Capitol Ul 9

9. Tehnologiile de bază pentru reţelele moderne de comunicaţie digitală.9.1 Tehnologiile de transmitere pentru reţelele de transport a informaţiei.

Pentru crearea reţelelor moderne de comunicaţii digitale o întrebuinţare mai largă o au cele în baza tehnologiilor PDH, SDH şi ATM. În ultimii ani au început să se dezvolte tehnologiile DWDM, IP comunicaţii în baza tehnologiilor ATM şi SDH. În prezent cel mai mare progres este atins în crearea reţelelor magistrale globale în baza tehnologiilor sus-meţionate. Nu demult au apărut tehnologii noi de transmitere a traficului IP care utilizează tehnologiile WDM, DWDM, SDH.

Tehnologiile PDH şi SDH şi ATM sunt pe larg utilizate pentru crearea reţelelor de transport de diferită mărime. Reţelele ATM încă nu sunt standartizate pînă la sfîrşit, de aceea sunt utilizate mai puţin.

Tehnologia PDH permite utilizare următoarelor nivele ierarhice ale canalelor digitale:E0 – 64 kbps, E1 – 2,048 Mbps, E2 – 8,448 Mbps, E3 – 34,368 Mbps, E4 – 139,264 Mbps. Nivelul

E5 este standartizat de ITU-T dar în practică nu este utilizat. Canalele digitale PDH sunt canale de intrare pentru interfeţele utilizatorilor din reţelele SDH. Reţeaua digitală primară în prezent este realizată în baza utilajelor PDH şi SDH. Canalele cu viteze

de la 64 kbps – 140 Mbps sunt realizate în baza PDH, iar canalele de 2 Mbps şi mai mult sunt realizate în baza SDH(tabelele 6.1, 6.2). Tehnologiile PDH şi SDH interacţionează prin intermediul multiplexării şi demultiplexării fluxurilor digitale E1, E3 şi E4 PDH în dispozitivele SDH. În tabelul 6.1 sunt prezentate caracteristicile fluxului de bază E0, şi a fluxurilor E1, E2, E3 şi E4 PDH.

În PDH este utilizat principiul MUX plesiocrone, conform căruia patru fluxuri E1 sunt multiplexate în unul E2, cu reacordarea frecvenţalor de tact a semnalelor de intrare (stuffing). Ţinînd cont de faptul că în PDH sincronizarea fluxurilor practic lipseşte, pentru nivelele 2 şi mai sus este utilizată metoda de multiplexare cu succedarea biţilor şi nu baiţilor. De aceea pentru fluxurile nivelului superior este necesară o multiplexare/demultiplexare treptată în conformitate cu nivelele ierathice ale PDH.

Ca deosebire esenţială a tehnologiei SDH este trecerea la un mod nou de MUX. SDH este o tehnologie de bază a realizării reţelelor, şi în prezent este una din cele mai dezvoltate şi standartizate.

SDH în versiune finală ermite utilizarea următoarelor viteze: 155,52, 622,08, 2488,32, 9953,28 şi 39813,12 Mbps, care corespund nivelelor ierarhice STM-N, (N=1, 4, 16, 64, 256). În reţeaua de transport ca modulele de transport echivalente STM-N de nivel mai inferior pot servi ca surse de trafic pentru modulele de nivel mai inferior. SDH este bazată pe sincronizarea totală a canalelor digitale şi a componentelor reţelei cu ajutorul echipamentelor respective de control şi sincronizare. În tabelul 6.2 sunt prezentate valorile vitezelor de transmisiune a modulelor STM-1, STM-4, STM-16, STM-64, STM-256.

42

SDH în comparaţie cu PDH are următoarele deosebiri:- presupune transmiterea şi MUX sincronă, ceea ce duce la necesitatea realizării sistemelor

de sincronizare a sistemei,- realizează MUX/DUMX directă a fluxurilor digitale PDH,- este compatibilă cu majoritatea utilajelor diferitor producători, deoarece utilizează interfeţe

optice şi electrice,- permite unirea sistemelor PDH ale ierarhiilor americane şi europene,- compatibilitate totală cu utilajele PDH, ATM şi IP,- permite administrarea multinivel şi autodiagnosticarea reţelei.

Aceste priorităţi au cauzat utilizarea largă a SDH în calitate de tehnologie de realizare a reţelelor primare sau a celor de transport.

Tehnologia ATM, bazată pe multiplexarea statică a semnalelor a fost realizată ca parte componentă a tehnologiei B-ISDN. Ea este destinată pentru transmiterea traficului de diferit tip la viteze foarte înalte (voce, date, video şi multimedia,...) şi este orientată către utilizarea nivelului fizic al tehnlogiilor de reţea cu viteze înalte, aşa ca SDH, FDDI, ... .

În ATM valorile de bază ale vitezelor pentru interfeţele de acces coresund canalelor E0 (64 kbps), n×E0, E1 (2 Mbps), E3 (64 Mbps), E4 (140 Mbps), PDH, ATM (25 Mbps), Fast Ethernet, FDDI (100 Mbps), şi multe altele, iar vitezele interfeţelor lineice corespund vitezelor de transmitere a fluxurilor STM-N SDH. Necătînd la un nivel destul de înalt de dezvoltare, standartizarea ATM, începută încă ca tehnologia B-ISDN, încă nu este finisată.

Realizatorii tehnologiei ATM se bazau pe găsirea compromisului dintre mecanismele de MUX SyTDM şi StTDM, sperînd să ia cel mai bun din ambele tehnologii şi să asigure o structură omogenă a reţelei. Aceasta este prima tehnologie, în baza căreia în locul reţelelor de telefonie, faximile, telegraf, şi a reţelelor de transport a datelor, fiecare dintre care este concepută pentru prestarea unui anumit fel de serviciu cu modul său de transport, se preconiza de a realiza o reţea unică de transport a datelor în baza utilizării STIFO. Însă din cauza costului înalt al utilajelor şi a introducerii tehnologiilor IP la scară globală, nu au permis introducerea acestei tehnologii în utilizare pe larg. ATM utilizază serviciile protocolului IP, ceea ce crează dificultăţi şi cheltuieli adăugătoare la transmiterea traficului. Aceşti factori reţin dezvoltarea reţelelor ATM şi este posibil să reducă posibilitatea utilizării lor în telecomunicaţii.

Tehnologia IP este baza reţelelor Internet şi prezintă o familie de protocoale, numite familie TCP/IP, iar protocolul de control al transmisiunii – protocol Internet. Anume el realizează comunicaţia între reţele. Principala prioritate este că familia TCP/IP permite realizarea unei legături durabile între utilajele de reţea ale diferitor producători. Protocoalele familiei TCP/IP descriu formatul comunicării şi indică metodele de prelucrare a erorilor, asigură mecanismul de transmitere a mesajelor în reţea indiferent de tipul utilajelor folosite.

Familia TCP/IP permite utilizarea a 2 slujbe principale: transmiterea datelor orientată şi neorientată pe conexiune.

Priorităţile TCP/IP sunt:- independenţa de tipul tehnologiilor echipamentelor de reţea,- asigurarea legăturii dintre toate componentele reţelei,- controlul livrării mesajelor- protocoale de reţea standarte

Familia TCP/IP încă mult timp va fi ca tehnologie de bază pentru realizarea reţelelor corporative şi globale, deoarece încă nu sunt aplicaţii care ar putea lucra desinestătător în reţelele ATM.

Următoarea treaptă a dezvoltării tehnilogiilor de reţrea a fost realizarea tehnologiei SRP (Spatial Reuse Protocol), care ulterior a fost numită DPT (Dymamic Packet Transport). În această tehnologie sunt incorporate cele mai bune părţi ale SDH, FDDI, ... . DPT permite evitarea protocoalelor intermediare la transmiterea altor tehnologii de reţea, de exemplu SDH, ATM, la transmiterea traficului IP prin FO.

Particularităţile DPT sunt utilizarea formatului SDH, nivelul STM-1, care permite transmiterea traficului DTP prin reţelele SDH, datorită căreia este asigurată compatibilitatea dintre ele. În acelaşi timp tractele magistrale ocupă doar banda dintre punctele de transmitere/recepţie a semnalelor, ceea ce permite utlizarea mai eficientă a capacităţii de trecere a topologiei inel a reţelei DPT. DPT are posibilitatea rezervării traficului din contul mecanismelor de restabilire din reţeaua inelară. Utilizarea protocolului IP permite

43

realizarea monitorizării transparente a întregii reţele DPT, înceînd de la cea magistrală de transport şi finisînd cu cele de acces.

În calitate de alternativă a ATM şi Frame Relay se propune tehnologia POS (Pasket over SDH), care permite de a incapsularea pachetelor IP direct în cadre SDH. Tehnologia POS, ca şi DPT deja este implementată pe piaţa mondială, una din priorităţile fiind reducerea informaţiilor de serviciu din volumul total al cadrului informaţional. În comparaţie cu ATM, pentru care 10% din cadrul ATM îl ocupă antetul, iar în cadrul POS antetul ocupă doar 3% din volum.

Însă totuşi aportul tehnologiei TCP/IP va fi dominant în infrastructura viitoarelor sisteme de transmisiune.

9.2 Tehnologiile de transmisiune în reţelele informaţionale

În reţelele informaţionale cele mai utilizate sunt tehnologiile PDH, SDH şi ATM, ca tehnologii de reţea universale, cît şi tehnologii de viteze înalte pentru liniile de abonat xDSL (Digital Subscriber Line). Tehnologia xDSL este bazată pe utilizarea liniilor bililare de Cu existente. Aceste tehnologii, concepute pentru organizarea transmisiunii digitale de viteză înaltă, utilizînd liniile existente de Cu, care au demonstrat că LT subterane sunt un potenţial foarte mare pentru realizarea reţelelor de acces. În figura de mai jos este prezentată modificarea vitezei de transmisiune prin liniile de Cu, în timp, de la alfabetul MORSE la tehnologiile moderne xDSL – VDSL.

Tehnologiile xDSL au început să se dezvolte prin anii 70 în legătură cu crearea reţelelor BR ISDN de 160 kbps. Ele au făcut posibilă atingerea vitezelor care la moment erau realizate doar în liniile optice. Ultimele trei litere DSL indică conexiunea digitală la liniile de abonat. Litera x este utilizată pentru a specifica felul tehnologiei:

- ADSL – Asymetrical DSL- RADSL – Rate Adaptive DSL- HDSL - Hight Bit Rate DSL- SDSL – symetrical DSL- VDSL – Very Hight Bit Rate DSL

Se socoate că în viitor vor fi mai mult utilitzate doar ADSL şi VDSL, însă VDSL este orientată pe linii de abonat de mică lungime, ceea ce determină domeniul relativ îngust de implementare.

Luînd în consideraţie caracteristicile de exploatare a LA, poate fi utilizat doar un diapazon foarte îngust al spectrului de frecvenţe, ceea ce necesită metode foarte complexe de modulare a semnalului. Ca factori principali care limitează banda de transmisie sunt lungimea LA (atenuarea şi rezistenţa liniei) şi

44

numărul de fire în cablu (intreacţiunea curenţilor din cabul de transmisiune). Domeniile de utilizare a tehn. xDSL sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Este posibilă utilizarea tuturor tehnologiilor în baza xDSL, însă în publicaţii se întilneşte mai des ADSL, care este orientată către transmiterea datelor multimedia la comandă. Aceasta este legat de faptul că ADSL permite de a integra tehnologiile de acces la reţea.

HDSL permite trasmiterea full duplex la viteza de 2 Mbps, putînd fi utilizate două sau chiar 3 perechi de fire. o dezvoltare ulterioară a HDSL este apariţia SDSL pe o singură pereche de fire.

Tehnologia ADSL permite viteze pînă la 8 Mbps către abonat şi 1 Mbps de la el. Însă ADSL nu are şanse să găsească utilizare în liniile telefonice, deoarece ele au nevoie de tehnologii simetrice duplex. VDSL încă este la stadia de realizare, necătînd la faptul că unii producători deja o propun spre implementare.

Toate tehnologiile xDSL sunt de la început concepute pentru utilizarea pe liniile de abonat, însă sfera lor de utilizare este cu mult mai largă (vezi tabelul).

45

9.3 Tehnologiile ierarhiei PDH

Ierarhia PDH include în sine cîteva nivele cu diferite viteze de transmisiune. Ea se realizează în baza canalului digital de bază E0 (64 kbps). Fluxul E1 este realizat prin MUX a 32 canale E0, şi formează grupa primară cu viteza de transmisiune de 2048 kbps. Fluxurile de nivel superior se formează dupp aceeaşi schemă: 4 fluxuri E1 formează unul E2 cu viteza de 8448 kbps, 4 fluxuri E2 formează unul E3 cu viteza 34368 kbps, 4 fluxuri E3 formează unul E4 cu viteza de 139264 kbps. În timpul MUX are loc acordarea vitezelor de transmisiune prin itroducerea biţilor de serviciu (stuffing – ul). În rezultat pentru a selecta canalul E1 din fluxurile de nivel superior este nevoie de MUX - DMUX treptată.

Structura sistemelor de transmisiune PDH include 3 nivele ale modelului OSI – fizic, legătură de date, reţea.

Nivelul fizic descrie interfaţa electrică şi parametrii semnalului PDH. Nivelul legături de date descrie procedurile de MUX şi DMUX a canalelor diferitor nivele ierarhice, stuctura ciclică a fluxurilor, procedurile încorporate de control a erorilor, ş.a.. Nivelul reţea descrie procedurile de dirijare a canalelor, şi controlul erorilor ce ţin de nivelul reţea.

Din punct de vedere al planificării reţelei nivelul fizic este mai important deoarece el determină interfeţele de interacţiune a reţelelor PDH între ele şi cu cele SDH. Caracteristicile interfeţelor PDH sunt prezentate în tabelul de mai jos.

În PDH sunt utilizate codurile HDB3 şi AMI, primul fiind utilizat mai des, iar pentru transmiterea fluxului E4 este utilizat codul CMI. În afară de aceasta în tabelul dat sunt indicate tipurile de coduri lineice utilizate în LT PDH reale pentru transmiterea prin cablu electric şi optic.

În afară de parametrii frecvenţei semnalului şi a tipului de codare lineică, sunt determinate şi un şir de norme pentru parametrii electrici ale interfeţelor, care sunt esenţiali în expluatarea sistemelor. Astfel se conosc următoarele interfeţe: simetice – 120Ω pentru viteze mici de transmisiune, coaxiale - 75Ω utilizate pentru viteze mai mari de 2048 kbps.

46

Parametii nivelului legătură de date PDH conţine structura ciclică a fluxului şi procedurile de MUX şi DMUX între diferite nivele ale ierarhiei. Principala deosebire a fluxului E1 de alte nivele ale ierarhiei PDH este prezenţa în el nu numai a structurii ciclice, dar şi a celei superciclice.

Toate mesajele nivelului reţea PDH sunt divizate în 3 categorii: - mesaje privind erorile apărute în sistemul de transmisiune- mesaje privind defecţiunile apărute în sistem- mesaje utilizate la reconfigurarea reţelei primare şi a restabilirii planului de sincronizare.

47