации в SSF, SCF, SDF и SRF. Причем такие изменения не должны отражаться на качестве
предоставляемых в этот момент услуг.
34
Рисунок 2.1.4 - Архитектура распределенной функциональной плоскости
На четвертом уровне INCM определяются физические объекты (PE), способы отображения
функциональных объектов на физические и описываются способы реализации сетевых элементов
IN.
Основными требованиями к структуре IN являются:
- сетевые функции выполняются в узлах IN;
- в узле может выполняться одна или более функций;
- выполнение общей сетевой функции не может совместно осуществляться несколькими
узлами;
- два различных узла могут выполнять одинаковые сетевые функции;
- узлы должны иметь стандартные интерфейсы;
- распределение сетевых функций по узлам и стандартные интерфейсы не должны зависеть
от услуг, предоставляемых сетью.
Концепция интеллектуальной сети при реализации ее сетевой архитектуры и прикладного
протокола INAP использует один из ключевых элементов построения цифровых сетей связи систему сигнализации SS7 (Signalling System No.7), стандартизованную ITU-T в рекомендациях
серии Q.700. Дадим краткую характеристику SS7 в объеме, достаточном для определения
прикладного протокола и интерфейсов IN.
SS7 представляет собой стандартизованную на международном уровне общецелевую
систему, предназначенную для осуществления обмена сигнальной информацией (информацией,
передаваемой в процессе установления/разъединения соединений в сетях с цифровыми программно
35
- управляемыми коммутационными станциями). Система оптимизирована для работы по цифровым
каналам со скоростью 64 Кбит/с и по сути является специализированной системой передачи данных
с
коммутацией
пакетов
установления/разъединения
переменной
соединений
она
длины
до
274
используется
для
байт.
Кроме
передачи
процессов
данных
между
коммутационными станциями и специализированными узлами сетей связи. SS7 применяется на всех
типах цифровых сетей - PSTN, N(B)-ISDN, PLMN, IN. Ее наличие на базовой сети является
обязательным условием реализации IN и сетей сотовой подвижной связи в стандарте GSM.
Архитектура протоколов SS7 и ее соответствие эталонной модели взаимодействия открытых систем
показаны на.
Рисунок 2.1.5 - Архитектура протоколов SS7
3. Задание
3.1 Ознакомиться с описанием архитектуры интеллектуальных сетей
3.2 Описать основные функции уровней интеллектуальных сетей
3.3 Нарисовать и пояснить функциональную схему интеллектуальной сети
3.4 Ответить на контрольные вопросы
4. Содержание отчета
5.1 Цель работы
5.2 Задание
5.3 Функции уровней интеллектуальных сетей
5.3 Схема интеллектуальной сети
5.4 Ответы на контрольные вопросы
36
Контрольные вопросы:
1. Для чего предназначены интеллектуальные сети?
2. Какие существуют функциональные требования к архитектуре интеллектуальной сети?
3. Какие уровни входят в концептуальную модели IN?
4. Какие услуги реализуют интеллектуальные сети?
5. Какая основная сигнализация используется в концепции интеллектуальной сети?
37
Практическая работа №4
Изучение интерфейсов сети доступа
1. Цель работы
1.1 Изучить основные интерфейсы сети доступа
1.2 Освоить принципы использования интерфейсов сети доступа
2. Пояснение к работе
Одной из распространенных технологий абонентского доступа является технология ADSL.
Передача данных по технологии ADSL реализуется через обычную аналоговую телефонную линию
при помощи абонентского устройства — модема ADSL и мультиплексора доступа (англ. DSL
Access Multiplexer, DSLAM), находящегося на той же АТС, к которой подключается телефонная
линия пользователя, причём включается DSLAM до оборудования самой АТС. В результате между
ними оказывается фактически простой кусок провода, без каких-либо присущих телефонной сети
ограничений. DSLAM ультиплексирует множество абонентских линий DSL в одну
высокоскоростную магистральную сеть. Также они обычно подключаются к сети ATM по каналам
PVC (постоянный виртуальный канал англ. Permanent Virtual Circuit) с провайдерами услуг Internet и
другими сетями. Стоит заметить, что два ADSL-модема не смогут соединиться друг с другом, в
отличие от модемов Dial-Up. Разумеется, из-за необходимости установки оборудования на каждой
АТС затраты на постройку и поддержание сети были заметно выше, чем в случае классического
коммутируемого доступа, когда все модемы провайдера устанавливались на одной АТС, однако по
сравнению со стоимостью других способов предоставления высокоскоростного доступа к сети
Интернет технология DSL оказалась очень дешёвой.
Технология ADSL представляет собой вариант DSL, в котором доступная полоса
пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком несимметрично — для
большинства пользователей входящий трафик значительно более существенен, чем исходящий,
поэтому предоставление для него большей части полосы пропускания вполне оправдано. Обычная
телефонная линия использует для передачи голоса полосу частот 0…4 кГц. Чтобы не мешать
использованию телефонной сети по её прямому назначению, в ADSL нижняя граница диапазона
частот находится на уровне 26 кГц. Верхняя же граница, исходя из требований к скорости передачи
данных и возможностей телефонного кабеля, составляет 1,1 МГц. Эта полоса пропускания делится
на две части — частоты от 26 кГц до 138 кГц отведены исходящему потоку данных, а частоты от
138 кГц до 1,1 МГц — входящему. Полоса частот от 26 кГц до 1,1 МГц была выбрана не случайно.
Начиная с частоты 20кГц и выше, затухание имеет линейную зависимость от частоты.
38
Такое частотное разделение позволяет разговаривать по телефону не прерывая обмен
данными по той же линии. Разумеется, возможны ситуации, когда либо высокочастотный сигнал
ADSL-модема негативно влияет на электронику современного телефона, либо телефон из-за какихлибо особенностей своей схемотехники вносит в линию посторонний высокочастотный шум или же
сильно изменяет её АЧХ в области высоких частот; для борьбы с этим в телефонную сеть
непосредственно в квартире абонента устанавливается фильтр низких частот (частотный
разделитель, англ. Splitter), пропускающий к обычным телефонам только низкочастотную
составляющую сигнала и устраняющий возможное влияние телефонов на линию. Такие фильтры не
требуют дополнительного питания, поэтому речевой канал остаётся в строю при отключённой
электрической сети и в случае неисправности оборудования ADSL.
Передача к абоненту ведётся на скоростях от 1,5 до 8 Мбит/с, хотя сегодня существуют
устройства, передающие данные со скоростью до 25 Мбит/с (VDSL), однако в стандарте такая
скорость не определена. Скорость служебного канала может варьироваться от 15 до 640 Кбит/с.
Причём каждый канал может быть разделён на несколько логических низкоскоростных каналов.
Абонентская телефонная линия, при использования её для технологии ADSL, должна обладать
следующими первичными параметрами:
- Сопротивление шлейфа — не более 1000 Ом;
Сопротивление изоляции — не менее 40 Мом;
Ёмкость шлейфа — не более 300 нФ;
Ёмкостная асимметрия — не более 10 нФ, или не более 5 %.
Вторичные параметры (Затухание сигнала):
- до 20 dB — отличная линия;
- от 20 dB до 40 dB — рабочая линия;
- от 40 dB до 50 dB — возможны сбои;
- от 50 dB до 60 dB — периодически пропадает синхронизация;
- от 60 dB и выше — оборудование работать не будет.
Уровень шума:
от −65 dB до −50 dB — линия отличная;
от −51 dB до −35 dB — хорошая линия;
от −36 dB до −20 dB — работа с периодическими сбоями;
от −19 dB и выше — работа оборудования невозможна.
ADSL использует технологию FDD (частотное разделение для обеспечения дуплексной
связи), которая позволяет выделить одну полосу частот для восходящего потока данных
(направление от пользователя в сторону станции), а другую полосу частот - для нисходящего потока
данных (от станции в сторону пользователя). Это позволяет расширить используемую полосу частот
39
приблизительно до 1 МГц. В некоторых вариантах ADSL используется технология подавления эхосигналов, что позволяет еще лучше использовать доступный спектр частот, перекрывая часть
диапазона, занятого нисходящим потоком данных, передачей данных в восходящем направлении.
На рисунке 7 показан пример использования технологии FDD для разделения восходящего и
нисходящего потоков данных и сплиттера.
Рисунок 2.1.1 - ADSL с частотным уплотнением и сплиттером.
Скорости нисходящего и восходящего потоков данных изменяются и зависят от длины
абонентской телефонной линии и уровня шумов. В основном на ADSL оказывают влияние помехи
на дальнем конце линии (FEXT)
На сети доступа также широко применяется технология Ethernet со стандартами на скоростях
10 и 100 Мбит/c.
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на
физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном
уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал
самой распространённой технологией ЛВС в середине 90-х годов прошлого века, вытеснив такие
устаревшие технологии, как Arcnet, FDDI и Token ring.
В зависимости от скорости передачи данных и передающей среды существует несколько
вариантов технологии и различные интерфейсы подключения. Независимо от способа передачи
стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех нижеперечисленных
вариантах.
40
Большинство Ethernet-карт и других устройств имеет поддержку нескольких скоростей
передачи данных, используя автоопределение (autonegotiation) скорости и дуплексности, для
достижения наилучшего соединения между двумя устройствами. Если автоопределение не
срабатывает, скорость подстраивается под партнёра, и включается режим полудуплексной передачи.
Например, наличие в устройстве порта Ethernet 10/100 говорит о том, что через него можно работать
по технологиям 10BASE-T и 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 — поддерживает стандарты
10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T.
10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») — первоначальная разработка
технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту IEEE использует
коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента
500 метров.
10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») — используется кабель RG-58, с
максимальной длиной сегмента 200 метров, компьютеры присоединялись один к другому, для
подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор.
Требуется наличие терминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для
технологии Ethernet.
10BASE-T, IEEE 802.3i — для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары
(две скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента 100 метров.
10BASE-FL (Fiber Link) — Улучшенная версия стандарта FOIRL. Улучшение коснулось
увеличения длины сегмента до 2 км.
100BASE-T — общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды
передачи данных витую пару. Длина сегмента до 100 метров.
100BASE-TX, IEEE 802.3u — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях
топологии "звезда". Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две
неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до
100 м.
100BASE-T4 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы все четыре
пары проводников, передача данных идёт в полудуплексе. Практически не используется.
100BASE-SX — стандарт, использующий многомодовое оптоволокно. Максимальная длина
сегмента 400 метров в полудуплексе (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2
километра в полном дуплексе.
100BASE-FX — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Максимальная длина
ограничена только величиной затухания в оптоволоконном кабеле и мощностью передатчиков.
100BASE-FX WDM — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Максимальная
длина ограничена только величиной затухания в оптоволоконном кабеле и мощностью
41
передатчиков. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и
маркируются либо цифрами (длина волны) либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В
паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой
— на 1550 нм.
Мбит/с по одной паре.Используется метод кодирования PAM5, частота основной гармоники 62,5 М
Гц.
3. Задание
3.1 Ознакомиться с описанием интерфейсов сети доступа
3.2 Описать основные особенности интерфейсов сети доступа
3.3 Ответить на контрольные вопросы
4. Содержание отчета
5.1 Цель работы
5.2 Задание
5.3 Особенности сети доступа
5.3 Виды интерфейсов сети доступа
5.4 Ответы на контрольные вопросы
Контрольные вопросы:
1. Какие требования для первичных параметров линии доступа ADSL?
2. Какие требования для вторичных параметров линии доступа ADSL?
3. От чего зависят скорости нисходящего и восходящего потоков по линиям DSL?
4. Какие существуют интерфейсы доступа Ethernet?
5. В чем отличие доступа по ADSL и Ethernet?
42
Литература
1. Цифровые и аналоговые системы передачи под ред. Иванова В.И.-Учебное пособие для
вузов.-М: Горячая линия-Телеком, 2003.
2. Катунин Г.П., Мамчев Г.В., Шувалов В.П. Телекоммуникационные системы и сети.Новосибирск: Цэрис, 2000.
3. Гаранин М.В. Системы и сети передачи информации.-М.: Радио и связь, 2001.-336с.
4. Д.В. Иоргачев, О.В. Бондаренко. Волоконно-оптические кабели и линии связи. – М.: ЭкоТрендз, 2002. – 270 с.
5. В.И. Иванов, В.Н. Гордиенко. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов
– М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 230 с.
6. Н.Н. Слепов. Современные технологии цифровых оптоволоконных сетей связи. – М.: Радио и
связь, 2000. – 468 с.
7
С.Н. Ксенофонтов, Э.Л. Портнов. Направляющие системы электросвязи. – М.:
Горячая линия –Телеком, 2004. – 268 с.
8
9
Р.Р. Убайдуллаев. Волоконно-оптические сети. – М.: Эко-Трендз, 2001.-268 с.
О.К. Скляров. Волоконно-оптические сети и системы связи. – М.: СОЛОН-Пресс,
2004.-272с.
10
Д.В. Иоргачев, О.В. Бондаренко. Волоконно-оптические кабели и линии связи. – М.:
Эко-Трендз, 2002. – 270 с.
43