.

Цифровые выделенные линии PDH , SONET/SDH, ISDN

Внедрение цифровой аппаратуры PDH позволило повысить скорость передачи и снизить уровень помех при передаче голоса.

Существуют два несколько  технологий цифровых первичных сетей:

  • 1) Технология PDH — Plesiochronic Digital Hierarchy, плезиохронная цифровая иерархия ("плезио"означает "почти").
  • 2) Технология SDH — Synchronous Digital Hierarchy, синхронная цифровая иерархия. В Америке технологии SDH соответствует стандарт SONET.
  • 3) ISDN (Integrated Services Data Network (в переводе с англ. - Цифровая сеть с Интегрированными услугами))

Технология PDH Первым уровнем скоростей технологии является аппаратура T1, которая позволяет передавать голос и данные со скоростью 1,544 Мбит/с. Первоначально, аппаратура T1 разрабатывалась для передачи по одному каналу голоса 24 абонентов в цифровой форме. Так как абоненты по-прежнему пользуются обычными аналоговыми телефонными аппаратами, то мультиплексор Т1 на телефонной станции сам осуществляет оцифровывание голоса. В результате каждый абонентский канал образовывает цифровой поток данных 64 Кбит/с. Данные 24-х абонентов собираются в кадр достаточно простого формата: в каждом кадре последовательно передается по одному байту каждого абонента, а после 24-х байт вставляется один бит синхронизации. Таким образом, мультиплексор Т1 обеспечивает передачу голосовых данных со скоростью 1,544 Мбит/с (24 абонента * 64 Кбит/с + биты синхронизации). Однако при помощи оборудования T1 можно передавать не только голос, но и данные. Для этого компьютер или маршрутизатор должны быть подключены к цифровой выделенной линии при помощи специального устройства DSU/CSU, которое может быть выполнено в отдельном корпусе, или встроено в маршрутизатор. Устройство формирует кадры канала Т1, усиливает сигнал и осуществляет выравнивание загрузки канала. Пользователь может арендовать не весь канал T1 (1,544 Мбит/с), а только его часть - несколько каналов 64 Кбит/с. Такой канал называется "дробным" (fractional) каналом Т1. Так, например, если пользователь арендовал 3 канала 64 Кбит/с (т.е. канал 192 Кбит/с), то в каждом кадре T1 пользователю будет отведено только 3 байта. Если пользователю необходимо получить скорость выше 1,544 Мбит/с, то для этого необходимо арендовать канал T2 или T3. Четыре канала типа Т1 объединяются в канал Т2, а семь каналов Т2 объединяются в канал ТЗ. Такая иерархия скоростей применяется в США. В Европе используются международные стандарты иерархии скоростей, отличающиеся от стандартов США, и соответствующая аппаратура называется E1, E2, E3. Ниже приведена таблица, иллюстрирующая различия американского и европейского вариантов. Скорости, соответствующие оборудованию T4/E4, определены в стандартах, но на практике не используются. Физический уровень технологии PDH поддерживает различные виды кабелей: витую пару, коаксиальный кабель и волоконно-оптический кабель. Основным вариантом абонентского доступа к каналам Т1/Е1 является кабель из двух витых пар с разъемами RJ-48. Две пары требуются для организации дуплексного режима передачи данных. Коаксиальный кабель благодаря своей широкой полосе пропускания поддерживает канал Т2/Е2 или 4 канала Т1/Е1. Для работы каналов ТЗ/ЕЗ обычно используется либо коаксиальный кабель, либо волоконно- оптический кабель, либо каналы СВЧ. Цифровое абонентское окончание технологии PDH, получило название HDSL (High speed DSL). Как американский, так и международный варианты технологии PDH обладают несколькими недостатками. Чересчур простой формат кадра PDH, где положение данных канала жестко фиксировано (первый байт – первый канал, второй байт – второй канал и т.д.) приводит к нерациональному использованию кадра. Так если из 24 каналов данные передаются только по одному каналу, то мултиплексор T1 все равно не может передать больше, чем 1 байт данных канала в каждом кадре. Остальные 23 байта кадра просто заполняются нулями. Более того, для того, чтобы выделить из кадра данные только одного канала, придется полностью "разобрать" (демультиплексировать) весь кадр. Другим существенным недостатком технологии PDH является отсутствие развитых встроенных процедур контроля и управления сетью. Третий недостаток состоит в слишком низких, по современным понятиям, скоростях иерархии PDH. Волоконно-оптические кабели позволяют передавать данные со скоростями в несколько гигабит в секунду по одному волокну, но это свойство технология PDH не реализует — ее иерархия скоростей заканчивается уровнем 139 Мбит/с.

Все эти недостатки устранены в новой технологии первичных цифровых етей, получившей название синхронной цифровой иерархии — Synchronous Distal Hierarchy, SDH.

Технология SONET/SDH Технология SONET/SDH продолжает иерархию скоростей технологии PDH и позволяет организовать передачу данных со скоростями от 155,520 Мбит/с до 2,488 Гбит/с по оптоволоконному кабелю. Технология синхронной цифровой иерархии первоначально была разработана компанией Bellcore под названием "Синхронные оптические сети" — Synchronous Optical NETs, SONET в 1984 году. Затем эта технология была стандартизована комитетом T1 ANSI и получила название Synchronous Digital Hierarchy, SDH. В терминологии и начальной скорости технологии SDH и SONET остались расхождения, но это не мешает совместимости аппаратуре разных производителей, а технология SONET/ SDH фактически стала считаться единой технологией. В стандарте SDH все уровни скоростей имеют общее название: STM-n — Synchronous TransportModule level n. В технологии SONET существуют два обозначения для уровней скоростей: STS-n — Synchronous Transport Signal level n, употребляемое при передаче данных электрическим сигналом, и ОС-n — Optical Carrier level n, употребляемое при передаче данных световым лучом по волоконно-оптическому кабелю.

Уровень STM-1 технологии SDH (155,520 Мбит/с) может переносить кадры уровня E4 технологии PDH (139,264 Мбит/с). Таким образом достигается преемственность технологий PDH и SDH. Помимо более высокой скорости передачи данных, технология SDH имеет и другие преимущества. Кадр SDH имеет заголовок достаточно сложного формата, благодаря которому данные каждого канала пользователя жестко не привязаны к своему положению в кадре. Данные канала пользователя укладываются в так называемый "виртуальный контейнер" – своего рода подкадр, изолирующий данные одного канала пользователя от другого. Виртуальный контейнер может быть смещен относительно начала поля данных кадра SDH на произвольную величину или даже находится в различных смежных кадрах SDH. Технология SDH сама подбирает виртуальные контейнеры подходящего формата для различных  каналов пользователя, следит за тем, чтобы наиболее рационально уложить в кадр "мозаику" из виртуальных контейнеров, а также позволяет объединять виртуальные контейнеры в контейнеры более высокого уровня. Техника виртуальных контейнеров позволяет извлекать (добавлять) отдельные пользовательские каналы из кадра SDH, не производя его полное демультиплексирование ("разборку").

К другим преимуществам технологии SDH относится высокая отказоустойчивость, которая в сети SONET/SDH встроена в ее основные протоколы. Этот механизм называется автоматическим защитным переключением — Automatic Protection Switching, APS. Существуют два способа его работы. В первом способе защита осуществляется по схеме 1:1. Для каждого рабочего волокна (и обслуживающего его порта) назначается резервное волокно. Во втором способе, называемом 1:n, для защиты n волокон назначается только одно защитное волокно.

Управление, конфигурирование и администрирование сети SONET/SDH также встроено в протоколы. Служебная информация протокола позволяет централизованно и дистанционно конфигурировать пути между конечными пользователями сети, изменять режим коммутации потоков, а также собирать подробную статистику о работе сети. Существуют мощные системы управления сетями SDH, позволяющие прокладывать новые каналы простым перемещением мыши по графической схеме сети. Технологии PDH и SDH широко используются для построения корпоративных сетей. На основе выделенных линий SDH можно строить сети с коммутацией пакетов, например Frame Relay или ATM, или же сети с коммутацией каналов, например ISDN. Технология ATM облегчила эту задачу, приняв стандарты SDH в качестве основных стандартов физического уровня.

Общие сведения об ISDN. ISDN (Integrated Services Data Network (в переводе с англ. - Цифровая сеть с Интегрированными услугами)) - это сеть, обеспечивающая полностью цифровые соединения между оконечными устройствами для поддержания широкого спектра речевых и информационных услуг. По своей сути ISDN - это цифровой вариант аналоговых телефонных линий с коммутацией цифровых потоков, или, иначе, сеть из цифровых телефонных станций, соединенных друг с другом цифровыми каналами. Т.е., выражаясьболее простым языком, привлекательность ISDN заключается в возможностиодновременного обмена речью, текстом, данными и подвижным изображением постандартным аналоговым телефонным линиям с более высокими скоростямипередачи, чем у обычным модемов, и по цене значительно меньшей, чем уарендуемых линий. При этом гарантируется высокое качество и высокаянадежность передачи, а также широкий набор сервисных функций.

Области применения Любому человеку, будь то специалист, работающий дома, или сетевой администратор крупной корпорации, необходима возможность передавать речевые, цифровые и видеоданные по телефонным линиям быстро и недорого.

Перечисленные выше возможности ISDN позволяют широко использовать данную технологию в самых различных областях современной жизни. Именно поэтому ISDN заслуживает самого серьезного внимания и наверняка будет широко распространяться в будущем. Помимо применения ISDN в качестве привычного средства телефонной связи, цифровая технология передачи сигналов является идеальной системой для многих предприятий и фирм в плане работы с удаленными пользователями, а также для организации эффективного доступа в Internet, организации видеоконференций и т.д.

ISDN и телефонная связь. Использование ISDN в качестве средства традиционной телефонной связи исторически явилось первой областью применения новой телекоммуникационной технологии. Разработанная как альтернатива обычным аналоговым сетям, она содержит ряд принципиальных особенностей и предоставляет пользователю ISDN-терминала следующие преимущества: наличие жидкокристаллического дисплея и расширенной телефонной клавиатуры для интерактивного управления вызовами и обмена сообщениями, практически мгновенное установление связи (в течение миллисекунд), возможность одновременного установления и удержания линии связи с тремя абонентами, возможность обмена текстовыми и речевыми сообщениями, возможность регулирования громкости принимаемой речи, повышенное качество звучания и т.д.

Инструментом связи является ISDN-телефон. ISDN-телефоны позволяют обмениваться речевыми и текстовыми сообщениями, поддерживают аудиоконференции нескольких абонентов, практически мгновенно (в течение 1с) производят набор номера, обеспечивают высокое качество передачи речи и имеют еще целый ряд дополнительных функций.

При использовании ISDN вы не будете иметь никаких проблем с взаимодействием с обычной телефонией. Если вы звоните на ISDN номер, то соединение произойдет на уровне обычной станции. Если вы звоните на ISDN номер другого города, то соединение произойдет между ISDN модулями разных городов через ISDN магистраль. Ну и если вы звоните на обычный номер другого города, то соединение происходит между станциями разных городов.

ISDN и видеоконференции. Еще один аргумент в пользу ISDN - наиболее прямой и естественный  3 ISDN и видеоконференции.

Еще один аргумент в пользу ISDN - наиболее прямой и естественный путь к организации реальных видеоконференций. Правда, число участников не должно превышать четырех, однако рабочие совещания двух-трех человек можно проводить в режиме реального времени.

В определенной степени на рост интереса к ISDN оказывает влияние развитие систем мультимедиа. Так, многие коммерческие радиостанции на Западе используют ISDN для передачи стереозвука с высоким качеством. Кроме того, сейчас на рынке появились охранные системы и системы видеонаблюдения, работа которых основана на использовании принципов ISDN.

Преимущества ISDN Общие достоинства ISDN состоят в следующем.

  • Во-первых, ISDN поднимает по сравнению с модемами порог в 56 Кбит/с для скорости обмена данными между компьютерами по обычной телефонной сети. ISDN позволяет оперировать одновременно несколькими цифровыми каналами по одной телефонной проводке, и таким образом использовать ее для передачи цифрового, а не аналогового сигнала. С помощью протоколов объединения каналов типа BONDING или многоканального PPP базовый интерфейс обмена позволяет достичь скорости передачи несжатых данных в 128 кбит/с. Кроме того, задержка, т. е. время от отправки вызова до установления связи, для линий ISDN меньше в несколько раз.
  • Во-вторых, ранее каждому устройству была необходима отдельная телефонная линия, если они должны были работать одновременно. Например, отдельная линия была нужна для телефона, факса, модема, моста/маршрутизатора и системы видеоконференций. В случае ISDN сигналы от нескольких источников можно комбинировать для передачи по одной линии, причем ISDN предоставляет единый интерфейс для всех источников.
  • В-третьих, вместо отправки вызова по основному каналу абонента в случае обычной телефонной системы ISDN посылает цифровой пакет по отдельному внешнему каналу. С одной стороны, этот сигнал никак не влияет на уже установленные соединения, с другой - установление связи происходит очень быстро. Сигнализация позволяет также определить, кто звонит, а телефонное оборудование ISDN может автоматически принимать решение, куда перенаправить звонок.

ADSL Передача данных с помощью технологии ADSL  Перспективность использования той или иной среды передачи данных во многом зависит от технико-экономических показателей имеющегося технологического оборудования для организации цифрового канала. технология ADSL, благодаря которой наиболее старая из существующих сред - "телефонные медные провода" преобразилась как в техническом, так и экономическом плане. ADSL (Asymmetric digital subscriber lines) - это телекоммуникационная технология, позволяющая передавать данные со скоростью до 8 Мбит/с по обычным телефонным линиям. По своему качеству (10Е-8 - 10Е-10) она является альтернативой построению волоконно-оптических сетей (в целом весьма не дешевых) и позволяет оптимально использовать существующие кабельные сети традиционных телефонных операторов. ADSL обеспечивает передачу данных на скоростях, достаточных для эффективной работы с различными данными, в том числе цифровым видео или мультимедиа, то есть перекрывает потребности практически всех существующих на сегодняшний день контентных приложений.

По сравнению с технологиями традиционных кабельных модемов и волоконно-оптических линий главное преимущество ADSL состоит в том, что для нее используется уже существующий телефонный кабель. На окончаниях действующей телефонной линии устанавливаются специальные устройства (сплиттеры) - один на АТС и один в офисе (квартире) абонента. К абонентскому сплиттеру подключаются обычный аналоговый телефон и ADSL модем, который в зависимости от исполнения может выполнять функции маршрутизатора (router) или моста (bridge) между локальной сетью абонента и пограничным маршрутизатором провайдера. При этом работа модема абсолютно не мешает использованию обычной телефонной связи. В нормальных условиях эксплуатации с помощью технологии ADSL можно вести передачу данных на скорости до 8 Мбит/с в прямом направлении и 1,5Мбит/с в обратном. Аппаратура ADSL передает данные приблизительно в 200 раз быстрее, чем обычные аналоговые модемы, у которых средняя устойчивая скорость передачи около 30 кбит/с, причем в той же физической среде распространения.

Universal ADSL Технология ADSL обладает рядом мелких недостатков, препятствующих широкому

внедрению технологии на сетях абонентского доступа. Это сложность установки устройств ADSL; они требуют серьезной настройки на конкретную абонентскую линию (как правило, с участием технического сотрудника компании – оператора сети), имеют относительно большую стоимость. Не так давно появились сообщения о создании новой версии технологии ADSL, которая призвана устранить указанные недостатки. Ее называют Universal ADSL (UADSL), или DSL Lite. Правда, при использовании этой технологии данные передаются на более низких скоростях, чем в ADSL(при длине абонентской линии до 3,5 км скорость составляет 1,5 Мбит/с в направлении к абоненту и 384 кбит/с - в обратном направлении; при длине абонентской линии до 5,5 км обеспечиваются 640 кбит/с по направлению к абоненту и 196 кбит/с - в противоположном). Однако эти устройства легче устанавливать; кроме того, в их составе имеется частотный разделитель, поэтому его не приходится устанавливать отдельно. По существу, достаточно просто подключить UADSL-модем к телефонной розетке, так же как и обычный модем.