Разработка программы управления сетью оборудования связи Morion-Q2

Размещено на http://www.allbest.ru/

АННОТАЦИЯ

В данном дипломном проекте рассмотрен вопрос организации управления сетью оборудования связи с помощью персонального компьютера по интерфейсу серии F.

В главе 2 рассмотрены общие принципы построения цифровых систем передачи, их иерархия и достоинства.

В главе 3 приведено описание оборудования гибкого мультиплексирования ОГМ-30Е, принцип его работы. Рассмотрено несколько вариантов использования.

Глава 4 посвящена описанию сети и взаимодействия персонального компьютера с сетью оборудования связи. Рассмотрены интерфейсы взаимодействия. Также приведено описание программы управления сетью и её основных возможностей.

Экономическое обоснование проекта приведено в главе 5. Произведены расчёты, подтверждающие экономическую целесообразность производства программного продукта и его применения.

Вопросы охраны труда описаны в главе 6. Рассмотрены вредные факторы, воздействующие на оператора ЭВМ, их влияние на организм человека. Приведены требования к организации рабочего места оператора ЭВМ. Произведён расчёт освещённости рабочего места.

THE ANNOTATION

In the given degree project the problem of management organization of the network of equipment of link with the help of personal computer on the interface F is considered.

In chapter 2 the common principles of construction of digital systems of transmission, their hierarchy and their advantages are considered.

There are in chapter 3 the description of the equipment OGM-30E, principle of its work. Some variants of use are considered.

Chapter 4 is devoted to the description of the network and interaction of the personal computer with the network of the equipment of link. The interfaces of interaction are considered. The description of a software the network management and it of main possibilities also is indicated.

The economic substantiation of the project is indicated in chapter 5. The accounts confirming an economic effectivity of production of a software and its using are made.

The problems of protection of a transactions are circumscribed in chapter 6. The harmful factors effecting on an operator of the computer, their influence to an organism of the person are considered. The requirements to organization of a job of an operator of the computer are indicated. The account of light exposure of a job is made.

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня самым большим и бурно развивающимся сектором мировой экономики является рынок телекоммуникаций. По данным компании Anderson Consulting [8], общий объём его в 1994 году составил 700 млрд. долл., а к 2000 г. прогнозируется его удвоение. И хотя основной вклад в эти миллиарды вносят оплата телекоммуникационных услуг и продажа оборудования, по темпам роста впереди всех должен оказаться сектор систем управления телекоммуникациями.

Так, компания Vertel - один из лидеров в области платформ управления для телекоммуникационных систем - утверждает, что оборот этого сектора рынка к 2000 г. должен вырасти до 8 млрд. долл., что по сравнению с 500 млн. долл. в 1995 г. даёт 16-кратное увеличение.

Деятельность любой организации, независимо от ее размера, немыслима без связи. Результат деятельности любого предприятия напрямую зависит от четкой координации действий, а это возможно лишь при наличии хорошо налаженного взаимодействия со своими подразделениями и с окружающим деловым миром. По оценкам специалистов руководители организаций 20-40 % рабочего времени тратят на телефонные переговоры. Надежная связь особенно важна для организаций, занятых в экономической сфере.

В настоящее время идет активная компьютеризация практически всех сфер человеческой деятельности. При этом все большее значение приобретает передача данных и различные услуги, предоставляемые с ее помощью.

Все более активную роль играют телематические службы, представляющие собой взаимоувязанную совокупность сетей и служб электросвязи, средств вычислительной техники, информационных ресурсов и бытовой электронной техники. Под электросвязью следует понимать, согласно [14], всякую передачу или приём знаков, сигнала, письменного текста, изображений, звуков по проводной, радио-, оптической и другим электромагнитным системам. К числу наиболее популярных услуг телематических служб относятся: факсимильная связь, электронная почта, аудиоконференции, электронная доска объявлений.

Из служб передачи данных следует отметить передачу двоичных и текстовых файлов (документооборот) и взаимодействие с базами данных (БД).

Потребность в передаче данных и телематических службах в настоящее время имеется у 80-90 % организаций и предприятий. Основная их часть удовлетворяется путем передачи данных по телефонным сетям общего пользования, часть по арендованным каналам.

В развитии сетей связи в настоящее время хорошо заметны две основных тенденции:

- увеличение эксплуатационной гибкости;

- повышение интеллектуальности.

С учетом тенденций дальнейшее совершенствование сетей будет ориентироваться на применение цифровых методов обработки информации.

Цифровые системы передачи (ЦСП) находят все более широкое распространение. Развитие ЦСП объясняется существенными преимуществами этих систем по сравнению с аналоговыми системами передачи. Основными преимуществами ЦСП являются следующие [1].

Высокая помехоустойчивость. Представление информации в цифровой форме, т.е. в виде последовательности символов с малым числом разрешенных значений и детерминированной частотой следования, позволяет осуществлять регенерацию этих символов при передаче их по линии связи, что резко снижает влияние искажений и помех на качество передачи информации. Это обеспечивает возможность использования ЦСП на тех линиях связи, на которых аналоговые системы работать не могут.

Возможность многократного воспроизведения информации без ухудшения качества. При аналоговых методах записи звука или изображения каждое воспроизведение вызывает необратимое ухудшение качества записи, а затем и потерю информации. При цифровых методах записи информации возможно периодически восстанавливать исходное качество записи.

Независимость качества передачи от длины линии связи. Благодаря регенерации передаваемых сигналов искажения в пределах регенерационного участка ничтожны. Таким образом качество передачи практически не зависит от длины линии связи.

Стабильность параметров каналов ЦСП. Стабильность параметров каналов определяется в основном устройствами обработки информации в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначительную часть аппаратурного комплекса цифровых систем передачи, стабильность параметров каналов в таких системах значительно выше, чем в аналоговых системах.

Более простая математическая обработка передаваемых сигналов. Цифровая форма представления информации позволяет производить различные виды математической обработки сигналов, направленной как на устранение избыточности в исходных сигналах, так и на перекодирование передаваемых сигналов. В результате исходная скорость, например, цифрового телевизионного сигнала, равная 114Мбит/сек, может быть уменьшена до 35Мбит/сек, а скорость цифрового телефонного сигнала (при некотором ухудшении качественных характеристик канала) - до 32 Кбит/сек.

Возможность построения цифровой сети связи. Цифровые системы передачи в сочетании с оборудованием коммутации цифровых сигналов являются основой цифровой сети связи, в которой передача, транзит и коммутация сигналов осуществляются в цифровой форме. Отношение сигнал-шум, обеспечиваемое в оборудовании транзита и коммутации, является достаточно высоким. Следовательно, параметры каналов практически не зависят от структуры сети, что обеспечивает возможность построения гибкой разветвленной сети связи, обладающей высокой надежностью.

Высокие технико-экономические показатели. Большой удельный вес цифрового оборудования в аппаратурном комплексе цифровых систем передачи определяет особенности изготовления, настройки и эксплуатации таких систем. Высокая стабильность параметров каналов ЦСП устраняет необходимость регулировки узлов аппаратуры, в частности узлов линейного тракта в условиях эксплуатации, что существенно повышает технико-экономические показатели цифровых систем. Высокая степень унификации узлов также упрощает эксплуатацию систем и повышает надежность оборудования.

Современное абонентское устройство (цифровой телефон, компьютер, телексный аппарат и т.д.) имеет выходные интерфейсы для подключения к цифровому каналу передачи информации. Коммутация цифровых каналов осуществляется с помощью цифровых элементов под управлением процессорных систем. Таким образом, существует возможность построения полностью цифровых систем связи. Такие системы, в соответствии с рекомендациями МККТТ, называются ISDN (Integrated Services Digital Network) - цифровая сеть с интеграцией обслуживания.

При внедрении ISDN необходима полная замена аналоговых устройств, работающих в составе сети, цифровыми, что требует больших капиталовложений. Таким образом, применительно к нынешним экономическим условиям в России, широкое распространение сетей ISDN не представляется возможным. Однако на современном этапе развития экономики возникло множество достаточно крупных коммерческих структур (частные предприятия, торговые фирмы, банки, страховые компании и т.д.), для которых характерно пространственное рассредоточение филиалов. При этом, по роду их деятельности, эти предприятия должны иметь устойчивую, скоростную систему связи, обеспечивающую взаимодействие между удаленными друг от друга отделами.

Системы связи проектируются, как правило, на базе оборудования ИКМ, установленного на АТС (аренда цифровых каналов) и малоканальных цифровых систем (ИКМ-4-4), обеспечивающих связь от АТС до пользователя. В этих системах используется принцип импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), обеспечивающий скорость передачи данных по каналу 64 Кбит/с. Европейская иерархия цифровых систем передачи информации описана в рекомендациях МККТТ (раздел G). Минимальная первичная скорость передачи в европейской иерархии составляет 2048 Кбит/с, что дает возможность объединить в первичную группу до 31 канала со скоростью передачи 64 Кбит/с.

Выпускаемое в настоящее время оборудование разрабатывалось для взаимодействия между АТС и предусматривало постоянное присутствие обслуживающего персонала. Вместе с тем заказчики локальных систем связи требуют обеспечения контроля работоспособности и тестирования всей сети из одной точки. Это создает предпосылки для разработки систем контроля и тестирования оборудования и каналов связи. Аналогичные требования предъявляются и к системам проектируемым на оборудовании более высоких ступеней иерархии (ИКМ-120, ИКМ-480).

Очевидно, что построение цифровой сети является сложной задачей, решение которой требует длительного времени и больших капиталовложений. Эту задачу, с той или иной степенью успеха, в местных и городских сетях решает аппаратура ИКМ-30, образующая первичную ЦСП иерархического ряда МККТТ. Аппаратура предназначена для работы по симметричным кабелям типа Т и ТПП, проложенным между городскими АТС или между АТС и АМТС (автоматическими междугородними телефонными станциями). С ее помощью организуется 30 каналов в каждом направлении передачи. Структура группового сигнала ИКМ-30 соответствует рекомендации МККТТ G.732.

На сегодняшний день эта аппаратура широко применяется в качестве одного из основных компонентов в системе передачи современных АТС. А сама аппаратура ИКМ-30 имеет множество модификаций и серийно выпускается различными предприятиями, специализирующихся на изготовлении аппаратуры связи.

Одним из таких предприятий является ОАО “Морион”, основным направлением деятельности которого является разработка и выпуск аппаратуры ИКМ-30 и альтернативного ее варианта - оборудования ОГМ-30, полностью являющегося разработкой специалистов предприятия.

Оборудование гибкого мультиплексирования ОГМ-30 предназначено для работы на телефонных сетях и обеспечивает трансляцию речевых сигналов, линейных сигналов и сигналов управления между аналоговой АТС и цифровой АТС (или АМТС) через аналоговую и цифровую системы передач.

Аппаратура предназначена для уплотнения всех видов линий: кабельных, волоконно-оптических и радиорелейных.

Оборудование ОГМ-30 обладает всеми возможностями ИКМ-30 и, сверх этого, целым рядом значительных преимуществ:

- снижение номенклатуры различных функциональных блоков;

- высокая гибкость, широкие возможности реконфигурирования;

- возможность непосредственного управления и контроля за любым каналом: введение сигнальных частот, речевых сообщений, мониторинг;

- удобная индикация;

- согласование любых принятых систем сигнализации;

- возможность объединения нескольких блоков ОГМ-11 в единую сеть, управляемую РС;

- современная элементная база;

и др.

На сегодняшний день ОГМ-30 является полностью законченной разработкой, но в связи с появлением новейшего технического базиса открываются многие дополнительные возможности по совершенствованию изделия. Так, например, в связи с постоянным обновлением базиса, появляются новые возможности по уменьшению места, занимаемого каждым функциональным узлом. И, как следствие , появляется возможность расположить на одной плате то, что раньше располагалось на нескольких. Таким образом, вопрос развития и совершенствования техники электросвязи, как базы для реализации различных цифровых технологий, создания аппаратуры передачи данных является актуальным. Существует потребность в новых системах контроля оборудования и каналов связи, позволяющих непрерывно контролировать используемый канал, вести протокол сбойных ситуаций во времени, обеспечивать стандартную стыковку с оборудованием связи. Не менее актуален и вопрос создания программного обеспечения, позволяющего быстро и просто настраивать оборудование (менять алгоритмы работы, настройки блоков), эффективно управлять им. Программное обеспечение (ПО) должно обладать дружественным оператору интерфейсом.

К программному обеспечению, согласно [3], предъявляются следующие требования:

- пакет программ должен обеспечивать выполнение всех основных функций системы, а также позволять наращивать себя для выполнения специальных задач, появление которых возможно в новых видах оборудования ЦСП;

- программное обеспечение не должно предъявлять к оператору требований специальных знаний конфигурации сети связи, принципов ее функционирования и контроля;

- пакет программ должен быть универсальным и не должен включать в себя конкретные данные о составе и конфигурации обслуживаемых ЦСП. Эти данные должны содержаться на репрограммируемых (или допрограммируемых) постоянных запоминающих устройствах в виде таблиц констант, кодирующих структуру и численные параметры сети. Необходимо иметь возможность ввода или модификации этих таблиц непосредственно с пульта системы без отключения аппаратуры от сети связи. В настоящее время все более широко применяется GUI (Graphics User Interface) - графический интерфейс пользователя. Его применение позволяет сделать программы более наглядными, привлекательными и понятными. Применение различных изображений позволяет существенно снизить объем письменной информации, без потери информационной содержательности. Одно изображение способно порой заменить целое предложение.

Таким образом, из выше сказанного, можно сделать вывод, что дальнейшее развитие оборудования связи должно идти в направлении совершенствования цифровых систем, придания им большей гибкости, уменьшения габаритов, повышения контролепригодности как на этапе изготовления, так и на этапе эксплуатации. К 2005 году доля основных цифровых каналов (ОЦК), реализованных с помощью ЦСП должна составить: на магистральных первичных сетях - более 50%, на внутризоновых первичных сетях - 90%, на городских первичных сетях - 90%, на сельских первичных сетях - 85% [14].

Современная система связи должна обеспечивать возможность собирать информацию о себе и управлять собой из одной точки с помощью компьютера. Отсюда возникает необходимость сопровождения систем программным обеспечением, способным обеспечивать реализацию всех возможностей системы, и обладающим простым, дружественным человеку-оператору интерфейсом.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Система сигнализации и обслуживания аппаратуры ИКМ

Для систем связи, организованных на базе ИКМ, разработана и эксплуатируется с 1985 года система сигнализации и обслуживания. Основным блоком системы является блок УСО-01(02) (УСО - унифицированное сервисное оборудование). В дополнение к нему может использоваться блок ТСО-11 (оборудование телеконтроля и служебной связи).

Система сигнализации и обслуживания позволяет взаимодействовать со 99 блоками аппаратуры ИКМ-30-4 и обеспечивает [2]:

- цифровую индикацию сигнальной информации;

- контроль исправности оборудования, локализацию неисправностей и отображение аварийных ситуаций;

- контроль установления соединений по соединительным линиям;

- возможность определения телефонной нагрузки;

- управление блокировкой и разблокировкой соединительных линий;

- организацию и управление каналами служебной связи;

- управление системой телеконтроля;

- измерение достоверности линейных сигналов электросвязи;

- передачу всей аварийно-контрольной информации через дополнительное оборудование в центр технического обслуживания (ЦТО);

- прием управляющих команд от ЦТО и их выполнение.

УСО осуществляет контроль коэффициента ошибок в сигнале на выходе РС и отображает его по следующим градациям: 10-5, 10-6, 10-7, 10-8, сбой, отсутствие сигнала, а также измеряет число ошибок за произвольный промежуток времени.

В системе применена шинная организация обмена информацией с блоками аппаратуры ИКМ с временным уплотнением шин. Взаимодействуя по данным шинам, УСО опрашивает состояние всех блоков, и позволяет, в случае неисправности, определить и отобразить на индикаторе место неисправной платы блока. Часть шин задействована на контроль напряжения питания оборудования и анализ сигналов аварий, вырабатываемых в блоках аппаратуры ИКМ. Часть обеспечивает получение информации от оборудования линейного тракта (ОЛТ) об ошибках в принимаемом сигнале электросвязи.

Обмен информацией между блоком УСО-01 и контролируемым оборудованием осуществляется следующим образом.

Данные от блока УСО-01 (сигналы запроса и управления) передаются в синхронном режиме по двум шинам со скоростью 128 Кбит/с. Формат сигнала представлен на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Формат сигнала на стыке 128 Кбит/с.

«Номер» - код набранного с тестатуры номера. Биты Р0-Р3 передают младшую цифру, Р4-Р7 - старшую.

«Команда» - код передаваемой команды, если МК=1, либо, если МК=0 - код номера запроса.

МК - метка команды;

Е2 - бит формирования четной суммы единиц в байтах 2 и 3;

Е3 - бит формирования нечетной суммы единиц по байтам 1,2 и 3.

«Адрес» - код адреса блока.

По каждому адресу может быть передано до 16-ти запросов или команд, обозначаемых от Z00 до Z15. Информация «Номер» , передаваемая в байте 1, совместно с командой в байте 2, имеет смысл операнда команды.

Ответы блоков аппаратуры ИКМ к блоку УСО-01 передаются пакетами по 4 байта в синхронном режиме по двум шинам со скоростью 64 Кбит/с с использованием квазитроичного кода. Ответы о выполнении команд передаются в ответах на те запросы, номера которых совпадают с кодом команды. Например, ответ о включении НЧ служебной связи (команда 06) передается в ответе на запрос Z06.

Блок УСО-01 автоматически опрашивает все подключенные к нему блоки, посылая в каждый блок запрос Z00, т.е. находится в основном режиме - режиме обзора. За один цикл обзора (от адреса 01 до 99) только по одному адресу, в случае появления на нем аварийной ситуации, посылаются все запросы (Z01- Z14). Этим ускоряется обработка аварийной информации и ускоряется выдача оптических и акустических аварийных сигналов. Команда 15 означает общий сброс всех команд. Адрес 00 зарезервирован для получения информации о каналах и управления их блокировкой.

Длительность полного цикла обзора составляет около 100 мс. Когда приходит ответ на запрос Z01-Z14, на индикаторе отображается номер платы с которой пришел ответ и «Ответ» из байтов 1 и 2. После этого выдача новой информации на индикаторы блокируется примерно на 2 с. В течение этого времени во все блоки посылается только запрос Z00, в ответе на который содержатся символы, определяющие включение оптической и акустической сигнализации.

По окончании времени индикации начинается поиск следующего аварийного блока, начиная с адреса, непосредственно следующего за адресом блока, информация о котором была выдана на индикаторы. Таким образом обеспечивается индикация в течение 2 с информации обо всех неисправных блоках ряда.

Формирование информации «Ответ», а также прием команд управления производится платами контроля и сигнализации (КС), находящимися на блоках. Платы КС разных блоков имеют разные структуры, но наряду с этим содержат и однотипные функциональные узлы (приемник сигналов от блока УСО-01, передатчик сигналов блоку УСО-01, анализатор принятого пакета информации и т.д. ).

Команды управления от блока УСО-01, принимаемые платами КС, направляются в платы данного блока для исполнения.

Режим работы блока УСО-01 может быть задан вводом команд с тестатуры или внешних управляющих устройств.

Таким образом, система телеконтроля позволяет определить:

- номер неисправного линейного регенератора без отключения линейного тракта;

- номер участка обрыва цепи дистанционного питания;

- номер необслуживаемого регенерационного пункта, в котором понижено избыточное давление.

Система телеконтроля работает по принципу определения ошибок (сбоев) в передаче сигналов элетросвязи на выходе каждого регенератора. Информация об ошибках (сигнал ответа) передается по паре служебной связи в УСО-01, где производится определение правильности передачи.

Краткое описание системы сигнализации и обслуживания дает представление о том, что данное устройство достаточно полно и наглядно характеризует состояние контролируемого объекта, но вместе с тем обладает рядом недостатков:

Невозможность протоколирования сбойных ситуаций во времени и, следовательно, необходимость постоянного присутствия обслуживающего персонала у оборудования. Отсутствие такой возможности не позволяет вести долговременный автоматический контроль за аппаратурой связи с записью аварийных ситуаций и времени их наступления.

Отсутствие постоянного контроля качества канала связи. Блок УСО-01 позволяет обнаружить обрыв в линейном тракте, определить коэффициент ошибок в передаваемом сигнале электросвязи, но он не может постоянно посылать и принимать тестовую последовательность по каналу связи, сравнивать посланное и принятое, ведя при этом протокол ошибок во времени. Такая возможность необходима при наладке системы связи перед введением ее в эксплуатацию и при эксплуатации, если требуется постоянный контроль качества канала. По распределению ошибок во времени можно судить о возможных причинах их появления и вовремя их устранить.

Малая гибкость системы. УСО разрабатывалось только для контроля аппаратуры связи ИКМ, поэтому оно не предусматривает возможность легкой адаптации к другим задачам, таким, как сбор информации об окружающей среде, обмену данными с персональным компьютером и др.

Реализация на устаревшей элементной базе. Блоки УСО-01 и ТСО-11 разработаны и введены в производство в 1985 г. Это обусловило их реализацию на транзисторах и микросхемах средней степени интеграции. Это привело к большим габаритам системы (габариты УСО-01 599238223 мм3), ее невысокой надежности, большому объему технологических работ при ее изготовлении.

1.2 Зарубежная аппаратура контроля оборудования и каналов связи

В качестве альтернативного варианта рассмотрим переносной анализатор аппаратуры и каналов связи ИКМ-30 (РА-41) - разработку ведущей германской фирмы «Wandel&Golterman», занимающейся приборостроением.

Прибор РА-41 появился на мировом рынке в 1995 г. С помощью данного анализатора можно непосредственно включаться в цифровой поток 2048 Кбит/с. и осуществлять его контроль. Эта возможность в случае приема данного потока позволяет:

вести контроль работы аналого-цифрового оборудования (АЦО) противоположной стороны по циклу и сверхциклу (при этом возможен контроль как в режиме реального времени, так и ведение протокола событий);

проконтролировать сигналы управления и взаимодействия (СУВ) всех временных каналов в статистическом режиме и режиме реального времени;

снять временные диаграммы сигналов СУВ;

измерить частоту и уровень принимаемого сигнала;

прослушать любой НЧ канал.

В случае передачи цифрового потока РА-41 позволяет:

сформировать заданный цифровой сигнал по циклу и сверхциклу;

ввести в цифровой сигнал ошибки;

сформировать цифровую последовательность любого временного канала с заданной частотой, уровнем и количеством ошибок;

задать любую последовательность СУВ.

В режиме тестирования цифрового канала анализатор может: подать в канал связи сигнал любой частоты с любыми ошибками (возможен псевдослучайный поток), принять данный сигнал, сравнить переданный и принятый сигналы, составить протокол ошибок или вывести их на дисплей в реальном времени. Конструктивно прибор РА-41 выполнен в виде блока размером 250 300 150 мм3. На верхней панели блока расположен жидкокристаллический индикатор, позволяющий отображать информацию как в текстовом, так и в графическом виде.

Анализатор РА-41 имеет возможность наращивания свих способностей за счет подключения внешнего ППЗУ, выполненного в виде пластиковой карты. Подключение таких карт позволяет осуществлять дистанционное управление прибором по двухмегабитному потоку, вести телефонный разговор, включаясь в поток и др. Прибор РА-41 имеет стандартный внешний интерфейс RS-232 для подключения к ЭВМ.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что разработка фирмы «Wandel&Golterman» отвечает требованиям, предъявляемым к аппаратуре контроля. Но вместе с тем данный прибор является узко специализированным (аппаратура ИКМ-30, анализ двухмегабитного потока), предназначенным для работы специалистов связи, и не предназначенным для стационарного включения в интегрированные системы связи.

Таким образом, использование данного оборудования для обслуживания систем связи во время их эксплуатации является нецелесообразным, ввиду его высокой сложности и, следовательно, очень высокой стоимости.

Вывод

Недостатки рассмотренных систем потребовали создания нового оборудования контроля и тестирования каналов связи, обладающего достаточными способностями контроля, обеспечивающего устранение указанных недостатков и имеющего сравнительно низкую стоимость.

В свою очередь, создание данной аппаратуры, а точнее реализованные в ней новые возможности, привели к необходимости организации взаимодействия между аппаратурой и ЭВМ. Таким образом, разработка аппаратно-программного комплекса интерфейса серии F оборудования гибкого мультиплексирования ОГМ-30Е, является актуальной задачей.

2. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

2.1 Принципы построения систем передачи

Любая информация передается через физическую среду с помощью технических устройств. Такой средой могут быть кабель, радиорелейные линии, оптический кабель, воздушные линии и др. Наибольшее распространение получили кабельные и радиорелейные линии, а в последнее время начал использоваться оптический кабель.

Относительно высокая стоимость линейных сооружений и кабеля обусловливает необходимость их наиболее эффективного использования, что осуществляется с помощью систем передачи.

Системы передачи обеспечивают высококачественную и надежную передачу по одной линии большого числа однородных или разнородных (телефонных, телеграфных, факсимильных и измерительных сигналов, текстов центральных газет, сигналов дискретной информации телеуправления в автоматизированных системах управления). Вопрос создания и совершенствования высокоэффективных систем передачи является на данный момент весьма актуальным.

Использование методов многоканальной электросвязи при построении систем передачи позволяет организовать большое число одновременно действующих каналов передачи, практически независимых друг от друга, по которым можно передавать информацию самого различного вида.

Суть этих методов состоит в том, что сообщения от различных источников информации объединяются, образуя групповой сигнал, который передается по линии связи [4]. В приемнике групповой сигнал разделяется на индивидуальные сигналы, поступающие к получателям сообщений.

В настоящее время в технике телефонной связи широко применяется многоканальная аппаратура, основанная на разделении абонентских сигналов по частотному и временному признаку [5].

При частотном группообразовании каждый исходный сигнал путём модуляции сдвигается по частоте с целью получения совокупности сигналов, непересекающихся в частотной области [9]. При временном группообразовании сигналы дискретизируются с целью получения совокупности сигналов разнесённых во времени.

При частотном разделении каждому каналу системы предоставляется определенный участок частотного диапазона. По линии связи все разнесенные по частоте абонентские сигналы передаются одновременно.

Системы, использующие принцип одновременной передачи сигналов, занимающих не перекрывающиеся полосы частот, получили название систем частотного уплотнения, или систем с частотным делением каналов (системы ЧД).

В многоканальных системах с временным делением каналов (системы ВД) осуществляется поочерёдная передача сигналов по линии связи от различных источников сообщений. Полоса частот линейного тракта во время передачи сигналов от каждого источника используется полностью.

Сообщения, для передачи которых предназначены системы связи, делятся на непрерывные и дискретные.

К непрерывным относятся, например, речевые, музыкальные, телевизионные и некоторые другие. Непрерывные сообщения характеризуются бесчисленным (несчетным) множеством возможных значений.

В отличие от непрерывных, дискретными называют такие сообщения, множество различных значений которых конечно или, по крайней мере, счётно. Примерами дискретных сообщений служат буквенные и цифровые тексты, данные телеконтроля и т. д.

Передача информации всегда осуществляется с помощью модуляции, т. е. путем управления одним или несколькими параметрами переносчика информации в соответствии с передаваемым сообщением. Переносчик информации может быть непрерывным во времени (например, гармонические колебания несущей частоты) или дискретным (например, последовательность импульсов).

Если переносчик информации непрерывен во времени, а его модулируемый параметр изменяется непрерывно в соответствии с характером передаваемого сообщения, то такой метод модуляции называют аналоговым, а систему передачи непрерывных сообщений - аналоговой.

Если система передачи использует дискретный переносчик информации (импульсную несущую), а модулируемый параметр меняется непрерывно, то её называют импульсно-аналоговой. Например, в системах с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ), амплитуда импульсов изменяется непрерывно, в соответствии с изменением модулирующего воздействия.

В последнее время для передачи непрерывных сообщений широко используется метод импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) [1]. Речевые и другие непрерывные сигналы в аппаратуре с ИКМ преобразуются в дискретные.

При этом, во-первых, осуществляется дискретизация сигналов по времени, т. е. непрерывный сигнал заменяется совокупностью его дискретных отсчётов. Во-вторых, непрерывное множество значений сигнала заменяется дискретным множеством значений, разрешенных для передачи. Эта операция называется квантованием или дискретизацией по уровню, а разрешенные значения сигнала - уровнями квантования. В-третьих, полученные уровни квантования кодируются. Под кодированием понимается процесс преобразования квантованных по уровню отсчётов сигнала в последовательность кодовых групп. Кодовая группа представляет собой совокупность импульсных посылок, выражающих некоторое число, например порядковый номер уровня квантования, в определенной системе счисления (чаще всего - в двоичной системе). Закон, по которому осуществляется кодирование, называется цифровым кодом.

Таким образом, в системах связи с ИКМ, непрерывный сигнал от источника информации для передачи по линии связи преобразуется в цифровую последовательность. На приемной станции производится обратное - цифро-аналоговое преобразование сигналов. Систему связи с ИКМ можно назвать цифровой системой передачи непрерывных сообщений.

Аппаратура цифровых систем передачи состоит из оборудования формирования и приема цифровых сигналов, а также аппаратуры линейного тракта. Цифровой сигнал формируется в оконечном оборудовании, куда поступают аналоговые и цифровые сигналы.

В зависимости от вида сигнала в оконечное оборудование устанавливается аппаратура, осуществляющая АЦП либо ЦАП. Структура ЦСП приведена на Рис. 2.1.

Рис. 2.1 Структура ЦСП

Аналоговые сигналы преобразуются в цифровые в оконечном оборудовании (ОК). На выходе ОК формируется цифровой поток для включения в первичный цифровой сигнал. В оборудовании временного группообразования ОВГ формируется первичный цифровой сигнал.

Современные цифровые системы связи позволяют производить обработку потоков данных в различных узлах сетей связи (гибкие мультиплексоры). Существует три основных способа применения гибких мультиплексоров: кросс-мультиплексор, мультиплексор ввода-вывода и оконечный мультиплексор.

Кросс-мультиплексор представляет собой устройство, предназначенное для перераспределения цифровых каналов нижней ступени иерархии между двумя потоками верхней ступени иерархии. Например, выделить из потока 2048 Кбит/с поток 64 Кбит/с и включить его в другой поток 2048 Кбит/с (Рис. 2.2).

Рис. 2.2 Кросс-мультиплексор

Мультиплексор ввода-вывода (drop-insert) позволяет осуществлять ввод/вывод отдельных каналов передачи данных в/из группового сигнала на промежуточных пунктах линии передачи, а не в узлах сети связи. В буквальном переводе «режим разделения-сборки». (Рис. 2.3.)



Рис. 2.3 Мультиплексор ввода-вывода

Оконечный мультиплексор (рис. 2.4.) предназначен для выполнения функций индивидуального и группового оборудования (аналого-цифрового цифро-аналогового преобразования, кодирования/декодирования и формирования разделения группового сигнала). Эта аппаратура может также использоваться в качестве каналообразующей для цифровых систем передачи более высоких порядков.

Рис. 2.4 Оконечный мультиплексор

В системах с ИКМ, как и в других системах связи, возможно использование различных способов разделения канальных сигналов. Наибольшее развитие на практике получили системы ВД-ИКМ и ЧД-ИКМ. В системах ВД-ИКМ операциям дискретизации по времени, квантования по уровню и кодирования подвергаются поочередно сигналы каждого из каналов. Кодовые группы отдельных каналов также передаются поочередно, в разные промежутки времени. В системах ЧД-ИКМ операциям дискретизации, квантования и кодирования подвергается групповой телефонный сигнал, сформированный из канальных сигналов по принципу частотного уплотнения. Кодовые группы в этом случае также следуют поочередно друг за другом, но они соответствуют отсчётам группового телефонного сигнала. После декодирования цифрового сигнала и демодуляции здесь необходимо разделить канальные сигналы по частоте.

Важнейшим преимуществом ЦСП является их высокая помехоустойчивость, связанная с цифровым представлением аналоговых сигналов. Устройства регистрации цифровых сигналов достаточно просты, что обеспечивает возможность частой расстановки регенераторных (восстанавливающих сигнал) пунктов вдоль линии связи. Регенерация позволяет «очистить» цифровой сигнал от воздействовавших на него помех и искажений, благодаря чему появляется возможность использования существующих линий связи без предъявления к их электрическим характеристикам таких жестких требований, какие необходимы для работы аналоговых систем.

Перед передачей цифровые сигналы объединяют. Временным группообразованием (ВГ) [6] называется процесс, при котором цифровые сигналы объединяются в составной сигнал с соответственно большей скоростью передачи, а на приемном конце составной сигнал разделяется на составляющие.

Существуют три способа объединения цифровых сигналов, представляющих двоичную последовательность: чередование символов (посимвольное объединение), канальных временных интервалов и циклов. Наибольший интерес представляют первые два способа.

Посимвольное объединение, при котором объединяются поочередно символы каждого канала, имеет ряд преимуществ: структура ступени ВГ высшего порядка не зависит от структуры цикла ступени ВГ низшего порядка, равномерно распределены информационные символы в цикле составного цифрового сигнала.

При чередовании канальных интервалов объединяются группы символов каждого канала поочередно. Разделение составного сигнала на составляющие, строго соответствующие исходным каналам, обеспечивается при условии синхронной работы передающей и приемной аппаратуры временного группообразования. Выполнение условий синхронной работы обеспечивается выделением тактовой частоты в приемной аппаратуре и цикловой синхронизацией.

Цикл состоит из определенного числа временных интервалов составного цифрового сигнала и фиксированной цифровой последовательности, которая называется синхросигналом. Благодаря определенной комбинации символов синхросигнала последний опознается в приемном оборудовании. Потеря синхросигнала из-за помех и неисправностей в системе передачи приводит к выходу из циклового синхронизма, из-за чего, в свою очередь, нарушается процесс разделения составного сигнала и появляются ошибки в тракте. Одновременно может “разрушиться” цикловая синхронизация объединяемых потоков. Время восстановления синхронизации или вхождения в цикловой синхронизм является важным критерием оборудования временного группообразования. Время восстановления циклового синхронизма в оборудовании временного группообразования высшего порядка меньше, чем в оборудовании низших порядков, что и обеспечивает их независимую работу.

Рассмотренные способы посимвольного объединения и чередования канальных интервалов являются синхронными методами временного группообразования. Основным недостатком синхронного группообразования является необходимость синхронизации объединенных потоков в аппаратуре временного группообразования. Другим методом объединения цифровых потоков является асинхронное временное группообразование, при котором объединение происходит с помощью выравнивания скоростей цифровых потоков. Поскольку скорость входных цифровых потоков, подлежащих объединению меняется, ее следует привести к некоторой опорной скорости, вставляя выравнивающие символы. В том случае, когда скорость входного потока превышает опорную, удаляется информационный символ. Информация о выравнивании скоростей передается в приемное устройство, которое производит обратное преобразование.

2.2 Структура первичного цифрового группового сигнала

В ЦСП используется объединение цифровых сигналов в первичный цифровой групповой сигнал. Первичный цифровой групповой сигнал состоит из 32 временных канальных интервалов (КИ). Циклы делятся на четные и нечетные. Каждый канальный интервал состоит из 8 бит. Сверхцикл состоит из 16 циклов. Структура первичного цифрового группового сигнала показана на рис. 2.5.

Рис. 2.5 Структура первичного цифрового группового сигнала

Цикловый синхросигнал (ЦСС) передается в КИ0 через 1 цикл. Структура КИ0 приведена в Табл. 2.1.

Табл. 2.1 Структура КИ 0

	Номер бита
	0	1	2	3	4	5	6	7
КИ 0, содержащий ЦСС	X1	0	0	1	1	0	1	1
КИ 0, не содержащий ЦСС	X2	1	A	Y	Y	Y	Y	Y

Х1 - бит, зарезервированный для международного использования, если не используется принимает значение 1.

Х2 - бит, зарезервированный для международного использования, если не используется принимает значение 1. При включении процедуры CRC-4 используется для сообщения ошибки CRC-4 с дальнего конца.

Y - биты, зарезервированные для национального использования, если не используются принимают значение 1.

А - бит (значение 1) аварийного сигнала “ИЗВЕЩЕНИЕ” с дальнего конца.

Сверхцикл состоит из 16 циклов. В цикле 0 передается сверхцикловый синхросигнал. Структура сверхцикла приведена в Табл. 2.2.

Табл. 2.2 Структура сверхцикла

КИ 16
№ Цикла \ Байт	0	1	2	3	4	5	6	7
0	0	0	0	0	Y	A	Y	Y
1	a1	b1	0	1	a16	b16	0	1
…	…
15	a15	b15	0	1	a30	b30	0	1

Y - зарезервированные биты, если не используются принимают значение 1;

А - бит (значение 1) аварийного сигнала “ИЗВЕЩЕНИЕ” с дальнего конца;

а1 - сигнальный бит 1-го телефонного канала в первом сигнальном канале;

b1 - сигнальный бит 1-го телефонного канала во втором сигнальном канале;

а15 - сигнальный бит 15-го телефонного канала в первом сигнальном канале;

b15 - сигнальный бит 15-го телефонного канала во втором сигнальном канале;

а16 - сигнальный бит 16-го телефонного канала в первом сигнальном канале;

b16 - сигнальный бит 16-го телефонного канала во втором сигнальном канале;

а30 - сигнальный бит 30-го телефонного канала в первом сигнальном канале;

b30 - сигнальный бит 30-го телефонного канала во втором сигнальном канале.

2.3 Достоинства цифровых систем передачи

Основными преимуществами ЦСП являются следующие [1]:

Высокая помехоустойчивость. Представление информации в цифровой форме, т.е. в виде последовательности символов с малым числом разрешенных значений и детерминированной частотой следования, позволяет осуществлять регенерацию этих символов при передаче их по линии связи, что резко снижает влияние искажений и помех на качество передачи информации. Это обеспечивает возможность использования ЦСП на тех линиях связи, на которых аналоговые системы работать не могут.

Возможность многократного воспроизведения информации без ухудшения качества. При аналоговых методах записи звука или изображения каждое воспроизведение вызывает необратимое ухудшение качества записи, а затем и потерю информации. При цифровых методах записи информации возможно периодически восстанавливать исходное качество записи.

Независимость качества передачи от длины линии связи. Благодаря регенерации передаваемых сигналов искажения в пределах регенерационного участка ничтожны. Таким образом, качество передачи практически не зависит от длины линии связи, так как помехи не накапливаются вдоль линии. Основным источником помех является оконечное оборудование, в котором аналоговый сигнал преобразуется в цифровой и наоборот (поскольку появляются погрешности квантования). Отсутствует влияние загрузки многоканальным сигналом системы передачи в целом на параметры отдельного канала.

Стабильность параметров каналов ЦСП. Стабильность параметров каналов определяется в основном устройствами обработки информации в аналоговой форме. Поскольку такие устройства составляют незначительную часть аппаратурного комплекса цифровых систем передачи, стабильность параметров каналов в таких системах значительно выше, чем в аналоговых системах.

Более простая математическая обработка передаваемых сигналов. Цифровая форма представления информации позволяет производить различные виды математической обработки сигналов, направленной как на устранение избыточности в исходных сигналах, так и на перекодирование передаваемых сигналов. В результате исходная скорость, например, цифрового телевизионного сигнала, равная 114Мбит/сек, может быть уменьшена до 35Мбит/сек, а скорость цифрового телефонного сигнала (при некотором ухудшении качественных характеристик канала) - до 32 Кбит/сек.

Возможность построения цифровой сети связи. Цифровые системы передачи в сочетании с оборудованием коммутации цифровых сигналов являются основой цифровой сети связи, в которой передача, транзит и коммутация сигналов осуществляются в цифровой форме. Организация транзита и выделения сигналов в цифровых системах передачи значительно проще по сравнению с аналоговыми системами и не требует специального оборудования.

Отношение сигнал-шум, обеспечиваемое в оборудовании транзита и коммутации, является достаточно высоким. Следовательно, параметры каналов практически не зависят от структуры сети, что обеспечивает возможность построения гибкой разветвленной сети связи, обладающей высокой надежностью.

Высокие технико-экономические показатели. Большой удельный вес цифрового оборудования в аппаратурном комплексе цифровых систем передачи определяет особенности изготовления, настройки и эксплуатации таких систем.

Высокая стабильность параметров каналов ЦСП устраняет необходимость регулировки узлов аппаратуры, в частности узлов линейного тракта в условиях эксплуатации, что существенно повышает технико-экономические показатели цифровых систем. Высокая степень унификации узлов также упрощает эксплуатацию систем и повышает надежность оборудования.

Сигналы всех видов информации - телефонной, передачи данных, видеотелефонной, телевидения - имеют единую цифровую форму, что позволяет использовать единые средства передачи и коммутации каналов и трактов и повышает экономическую эффективность сетей.

2.4 Иерархия цифровых систем передачи

Структура первичной сети предопределяет объединение и разделение потоков передаваемой информации, поэтому используемые на ней системы передачи строятся по иерархическому принципу [7]. Применительно к цифровым системам этот принцип заключается в том, что число каналов ЦСП, соответствующей данной ступени иерархии, больше числа каналов ЦСП предыдущей ступени ЦСП в целое число раз.

Система передачи, соответствующая первой ступени, называется первичной. В этой ЦСП осуществляется прямое преобразование относительно небольшого числа первичных сигналов в первичный цифровой поток. Системы передачи второй ступени иерархии объединяют определенное число первичных потоков во вторичный цифровой поток и т.д. Таким образом, если на данной станции первичной сети необходимо установить ЦСП с ИКМ с относительно небольшим числом каналов, на ней устанавливают аппаратуру соответствующего числа первичных, вторичных и т.д. цифровых систем передачи. Таким способом строятся ЦСП с временным группообразованием. Эти системы помимо обеспечения потребностей сети позволяют использовать на первой ступени групповые кодеки с приемлемыми скоростями работы.

Системы передачи с ЧРК также строятся по иерархическому принципу, но в отличие от ЦСП с ИКМ, для них ступенями иерархии являются не сами системы передачи, а типовые группы каналов. Системы передачи проектируются на числа каналов, кратные типовым группам.

В рекомендациях МККТТ представлено несколько типов иерархий ЦСП с ИКМ: европейская, североамериканская и японская. К 1990 г. МККТТ разработал рекомендации по единой синхронной цифровой иерархии (SDH), позволяющей объединять цифровые потоки, образованные системами передачи, входящими в любую существующую иерархию.

Параметры цифровых потоков, получаемых на тех или иных ступенях иерархии, должны соответствовать рекомендациям МККТТ. Это позволяет унифицировать оборудование первичной сети и облегчает организацию международных связей.

Скорости цифровых потоков одной и той же ступени иерархии, на образуемых ЦСП, расположенными на различных станциях сети, могут несколько отличаться друг от друга в пределах допустимой нестабильности задающих генераторов. Это требует принятия специальных мер по объединению потоков в поток более высокой ступени иерархии, что заметно усложняет эксплуатацию первичной сети связи в целом и снижает ее качественные показатели.

Системы иерархии, где объединяются потоки с небольшими расхождениями скоростей, называются плезиохронными (PDH). Если же обеспечить синхронность объединяемых потоков, то резко упрощается техника их объединения и разделения. Кроме того, обеспечивается прямой доступ к компонентам составляющих потоков без разделения общего, а также появляются заметные преимущества эксплуатации и технического обслуживания сети связи.

В разработанной системе синхронной цифровой иерархии скорость передачи на первой ступени установлена равной 155520 Кбит/с, что выше верхней скорости европейской PDH (139264 Кбит/с). Установлены также скорости высших ступеней: второй - 155520 х 4 = 622080 Кбит/с и третьей - 622080 х 4 = 2483200 Кбит/с. Кроме того, рассматривается вопрос об установлении скоростей передачи ниже первой ступени, что позволит получить преимущества SDH на современных спутниковых и радиорелейных линиях связи, где скорости цифровых потоков обычно не превышают 60 Мбит/с.

3. ОБОРУДОВАНИЕ ГИБКОГО МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ ОГМ-30Е

3.1 Общее описание

Оборудование ОГМ-30Е предназначено для работы в телефонной сети и в зависимости от установленного аппаратного и программного обеспечения может использоваться в различных режимах:

оборудование, используемое для перераспределения основных цифровых каналов 64 Кбит/с между 4 первичными сигналами электросвязи 2048 Кбит/с со структурой цикла, соответствующей рекомендациям МСЭ G.703 (кросс-мультиплексор);

оконечное оборудование для телефонных каналов и каналов передачи данных (оконечный мультиплексор);

оборудование для ввода/вывода телефонных каналов и каналов передачи данных на промежуточных пунктах (мультиплексор ввода-вывода);

оконечное оборудование используемое для согласования цифровых электронных АТС с аналоговыми АТС.

ОГМ-30Е обеспечивает автоматический контроль функционирования и обнаружение неисправностей с помощью оборудования КС.

Формат данных потока 2048 Кбит/с соответствует Рек. G.704 МСЭ-Т, цифрового потока “сонаправленный стык” 64 Кбит/с -, преобразование аналогового телефонного сигнала в цифровой согласно Рек. G.711 МСЭ-Т. Общие вопросы функционирования - Рек. G.732 МСЭ-Т.

3.2 Структура ОГМ

Структурная схема ОГМ-30Е приведена на рис. 3.1. (пример приведен для функционального назначения ОГМ-30Е в качестве оконечного оборудования). Блок содержит следующие основные составные части:

ЦП-120 - плата центрального процессора и цифровых переключателей. Она предназначена для перераспределения основных цифровых каналов (ОЦК) 64 Кбит/с между первичными сигналами 2048 Кбит/с, анализа и обработки поступающей в КИ16 информации о сигнальных каналах.

КС-120 - плата контроля и сигнализации. Предназначена для автоматического контроля работоспособности плат ОГМ-30Е и передачи аварийных сигналов, при нарушениях в работе блока, в ЦП. При установке в ОГМ-30Е платы КС-121 вместо платы КС-120 возможен автономный контроль ОГМ-30Е со светодиодной индикацией состояния блока.

ОД-121 - плата внешнего стыка, предназначена для приема и передачи 1-2 первичных цифровых групповых сигналов 2048 Кбит/с.

ОД-120 - плата передачи данных по сонаправленному стыку. Плата производит выделение цифрового канала из первичного группового сигнала 2048 Кбит/с стандарта G.703 и передачу его по сонаправленному стыку, а также прием данных по сонаправленному стыку и включение их в один из каналов группового сигнала 2048 Кбит/с.

ПН-120 - плата преобразователей напряжения, обеспечивает стабилизированным напряжением плюс 5 В, минус 5 В платы, устанавливаемые в блок ОГМ-12 (блок ОГМ-12 это каркас куда устанавливаются платы. Блок ОГМ-12 с установленными платами называют оборудованием ОГМ-30Е).