1 / 22

Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004

Цифровая передача данных. Литература по данной лекции: http://opticovolokno.narod.ru/list/opt.html (" Оптоволоконная цифровая передача ") http://donwolf88.narod.ru/CSK/CSK_menu.htm ("Цифровые сети связи") Г.Хелд. Технологии передачи данных.

conlan
Download Presentation

Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Цифровая передача данных • Литература по данной лекции: • http://opticovolokno.narod.ru/list/opt.html ("Оптоволоконная цифровая передача") • http://donwolf88.narod.ru/CSK/CSK_menu.htm ("Цифровые сети связи") • Г.Хелд. Технологии передачи данных. • International Engineering Consortium (IEC). Synchronous Digital Hierarchy. • Семенов Ю.А. Телекоммуникационные технологии. http://book.itep.ru/4/41/pon.htm Rev. 2.00 / 25.03.2013 Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  2. Передача звука в цифр. форме От АТС к абоненту и обратно звуковой сигнал передается в аналоговом виде. А по соединительным линиям между АТС, городским, зоновым и магистральным линиям сообщения – в цифровой форме. Для этого аналоговый телефонный сигнал подвергается преобразованию в цифровой поток методом импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). В результате сигнал превращается в поток информации в виде двоичных символов со скоростью передачи64 кбит/с (канал называется "Основной цифровой канал" (ОЦК) или DS0 по международной классификации). Теорема Котельникова T<1/(2F) Частота дискретизации должна быть как минимум вдвое больше частоты сигнала. 125 мкс, 8 кГц Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  3. Передача звука в цифр. форме Согласно требованиям ГОСТ и нормам международного комитета ITU-T исходный аналоговый телефонный канал занимает полосу передаваемых частот от 300 до 3400 Гц. G.711 – 8 бит * 8 кГц = 64 kbps G.722, G.722.1, G.722.2 – 16 бит * 8 кГц + сжатие = 8-24 kbps Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  4. TDM TDM (Time Division Multiplexing) - временное мультиплексирование с разделением каналов. При формировании групповых каналов для нескольких цифровых потоков выделяются кванты времени, в течение которых в среду передачи отсылается их информация. 1 MX 1 2 3 1 MX 2 3 В групповом канале скорость передачи выше и определяется количеством мультиплексируемых каналов (например, DS0). PlesiochronousDigital Hierarchy (Цифровые линии Европы): Канал E1 (2048 кбит/с, 30 информационных каналов DS0 + 2 канала синхронизации и управления) Канал E2 (8448 кбит/с, 120 информационных каналов DS0 +…) Канал E3 (34368 кбит/с, 480 информационных каналов DS0 +…) Канал E4 (139264 кбит/с, 1920 информационных каналов DS0 +…) Для США и Канады стандарты на групповые каналы T1, …подразумевают мультиплексирование 24 (а не 30) каналов DS0 с результирующей скоростью 1.544 Мбит/с . Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  5. Синхронизация устройств Для иерархии PDH тактовые частоты устройств одного уровня, тем более удаленных систем, не обязательно должны быть синхронизованы (так называемая плезиохронная передача, "плезио" - "почти"). Кроме того, могут немного не совпадать тактовые частоты мультиплексируемых каналов. Для выравнивания количества передаваемых символов в групповом потоке возможны либо вставки бит, либо их изъятие. Использование таких методов при передаче звука приводит к появлению щелчков в динамиках, для передачи трафика ЛВС такие методы мало пригодны. входной сигнал с ЗГ 1 входной сигнал с ЗГ 2 отсчеты времени Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  6. Применение систем PDH Системы, построенные по технологии плезиохронной передачи, нашли свое применение, в основном, в телефонии для связи двух и более АТС городского и более высоких уровней. Среда распространения в этом случае была либо медный кабель (коаксиальный), либо радиорелейные линии. Соответствующая аппаратура для линий E1 и Е2 вследствие затухания и малой полосы пропускания допускала отрезки не более 5 км., а для Е4 - не более 1.5 км. Это обстоятельство, а также порча сигнала (вставка/изъятие битов) и невозможность выделения определенного канала (например, DS0) из потока Е2 без полного последовательного демультиплексирования не способствовали процветанию систем PDH. Тем не менее, благодаря применению оптоволокна, увеличению длины безрегенераторных участков до десятков километров и уменьшению количества регенераторов, общая стоимость аппаратуры PDH снизилась и системы на ВОЛС получили широкое распространение. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  7. Синхронные сети SDH Невозможность создания глобальных линий связи на технологии PDH способствовала появлению нового стандарта Синхронной Цифровой Иерархии (Synchronous Digital Hierarchy), решение о работах над которым было принято в ITU в 1988 году. В СШАи Канаде такие сети называются Synchronous Optical Networks (SONET). Разработчики SDH постарались сделать ее совместимой с PDH, создав канал минимальной скорости 155.52 Мбит/с, добавив избыточность к каналу E4 (в PDH 140 Мбит/с). Минимальная скорость по стандарту SONET имеет название Optical Carrier-1 (OC-1) и имеет скорость передачи 51.84 Мбит/с. Основной транспортной единицей в сетях SONET/SDH принят канал STM-1 (Synchronous Transfer Module). Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  8. Синхронизация сети SDH В отличие от плезиохронных, в сетях SDH используется центральный опорный генератор синхрочастоты, вследствие чего средняя частота всех местных задающих генераторов достаточно синхронна. Именно жесткая синхронизация дает возможность выделения (или ввода) цифровых потоков любого уровня из (в) потоков более высоких уровней, даже, например, поток Е1 (2 Мбит/с) из потока STM-1 (155 Мбит/с). ЗГ 1 уровня, атомный генератор с нестабильность 10-13 - 10-14 Горизонтальные связи обеспечивают надежность сети SDH ЗГ 2, 10-9 ЗГ 2, 10-9 ЗГ 3, 10-6 ЗГ 3, 10-6 ЗГ 3, 10-6 ЗГ 3, 10-6 Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  9. Структура потоков PDH и SDH PDH Для системы PDH, применяемой в США и Канаде, кадр T1 включает в себя 24 байта из каналов DS0, начинающихся с стартового служебного (синхронизующего) бита: 1B1B2B3…B24 (такой кадр формируется каждые 125 мкс для канада DS1). Кадр ESF (Extended SuperFrame) состоит из 24 кадров T1: Т1Т2Т3…Т24 Разделяющие каждые 24 байта биты (их всего 24 по числу кадров Т1 в суперкадре ESF) используются для синхронизации (6 бит), передачи CRC (6), формирования соединения (12). SONET/SDH: Кадр SONET (скорость передачи 51.84 Мбит/с) состоит из 9 строк по 90 байт. Первые три байта в каждой строке содержат информацию (в виде указателей), позволяющую выделить потоки низких скоростей (напр., DS0), а также данные, используемые для управления сетью, о контроле ошибок и информации о производительности. Топология SONET/SDH Чаще всего сети SONET/SDH используют топологию точка-точка, либо кольцо (поддерживаются алгоритмы сворачивая колец для обеспечения отказоустойчивости). Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  10. Схема использования SDH ISDN ISDN АТС T1 Централь- ный офис Optical MX T1 АТС STM-1 T1 MX Интранет T1 маршрутизатор ЛВС Частная сеть Общественная сеть Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  11. Характеристики SONET/SDH • Технология SONET/SDH используется в качестве физического уровня для других технологий локальныхи глобальных вычислительных сетей (Ethernet, ISDN, Frame Relay, Resilient Packet Ring, АТМ). • Преимущества • Обеспечивается канал заданной пропускной способности; • Высокая отказоустойчивость сети; • Недостатки • Относительно высокая стоимость трафика (по сравнению с трафиком ЛВС); • Поддержка только заранее определенных скоростей передачи (например, для использование SDH в локальных сетях в качестве транзитной влечет за собой большую неиспользованную полосу пропускания в 55 Мбит/с при транслировании Fast Ethernet трафика). FE FE 100 Мбит/с 155 Мбит/с Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  12. Passive Optical Networks Активные оптические сети, такие как SONET/SDH, требуют преобразование оптического сигнала в электрический и наоборот в каждом из узлов. PON не содержит в себе активных устройств с оптико-электрическим преобразованием сигналов. Вместо этого, системы PON используют для передачи данных пассивные оптоволоконные смесители или разветвители. OLT – Optical Line Terminal (оборудование провайдера) ONU – Optical Network Unit (оборудованиеабонента) http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_optical_network Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  13. Характеристики PON • Решение для организации "последней мили" (англ. Ethernet in the first mile). • Волоконно-оптический кабель как среда передачи. Длина оптоволоконных линий – до 20 км. • Древовидная архитектура (точка-многоточие), возможна кольцевая структура . • Пассивные разветвители в узлах. • Дуплекс по одному кабелю с использованием частотного разделения. Трафик в Upstream и Downstream каналах разнесен на разные длины волн (1.3 мкми 1.5 мкм соответственно). • Использование известных протоколов для организации канального уровня (ATM, Ethernet, SDH). • Простая реализация сервисов массового вещания до конечных абонентов (все абоненты получают трафик от центрального узла). Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  14. Трафик PON http://www.infocellar.com/networks/new-tech/EPON/EPON.htm 1310 нм – upstream 1490 нм – downstream 1550 нм – аналоговое видео Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  15. Стандарты PON • APON - ATM PON. Транспортный протокол – ATM. Использование полосы пропускания 71%. Стандарт устарел. • BPON - Broadband PON: развитие стандарта APON. • EPON - Ethernet PON. Транспортный протокол – Ethernet. • GEPON - Gigabit Ethernet PON, развитие стандарта EPON. • GPON - Gigabit PON. Использует 93% полосы пропускания. Использует кадры SDH, но с возможностью динамического распределения ресурсов (GFP – Generic Framing Protocol). • Три вида трафика: • ATM UNI • IP traffic over Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, or 10 Gigabit Ethernet; • Standard TDM interfaces such as SDH/SONET Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  16. Стандарты PON FEC добавляет к бюджету линии +2-3dB, а каждый сплиттер на 2 уменьшает мощность на как минимум 3 dB. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  17. Ethernet PON (EPON) Начиная со стандарта Fast Ethernet (100BASE-FX/TX) были введены Idle-и JK-символы.Прием сигнала на физическом уровне стал синхронным (в отличие от Ethernet 10 Мбит/с), устаревшими стали межкадровый интервал (12 байтов) и большая преамбула кадра (8 байтов). Кадр IEEE 802.3 Кадр IEEE 802.3ah SOP – Start of Packet (1 байт). LLID – Logical Link Identificator (2 байта); первый бит поля указывает режим передачи кадра (unicast или multicast), остальные 15 бит содержат индивидуальный адрес узла ЕPON. CRC – Cyclic Redundancy Check (1 байт). Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  18. Архитектура PON (downstream) http://www.infocellar.com/networks/new-tech/EPON/EPON.htm TDM – Time Division Multiplexing Трафик от провайдера к абоненту – широковещательный. Сеть построена на оптических разветвителях (сплиттерах) без усилителей. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  19. Архитектура PON (upstream) http://www.infocellar.com/networks/new-tech/EPON/EPON.htm TDMA – Time Division Multiple Access Трафик от абонента к провайдеру идет в режиме TDMA. Порядок работы узлов задается узлом OLT. Только узел OLT может распознать коллизии и подстроить расписание работы оконечных узлов. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  20. Dynamic Bandwidth Allocation OLT управляет полосой пропускания до каждого ONU. Он периодически посылает запросы до конечных устройств и замеряет время отклика. Таким образом все устройства в сети синхронизованы. OLT формирует расписание работы в сети. ONU начинают передачу накопленных данных только в разрешенное время (OLT отсылает расписание в пакете GATE). Различают два вида управления трафиком: на основе отчетов ONU (Status Reporting)и автоматический (Non-Status Reporting). NSR OLT выделяет каждому ONU небольшую полосу (пакеты GATE). Если ONU нечего передавать, то он отсылает Idle-кадрыв выделенное для него время. Если OLT обнаруживает, что ONU не отсылает Idle-кадры, значит, ему требуется дополнительная полоса и OLT ее выделяет (по возможности). SR OLT периодически опрашивает размер очередей ONU и выделяет полосу в соответствии с ответом ONU (пакет REPORT)и уровнем сервиса, установленным администратором. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  21. Широковещание в EPON ONU отправляет широковещательный (или мультикаст) кадр upstream. OLT понимает, что кадр широковещательный и возвращает кадр в канал downstream с выставленным LLID=0xFFFF. Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

  22. Абонентское оборудование Абонентский терминал ONT GPON с 4 портами 10/100/1000-Base-T, 2 портами POTS, 1 RF-выходом 100 USD (2013 год) Petrozavodsk State University, Alex Moschevikin, 2004 NETS and OSs

More Related