Тасымалдау желісін жетілдіру әдістеріне сараптама жасау

Кіріспе

 

 

Қалалық байланыс желілерінде  оптикалық кабель көп  қолдануда. Себебі оптикалы-талшықты кабель арқылы байланыс ғылыми-техникалық прогресстің негізгі бағытының бірі болып табылады. Оптикалық кабельдер мен жүйелер тек қалалық және қалааралық байланысты ұйымдастырып қана қоймай, сонымен қатар кабельді  телевидения, видеотелефония, радиотарату, есептеуіш техникада, корпоративті желілердің технологиялық байланысында қолданылады.

 Оптикалық-талшықты байланысты қолдану арқылы ақпараттарды тарату көлемі, кең таралған спутникті байланыс, радиорелейлі байланыспен салыстырғанда тез өсті, яғни оптикалық-талшықты тарату жүйесі жіберу жолағы кең болады.

Байланыстың оптикалық кабель мен жүйесін дамытудың негізгі факторы болып оптикалы квантты генератордың-лазердің пайда болуы себепші болды. Лазер сөзі Light  Amplification  by  Emission  of  Radiation сөзінің бастапқы әріптерінен құралып, индуцирленген сәуле көмегімен сәулені күшейту деген мағынаны білдіреді. Лазерлі жүйелер толқынның оптикалы диапазонында жұмыс істейді. Егер мәліметтерді тарату кабельмен жүргізілсе-мегагеряті жиілік, ал толқынтасығышта-гигагерц, онда лазерлік жүйелер үшін көрінетін және инфрақызыл жолақты оптикалық толқын диапазоны (жүздеген  терагерц) қолданылады.

Байланыстың оптикалы-талшықты жұйесінің бағыттауыш жүйелерін өткізу көлемі мен қабылдау әдісіне байланысты диэлектрлі толқынтасығыш немесе талшық деп аталады. 

Тарихына үңілсек  бірінші әртүрлі қоспалы жарықтасығыш пайда болып, оның өшуі 1000 дб/км  құрады, сосын 20 дб/км қшуі бар талшықты жарықтасығыштар пайда болды (1970 ж). Бұл жарықтасығыштың жүрекшесі сыну коэффициентін жоғарылату үшін титан қосылған кварцты қолданды, ал сырты таза кварцпен қапталған. Келесі ұрпақ жарықтасығыштардың өшуі 4 дб/км дейін төмендеді (1974г.), ал 1979 жылдары сипаттаммасы жақсарған, толқын ұзындығы 1,55мкм тең жарықтасығыштар ( өшуі 0,2 дб/км тең) пайда болды.

Қазіргі уақытта  оптикалық-талшықты  кабелдер көптеген елдерде өндірілуде және қолданыста. 

Сандық тарату жүйелерін PDH негізінде енгізу XX-ғасырдың 70-ші жылдары басталды. Бағыттаушы орта негізінде метал өткізгішті кабелдер қолданды. Сандық тарату жүйелерін SDH негізінде енгізу өткен ғасырдың 90-шы жылдарында сигналдардың оптикалық тарату техникасы мен технологиясы дамыған кезде пайда болды.  

PDH жүйелерінде төмен сатылы иерархияға тікелей қолжетімділік жоқ, тек жоғары сатылы циклдер қосылған. Мұндай қолжетімділік қажеттілігінде (мысалы, арналарды бөлу пунктерінде) қалыптастыруды және сызықты сигналдарды қайта жинауды қажет етеді.

SDH жүйелерінде бұл мәселе құрамында әртүрлі деңгейдегі VC-n  виртуалды контейнері бар STM-N транспорттық модулін ұйымдастыру жолы арқылы шешіледі. Бұл деңгей жүктемені әртүрлі PDH сигнал деңгейлері АТМ ұяшығы немесе басқада сигналдарды транспортировка жасауға жасалады. Виртуалды  контейнерлер  транспортты модулдерге толқын фазасын компенсациялайтын және тактілік жиілікті өшіріп олардың циклінің басталуын көрсетеді. Көрсеткіш позициясы STM-N  фиксирленген. Сондықтан әрқашан жүктеме циклінің басталуы белгілі болады. Бұл дегеніміз сызықтық трактте сигналдарды тікелей мультиплекстеу деп аталады.

PDH жүйелерінде желілік синхронизация бірінші сатыда орындалады (2048 кбит/c). жоғары сатының сандық ағыны синхрондалмаған. Бұл уақытта   SDH желілік түйіндері синхронды режимде жұмыс істейді. Аумақтың барлық түйіндері (мысалы, ұлттық желі) МСЭ G.811 Ұсынысымен анықталған бір жоғары деңгейлі қорек көзінен синхрондалады.

Синхрондалған ақпараттардың тасығышы ретінде STM-N сызықты сигналдар қызмет етеді. “Синхронды аумақтардың” өзара әрекеті синхронды режимде іске асырылады. Плезихронды режимді де авариялық негізінде қолдануға болады.

PDH және SDH жүйелерінің қолдану ортасын келесі әдіспен анықтауға болады. SDH жүйелерінде көп магистральді желіні, зоналық желі аумақтарын экономикасы дамыған аумақтарды магистральді желіге сонымен қатар қалалық желілерді дөңгелек құрылымды ұйымдастыруы қарапайым болуында. Осы уақытта PDH жүйелерін SDH желілеріне қолжетім кезінде және магистралді желілерге, SDH желілерінің жіберу мүмкіншілігі аз болғанда қолданылады.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Тасымалдау желісін  жетілдіру әдістеріне сараптама  жасау

 

 

1.1 Байланыс жолдары

 

 

Станцияаралық байланыс жолдары ретінде әртүрлі жолдар, яғни орта қолданылуы мүмкін. Төмендегі кестеде солардың  сипаттамалары берілген (кесте 1).

 

1-кесте. Әртүрлі байланыс жолдарының сипаттамалары

Бағыттауыш жүйелері	Жоғалтулар	Сыртқы өріс	Жиіліктік ауқым	Арна саны	Бөлімше ұзындығы, км
Симметриялы кабель	Металлда	бар	105 Гц	100	5-20
Оптикалық кабель	Диэлектрикте	жоқ	1013-1015 Гц	100000	30-100
Коаксиальды кабель	-	жоқ	до 108 Гц	1000-5000	3-6
Радиорелелі байланыс	Атмосферада	бар	ГГц	**	50-200
Спутниктік байланыс	Атмосферада	бар	ГГц- МГц	**

 

** Ескерту: Арна саны  жабдықтың мүмкіншілігіне байланысты.

 

1 - кестедегі байланыс жолдарына қысқаша сипаттама бере кетсек. Коаксиалды кабель кең қолданылатын кабель. Бұл екі себеппен түсіндіріледі. Біріншіден, ол жеңіл және пайдалануға ынғайлы, екіншіден, орнату өте қауіпсіз және қарапайым. Ең қарапайым коаксиалды кабель мыс сымнан (core), қабықшасы, оны қоршайтын сыртқы темір тоқыма экраннан және қабықшадан тұрады. Егер кабель темір тоқымамен (тормен) қатар фольга қабаты болса, онда кабель қос экранды деп аталады. Күшті бөгет кезінде қосторды және екі қабат фольгалы кабельді пайдаланады. Есулі өткізгішке қарағанда коаксиалды кабель электромагниттік бөгеттерге төзімді, сигналдар өшуі де кем болады[1].

Радиореле́йлі байланыс — қабылдап-таратқыш радиостанциялардың (ретрансляторлы) тізбектей ұйымдастырылған сызығындағы(радиорелейлі байланыс, РРЛ) радиобайланыс. Жер бетіндегі радиорелейлі байланыс дециметрлі және сантиметрлі толқындарда (жүздеген мегагерцтен ондаған гигагерцке дейін) іске асырылады. Белгіленуі бойынша байланыстың радиорелейлі жүйесі үш категорияға бөлінеді де әр категорияның өзінің жұмыс істейтін диапазоны болады:

     - жергілікті байланыс жолдары  0,39ГГц-тен 40,5ГГц-ке дейін

     - аумақаралық байланыс 1,85ГГц-тен  15,35ГГц-ке дейін

     - магистральді байланыс 3,4ГГц-тен 11,7ГГц-ке дейін

Былай категорияларға бөлу тарату ортасының радиорелейлі байланысты сенімділігін қамтамасыз етуге әсерін тигізеді. 12ГГц-ке дейін атмосфера құрамы әлсіз әсер етсе, 15ГГц-тен жоғары болғанда бұл әсерлер біліне бастайды. 40ГГц-тен жоғары болғанда байланыс сапасына атмосфера құрамындағы газдар әсер етеді де байланыстың үзілуі байқалады.

Спу́тникті  байланыс — қолдан жасалған жер серіктерін ретранслятор ретінде қолданылатын радиобайланыстың бір түрі. Спутникті байланыс пен жердегі станция аралығында қозғалмалы және стационарлы байланысуы мүмкін. Спутникті байланыс дәстүрлі радиорелейлі байланыстың ретрансляторының өте жоғарыда орналастыру (жүзден он мыңдаған км-ға дейін) арқылы іске асырылады. Бұл кезде оның көріну зонасы Жер шарының жартысына тең болады. көптеген жағдайда тек бір ғана ретранслятор қолданылады. Спутник пен жердегі станция арақашықтығы үлкен болғандықтан, қабылдағыштағы сигнал/шум қатынасы төмен болады. Бұл жағдайда қате ықтималдығын төмендету үшін күрделі бөгетке тұрақты кодтарды және шуы аз элементті үлкен антенналарды қолданады.

Оптикалық кабель – қазіргі  таңдағы байланыс жүйесіндегі кең  қолданыс тапқан байланыс жолының бір  түрі. Қазіргі таңда ақпараттандыру тез даму үстінде. Жыл сайын таратылатын  ақпараттардың таратылатын ағыны  мен  көлемі ұлғаю үстінде. Оларды таратуға дәстүрлі коаксиальды, симметриялық кабельдері салыстыру мүмкін емес болды. Бұл жағдайдан шығу оптикалық-талшықты қолдануға алып келді. Дәстүрлілермен салыстырғандағы артықшылығы: салмағы аз және габаритті, ұзын қашықтықтарға төселінеді, қшулер аз, өтпелі әсерлердің кемдігі, жиіліктерді жіберу мүмкіншілігі жоғары. Қазіргі таңда оптикалық кабельдерді үлкен сынақтардан тексеріп, жетілдіру үстінде. Ең алғаш болып АТС-лар арасындағы байланыс жолдарында үлкен металсыйымдылықты мыс талшықты кабельдер орнында соң магистральді және аумақтық байланыс желілерінде қолданылуда. Оптикалы-талшықты байланыс жолының негізгі құраушысы оптикалы-талшықты кабель (ОТК) болып табылады.

ОТК өндіру кезінде байланыс жолының жіберу мүмкіншілігі мен пайдалану шартын анықтайтын параметрлері болады. Пайдалану шартына байланысты кабельдер келесідей түрлерге бөлінеді:

• монтаждық;
• станциялық;
• аумақтық;
• магистральдық.

Кабельдің бірінші екі түрі ғимарат  іші мен аумағында қолдануға  арналған. Онша ұзын емес. Ал қалған екі  түрі су астында, грунттарда, коммуникация кабельді құбырларында қолдануға арналған. Бұл кабелдер сыртқы әсерлерден қорғалған, орнату ұзындығы екі километрден жоғары. Байланыс жолының жіберу мүмкіншілігін кең қолдану үшін (8-ге дейін) өшуі аз болатын бірмодалы, ал таратушы жүйелерге арақашықтығына байланысты 144 талшықты бірмодалы немесе көпмодалы оптикалық кабель қолданылады[2].

 

   2-кесте. Оптикалық кабельдің түрлері

Кабель маркасы	өндіруші фирмасы	мәні	талшық саны
ADF(ZN)2Y	«Simens»,Германия	бірмодалы 125 мкм ± 2 мкм	8 талшық
FB-24R/SNMA	«В1 электроникс» Ресей	көпмодалы  62.5/ 125 мкм	24 талшық
OGLJFE-CTZESM-10/125-0,38x1-48C	«FUJICURA»	Бірмодалы 0,15 мм	16 талшық
FB-4R/SNMA-S	«В1 электроникс» Ресей	көпмодалы             9/ 125 мкм	4 талшық

 

 

1.2 Технологиялар

 

 

Қазіргі заманғы электробайланыс жүйесінің негізінде цифрлық тарату (тығыздау) жүйелерін пайдалануға негізделген цифрлық біріншілік желіні қолдану жатыр. Осы электробайланыс жүйесінде цифрлық біріншілік  желінің алатын орны 1суретте келтірілген [Қ.Б.].

Заманға сай цифрлық біріншілік желі үш технологиялар негізінде құрылуы мүмкін: PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy-Плезиохронды цифрлық иерархия), SDH (Synchronous Digital Hierarсhy-Синхронды цифрлық иерархия) және ATM. Біздің елімізде транспорттық желілер құру үшін негізінде  алғашқы екі жүйе PDH, SDH кең қолданыс тапқан[3].

 

PDH технологиясы. PDH бүгінгі таңда иерархиялардың үш түрі белгілі: Солтүстік Америкалық, Жапондық және Еуропалық. Еуропада иерархияның біріншілік жылдамдығы ретінде 2048 Кбит/с жылдамдығы қабылданды. Бұл DS0 (8 кГц жиілікпен алынған сигналдың дискреттік санағы 8 биттік тізбектілікпен кодаланып (квантталып), 8 кГц*8 бит=64 Кбит/с-на тең болғандағы цифрлық сигналдың аты) ақпараттық 30 сигналды кадрға қажетті сигналмен және басқарушы ақпаратпен бірге жинаған кездегі нәтиже. Жапонияда 30 арнаның орнына 24 арна комбинациясынан түзілген 1544 Кбит/с-на тең біріншілік жылдамдық қабылданды. Бұл иерархиялар плезиохронды цифрлық иерархия (PDH) деген атқа ие болды, өйткені мультиплекстелетін ағындар синхронды болмады және олардың жылдамдықтары биттік тізбектіліктің әрқайсысын түзетін тактілік генераторлардың рұқсат етілген тұрақсыздықтың шектерінде бірдей болмады.Сондықтан осындай ағындарды мультиплекстеу кезінде жылдамдықтарды орайластыру үшін биттерді қосу немесе алып тастауды жүзеге асыру қажет болды.

PDH технологиясының бірқатар  кемшіліктері бар, оларды айта  кетсек:

- аралық пункттерде цифрлық ағындардың кіріс/шығысының қиын болуы;

- желілік автоматты түрдегі бақылау мен басқару құралдарының болмауы;

- синхронизациялаудың көп сатылы қалыпқа келуі айтарлықтай ұзақ уақыт қажет етті.

PDH кемшіліктеріне, сонымен  қатар, желідегі ағынды бақылау  мен басқару мақсаттары үшін  қызметтік арналарды ұйымдастыруда  мүмкіндіктерінің әлсіздігін және  де мәліметтерді тарату желілерінде қолдану үшін өте маңызды орын алатын төменгі сатыдағы мультиплекстелген ағындардың маршрутизация құралдарының болмауын жатқызуға болады[4].

 

SDH технологиясы. Синхронды оптикалық-талшықты желілердің стандартталуының қажеттілігі тек плезиохронды желілердің кемшіліктері анық болған кезде және SDH үшін жабдықтарды өңдеу мен ендіру толығымен жүріп жатқан кезде туды. Телекоммуникациялық операторлар бұл жағдайды бірінші түсінді. Әртүрлі өндірушілердің жабдықтарын сәйкестендіру үшін жасалынған қадамдар оңтайлы нәтижелерге әкелген жоқ. 1984 жылдың басында АҚШ-та тарату жүйелерінің сәйкестендірілуі бойынша Форум болды, ол Америкалық Ұлттық Стандарттар институтына (ANSI) оптикалық-талшықты желілер бойынша синхронды тарату үшін арнайы операцияларды тезірек қабылдау туралы өтінішін білдірді. Бұл стандарттаудың мақсаты- әртүрлі өндірушілердің жабдықтарын оптикалық интерфейстер деңгейінде орайластыру. Бұл мәселе ANSI-ң екі комитетінің: цифрлық иерархия синхронизациямен жұмыс істейтін Т1Х1, сонымен қатар желілік әкімшілік басқару мен жұмысқа пайдалану сұрақтарын шешетін Т1М1-ң алдына қойылды. Бұл комитеттердің жасаған жұмыстарының нәтижесінде 45 Мбит/с тарату жылдамдығына негізделген SYNTRAN деп аталынатын стандарттың алғашқы нұсқасы жасалынды. Алайда уақыт өтісімен, өндірушілер жаңа жүйелерді ойлап тапты. AT&T компаниясы ең жаңа технологиялар негізінде METROBUS жүйесін ойлап шығарды, оның тарату жылдамдығы енді 150 Мбит/с құрады. 1985 жылы Т1Х1 комитеті Bellcore компаниясының ұсынысымен оптикалық интерфейспен қатар сигналдың форматы мен оның тарату жылдамдығын анықтайтын, синхронды желі концепциясына негізделген (SONET, Synchronous Optical Network) бір бүтін ретінде стандартты шығару шешімін қабылдады. Қазіргі уақытта біріншілік байланыс  желісінде мультиплекстеу  технологиясының дамуындағы анық тенденция  РDH-тен SDH-ке өту болып табылады. SDH технологиясы цифрлық біріншілік желі құрылуының заманға сай концепциясы болып келеді. Қазіргі  уақытта  осы концепция нарықты басып алуда.

SDH технологиясын РDH технологиясымен салыстыра отырып, SDH технологиясының мынадай ерекшеліктерін бөліп көрсетуге болады: