Оборудование HDSL

Производством оборудования HDSL занимается несколько десятков зарубежных компа­ний. Основным параметром оборудования HDSL считается дальность его работы. Этот пара­метр практически на 100% определяется типом используемого линейного кодирования (см. выше). По этому параметру все оборудование, использующее кодирование 2B1Q, как правило, равноценно - то есть обеспечивает одинаковую дальность и помехоустойчивость. Системы с модуляцией CAP несколько превосходят оборудование 2B1Q по ключевым параметрам (даль­ность и помехоустойчивость), однако практически идентичны по этим параметрам между собой.

Оборудование HDSL отличается наличием/отсутствием различных дополнительных функ­ций, различным энергопотреблением, наличием режимов резервирования и т.д. Это обуслав­ливается применением различных наборов микросхем, отличиями в программном обеспечении, конструкторской разработке и т.д. Помимо линейных параметров, с точки зрения большинства пользователей, можно выделить следующие характеристики аппаратуры HDSL, на которые по­лезно обратить внимание при выборе ее типа.

Варианты конструктивного исполнения. Как правило, оборудование HDSL выпускается в двух основных конструктивах: "настольном" и "стоечном". Под "настольным" понимается ав­тономный блок на одну линию HDSL, не требующий для своей работы какого-либо общего для нескольких трактов HDSL оборудования. "Настольный" конструктив чаще всего используется на "абонентском" конце линии или же, в сетевых приложениях, в тех точках, где количество линий HDSL не превышает одной-двух. "Стоечный" конструктив, напротив, представляет собой общую для нескольких блоков HDSL конструкцию, как правило, выполненную в виде модульной кассе­ты стандартного размера (19") с общим блоком питания и иногда блоком управления. "Стоеч­ный" конструктив удобен для применения в узлах сетей, откуда исходит множество линий HDSL. Некоторые фирмы предлагают также варианты конструктива minirack - когда один-два блока HDSL устанавливаются непосредственно в 19" стойку. Такой конструктив, как и настоль­ный, применяется при небольшом числе трактов HDSL в узле, но часто оказывается удобнее настольного в сетевых приложениях, где большинство другого оборудования (например, мар­шрутизатор или УАТС) уже смонтировано в 19" стойку. Таким образом, один-два блока HDSL устанавливаются в тот же конструктив, причем нет необходимости в установке избыточной в этом случае 19" модульной кассеты. Наконец, некоторые из систем HDSL имеют специальный конструктив для регенератора, применение которого необходимо тогда, когда длина линии превышает допустимые значения (см. выше). Конструктив регенераторов делается таким обра­зом, чтобы обеспечить установку в колодцах и, как правило, предусматривает установку не­скольких регенераторов (то есть регенераторов для нескольких трактов HDSL) в одном корпусе.

Варианты электропитания. "Стоечный" вариант оборудования HDSL всегда должен иметь возможность электропитания от станционных батарей напряжением 48-60 В постоянного тока. "Настольный" и minirack блоки, как правило, имеют электропитание от бытовой сети на­пряжением 220 В переменного тока. Полезной является функция электропитания настольного или minirack модуля от сети 48-60 В постоянного тока, так как в сетевых приложениях эти блоки часто ставятся в помещениях телефонных станций (узлов), где предпочтительнее использова­ние гарантированного электропитания. Другой необходимой функцией электропитания "на­стольных" и minirack блоков является дистанционное фантомное электропитание (по сигналь­ным линиям). В этом случае при установке оконечных (или абонентских) блоков HDSL для со­хранения энергонезависимости работы сети не требуется применение источников бесперебой­ного питания, так как вся сеть HDSL запитывается от станционных батарей гарантированного питания. Блок HDSL, установленный на центральном узле, преобразует входное напряжение 48-60 В в напряжение дистанционного питания (как правило, около 100-150 В), которое ис­пользуется оконечным блоком HDSL. Функция дистанционного электропитания позволяет также легко организовать регенератор HDSL путем соединения двух блоков "спина к спине" с двух­сторонней подачей дистанционного питания на них.

Выбор пользовательских интерфейсов. На стороне линии модем HDSL имеет линей­ный интерфейс с кодом 2B1Q или CAP. определяемый фирмой-производителем оборудования (за исключением стандартизованных собственно линейного кодирования и энергетических па­раметров сигнала). На стороне пользователя, то есть на стороне модема HDSL. подключаемого к устройствам пользователя, интерфейс, напротив, является стандартным, полностью отвечаю­щим международным спецификациям для достижения совместимости с пользовательским обо­рудованием. Наиболее широко применямым в телефонии является интерфейс Е1 со скоростью передачи 2 Мбит/с. регламентируемый рекомендацией ITU-T G.703. Такой интерфейс обеспе-чивается всеми производителями оборудования HDSL. Интерфейс Е1 может предусматривать различные варианты деления на кадры (фреймы), в частности, в соответствии с рекомендацией G.704 или ISDN PRA (NT1). Многие модемы HDSL не производят деления на кадры, работая лишь в "прозрачном" режиме. Такой режим, однако, не позволяет обеспечить ряд важных функций резервирования (см. ниже), поэтому наиболее универсальное оборудование HDSL поддерживает разбиение на кадры. Для применения оборудования в сетях передачи данных (часто и при применении в сетях мобильной связи) важным является наличие интерфейсов, по­зволяющих программировать скорость по интерфейсу пользователя от 64 кбит/с до 2 Мбит/с с шагом 64 кбит/с (напомним, что в технологии HDSL линейная скорость при этом остается не­изменной). Таких интерфейсов несколько, например, V.35, V.36, Х.21. Наиболее часто исполь­зуется V.35, наличие других интерфейсов важно при разнообразии типов пользовательского оборудования. Некоторые системы позволяют установить два цифровых интерфейса, каждый из которых работает со скоростью М*64 кбит/с, при этом суммарная скорость по двум интер­фейсам не превышает 2048 кбит/с. Наличие такой функции позволяет организовать два неза­висимых цифровых канала по единственному тракту HDSL. Для связи локальных сетей или выхода в Интернет применяется Ethernet интерфейс, как правило, ЮВазеТ.

Режимы резервирования и защиты. Как и любое другое оборудование передачи, сис­темы HDSL предусматривают резервирование. В случае необходимости обеспечить полное ре­зервирование тракта Е1 применяется защита типа 7+7. Две пары модемов HDSL включаются в этом случае параллельно, желательно с использованием пар из разных кабелей. В случае вы­хода из строя одного из трактов (по причине выхода из строя кабельной пары или самой сис­темы HDSL), передача осуществляется по второму тракту, другими словами, обеспечивается 100% горячее резервирование. Второй способ защиты, назваемый partial mode, позволяет со­хранить частичную работу тракта Е1 при обрыве одной из пар. В системах HDSL, обеспечиваю­щих такой способ защиты, по обоим парам дублируется передача временных интервалов TSO и TS16, временные интервалы TS1-TS15 и TS17-TS31 назначаются на ту или иную кабельную па­ру. При обрыве одной пары временные интервалы, запрограммированные как "приоритетные". передаются по оставшейся в работе паре, вторая половина временных интервалов теряется. Благодаря тому. что TSO и TS16 дублируются по обоим парам, сохраняется работоспособность оконечного оборудования, например мультиплексоров или телефонных станций, естественно с потерей половины каналов.

Система управления. Оборудование HDSL нуждается в управлении. Наиболее часто для программирования локального блока HDSL применяется обычный последовательный интер­фейс, управление реализуется с компьютера, эмулирующего работу алфавитно-цифрового терминала, например типа VT100. В некоторых случаях обеспечивается также дистанционное конфигурирование, когда с локального терминала обеспечивается управление удаленным устройством HDSL, управляющая информация передается по тракту HDSL с использованием "избыточной" пропускной способности (суммарная линейная скорость по линейному тракту HDSL выше. чем скорость по пользовательскому интерфейсу - 2048 кбит/с). Наиболее сложной в реализации является централизованная система управления, позволяющая централизованно осуществлять контроль работы и управление многими сотнями систем HDSL, установленных на обширной территории. Связь между блоками HDSL, помимо использования HDSL трактов, осу­ществляется через глобальные сети, например, типа Internet, X.25 или Frame Relay. Централи­зованное сетевое управление осуществляется по определенным протоколам, которые могут быть частными, то есть применяемыми только одной фирмой-производителем, или стандарт­ными, то есть описанными в международных рекомендациях. Для систем HDSL особую важ­ность имеет наличие стандартных протоколов управления, например, SNMP или SMIP, так как в этом, случае покупатель оборудования HDSL может использовать уже установленные у него единые средства сетевого управления (например, управляющие коммутационным оборудова­нием) для управления линиями HDSL. Некоторые производители оборудования HDSL реализуют в своих системах также частные протоколы некоторых фирм, широко поставляющих технику связи. Это облегчает для оператора задачу интеграции управления HDSL с существующей сис­темой централизованного сетевого управления.

Диагностика линии. Пара модемов HDSL представляют собой достаточно точный изме­рительный прибор, показаний которого достаточно для оценки качества линии и определения параметров цифрового тракта. Большинство систем позволяют пользователю оценить соотно­шение сигнал/шум на проверяемой линии. Некоторые системы позволяют проводить полный мониторинг линии в соответствии с рекомендацией G.826.

Параметры некоторых наиболее известных систем HDSL сведены в табл. 4.3. В табл. 4.4 представлены параметры некоторых HDSL систем, реализующих модуляцию CAP.

4.4. Примеры применения и построения систем HDSL

Ниже, как пример одного из наиболее гибких решений оборудования HDSL, приведено краткое описание серии WATSON2, WATSON3 и WATSON4 производства Schmid Telecom AG.

Для организации линейного тракта в аппаратуре HDSL используются две технологии ко­дирования - 2B1Q и CAP. особенности и сравнение которых были приведены выше. В зави­симости от примененной технологии линейного кодирования различается и дистанция безре­генераторной передачи. Компания Schmid Telecom AG (Цюрих, Швейцария) является одним из ведущих мировых производителей оборудования HDSL В отличие от большинства других поставщиков. Schmid поставляет системы HDSL, основанные на обеих технологиях кодирова­ния - 2B1Q (WATSON2) и CAP (WATSONS, WATSON4). В системе WATSON4 впервые в мире применена технология кодирования CAP-128, обеспечивающая передачу потока 2 Мбит/с по одной паре медного кабеля. Дистанция передачи для систем серии WATSON представлена в табл. 4.1 (выше по тексту). Благодаря единству конструктивного исполнения систем WATSON, оператор имеет возможность гибкого выбора модема, оптимального по соотношению воз­можность/цена.

Опыт применения систем HDSL в России показывает, что оборудование WATSON3 (тех­нология CAP-64) безусловно превосходит по качественным параметрам (дальность, помехо­защищенность и т.д.) аппаратуру, основанную на технологии 2B1Q. Однако по ценовым пока­зателям, системы WATSON3 уступают WATSON2 ввиду того, что технология 2B1Q является существенно более распространенной и дешевой в производстве. Существенно, что с появ­лением системы WATSON4 (CAP-128) появилась возможность использования на относительно коротких линиях оборудования WATSON4, работающего по одной паре приблизительно на той же дистанции, что 2B1Q по двум парам. Стоимость WATSON4 практически одинакова с WATSON2, а благодаря экономии одной пары экономическая эффективность использования WATSON4 еще более увеличивается. Таким образом, появилась возможность полностью отка­заться от применения технологий 2B1Q.

Компанией Schmid Telecom AG предлагаются следующие системы HDSL (три из них описаны выше):

• WATSON2 с технологией 2B1Q. передает поток 1 Мбит/с по одной паре или 2 Мбит/с по двум парам;

• WATSON3 с технологией САР64, передает поток 1 Мбит/с по одной паре или 2 Мбит/с по двум парам;

• WATSON4 с технологией САР128, передает поток 2 Мбит/с по одной паре;

• WATSON4 Multi-Speed с технологией CAP, с изменяемой линейной скоростью, позволяет вести дуплексную передачу на скоростях от 128 кбит/с до 2048 кбит/с по одной паре с увеличением дальности работы при снижении линейной скорости.

Технология HDSL Schmid обладает явными преимуществами перед другими технология­ми организации цифровых трактов. В отличие от оптического волокна, коаксиального кабеля или радиолиний, системы HDSL могут быть установлены в считанные часы и имеют низкую стоимость. Автономно или в комбинации с другим телекоммуникационным оборудованием HDSL WATSON может применяться для:

• межстанционных связей цифровых или (совместно с мультиплексорами ИКМ-30 любого. типа) аналоговых АТС, для подключения учрежденческих АТС;

• замены сложных в обслуживании и требующих множества промежуточных регенерато­ров Линейных трактов ИКМ-30;

• уплотнения абонентских линий и организации абонентского выноса (совместно с муль­типлексорами временного разделения);

• организации доступа к высокоскоростным оптоволоконным трактам SDH или PDH;

• связи локальных сетей или высокоскоростного доступа к сетям передачи данных, в том числе Internet;

• соединения узлов коммутации и базовых радиостанций сотовых сетей связи.

Некоторые типовые примеры использования технологии HDSL даны на рис. 4.5-4.10 [29, 33-35].

Рис. 4.5. Межстанционная связь между цифровыми АТС

Риc. 4.6. Межстанционная связь между аналоговой и цифровой АТС

Рис. 4.7. Абонентский вынос

Рис. 4.8. Доступ к сети SDH

Рис. 4.10. Применение HDSL для соединения базовых станций в сотовых сетях связи

Перечень применений технологии HDSL расширяется с каждым годом по мере роста потребности в недорогом, быстром и надежном решении для высокоскоростной связи [33-35].

При построении систем HDSL WATSON применен блочный принцип. Оператор может выбрать вариант конструктивного исполнения, технологии линейного кодирования, протокола сетевого управления, тип интерфейса. Таким образом достигается гибкость выбора парамет­ров системы при сохранении низкой стоимости из-за отсутствия ненужной избыточности. В состав аппаратуры WATSON входят следующие блоки:

• Блок линейного окончания (LTU) для монтажа в модульной кассете 19" или в корпусе* minirack для стойки 19" (рис. 4.11).

• Блок сетевого окончания (NTU) в настольном исполнении или в корпусе minirack для монтажа в стойку 19".

• Резервированный модуль подключения питания (PCU) для кассеты 19" (выполнен в виде двух раздельных модулей).

• Модуль управления (CMU) для кассеты 19" для легкой интеграции с системами центра­лизованного сетевого управления на базе протокола SNMP.

• Регенератор для особенно больших расстояний.

• Кассета 19", в которую могут устанавливаться модули WATSON2, WATSON3 и WATSON4 (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Кассета 19" с блоками CMU. PCU (2 шт.) и LTU (12 шт.)

Функциональные возможности системы WATSON:

• Скорость по интерфейсу пользователя (G.703) 2 Мбит/с.

• Любая скорость (кратная 64 кбит/с) - до 2 Мбит/с (V.35, V.36, Х.21) по интерфейсу пользователя.

• Изменения линейной скорости (144, 256, 512, 1048 кбит/с) с соответствующим измене­нием дальности работы.

• Интерфейс Ethernet ЮВазеТ с функцией моста (bridge) - для непосредственного под­ключения ЛВС.

• Работа по одной паре - со скоростью до 1 Мбит/с (WATSON2, WATSONS) или до 2 Мбит/с (WATSON4).

• Два интерфейса (М*64 кбит/с каждый) - для независимой работы двух трактов со ско­ростью до 1 Мбит/с каждый, т.е. система выполняет функции двухканального мультип­лексора.

• Резервирование по одной паре - в случае обрыва одной из пар по другой передаются 15 информационных временных каналов, а также каналы 0 и 16, используемые обычно для сигнализации и управления.

• Полное резервирование 1+1 - две пары систем HDSL устанавливаются параллельно, в случае выхода из строя одной из них, вторая (горячий резерв) обеспечивает передачу полного потока 2 Мбит/с.

• Режим работы - прозрачный или режим с разбивкой по кадрам (G.703. G.704, ISDN PRA).

• Питание модулей NTU и регенератора - локальное или дистанционное (по линии).

• Управление - локальное (по интерфейсу RS232) или дистанционное (по вторичному ка­налу), централизованное сетевое управление.

• Система измерения параметров линии, сигнализации ошибок и определения качества передачи - встроенная.

Ниже представлено подробное описание каждого из блоков системы:

Блок линейного окончания (LTU). Модуль LTU обычно устанавливается на узле сети (в помещении АТС) в виде модуля для кассеты 19" (рис. 4.13) или в корпусе minirack для монта­жа в стойку 19". На переднюю панель выведены индикаторы работы локального и удаленного модулей, все необходимые разъемы для подключения пользовательских интерфейсов, линей­ный интерфейс и разъем для подключения резервного модуля (1+1).

Рис. 4.13. Блок линейного окончания LTU для монтажа в модульной кассете 19"

Линейная часть блока LTU, кроме приемопередатчиков HDSL, содержит цепи для подачи дистанционного питания, контроля синхронизации и для передачи сигналов дистанционного управления. Синхронизация может быть установлена как внешняя, внутренняя или восстанов­ленная (из линии).

Блок сетевого окончания (NTU) обычно используется как удаленный (абонентский) модуль, подключенный к LTU, или для соединений точка-точка. Он изготавливается в вариан­те Table Top (рис. 4J4) (настольный) или в корпусе minirack для монтажа в стойку 19". На пе­редней панели находятся индикаторы работы локального и удаленного модулей. На задней панели находятся линейный интерфейс и интерфейс управления, разъемы для подключения пользовательских интерфейсов.

Рис. 4.14. Блок сетевого окончания в исполнении Table Top

Для корпуса Table Top в случае локального электропитания внешний выпрями­тель/преобразователь обеспечивает напряжение 48 В от сети 220 В. В варианте minirack преобразователь находится внутри корпуса. По требованию модуль NTU комплектуется компонентами для настенного монтажа.

Регенератор (Repeater) (рис. 4.15) выполнен в виде одной платы для двух пар. В зави­симости от требуемого исполнения корпуса, конструкция может быть изменена. Имеется спе­циальный корпус для подземного монтажа. Допускается дистанционное или локальное элек­тропитание и обеспечивается регенерация CRC-6.

Управление. Серия оборудования WATSON допускает локальное или дистанционное конфигурирование, все операции по которому выполняются программно. Конфигурирование осуществляется с терминала типа VT100 или персонального компьютера. Можно использовать ручной малогабаритный терминал PSION За со специальным программным обеспечением Schmid (рис. 4.16).

При интеграции в существующие системы управления на базе протокола SNMP можно использовать модуль управления (CMU). Schmid также предлагает законченную централизо­ванную систему управления на базе платформы Spectrum (Cabletron). Для специфических применений обеспечивается совместимость с интерфейсами управления различных произво­дителей, в частности ХМР1 Bosch, HP OpenView.

Рис. 4.16. ПО централизованного сетевого управления, ручной терминал PSION

Все оборудование Schmid Telecom производится в соответствии с международными стандартами качества ISO 9001. Вся аппаратура сертифицирована Минсвязи РФ (Госкомите­том по связи и информатизации). Оборудование WATSON более двух лет применяется на се­тях связи России ведущими операторами, такими как Ростелеком, Глобал Один, ТелеРосс. городскими телефонными сетями Москвы, Новосибирска. Краснодара. Пензы, Казани, Влади­востока, ОАО "Электросвязь" многих регионов страны, операторами сотовых сетей и многими другими пользователями.