Optimalizácia využitia kapacít a použitých technológií SDH a PDH siete DIPLOMOVÁ PRÁCA MICHAL PRÁZNOVSKÝ

Optimalizácia využitia kapacít a použitých technológií SDH a PDH siete DIPLOMOVÁ PRÁCA MICHAL PRÁZNOVSKÝ ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií Študijný odbor: Telekomunikácie Vedúci diplomovej práce: Ing. Peter Zuberec Stupeň kvalifikácie: inžinier (Ing.) Dátum odovzdania diplomovej práce: 19.5.2006 ŽILINA 2006

Abstrakt Práca prináša informácie o súčastnom stave vysokorýchlostných optických prenosových technológiách, ich využívaním v praxi a návrh nového optimalizovaného riešenia. Teoretická časť sa zaoberá popisom PDH a SDH technológie, ich jednotlivých konštrukčných blokov a spracovaním teórie optického vlákna. Ďalej je venovaná pozornosť optickému sieťovaniu, pozorovaniu rôznych modelov, ktoré sú použité v súčastných PDH a SDH transportoch. Praktická časť obsahuje popis používaných zariadení spol. Dial Telecom a.s., ich funkcie a využitie. Uvádzam ukážky topológie siete, ktorá bola diagnostikovaná a vytvorenie spojenia E1 s prenosovou hodnotou 2Mbit/s. Záverečná časť uvádza návrh pre budúce rozšírenie metropolitnej siete, s ohľadom na aktuálnu topológiu a implementované zariadenia. Návrh predostiera ekonomické možnosti efektívneho zvyšovania prenosovej kapacity, so zreteľom na rozširujúce sa rady zákazníkov.

, Elektrotechnická fakulta, Katedra telekomunikácií ANOTAČNÝ ZÁZNAM - DIPLOMOVÁ PRÁCA Priezvisko, meno: Práznovský, Michal školský rok: 2005/2006 Názov práce: Optimalizácia využitia kapacít a použitých technológií SDH a PDH siete Počet strán: 59 Počet obrázkov: 39 Počet tabuliek: 2 Počet grafov: 1 Počet príloh: 0 Použitá lit.: 15 Anotácia (slov. resp. český jazyk): Diplomová práca sa zaoberá optimalizáciou využitia kapacít a použitých technológií SDH a PDH siete. Nachádza sa v nej výstavba spojenia v transportnej sieti, diagnostika siete a vyhodnotenie prenosu. Obsahuje návrh pre budúce rozšírenie metropolitnej siete, s ohľadom na aktuálnu topológiu a implementované zariadenia. Anotácia v cudzom jazyku (anglický resp. nemecký): This diploma project deals with optimalization available capacity and used technology of SDH and PDH network. There is a connection build-up of transport network, diagnostic of network and an evaluation of transmission. Includes the plan of metropolitan network for future with look-out for present topology and build-in equipment. Kľúčové slová: SDH sieť, PDH sieť, transportná optická sieť, multiplexor, rozhranie, optimalizácia, diagnostika, výstavba spojenia, ITU-T odporúčanie, kapacita okruhu Vedúci práce: Ing. Peter Zuberec Recenzent práce : prof. Ing. Milan Dado, PhD. Dátum odovzdania práce: 19. 5. 2006

OBSAH 1. ÚVOD... 1 2. CIEĽ RIEŠENIA... 2 3. VÝVOJ A ŠTANDARDIZÁCIA SDH... 3 3.1 Čo je SDH?... 3 3.2 Čo je PDH?... 3 3.3 Dôvody vývoja SDH... 3 3.4 Ďalšie dôvody vývoja SDH... 5 3.5 Štandardizácia SDH... 5 3.6 Rozdelenie prenášaných informácií v SDH... 6 3.7 Charakteristika PDH... 6 3.8 Charakteristika SDH... 7 4. JEDNOTLIVÉ KONŠTRUKČNÉ BLOKY SDH... 8 4.1 Kontajner... 8 4.2 Vitruálny kontajner... 8 4.3 Prítoková jednotka a administratívna jednotka... 8 4.4 Smerník administratívnej jednotky... 9 4.5 Synchrónny prenosový modul STM-N... 9 4.5.1 Technológia fyzickej vrstvy...9 4.5.2 Štruktúra rámca STM-N...9 4.5.3 Prenosové rýchlosti...11 4.5.4 Popis bajtov hlavičky sekcie...12 4.6 Hlavčka cesty, POH... 14 4.7 Multiplexný prenosový princíp v SDH... 14 5. OPTICKÉ VLÁKNO... 16 5.1 Optické vlákno ako hlavné prenosové médium v SDH... 16 5.2 Optické vlákno v praxi... 17 5.3 Mnohomódové optické vlákno... 18 5.4 Jednomódové optické vlákno... 19 5.5 Kľúčové prenosové parametre optického vlákna... 19 5.5.1 Index lomu, skupinový index lomu, numerická apertúra...19 5.5.2 Tlmenie optického vlákna...21 5.5.3 Disperzia optického vlákna...23 5.5.4 Súhrnné parametre jednomódového optického vlákna...24 5.5.5 Hlavné výhody prenosu informácií pomocou optických vlákien...24 6. OPTICKÉ SIEŤOVANIE A SIETE SDH... 25 6.1 Technológia SDH v optickom prenose... 25 6.1.1 IP a súvislosť s SDH...26 6.1.2 Kombinácia technológií SDH, ATM a IP...26 6.1.3 IP verzia 4...27 6.1.4 IP verzia 6...28

7. SIETE S OPTICKÝM FREKVENČNÝM MULTIPLEXOM... 30 7.1 Princíp multiplexu vlnových dĺžok... 30 7.1.1 Optické vlnové multiplexovanie, WDM...30 7.1.2 Optický časový multiplex, OTDM...32 8. POPIS VYUŽÍVANEJ TECHNÓGIE SPOL. DIAL TELECOM A.S... 33 8.1 WaveStar ADM 16/1 Compact Release 2.1... 33 8.1.1 Funkcie WaveStar ADM 16/1 Compact...34 8.1.2 Aplikácie WaveStar ADM 16/1 Compact...36 8.1.3 STM-16, Point-to-point topológia...37 8.1.4 Uni-directional broadcast...37 8.1.5 Optické rozhranie kruhového prístupového uzla s STM-1...38 8.1.6 Ethernet pakety cez SDH...38 8.1.7 Dual homing STM-1 na okruhový prístup...40 8.2 WaveStar AM 1 Plus... 41 8.2.1 Základný panel WaveStar AM 1 Plus...41 8.3 SDH v praxi... 43 9. SCHÉMA OPTICKEJ SIETE SPOL. DIAL TELECOM A.S... 44 10. MERANIE A DIAGNOSTIKA SIETE... 45 10.1 Acterna ANT-5, SDH Access Tester... 45 10.2 Diagnostika siete... 46 10.3 Konfigurácia parametrov pre výstavbu spojenia E1... 46 10.4 Vytvorenie logickej cesty pre testovaný signál E1... 47 10.5 Vyhodnotenie diagnostiky merania... 49 10.6 ITU-T, G.826 analýza... 51 11. NÁVRH NA OPTIMALIZÁCIU SIETE A INTEGRÁCIA PRENOSOVÝCH ZARIADENÍ... 52 11.1 Optimalizácia siete... 53 11.2 Integrácia prenosových zaradení... 53 11.3 Metropolitný plán siete... 54 11.3.1 Poskytovanie stupňovateľného prístupu pre zákazníkov...56 11.3.2 Podpora Eternetu a TDM na jednej platforme...56 11.3.3 Nižšie prevádzkové náklady, integrácia a kompatibilita...57 11.3.4 Ponuka flexibilného rozmiestnenia...57 12. TECHNICKO-EKONOMICKÉ ZHODNOTENIE PRÁCE... 58 12.1 Technické zhodnotenie optimalizácie... 58 12.2 Ekonomické zhodnotenie optimalizácie... 58 13. ZÁVER... 59

Zoznam obrázkov a tabuliek Obr. 3.3.1 Multiplexovanie v SDH 4 Obr. 4.5.3.1 Štruktúra STM-N rámca 11 Obr. 4.5.3.2 STM-1 rámec rozvinutý na časovú os 12 Obr. 4.5.3.3 Rámec STM-4 13 Obr. 4.5.4.1 Maticová štruktúra STM 1 rámca 15 Obr. 4.7.1 Vzťah medzi multiplexnými štruktúrami 16 Obr. 5.1.1 Uhly odrazov a numerická apertúra v optickom vlákne 18 Obr. 5.1.2 Štruktúra optických vlákien 19 Obr. 5.3.1 Mnohomódové vlákno so stupňovitým indexom lomu 20 Obr. 5.3.1 Mnohomódové vlákno s gradientním indexom lomu 20 Obr. 5.4.1 Jednomódové optické vlákno 21 Obr. 5.5.2.1 Tlmenia optického vlákna od vlnovej dĺžky 25 Obr. 6.1.1 Spôsoby vrstvenia protokolov v rámci opt. prenos. sietí 28 Obr. 6.1.1 Formát datagramu IPv4 30 Obr. 6.1.1 Formát datagramu IPv6 32 Obr. 7.1.1.1 Principiálny náčrt WDM prenosu 34 Obr. 7.1.2.1 Principiálny náčrt OTDM prenosu 35 Obr. 8.1.1 Základná architektúra systému WaveStar ADM 16/1 C 37 Obr. 8.1.2 WaveStar ADM 16/1 Compact 38 Obr. 8.1.3.1 Znázornenie koncových treminálov 0x1 STM-16 40 Obr. 8.1.3.2 Znázornenie Uni-directional broadcast 40 Obr. 8.1.5.1 Znázornenie okruhových prístupov 41 Obr. 8.1.6.1 Ethernet nad SDH 42 Obr. 8.1.6.2 Dual homing STM-1 43 Obr. 8.2.1.1 WaveStar AM 1 Plus 44 Obr. 8.2.1.2 WaveStar AM 1 Plus, zadný panel 45 Obr. 9.1.1 Schématická mapa siete spol. Dial Telecom a.s. 47 Obr. 9.2.1 Acterna ANT-5 48 Obr. 9.3.1 Nastavenie parametrov (Tx) a (Rx) 50

Obr. 9.3.1 Nastavenie merania oneskorenia 50 Obr. 10.4.1 Nastavenie par. pre smerovanie testovaného signálu E1 51 Obr. 10.4.2 Zobrazenie jednotlivých CrossConect spojení 52 Obr. 10.5.1 Zobr. výsledkov merania na prístroji Acterna ANT-5 53 Obr. 10.5.2 Príklad alarm listu pre diagnostiku siete 54 Obr. 10.6.1 Vyhodnotenie merania G.826 55 Obr. 11.1 Topológia siete, oblasti A a B pre optimalizáciu siete 56 Obr. 11.2.1 Topológia siete, oblasti A a B po optimalizácii siete 58 Obr. 11.3.1 Príklad komplexnej topológie navrhnutej MAN siete pre spol. Dial Telecom a.s. 59 Obr. 11.3.1.1 Zariadenie AMU 60 Tab. 4.5.3.1 Hierarchia signálov podľa SDH/SONET 12 Tab. 5.5.4.1 Súhrnné parametre jednomódového optického vlákna 26

Zoznam skratiek a symbolov ADM Add and Drop Multiplexor Add/Drop multiplexor zariadenie ATM Asynchronous Transfer Mode Asynchónny prenosový mód AU Administrative Unit Administratívna jednotka AUG Administrative Unit Group Skupina administratívnych jednotiek CIDR Classless Inter Domain Routing Netriedné vnútro-doménové smerovanie CCITT Consultative Comitee for Medzinárodný poradný výbor Internationanal Telegraph and pre telegrafiu a telefóniu Telephone CCM Cross-Connect Multiplex Cross-Connect multiplexovanie DELAY Delay Oneskorenie DWDM Dense Wavelength Division Hustý vlnovodĺžkový multiplex Multiplexing IDN Integrated Digital Network Integrovaná digitálna sieť ISDN Integrated Services of Digital Digitálna sieť integrovaných služieb Network IP Internet Protocol Internetový protokol IPv4 Internet Protocol version 4 Medzisieťový protokol verzia 4 IPv6 Internet Protocol version 6 Medzisieťový protokol verzia 6 ITU-T International Telecommunication Medzinárodná telekomunikačná Union-Telecommunication únia-sektor normalizácie ň Standards Sector v telekomunikáciách LAN Local Area Network Lokálna sieť MAN Metropolitan Area Network Metropolitná sieť MSOH Multiplex Section Overhead Hlavička multiplexného úseku NAT Network Address Translation Preklad sieťových adries OC Optical Carrier Optická prenosová jednotka OTDM Optical Time Division Multiplex Optický časový multiplex PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Plesiochrónna digitálna hierarchia

POH Path Overhead Cesta hlavičky QoS Quality of Service Kvalita služby RSOH Regenerator Section Overhead Hlavička regeneračného úseku SDH Synchronous Digital Hierarchy Synchrónna digitálna hierarchia SONET Synchronous Optical NETwork Synchrónna optická sieť SOH Section Overhead Pole hlavičky STM-N Synchronous Transfer Modul-N Synchrónny transportný modul úrovne N STS-1 Synchronous Transport Signal Synchrónny prenosový signál úrovne1 TCP/IP Transfer Control Protocol/Internet Protokol na riadenie Protocol prenosu/internetový protokol TDM Time Division Multiplexing Časový multiplex TMN Telecommunikation Management Telekomunikačná riadiaca sieť Network TU Tributary Unit Prítoková jednotka TUG Tributary Unit Group Skupina prítokových jednotiek VC Virtual Container Virtuálny kontajner VLSM Variable Length Subnet Mask Variabilná dĺžka masky podsiete WDM Wavelength Division Multiplexing Vlnovodĺžkový multiplex

1 Úvod V rozvoji komunikácie sú čoraz častejšie kladené nároky na prenosové kapacity, tieto sa neustále zvyšujú a súvisia nielen s rozvojom telekomunikačných služieb, ale najmä s rýchlo sa rozširujúcim využívaním informačných technológií a s nástupom širokopásmových multimediálnych služieb. Telekomunikačné služby prešli vývojom niekoľkými etapami a v súčasnosti je charakterizovaný snahou o jednotnú celosvetovú sieť s identickými spojovacími, prenosovými a riadiacimi sieťovými prostriedkami. Množstvo existujúcich a funkčne odlišných sietí spôsobuje ťažkosti pri ich vzájomnej komunikácii. Ideálom je preto jednotná, univerzálna sieť, ktorá pomocou multimediálnych terminálov dovolí všetky druhy komunikácií a služieb. Digitalizáciou telefónnej siete vznikla integrovaná digitálna sieť IDN (Integrated Digital Network), ktorej pokračovaním je prvá štandardizovaná sieť s integrovanými službami ISDN (Integrated Services of Digital Network, Digitálna sieť integrovaných služieb). Chrbticovú kosť ISDN siete tvoria spojovacie a prenosové prostriedky digitálnej telefónnej siete. Dôležitým krokom v prenosovej technike bolo vyvinutie nového celosvetového štandardu, ktorý nahrádza predchádzajúce rozdielne americké a európske prenosové hierarchie. Štandard SDH (Synchronous Digital Hierarchy, Synchrónna digitálna hierarchia) je určený pre systémy s prenosovou rýchlosťou väčšou alebo rovnou ako 150Mbit/s. Pomocou vysokorýchlostnej aplikácie a rapídnym nárastom počtu užívateľov pripojených k sieti, vznikla požiadavka na sieťovú infraštruktúru, ktorá je schopná doručovať obrovské množstvo dát v reálnom čase aj cez rozľahlú oblasť. Optické vlákno sa pre budúce vysokorýchlostné siete ukázalo ako vynikajúce prenosové médium vzhľadom na jeho obrovskú prenosovú kapacitu. Okrem toho, optické vlákno má len veľmi nízke tlmenie a extrémne nízku bitovú chybovosť, aj vďaka čomu sa v dnešnej dobe stalo ideálnym prenosovým médiom pre komunikáciu na veľké vzdialenosti. 1

2 Cieľ riešenia Cieľom tejto diplomovej práce je zaoberať sa problematikou optického prenosu a jeho využitím v optických transportných sieťach. Práca je zameraná na optimalizáciu využitia kapacít a použitých technológií SDH a PDH siete spoločnosti Dial Telecom a.s. Zameriavam sa na popis vysokorýchlostnej technológie SDH, ktorá dominuje v dátových prenosoch. Čiastočne popisujem technológiu a stručne charakterizujem optickú sieť spoločnosti Dial Telecom a.s., ktorej kompletná topopógia podlieha utajeniu a z tohto dôvodu bola pozmenená. Ďalšie časti práce približujú vytváranie prenosových ciest, ich základné parametre a využitie v optických prenosových sieťach. V závere je predstavený návrh na optimalizáciu vyťaženia siete, integráciu prenosových zariadení, rozšírenie okruhov a zvýšenie kapacity. Využitím meracích prístrojov sa vykoná diagnostika a príslušné merania na sieti SDH a PDH. 2

3 Vývoj a štandardizácia SDH 3.1 Čo je SDH? V Európe používaná synchrónna digitálna hierarchia (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) je veľkokapacitný prenosový systém, umožňujúci prenášať rôzne typy signálov. Definovaním SDH, bola po prvýkrát vytvorená a štandardizovaná celosvetová multiplexná hierarchia, ktorá vznikla na základe amerického štandardu SONET (Synchronous Optical NETwork, synchrónna optická sieť), ktorý bol vynútený rozmáhajúcou sa nekompatibilitou optických rozhraní v prenosových systémoch. SDH a SONET sú takmer identické štandardy na prenos dát prostredníctvom optického prenosového média. SDH počíta s prenosom po optických vláknach, avšak, na krátke vzdialenosti umožňuje prenos aj po metalickom vedení. Hierarchia SONET/SDH je založená na prevode synchrónneho multiplexovaného signálu na sled optických pulzov, transportovaných do miesta určenia jednomódovými optickými vláknami. 3.2 Čo je PDH? Plesiochrónna digitálna hierarchia (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH) je považovaná za predchodcu SDH. PDH je flexibilnejšia, umožňuje priamy prístup k jednotlivým príspevkovým signálom a má zabezpečenú synchronizáciu. Asynchrónne digitálne multiplexné zariadenie pre združovanie digitálnych signálov v PDH podľa doporučení CCITT G.702 vychádzalo z klasickej filozofie prenosovej techniky, kde je cieľ na danom prenosovom prostredí vytvoriť požadovaný počet telefónnych okruhov medzi dvomi uzlami siete, v ktorých spojovacie zariadenie prepojuje buď nf telefónne kanály v základnej polohe alebo PCM kanály 64 kbit/s. 3.3 Dôvody vývoja SDH Telekomunikačná sieť a jej inteligencia jednotlivých prvkov sa v náväznosti na využívané technológie neustále zvyšuje v dôsledku stále výkonnejšieho programového vybavenia spojovacích a prenosových zariadení. To vytvára predpoklady pre nové spôsoby riešenia stratégie smerovania prevádzky, riadenia a dohľadu siete, pre vytváranie programovo riadených sietí s pružnou konfiguráciou. Pre využitie možností, ktoré sa 3

ponúkajú vďaka distribuovanej inteligencii digitálnych prenosových a spojovacích zariadení, je výhodnejšia synchrónna prenosová sieť s centrálnym počítačom podporovaným riadením a dohľadom oproti asynchónnej sieti s prenosom plesiochrónnych signálov s decentralizovaným manuálnym dohľadom s prepájaním okruhov. Vysoká prenosová kapacita optických vlákien vyžaduje technicky a hlavne ekonomicky pružný spôsob skupinovania digitálnych signálov s možnosťou programovo riadeného vydeľovania digitálnych skupín kanálov v jednotlivých uzloch prenosovej siete. Pre tieto potreby sú asynchrónne digitálne muldexy PDH nevyhovujúce vzhľadom ku svojej základnej koncepcii prekladania združovaných signálov po bitoch a s tým súvisiacou nedostupnosťou jednotlivých kanálov v digitálnych signáloch PDH vyššieho rádu. US-hrierarchia 1 24 64 kbit/s ISDN 1,5 Mbit/s 96 24 kanálov 6 Mbit/s 45 Mbit/s Nad 140 Mbit/s SDH Plesiochrónna hrierarchia po 140 Mbit/s 155 Mbit/s n x 155 Mbit/s 64 kbit/s ISDN 1 CEPT-hrierarchia 2 Mbit/s 30 8 Mbit/s 120 34 Mbit/s 480 140 Mbit/s 1920 kanálov STM 1 STM N Obr. 3.3.1 Multiplexovanie v SDH Nedostupnosť PCM kanálov 64 kbit/s v PDH vyšších rádov, ktorá vyžaduje pri vydeľovaní a komutácii PCM kanálov a digitálnych skupín telefónnych kanálov v prenosových sietiach s plesiochrónnymi muldexami demultiplexovať signály vyšších rádov až na úroveň prvého rádu, alebo signálu 64 kbit/s, neštandardizované linkové rozhrania v digitálnych traktoch týchto systémov, nejednotnosť digitálnej plesiochrónnej 4

hrierarchie (Európa, USA, Japonsko) bola preto s postupujúcou celesvetovou digitalizáciou telekomunikačných sietí základným technickým dôvodom pre spracovanie jednotného medzinárodného platného štandardu, ktorý by umožnil kompatibilitu digitálnych sietí a prenosvých prostriedkov v globálnom merítku. [1] 3.4 Ďalšie dôvody vývoja SDH Okrem týchto technických dôvodov existujú ešte ďalšie dôležité dôvody prevádzkové a ekonomické, ktoré smerujú vývoj digitálnych prenosových sietí k synchrónnym sietam s centrálnym programovým riadeným. Je potrebné aby v danom regióne neboli vedľa seba paralelne budované siete rôznych služieb s rozdielnymi protokolmi a zariadeniami, ale aby prevádzkovateľ jednotnej integrovanej prenosovej siete mal možnosti zabezpečiť prenájom komplexných služieb. Takýmto požiadavkám vyhovuje pružná flexibilná sieť. Cieľom štandardizačných práci na medzinárodnej úrovni bolo vytvorenie celosvetového štandardu pre digitálne prenosové prostredie, ktoré by spĺnalo vyššie uvedené požiadavky na prenosové siete s počítačovým riadeným a dohľadom siete. 3.5 Štandardizácia SDH Nové štantardy sa začali vypracovávať v USA v roku 1986 pre severoamrickú synchrónnu optickú sieť SONET. Táto norma používa ako prvý hierarchický stupeň synchrónny skupinový signál s prenosovou rýchlosťou 51,84 Mbit/s. Odporúčania boli časom upravované podľa potrieb. Normalizácia SDH bola ukončená v roku 1996 a je zlúčená do odporúčania G.707. Prechod od zariadení PDH k zariadeniam SDH je možné chápať iba ako zámenu jednej generácie digitálnych prenosových zariadní na inú, novšiu. Tento prechod je nutné vidieť vo všetkých súvislostiach, nie iba ako zámenu zariadenia a zmenu konfigurácie prenosových sietí, ale hlavne ako prostriedok pre radikálnu zmenu prevádzkovej a obchodnej politiky prevádzkovateľov sietí. Synchrónne digitálne muldexy, umožňujú na rozdiel od plesiochrónnych muldexov priamu dostupnosť k združovaným plesiochrónnym príspevkovým signálom. Okrem vytvárania základného synchrónneho skupinového signálu s prenosovou rýchlosťou 155,520 Mbit/s, tzv. synchronného prepravného mobulu STM-1 a vytvárania 5

vyšších synchrónnych prepravných modulov STM-N ako priamych multiplexovaných príspevkových signálov, tak aj bajtovým multiplexovaním synchrónnych skupinových signálov STM nižších úrovní, môžu plniť aj integrované funkcie sieťových uzlov. Jedná sa hlavne o funkcie programovo riadených digitálnych rozvádzačov CCM (Cross- Connect Multiplex) a programovo riadených digitálnych vydeľovacích zariadení ADM (Add and Drop Multiplex). Pre združovanie, komutáciu a vydeľovanie signálov je štandardizovaný iba jeden typ sieťového rozhrania, čo spolu s integrovanými funkciami CCM a ADP zlacňuje výstavbu a riadenie siete. Synchrónne muldexy vytvárajú tiež pomocné kanály s dostatočnou prenosovou kapacitou pre nasadenie systémov dohľadu a riadenia siete. [1] 3.6 Rozdelenie prenášaných informácií v SDH Informáciu prenášanú v SDH môžeme rozdeliť do troch hlavných skupín: užitočná informácia, riadiaca informácia a smerníky. Užitočná informácia zaberá najväčšiu časť prenášaných dát. Riadiacu informáciu zastupujú polia hlavičiek slúžiace na údržbu, dohľad a na riadenie zariadení systémov SDH. Smerník bolo potrebné zaviesť, aby synchronizácia systému zostala zachovaná a aby bolo vkladanie a vyberanie signálov efektívnejšie a jednoduchšie. Detailnejšie informácie sú uvedené v nasledujúcej časti. 3.7 Charakteristika PDH Problém bitovej synchronizácie nemožno dosiahnuť celkom presnú frekvenčnú a fázovú synchronizáciu generátora taktu. Združované signály v PDH nemajú oproti signálu vyššieho rádu pevný časový vzťah. V signále vyššieho rádu je vyčlenená rezerva pre odchylky (=predpokladá sa presný súbeh združovaných signálov, ale odchýlka je v predpísaných medziach). Rozdiel v taktoch príspevkov pri prevode do vyššieho rádu sa v prípade potreby kompenzuje tzv. výplňovými bitami na vyhradených miestach rámca (technika bit stuffing ). 6

Multiplexovanie príspevkov do multiplexu vyššieho rádu sa vykonáva po bitoch vyšší rád má o málo vyššiu bitovú rýchlosť, ako je súčet bitových príspevkov, aby bolo možné uplatniť technológiu bit stuffing. Problém: Nemožno priamo pristúpiť k niektorému príspevku multiplexu bez úplného rozobrania multiplexu, nie je pevný vzťah medzi rámcom nižšieho a vyššieho rádu. 3.8 Charakteristika SDH Pevný časový vzťah medzi signálom nižšieho a vyššieho rádu. Predpokladá synchrónne multiplexovanie príspevkov po bajtoch. Rozdiel vo fáze a oneskorenia sa riešia pomocou virtuálnych kontajnerov a ukazovateľa začiatku kontajnera v rámci. Kontajner je rámec jednoznačne určený pre prenos signálu. Kontajnery plávajú v informačnom poli rámca (alebo vyššieho kontajnera). Možnosť vyrovnávať oneskorenie posunutím pozície kontajneru. Pozícia kontajnera je označená pointrom v rámci. Pomocou prístupu cez ukazovateľa možno z rámca priamo vyberať požadovaný príspevok bez nutnosti postupného rozoberania multiplexom. Väčší pomer popisných informácií (záhlavie rámcov, virtuálne kontajnery). Pre vysoké rýchlosti, najnižia STM-1, 155 Mbit/s (tu končí PDH). Prenosové médium je optika. 7

4 Jednotlivé konštrukčné bloky SDH 4.1 Kontajner Kontajner (Container, C) je definovaný formát údajov tak, že každý kontajner zodpovedá už existujúcej plesiochrónnej bitovej rýchlosti. Do kontajnerov sú umiestňované všetky prítokové signály. 4.2 Vitruálny kontajner Pridaním hlavičky cesty (Path Overhead, POH) ku kontajneru je vytvorený virtuálny kontajner (Virtual Container, VC). VC už teda obsahuje aj užitočnú aj riadiacu informáciu a toto spojenie zostáva počas celej cesty nemenné. Tvorí samostatnú skupinu, ktorá môže byť v tejto podobe prepínaná v sieti vo svojej úrovni, alebo môže byť multiplexovaná do vyšších skupín. 4.3 Prítoková jednotka a administratívna jednotka Každý VC je vybavený ukazovateľom, s ktorým tvorí prítokovú jednotku (Tributary Unit, TU) alebo administratívnu jednotku (Administrative Unit, AU). TU (AU) sú multiplexované do skupiny prítokových jednotiek (Tributary Unit Group, TUG), alebo do skupiny administratívnych jednotiek (Administrative Unit Group, AUG), ktoré vytvárajú informačné pole v STM-1 (Synchronous Transfer Modul-1, Synchrónny transportný modul úrovne 1). Administratívna jednotka pozostáva z virtuálnych kontajnerov vyššieho rádu a zo smerníka administratívnej jednotky, ktorý udáva posun začiatku rámca užitočnej informácie od začiatku rámca sekcie multiplexovania. Virtuálny kontajner VC priradený určitej AU nemá fixné posunutie vzhľadom na rámec STM-N (Synchronous Transfer Modul-N, Synchrónny transportný modul úrovne N). AU smerník pevné umiestnenie v rámci STM-N má a udáva polohu prvého bajtu VC. [2] 8

4.4 Smerník administratívnej jednotky AU smerník umožňuje flexibilné a dynamické zarovnávanie VC vo vnútri rámca AU. VC má dovolené vznášať sa v rámci AU. To znamená, že VC môže začať kdekoľvek v užitočnej informácii rámca AU. Zvyčajne začína v jednom AU rámci a končí až v ďalšom. Použitie smerníka umožňuje jednoduché vkladanie a výber nižších skupín signálov z vyšších, a to bez potreby demultiplexovania. Tým sa minimalizuje oneskorenie pri spracovaní prenášanej informácie. Ak nastane frekvenčný posun medzi AUG a príslušným VC, hodnota smerníka sa zmení ako bude potrebné. V prípade fázového posuvu sa využíva buď rezervný bajt pre zápornú justifikáciu, alebo sa pridáva stuffingový bajt pre zápornú justifikáciu. V prvom prípade sa VC posunie o jedno miesto doľava, v druhom prípade o jedno miesto doprava. Túto zmenu zaregistruje smerník, ktorý sa v prvom prípade dekrementuje o jednotku, v druhom prípade inkrementuje o jednotku. Tak je stále zachovaná aktuálna informácia o polohe signálu v rámci. Justifikačné pole je pri menších TU jeden bajt, pri AU-4 tri bajty. Vkladanie justifikačnej informácie vyrovnáva fázové posuvy v uzle, ale zvyšuje celkový jitter v kaskádovej sieti. Takto vzniknutý jitter je väčší ako pri PDH, pretože sa vkladajú justifikačné bajty a nie bity. [2] 4.5 Synchrónny prenosový modul STM-N 4.5.1 Technológia fyzickej vrstvy Hierarchia SONET/SDH predstavuje fyzickú vrstvu a špecifikuje prenosovú rýchlosť, multiplex, kódovanie a prenosové médium. SONET/SDH si možno predstaviť ako rozhranie medzi prepínačom a optickým vláknom. 4.5.2 Štruktúra rámca STM-N Synchrónny transportný modul úrovne N je informačná štruktúra úrovne N pre SDH. Je zostavovaný bajtovým prekladaním N paralelných rámcovo synchronizovaných STM-1 užitočných informácií a AU smerníkov. Ako môžeme vidieť na obr. 4.5.3.1, skladá sa z informačného poľa hlavičiek (Section Overhead, SOH), zo smerníkov AU a z užitočnej informácie, usporiadaných do rámcovej štruktúry opakujúcej sa každých 125µs. Základný prenosový rámec SDH je 9

STM-1. Dvojdimenzionálna reprezentácia STM-1 rámca pozostáva z 9 riadkov a 270 stĺpcov, čo dáva celkovú kapacitu signálu 2430 bajtov za 125µs. Zodpovedá to bitovej rýchlosti 155,52Mbit/s. Prenosový smer je z ľava do prava a zhora dole. Sú dva dôvody pre 9 riadkovú štruktúru: takáto štruktúra, v rozsahu rámca trvajúceho 125µs, dokáže redukovať pamäťové požiadavky pre spracovanie signálu v prenosových zariadeniach SDH. Navyše je vhodná pre usporiadavanie 1,544Mbit/s a 2,048Mbit/s prítokov vzhľadom na to, že 1,544Mbit/s signál je umiestňovaný do 27 bajtov (64kbit/s x 9 riadkov x 3 stĺpce = 1,728Mbit/s) a 2,048Mbit/s signál je umiestňovaný do 36 bajtov (64kbit/s x 9 riadkov x 4 stĺpce = 2,304Mbit/s). [2] 1 3 4 5 9 RSOH (Regenerator Section Overhead) Smerník(y) AU MSOH (Multiplex Section Overhead) 270 x N stĺpcov (bajty) 9 x N 261 x N STM-N užitočná informácia 9 riadkov Obr. 4.5.3.1 Štruktúra STM-N rámca Modul STM-1, ako aj STS-1 (Synchronous Transport Signal-1, Synchrónny prenosový signál úrovne 1) pre SONET, môže byť multiplexovaný do modulov vyšších rádov ich prehľad pre SDH aj SONET je v tab. 4.5.3.1 10

4.5.3 Prenosové rýchlosti Najnižšia prenosová rýchlosť, v prípade SONETU označovaná ako STS-1 (Synchronous Transport Signal) je 51,84 Mb/s. Označenie STS-1 platí pre elektronickú podobu signálu. Ten je konvertovaný na optický s rovnakou prenosovou rýchlosťou, ktorá sa označuje OC-1 (Optical Carrier). Vyššie prenosové rýchlosti OC-n sú celistvými násobkami základnej prenosovej rýchlosti. Optické Transportný modul Prenosová rozhranie SONET SDH rýchlosť [Mbit/s] OC 1 STS 1 51,84 OC 3 STS 3 STM 1 155,52 OC 12 STS 12 STM 4 622,08 OC 48 STS 48 STM 16 2 488,32 OC 192 STS 192 STM 64 9 953,28 Tab. 4.5.3.1 Hierarchia signálov podľa SDH/SONET V prípade SDH je základným stavebným blokom signál STM-1 (Synchronous Transport Module) s prenosovou rýchlosťou 155,52 Mb/s. 270 oktetov 270 oktetov 1. riadok 2. riadok 3. riadok 4. riadok 5. riadok 6. riadok 7. riadok 8. riadok 9. riadok Z 1 / UI / Z 2 / UI / Z 3 / UI / Z 4 / UI / Z 5 / UI / Z 6 / UI / Z 7 / UI / Z 8 / UI / Z 9 / UI 125 µs x, y - poradové číslo riadku Z x - (x=1,2,3) obsahuje oktety RSOH príslušného riadku + 1 oktet z POH (J1, B3, C2) Z 4 - obsahuje oktety AU P + oktet G1 Z y - (y=5,6,7,8,9) obsahuje oktety MSOH príslušného riadku + 1 oktet z POH (F2,H4,Z3,Z4,Z5) UI - užitočná (platená) informácia Obr. 4.5.3.1 STM-1 rámec rozvinutý na časovú os 11

Vstupné dáta sú organizované do STS-1 rámcov s veľkosťou 6480 bitov. Doba trvania rámca je 125 milisekúnd a za jednu sekundu vyšle 8000 rámcov. V rámci sa nachádza hlavička (Transport Overhead) a informačné pole (Payload). Paralelné STS-1 rámce môžu byť združované a transportované ako signál s vyššou prenosovou rýchlosťou. Deje sa to v synchrónnom multiplexe, kedy sa berie postupne po jednom bite z každého STS-1 signálu. Združované rámce musia mať rovnakú štruktúru, bitové rýchlosť a musia byť navzájom zosynchronizované. Napr. združením troch STS-1 signálov dostaneme jeden signál STS-3. [2] STM 1 STM 1 STM 1 STM 1 125 µs Obr. 4.5.3.2 Rámec STM-4 4.5.4 Popis bajtov hlavičky sekcie Pole hlavičky sekcie obsahuje dôležité prenosové informácie. Má pomerne veľkú kapacitu (4,608 Mbit/s v STM-1, ak nerátame smerník AU) a napomáha multiplexovaniu AUG do STM-N rámcov. SOH obsahuje bity rámcovej synchronizácie a bity prevádzky, správy a údržby. Je rozdelená na hlavičku regeneračného úseku (Regenerator Section Overhead, RSOH), v riadkoch 1 až 3, a hlavičku multiplexného úseku (Multiplex Section Overhead, MSOH), 5. až 9. riadok, ako je znázornené na obr. 2. pre STM-1. Funkcie jednotlivých bajtov hlavičky sú nasledovné: A1 a A2, rámcové synchronizačné slovo, 16 bitový rámcový súbeh tvorený posledným A1 bajtom a nasledujúcim A2 bajtom vo vysielanej sekvencii jednoznačne definuje odkaz na každý druh signálu. C1, identifikačný bajt STM. C1 je používané na jednoznačnú identifikáciu každého vloženého STM v STM-N signále. Nadobúda binárnu hodnotu ekvivalentnú 12

k pozícii vkladania. Napr. C1 v STM-1 má hodnotu 00000001, kým C1 v STM-16 má hodnotu 00010000. B1, monitorovanie chýb pre regeneračný úsek. Mechanizmus je bitovo prekladaná parita 8 (Bit-Interleaved Parity 8, BIP-8). E1, obsluha vedenia pre regeneračný úsek. Kanál pre hlasovú komunikáciu medzi obslužným terminálom a miestom regenerácie. F1, kanál použiteľný pre správcu siete. Je používaný na diaľkové rozpoznávanie rozličných fyzických alarmov. D1, D2, D3 pre dátový komunikačný kanál. Kanál kapacity 192 kbit/s používaný na posielanie správ do regenerátorov a medzi regenerátormi. Väčšinou je využívaný na dohľad na regenerátory a na internú komunikáciu pre manažment telekomunikačnej riadiacej siete (Telecommunikation Management Network, TMN). B2, monitorovanie chýb pre multiplexný úsek. Kontrola chýb kódom BIP 24xN. K1, K2, riadiace a dohľadové signály pre vedenia. D4-D12, dátový komunikačný kanál multiplexného úseku. 576 kbit/s kanál na posielanie správ medzi návestiami zakončenia prenosu multiplexného úseku v susedných sieťových uzloch. Z1, Z2 sú rezervované do budúcnosti. E2, obsluha vedenia pre multiplexný úsek. 64kbit/s kanál pre hlasovú komunikáciu medzi návestiami zakončenia prenosu multiplexného úseku v sieťových uzloch. Počet niektorých bajtov hlavičky STM-4 je identický ako v hlavičke STM-1, no niektoré sú ich štvornásobkom. [2] 13

270 oktetov/riadkov POH 9 stĺpcov pre záhlavia úsekov 260 oktetov/riadkov 1 RSOH 2 3 AU-P 4 5 6 9 riadkov MSOH 7 8 9 A1 A1 A1 A2 A2 A2 C1 B1 E1 F1 X D1 D1 D3 H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 Z1 Z1 Z1 Z2 Z2 Z2 E2 J1 B3 C2 G1 F2 F4 Z3 Z4 Z5 AU-P - Administratívna jednotka - ukazovateľ MSOH - Záhlavie pre multiplexný úsek RSOH - Záhlavie pre regenerátorový úsek POH - Záhlavie pre cestu Obr. 4.5.4.1 Maticová štruktúra STM 1 rámca 4.6 Hlavčka cesty, POH Pole hlavičky cesty (Path Overhead, POH) obsahuje informácie pre signály vnútri modulu. Pole POH pre VC-3 a VC-4 je detailne zobrazené na obr. 2. POH je prenášané transparentne z miesta vzniku. Význam jednotlivých bajtov je nasledovný: B3 paritná ochrana (B-8), C2 označenie obsahu VC, F2 komunikačný kanál 64kbit/s, G1 signalizačný kanál pre kvalitu cesty, H4 nadrámcový ukazovateľ, J1 preskúšanie cesty, Z3-Z5 rezervné bajty. 4.7 Multiplexný prenosový princíp v SDH Logicky je možné rozdeliť SDH procedúry na rýchle multiplexovanie a pomalé multiplexovanie. Rýchle multiplexovanie predstavuje multiplexovanie transportných 14

modulov do modulov vyšších rádov a multiplexovanie virtuálneho kontajneru VC-4 do STM-1. Pomalé multiplexovanie je multiplexovanie základných signálov do VC-4. Obr. 4.7.1. názorne zobrazuje vzťah medzi rôznymi elementami a možnými štruktúrami multiplexovania. STM-N xn AUG x1 AU-4 VC-4 C-4 139 264 kbit/s x3 x3 TUG-3 x1 TU-3 VC-3 AU-3 VC-3 x7 C-3 44 736 kbit/s 34 368 kbit/s x7 x1 TUG-2 TU-2 VC-2 C-2 6 312 kbit/s x3 TU-12 VC-12 C-12 2 048 kbit/s Spracovávanie smerníkov Mapovanie Zarovnávanie Multipexovanie x4 TU-11 VC-11 C-11 1 544 kbit/s Obr. 4.7.1 Vzťah medzi elementami multiplexovania a možnými multiplexnými štruktúrami. Mapovanie je úprava prítokov do formy VC na začiatku multiplexnej štruktúry siete SDH. K užitočnej informácii v C alebo v TUG sa pripojí POH. Treba poznamenať, že v oboch prípadoch má POH rovnakú funkciu, ale jedná sa o odlišnú informáciu. Zarovnávanie je procedúra, ktorou sa informácia o posune VC posúva do TU alebo AU, keď je VC upravovaný pre rámec danej vrstvy. Zahŕňa v sebe pripojenie smerníka k VC. Multiplexovaním sa viaceré signály na úrovni cesty nižšieho rádu upravujú na signály cesty vyššieho rádu, alebo sa viaceré signály na úrovni cesty vyššieho rádu upravujú do sekcie multiplexu. [3] 15

5 Optické vlákno Nároky na prenosovú rýchlosť sa neustále zvyšujú, teda vznikla požiadavka na sieťovú infraštruktúru, ktorá by bola schopná prenášať obrovské množstvo dát v reálnom čase. Optické médium sa ukázalo ako ideálne prenosové médium pre širokopásmové technológie ako je aj SDH. Spoločnosť Dial Telecom a.s. používa na prenos informácií pre SDH hlavne optické médium hlavne jednomódové vlákna (single mode fiber). 5.1 Optické vlákno ako hlavné prenosové médium v SDH Úlohou optického vlákna je dopraviť svetelný lúč od zdroja k prijímaču s čo možno najmenšími stratami. K tomuto účelu sa používa optické vlákno (optical fiber), s tenkým jadrom (core) obalený vhodným pláštom (cladding). Jadro má priemer rádovo jednotky až desiatky mikrometrov (8-10, 50, 62,5 alebo 100). Najčastejšie je vyrobené z rôznych druhov skla, niekedy aj z plastu. Svetelný lúč je vedený v optickom vlákne, prechádza ním a dostáva sa na rozhranie dvoch prostredí s rôznymi optickými vlastnosťami (napr. rozhranie medzi jadrom a pláštom), časť tohto lúča sa odráža späť do pôvodného prostredia a časť postupuje do druhého prostredia. Veľmi zaleží aký je uhol pod akým lúč dopadá na rozhranie. Ak je tento uhol väčší ako medzný uhol, dochádza k úplnému odrazu lúča naspäť do pôvodného prostredia. V dôsledku takmer úplných odrazov svetelný lúč sleduje dráhu optického vlákna. Rozdiel uhlov pod ktorými môže svetelný lúč dopadať na optické vlákno aby bol vedený, definuje tzv. numerická apertúra. numerická apertúra medzný uhol pre úplný odraz úplne odrazený svetelný lúč Obr. 5.1.1 Uhly odrazov a numerická apertúra v optickom vlákne 16

Optické vlákno je vždy simplexný spoj, tj. na jednej strane je vysielač a na druhej vysielač. Pre duplexné spoje (čo je takmer vždy) je nutná dvojica vlákien pre každý smer jedno vlákno. Optické vlákna su veľmi citlivé na mechanické namáhanie a ohyby. Ich ochranu preto musí zabezpečiť konštrukcia vlákna, ktoré zvyčajne obsahuje mnoho optických vlákien v jednom káblovom zväzku spolu s vhodnou výplňou, ktorá zabezpečí potrebnú mechanickú odolnosť. [5] Sekundárna ochrana 250 µm Sekundárna ochrana 250 µm Primárna ochrana 125 µm Primárna ochrana 125 µm Obal (sklo) Obal (sklo) Jadro (sklo) 50/62,5 µm Jadro (sklo) 9 µm Obal (sklo) Obal (sklo) Primárna ochrana Primárna ochrana Sekundárna ochrana Sekundárna ochrana Mnohomódové opt. vlákno Jednomódové opt. vlákno Obr. 5.1.2 Štruktúra optických vlákien Na obr. 5.1.2 je znázornená ochrana optických vlákien, sú najskôr obalené do tzv. primárnej ochrany, ktorá zaisti pružnosť vlákna. Sekundárna ochrana zvyšuje ochranu. 5.2 Optické vlákno v praxi Okrem veľkej prenosovej rýchlosti je ďalšou veľkou výhodou optických vlákien ich úplná necitlivosť na elektromagnetické rušenie. Výhodou je veľká bezpečnosť voči odposluch, malý priemer a malá hmotnosť. Pre telekomunikačné siete sú optické vlákna atraktívne predovšetkým pre vysokú prenosovú rýchlosť, ktoré umožňujú dosiahnuť s pomerne nízkymi nákladmi. 17

5.3 Mnohomódové optické vlákno Spôsob akým optické vlákno vedie svetelný lúč, záleží taktiež na tom, ako sa menia optické vlastnosti (konkrétne tzv. index lomu refraction index) na prechode medzi jadrom vlákna a plášta. Lúč neniaci sa skokom a ak je priemer jadra dostatočne veľký (50-100 mikrometrov), ide o vlákno schopné viesť rôzne vlnové dĺžky tzv. vidy (modes). Ide teda o mnohomódové vlákno (multimode fiber), v tomto prípade so stupňovitým indexom lomu (step index fiber). Obr. 5.3.1 Mnohomódové vlákno so stupňovitým indexom lomu Pokial index lomu na prechode medzi jadrom vlákna a jeho plášťom sa nemení skokom ide o mnohomódové vlákno s tzv. gradientním indexom lomu (graded index fiber), ktoré prenášené módy ohýba. Obr. 5.3.1 Mnohomódové vlákno s gradientním indexom lomu Výhodou mnohomódových vlákien je relatívne nízka cena, jednoduchšie prepojovanie, veľká numerická apertúra a možnosť budenia luminiscenčnou diódou. [6] 18

5.4 Jednomódové optické vlákno Najvyššiu prenosovú rýchlosť až Gigabity za sekundu možno dosiahnúť na tzv. jednomódových vláknach (single mode fiber), ktoré prenášajú len jediný mód. Obr. 5.4.1 Jednomódové optické vlákno Schopnosť viesť jediný mód bez odrazov a ohybov sa dosahuje buď veľmi malým priemerom jadra, alebo veľmi malým pomerom rozdielom indexu lomu jadra a jeho plášta. Tieto vlákna sú drahšie ako mnohomódové, ale je ich možno použiť na prenosy pre veľké vzdialenosti, až 100 km bez opakovača. Pre vybudenie potrebujú laserové diódy. Jednomódové optické vlákno má nulovú disperznú dĺžku v oblasti 1310 nm a je optimalizované pre použitie pre prenosy na 1310 nm vlnovej dĺžky, ale môže byť použité aj pre 1550 nm vlnovú dĺžku. Tento typ vlákna môže byť použitý pre analógový aj digitálny prenos. Štandard pre jednomódové optické vlákno popísané v ITU-T odporúčanie G.652. [6] 5.5 Kľúčové prenosové parametre optického vlákna 5.5.1 Index lomu, skupinový index lomu, numerická apertúra V každom inom prostredí je rýchlosť svetla nižšia ako rýchlosť svetla vo vákuu. Ak rýchlosť svetla v určitom materáli označíme v a jeho index lomu n, platí vzťah: c v = n Fyzikálnym vzťahom je možné závislosť medzi indexami lomu svetla n 1, n 2 a uhlami lomu lúčov α 1, α 2 vyjadriť Snellovym zákonom: 19

n α 1 sin 1 = n2 sin α 2 Index lomu prenosového skleného média nie je konštantný, ale závisí od vlnovej dĺžky optického žiarenia, ktoré médium prenáša. Pre infračervené spektrum, ktoré sa využíva na prenos cez kremenné vlákno, index lomu trvalo klesá s rastúcou vlnovou dĺžkou žiarenia. Veličina n sa môže aplikovať iba vtedy, ak sa cez prenosové prostredie prenáša optické žiarenie s jednou vlnovou dĺžkou a konštantnou amplitúdou. Takéto žiarenie by však nemohlo prenášať nijakú informáciu. Keďže zdroje optického žiarenia nie sú monochromatické, pri optickom prenose sa do vlákna vysielajú svetelné impulzy so skupinami optických vĺn s rôznymi vlnovými dĺžkami. Každá vlnová dĺžka λ sa šíri inou rýchlosťou. Rýchlosť šírenia skupiny vĺn optického žiarenia sa nazýva skupinová rýchlosť. Príslušný index lomu n g, nazývaný skupinový index lomu, sa definuje nasledovne: n g dn = n. dλ Pretože derivácia dn/dα je pre neustále klesajúcu funkciu n(λ) v uvažovanom intervale vlnových dĺžok záporná, je skupinový index lomu n g vždy väčší ako index lomu n. Skupinový index lomu dosahuje minimum v okolí vlnovej dĺžky 1300nm. Preto je okolie vlnovej dĺžky 1300nm pre optický prenos osobitne dôležité. Ak sa lúč vysiela do vlákna zo vzduchu, je dôležité vedieť, pod akým maximálnym uhlom ho možno ešte do vlákna vyslať, aby bol vedený vláknom. Ak by bol uhol na rozhraní vzduch čelo vlákna príliš veľký, bol by uhol na rozhraní jadro-plášť menší ako hraničný uhol a žiarenie by uniklo do plášťa. Pod numerickou apertúrou optického vlákna NA sa rozumie sínus maximálneho uhla α max, pod ktorým je ešte možné zo vzduchu nadviazať do vlákna lúč optického žiarenia tak, aby bol vedený pozdĺž osi vlákna. [7] NA = sinα max = n 2 1 n 2 2 Najväčší možný uhol lúča s osou vlákna α max vo vzduchu, pri ktorom je ešte lúč vedený vláknom, sa nazýva akceptačný uhol. 20

5.5.2 Tlmenie optického vlákna Svetelné lúče pri prechode optickým vláknom stráca energiu, teda sú tlmené. Tlmenie je základným parametrom pri návrhu optickej trate. Veľkosť strát vo vlákne závisí okrem iného i od prenášanej dĺžky optického žiarenia. Preto je užitočné, ak sa tlmenie vlákna meria v závislosti od vlnovej dĺžky v celom pásme, ktoré prichádza do úvahy pre prenos a vyberú sa vlnové dĺžky žiarenia, pri ktorých má vlákno najmenšie tlmenie. Tlmenie v kremennom skle je zapríčinené rozptylom, absorpciou a ohybom. Rayleighov Rozptyl Rozptyl optického žiarenia vo vlákne je odchýlenie sa zamýšľaného smeru žiarenia do odlišných smerov. Ak časť rozptýleného žiarenia v jadre získa smer, ktorý má k plášťu menší uhol ako hraničný uhol, žiarenie unikne do plášťa. Iná časť rozptýleného žiarenia môže zostať v jadre. Rozptyl môže byť zapríčinený napr. kazmi v materiáli jadra. Existuje však druh rozptylu optického žiarenia v celom optickom sprektre, ktorý vzniká i v iných prostrediach ako len v skle a nemožno ho odstrániť. Je to Rayleighov rozptyl. Zapríčiňujú ho malé zmeny hustoty materiálu v jadre vlákna na vzdialenosti okolo jednej desatiny vlnovej dĺžky žiarenia prenášaného vláknom. Žiarenie sa rozptyľuje na všetky smery rovnako a straty spôsobené týmto rozptylom sú nepriamo úmerné štvrtej mocnine vlnovej dĺžky žiarenia podľa vzťahu α s = R/λ 4 [db/km] kde α s je koeficient strát rozptylom, R Rayleighov koeficient, λ vlnová dĺžka prenášaného žiarenia. Hodnota Rayleighovho koeficientu pre SiO 2 je 0,75 µm 4.dB/km. Rayleighov rozptyl predstavuje bariéru tlmenia, ktorú nemožno prekonať. Udáva minimálne možné tlmenie vlákna. [7] Absorpcia Pomocou mechanizmu absorpcie sa optické žiarenie zmení na tepelnú energiu, ktorá zohrieva vlákno. Pod vlnovou dĺžkou 1300 nm sa objavuje tzv. ultrafialová absorpcia. Pri vlnovej dĺžke nad 1300 nm sa uplatňuje infračervená absorpcia, ktorá sa exponenciálne zvyšuje s vlnovou dĺžkou žiarenia a je signifikantná pri vlnovej dĺžke nad 21

1600 nm. Zabraňuje prenosu žiarenia väčšími vlnovými dĺžkami. Dôsledkom Rayleighovho rozptylu a infračervenej absorpcie sa vláknom môže účinne prenášať iba žiarenie v pásme vlnových dĺžok 700 až 1600 nm. Ohyb Ďalším tlmením vlákna je ohyb. Rozlišujú sa dva druhy ohybov: mikroohyb a makroohyb. Mikroohyb je zapríčinený náhodnými mikroskopickými odchýlkami vlákna od jeho priamej menovitej polohy. Straty mikroohybom v mnohomódových vláknach nezávisia od vlnovej dĺžky prenášaného žiarenia, no v jednomódových vláknach závisia a zvyšujú sa s narastajúcou vlnovou dĺžkou. Makroohybom nazývame zakrivenia vlákna viditeľné voľným okom. Pri ohybe vlákna už uhol dopadu nespĺňa podmienku pre hraničný uhol a lúč unikne do plášťa, čím narastajú straty. Vplyv ohybov na straty je zanedbateľný, ak je priemer ohybu väčší ako 10 cm. Koeficient tlmenia optického vlákna Celkový koeficient tlmenia sa vypočíta ako súčet jednotlivých prispievateľov α = α + α + α [db/km] S a b kde α s je koeficient strát rozptylom, α a je koeficient tlmenia zapríčineného absorpciou a α b je koeficient tlmenia ohybom. Krivka v závislosti tlmenia skleného vlákna od vlnovej dĺžky je znázornená na obr. 5.5.2.1. Oblasť v okolí vlnovej dĺžky 850 nm sa z historických dôvodov nazýva 1. okno, oblasť v okolí 1300 nm 2.okno a oblasť v okolí 1550 nm predstavuje 3. okno. V týchto oblastiach vykazujú optovody vyrobené z kremenného skla najmenšie tlmenie, zdroje žiarenia, lasery majú dostatočný výkon a detektory dostatočnú citlivosť. [7] 22

Obr. 5.5.2.1 Tlmenia optického vlákna od vlnovej dĺžky 5.5.3 Disperzia optického vlákna Tento parameter charakterizuje vlákno z hľadiska maximálnej prenosovej rýchlosti. Je možné ho ukázať na priebehu pravouhlého impulzu pozdĺžnej celého vlákna, pozdĺž trasy sa meria tvar tohoto impulzu tak, že sa zmenšuje jeho špičková veľkosť a zväčšuje sa jeho šírka. Teda na konci trasy môže byť signál znehodnotený do miery nepoužiteľnosti. Na konci sa jednotlivé impulzy môžu prelínať, tým nie je možné rozlíšiť presne stav log1 a log0. U mnohovidových vláknach prevažuje tzv. vidová disperzia, každý lúč dorazí vďaka rozdielnosti dĺžok dráh na koniec vlákna v rozdielnych časových okamihoch. Impulz získaný z výkonu jednotlivých lúčov sa líši od priebehu impulzov na vstupe. Chromatická disperzia - je zpôsobená rozdielnou rýchlosťou šírenia jednotlivých zložiek zdroja svetla (rozdielne vlnové dĺžky). Na konci vlákna sa jednotlivé zložky spektra skladajú s časovými rozdielmi, tzn. s iným časovým priebehom ako na začiatku vlákna. S disperziou súvisí parameter šírky prenosového pásma, pre optické vlákno je definovaný hraničná frekvencia priepustného pásma, pri ktorom dochádza k poklesu prenosovej charakteristiky o 3 db. [7] 23

5.5.4 Súhrnné parametre jednomódového optického vlákna Jednomódové optické vlákno, skoková zmena indexu lomu: Merné tlmenie α [db/km] Šírka pásma b [MHz.km] Aplikácia 0,35 db/km pri vlnovej dĺžke 1300 nm, 0,2 db/km pre 1550 nm pri l = 1300 nm je omnoho väčšia ako 100 GHz.km dlhé trasy a veľké prenosové rýchlosti v telekomunikáciách, budenie polovodičovým laserom pre zmenšenie disperzie Tab. 5.5.4.1 Súhrnné parametre jednomódového optického vlákna 5.5.5 Hlavné výhody prenosu informácií pomocou optických vlákien Vysoká odolnosť proti rušeniu nosičmi energie sú fotóny, ktoré sú elektricky neutrálne a teda odolné voči cudzím elektromagnetickým poliam. Vysoká prenosová kapacita - šírka využiteľného pásma (vzhľadom na vlastnosti zdrojov žiarenia a optických detektorov) je v súčasných optokomunikačných prenosových systémoch stovky MHz až niekoľko GHz. Poskytujú vysokú odolnosť voči odpočúvaniu. Vysielač a prijímač sú od seba galvanicky oddelené a problémy vyplývajúce zo zemnenia a rozdielu potenciálov, ktoré sa vyskytovali pri použití spojenia s elektricky vodivými vodičmi, odpadnú. Vzhľadom na nepatrné rozmery optovodov majú káble s optickými vláknami oproti klasickým káblom s metalickými vedeniami podstatne menší objem a hmotnosť, čo znamená jednoduchšiu manipuláciu, montáž a najmä obrovskú úsporu materiálu. Optovody majú nepatrné tlmenia, preto vzdialenosti medzi opakovacími zosilňovačmi, napr. v porovnaní s PCM systémami s metalickými vedeniami, sú omnoho väčšie. Vo využívaných pásmach je odchýlka tlmenia od konštantnej hodnoty niekoľko desatín decibelov, čo je v porovnaní s priebehmi na metalických vedeniach neporovnateľne lepšie. Teplotná závislosť charakteristiky tlmenia je veľmi malá. [8] 24

6 Optické sieťovanie a siete SDH 6.1 Technológia SDH v optickom prenose Prenosová technológia SDH má prívlastok vysokorýchlostná. Existuje možnosť prevádzkovať ju do istej miery aj na metalických vedeniach, no ako prenosové médium sa predpokladá optické vlákno. Ako je znázornené na obr.6.1.1., súčasné optické dátové siete typicky pozostávajú zo štyroch vrstiev: vrstva IP určená na prenos aplikácií a služieb, ATM na inžinierstvo prevádzky, SDH na transport a DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing, Hustý vlnovodĺžkový multiplex) ako technológia na zvýšenie prenosovej kapacity optického prenosového média. Súčasné IP/ATM/SDH vrstvenie IP ATM SDH IP nad SDH vrstvenie IP SDH Optický prenos IP nad DWDM vrstvenie IP Obr. 6.1.1 Spôsoby vrstvenia protokolov v rámci optických prenosových sietí V súčasnosti je nad optickými vláknami najčastejšie využívaný protokol SDH. Je to protokol, ktorý vychádza z predpokladu, že k dispozícii je len jeden prenosový kanál, a tak ho delí princípom časového multiplexu (Time Division Multiplexing, TDM) na viac častí, pre jednotlivé logické prenosové kanály, ktoré potrebuje realizovať. SDH ako protokol fyzickej vrstvy pritom vznikol s ohľadom na potreby prenosu hlasu, ktoré sú len málo tolerantné k eventuálnemu oneskoreniu a zmenám veľkosti oneskorenia - preto funguje synchrónne. Naviac technika časového multiplexu, ktorú SDH používa, poskytuje jednotlivým čiastkovým prenosom vždy konštantnú prenosovú kapacitu - čo opäť rešpektuje potreby tradičných hlasových prenosov, ktoré s vyhradením konštantnej prenosovej kapacity počítajú. 25

Síce narastajú požiadavky na hlasový prenos, ale výrazne pomalšie ako požiadavky na prenos dátový, ktorý v poslednej dobe doslova exploduje. Pre dátový prenos, ktorý má najčastejšie nárazový charakter, však už plne synchrónne fungovanie nie je najefektívnejšie. Naviac dátové prenosy len zriedkakedy potrebujú konštantnú prenosovú kapacitu, ich požiadavky sú premenlivé v čase. Preto je nutné hľadať iné, novšie a efektívnejšie spôsoby využitia optických sietí na báze DWDM pre potreby prenosu hlasu aj dát v dnešnom tvrdom konkurenčnom boji. [9] 6.1.1 IP a súvislosť s SDH V prostredí optických sietí dominuje sieťový protokol IP. Ten je možné prevádzkovať prakticky nad akýmkoľvek protokolom linkovej vrstvy, vrátane SDH ako protokolom fyzickej vrstvy. Pritom ale prevádzkovanie IP nad ATM nie je jednoduché - existuje tu niekoľko možností, no vždy je s tým spojená pomerne veľká neefektívnosť. Napríklad na realizáciu chrbticového spojenia s IP konektivitou o prenosovej rýchlosti 45Mbit/s je potrebné použiť v ATM sieti permanentný virtuálny okruh rýchlosti 60Mbit/s. Dôsledkom je samozrejme tlak na efektívnejšie prevádzkovanie protokolu IP v prostredí optických sietí. Tento tlak viedol k vzniku riešenia, ktoré umožňuje prevádzkovať IP priamo nad SDH. Toto riešenie je už dnes štandardizované, podporované v konkrétnych produktoch a v praxi využívané v celej Európe. Veľký problém tohto riešenia je absencia podpory kvality služieb, ku ktorej došlo vynechaním ATM medzi IP a SDH, čo môže niektorým aplikáciám výrazne prekážať. Vyrovnať sa s absenciou podpory služieb je možné na úrovni sieťovej vrstvy, kde je prevádzkovaný protokol IP. Jedná sa napríklad o MPLS (Multiprotocol Label Swiching, Viacprotokolové prepájanie návestím). [9] 6.1.2 Kombinácia technológií SDH, ATM a IP Technológie SDH, ATM a IP na optických prenosových trasách zahŕňajú v sebe pomerne veľkú réžiu, preto sa predpokladá postupný prechod na prevádzkovanie protokolu IP priamo nad vrstvou, ktorá realizuje vlnový multiplex nad optickými vláknami. Možnosť prevádzkovania protokolu IP priamo nad touto optickou 26

infraštruktúrou potom umožní maximálne využiť jej obrovský prenosový potenciál. Vzhľadom na túto možnosť sa dá očakávať, že samotná konektivita na úrovni IP protokolu bude mať stále menšiu a menšiu hodnotu. 6.1.3 IP verzia 4 Internetový protokol (Internet Protokol, IP) je jedným zo základných prvkov rodiny protokolov TCP/IP (Transfer Control Protocol/Internet Protocol, Protokol na riadenie prenosu/internetový protokol). Je to protokol operujúci na sieťovej vrstve, ktorý špecifikuje formát dátových paketov a adresovacích schém. Je určený na komunikáciu medzi zdrojovou stanicou a cieľovou stanicou cez paketovo orientovanú sieť. Dáta v IP sieťach sú posielané formou blokov označovaných ako pakety alebo datagramy. Základnou charakteristikou tohto protokolu je, že negarantuje ani prenosovú rýchlosť, ani konštantné oneskorenie paketov. V súčasnosti je dominantným protokolom v TCP/IP sieťach protokol IP verzia 4 (IPv4). Formát datagramu IPv4 je zobrazený na obr. 6.1.1. Verzia IP Dĺžka záhlavia Typ služby Celková dĺžka IP paketu Identifikácia IP datagramu Príznaky Posun fragmentu od počiatku Doba života datagramu Protokol vyššej vrstvy Kontrolný súčet z IP záhlavia IP adresa odosieľatela IP adresa príjemcu Voliteľné položky záhlavia Prenášané dáta (nepovinné) Obr. 6.1.1 Formát datagramu IPv4 Nevýhoda IPv4 je nedostatok jeho adresného priestoru. Pri pôvodnom návrhu tohto protokolu sa samozrejme nepredpokladala masová rozšírenosť a dostupnosť internetu v takej miere, v akej je to dnes. IP adresa je definovaná ako jedinečná logická adresa sieťového rozhrania, to znamená, že každé zariadenie, pripojené do siete by malo 27

mať svoju vlastnú IP adresu. IP adresa pri protokole IPv4 má rozsah 32 bitov (2 32 adries), tento počet adries pomocou 32 bitov a troch tried je nedostatočný. Boli vyvinuté technológie, ktoré sa pokúsili tento problém aspoň čiastočne odstrániť CIDR (Classless Inter Domain Routing, netriedené vnútro-doménové smerovanie) a VLSM (Variable Length Subnet Mask, variabilná dĺžka masky podsiete). Vďaka ním bolo možné upustiť od bežného ponímania tried adries a stanoviť bitovú dĺžku adresy siete a uzlu ľubovoľne (s ohľadom na celkovú dĺžku 32 bitov). Jedným z ďalších riešení bolo využitie technológie NAT (Network Address Translation, Preklad sieťových adries), ktorá umožňuje ukryť celú sieť s množstvom uzlov za jedinú IP adresu. Ani CIDR, ani NAT problém s prideľovaním adries z dlhodobého hľadiska neriešia. [10] 6.1.4 IP verzia 6 Nová IPv6 - protokol novej generácie, sa javí ako jedno z možných riešení do budúcnosti a odstraňuje nevýhody IPv4. Základná odlišnosť protokolu IP verzie 6 (IPv6) od IPv4 je práve dĺžka IP adresy z 32 bitov bola rozšírená na 128, čo by malo natrvalo vyriešiť problém z nedostatkom adries. Ďalším rozdielom je hlavička IP paketu niektoré položky v IP verzie 4 boli úplne vypustené, iné presunuté do nepovinných hlavičiek, čiže aj pri štvornásobnom náraste dĺžky adries je nárast dĺžky hlavičky len dvojnásobný. 0 8 16 24 31 Verzia IP Trieda dát Identifikácia toku dát Dĺžka dát Ďalšia hlavička Počet hopov IP adresa odosieľatela 128 bitov IP adresa príjemcu 128 bitov Obr. 6.1.1 Formát datagramu IPv6 28

Bola stanovená dĺžka adresy 128 bitov. To znamená, že k dispozícií je 3,4.10 38 adries. Bola taktiež definovaná štruktúra adries, ktorá ich rozdeľuje na hierarchicky usporiadané časti. Počet položiek v datagrame bol minimalizovaný a ich zloženie upravené tak, aby základná hlavička datagramu mala konštantnú dĺžku. Voliteľné položky z IPv4 boli presunuté do samostatných hlavičiek, ktoré môžu byť pridávané k tomuto základu. Tieto zmeny majú za cieľ uľahčiť spracovanie datagramu a umožniť tak smerovanie paketov vysokou rýchlosťou. Na implementáciu IPv6 s IPv4 bol vynájdený rad mechanizmov. Najjednoduchšou možnosťou je tunelovanie, ktoré ponecháva obe verzie viac-menej oddelené a iba využíva infraštruktúru jedného k prenosu dát druhého. Okrem tunelovania sú však k dispozícií aj metódy ponúkajúce napr. preklad adries. [10] 29

7 Siete s optickým frekvenčným multiplexom Obrovský nárast požiadaviek na rôzne telekomunikačné služby, sú príčinou toho, že sa stále hľadajú možnosti ďalšieho zvyšovania prenosovej kapacity sietí. Tu je možné postupovať dvomi spôsobmi: buď sa zvyšuje bitová prenosová rýchlosť v použitom optickom vlákne, alebo sa hľadajú možnosti lepšie oproti predchádzajúcemu spôsobu. 7.1 Princíp multiplexu vlnových dĺžok Zvyšovanie bitovej prenosovej rýchlosti bolo použité pri PDH kde sa pracuje s definovanými prenosovými rýchlosťami od 2 Mbit/s po 140 Mbit/s a v SONET/SDH, kde sa využívajú prenosové rýchlosti od 155 Mbit/s po 10 Gbit/s. Tento spôsob prenosu je charakteristický tým, že jeden nosný optický signál v jednom optickom vlákne je modulovaný časovo multiplexovaným signálom TDM (Time Division Multiplexing). Fyzikálne vlastnosti optického vlákna obmedzujú ďalšie zvyšovanie modulačnej bitovej prenosovej rýchlosti. V súčastnosti sa používajú SDH systémy s 2,5 Gbit/s (STM 16) a 10 Gbit/s (STM 64). 7.1.1 Optické vlnové multiplexovanie, WDM Optické vlnové multiplexovanie WDM (Wavelength Division Multiplexing) umožňuje multiplexovať optické signály pracujúce na rôznych vlnových dĺžkach, a tak ich prenášať paralelne po optickom vlákne. V systémoch WDM prijímač a vysielač každého kanála pracujú nezávisle od seba a preto WDM dovoľuje, aby boli v jednej sieti umiestňované signály odlišných formátov. Prenos na každej vlnovej dĺžke sa môže uskutočniť s inou prenosovou rýchlosťou a s iným typom modulácie. Optické vlnové multiplexovanie je plne transparentná voči prenášaným protokolom. WDM siete umožnila lepšie využitie už vybudovaných optických sietí, pričom nebolo potrebné meniť ich štruktúru. Bez použitia multiplexu jedno optické vlákno môže podporovať len jediný kanál napr. SDH, alebo gigabitového eternetu. S WDM každá vlnová dĺžka môže prenášať užívateľské dáta rôznych rýchlostí a v rôznom formáte a tak sa zvyšuje využiteľná šírka pásma optického vlákna aj využiteľnosť pre rôzne služby. WDM sa najčastejšie uplatňuje vo variante tzv. hustého WDM (Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM). DWDM umožňuje menšie odstupy medzi 30

jednotlivými intervalmi vlnových dĺžok, takže dovoľuje vyšší počet paralelných kanálov na jednom vlákne. Tým sa stáva veľmi výhodnou prenosovou technológiou pre optické vlákna na prekonávanie veľkých vzdialeností. Kanál 1 Multiplexor WDM Demultiplexor WDM Kanál 1 Kanál 2 Kanál 3 Optické vlákno Kanál 2 Kanál 3 Kanál 4 Kanál 4 Kanál 5 Kanál 5 Kanál 1-5, rôzne vlnové dĺžky Obr. 7.1.1.1 Principiálny náčrt WDM prenosu Existuje tzv. hrubý WDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing, CWDM) je to novšia a lacnejšia varianta WDM. Menší počet poskytovaných kanálov umožňuje väčšie vzdialenosti medzi nimi a nevyžaduje až tak precízne riadenie vlnových dĺžok jednotlivých nosných. A keďže zdroje optického žiarenia nemusia pracovať tak presne, sú terminály CWDM lacnejšie ako terminály DWDM. Technológia CWDM je vhodná pre prenos na kratšie vzdialenosti. Napríklad zdroje optického žiarenia nepotrebujú riadenie teploty - nie je potrebné ich termoelektricky chladiť ako zdroje žiarenia pre DWDM. [11] 31

7.1.2 Optický časový multiplex, OTDM Optický časový multiplex (Optical Time Division Multiplex, OTDM) je ďalšou alternatívou efektívnejšieho využitia optického prenosového média je optický časový multiplex OTDM. V OTDM je pre každý kanál určený presný časový interval. Jednotlivé prenosové kanály sú potom jednoznačne určené svojou presnou časovou polohou. OTDM si v porovnaní s WDM vyžaduje sofistikovanejšie zariadenia na spracovávanie signálov, napr. multiplexory, demultiplexory, synchronizáciu siete a zariadenia na obnovu hodín. [11] TDM Multiplexor TDM Demultiplexor Kanál 1 Multiplexovaný TDM signál Čas Optické vlákno Kanál 2 Kanál 3 Čas Odvod extrakcie časovania Kanál 4 Obr. 7.1.2.1 Principiálny náčrt OTDM prenosu 32

8 Popis využívanej technógie spol. Dial Telecom a.s. V úvode kapitoly musím upozorniť, že uvedené schémy a topológie boli pozmené z dôvodu utajenia. Používaná technológia je takmer nezmenená. V ďalšej časti práce uvádzam len tie technológie, ktoré nevyhnutne potrebujem k riešeniu diplomovej práce. Spoločnosť Dial Telecom a.s. používa telekomunikačné technológie priamo od výrobcu Lucent Technologies. Ďalej budú popísané zariadenia: - WaveStar ADM 16/1 Compact Release 2.1 - WaveStar AM 1 Plus Release 2.2 8.1 WaveStar ADM 16/1 Compact Release 2.1 Dôvod používania: WaveStar ADM 16/1 Compact je vysokokapacitný multiplexor a transportný systém umožňujúci multiplexovať Eternet, PDH a SDH prenosovej rýchlosti do maximálnej úrovne 2,5 Gbit/s (STM-16). Vďaka širokému rozpätiu kapacity systému je možné vytvárať flexibilné siete. Ide o produkt so širokým použitím, vzhľadom na možnosť aplikovať aj staršie technológie. Multiplexor je vybavený vysokým stupňom integrovania na úrovni paketových okruhov, čo umožňuje optický Add/Drop multiplex v hodnotách: 32 x 10 Mbit/s Base-T Eternet LAN pre uživateľské rozhranie 8 x 100 Mbit/s Base-T Eternet LAN pre uživateľské rozhranie 252 x 2 Mbit/s 48 x 34/45 Mbit/s (prepojovacia jednotka) 16 x STM-1 pre elektrické rozhranie 16 x STM-1 pre optické rozhranie 4 x STM-4 pre optické rozhranie 2 x STM-16 pre optické rozhranie Systém je schopný multiplexovať široké rozpätie plesiochrónnych a synchrónnych signálov do hodnoty 2,5 Gbit/s (STM-16). Používané metódy mapujú signály podľa ITU-T špecifikované do AU-4 mapovacej procedúry. Špeciálne konvertovanie eternetového signálu je prevádzané do SDH virtuálnych kontajnerov. Konvertované signály na LAN rozhraní prechádzaju cez WAN s kapacitou 2, 4, 8, 10, 50 a 100 Mbit/s 33

do SDH signálu. Systém môže byť použitý ako Add/Drop multiplexor, koncový multiplexor, alebo malý IP-Switch. Poskytuje vstavané cross-connect zadiadenie a flexibilné rozhranie pre paketové okruhy. Cross-connect paketových okruhov je hlavné jadro systému WaveStar ADM 16/1 Compact. Hlavné črty základnej systémovej architektúry sú na obr.8.1.1. [12] Obr.8.1.1 Základná architektúra systému WaveStar ADM 16/1 Compact 8.1.1 Funkcie WaveStar ADM 16/1 Compact List funkcií systému je združený do: prenášania dát, mapovania, doplňovania bitov, ochrany, redundancie, manažmentu prenosového pásma, synchronizácie, bezpečnosti, údržby, monitorovania prevádzky a manažmentu jednotlivých sietí. 34

Obr.8.1.2 WaveStar ADM 16/1 Compact Prenos a dátové prepojenie STM-16, dlhé vedenia, 1310 nm optické priame prepojenie STM-4, krátke vedenia, 1310 nm optické prítokové prepojenie 34/45 Mbit/s prepojenie pre 12x Switch(ov) na jednotku 2 Mbit/s prepojenie, bitovo synchrónne mapovanie 10/100 Mbit/s Base-T, LAN prepojenie Mapovanie Mapovanie VC-12 (VC-3, VC-4) cez AU-4 Premapovanie VC-3 medzi AU-3 a TU-3 Mapovanie 2 Mbit/s (E12) signálov vo VC-12 Mapovanie Eternetových rámcov VC-12 Doplňovanie bitov E1, E2 a F1 bity vstupujú cez dva smerové 64 kbit/s kanály J1 podpora na VC-3 a VC-4 D1-D3 podpora na optickom rozhraní Degradovaný vstupný signál pre B2 na STN-M 35

Synchronizácia Dva vonkajšie synchronizačné vstupy na 2048 khz alebo 2048 kbit/s rámcované alebo aj 2048 kbit/s nerámcované Dva vonkajšie synchronizačné výstupy na 2048 khz alebo 2048 kbit/s rámcované alebo aj 2048 kbit/s nerámcované SSM podpora rámcovaných 2 Mbit/s synchronizovaných signálov Manažment jednotlivých sietí Pracuje na druhej úrovni RM OSI D4-D12 podpora optického STM-M rozhrania Tunelovanie protokolov TCP/IP 8.1.2 Aplikácie WaveStar ADM 16/1 Compact WaveStar ADM 16/1 Compact je vysoko flexibilný kapacitný systém podporujúci rôzne variácie pre sieťové aplikácie. Môže byť aplikovaný v dvoch vrstvách, pracujúcich na synchrónnom základe a proskytujúcich flexibilné spojenie medzi sebou. Sieťové aplikácie: Dvojvláknový STM-16 Add/Drop terminál v kruhu STM-16 prístupový uzol STM-16 multipexor spolu s 2 Mbit/s Eternetovým prístupom Samostatné ADM prepojenie STM-16, STM-4 a STM-1 okruhov Duálne uzlové vnútorné pracovanie SDH na SONET prechod Možnosť identifikovať, vkladať, alebo vyberať virtuálny kontajner v synchrónnom transportnom module je implementovaná v SDH Add/Drop multipexoroch. Kombinácia Add/Drop multipexorov s digitálnym Cross-Connect systémom vytvára flexibilnú sieťovú štruktúru, a môže byť postavená tak, že zvýši fukčnosť a prístupnosť požiadaviek pre súčasné a nové aplikácie. [13] 36

8.1.3 STM-16, Point-to-point topológia WaveStar ADM 16/1 Compact môže byť nakonfigurovaný poskytovať STM-16 Poin-to-Point aplikáciu, obr. 8.1.3.1 terminálová aplikácia sieťového elementu. Aplikácia je zásobená dvoma koncovými terminálmi. Regenerátor zvyšuje možnú vzdialenosť medzi terminálmi. ADM 16/1 terminál STM-16 regenerátor ADM 16/1 terminál Obr. 8.1.3.1 Znázornenie koncových treminálov 0x1 STM-16 8.1.4 Uni-directional broadcast WaveStar ADM 16/1 Compact má broadkastové funkcie pre VC-12, VC-3 a VC4. Príslušný prichádzajúci VC je presmerovaný v násobkoch (n=2 a viac) cestami. Spätný kanál zostáva nepoužitý. ADM 16/1 terminál ADM 16/1 terminál ADM 16/1 terminál Obr. 8.1.3.1 Znázornenie Uni-directional broadcast 37

8.1.5 Optické rozhranie kruhového prístupového uzla s STM-1 WaveStar ADM 16/1 Compact sa správa ako rozdeľovací uzol pre AM-1 okruh. Podporuje Poin-to-Point konektivitu WaveStar AM-1 s STM-1 optickými prítokmi (1+1 chránený alebo nechránený), taktiež Poin-to-Point STM-1 optickú konektivitu s WaveStar TM-1 zariadením. WaveStar ADM 16/1 Compact má v sebe WaveStar ADM 16/1 okruh s MS pružnou ochranou, alebo VC-4 SNC/N ochranu. TM-1 TM-1 STM-1 STM-1 1+1 MSP ADM 16/1 terminál AM-1 ADM 16/1 terminál STM-16 okruh s MS-skokom alebo SNCP ADM 16/1 DACS ADM 16/1 terminál AM-1 STM-1 okruh s SNCP AM-1 AM-1 Obr. 8.1.5.1 Znázornenie okruhových prístupov 8.1.6 Ethernet pakety cez SDH TransLAN voliteľné karty sú prístupné v WaveStar ADM 16/1C, rovnako ako pre WaveStar AM1 Plus. WaveStar AM1 Plus je kompaktný a nízkonákladový STM-1 multiplexor, navrhnutý pre nízko prenosovo zaťažené STM-1 linky, pre zákaznícku prevádzku prístupu k sieťam a poskytuje 32 portov pre 2Mbit/s. Spolu s WaveStar ADM 38

16/1C koncové riešenie môže byť konfigurované pre malé, stredné a veľké komerčné využitie. Obr.8.1.6.1 znázorňuje príklad implementácie TransLAN. Používaním ADM 16/1C s TransLAN v hlavnej ústredni a AM1+ v pripájacej ústredni, pre vytvorenie priameho prístupu pre dátové služby, eliminuje konvertné rozhranie medzi koncovým dátovým užívateľom a SDH sieťou, čím sa šetria prevádzkové náklady. [13] IP prenos pre komerčné využitie cez národné LAN rozhranie do Edge, alebo chrbticového rutera internetového providera Hlavná ústredňa STM-16 ADM STM-16 ADM STM-16 Regionálny okruh STM-16 ADM Malá komerčná ústredňa STM-16 ADM Malá komerčná ústredňa STM-1 prístupvý okruh AM1 Každý komerčný zákazník môže vložiť hlas z PBX do E1 a až do 8Mbit/s dátovej prevádzky na 1 LAN rozhranie na STM-1 prístupový okruh. AM1 Obr.8.1.6.1 Ethernet nad SDH TransLAN konvertuje uživateľský signál na LAN rozhraní cez WAN s kapacitou 2, 4, 8, 10, 50 a 100 Mbit/s priamo do SDH signálu. 39

8.1.7 Dual homing STM-1 na okruhový prístup STM-1 okruh s AM-1 zariadením môže byť duálne navádzaný (Dual homing) okruh, zložený z ADM 16/1 Compact a ADM 16/1 zariadením. ADM 16/1 Compact podporuje 2 Mbit/s a STM-1 prítokovú rýchlosť. Rozhrania je možné spojiť na rovnaký subrámec jednej platformy. Okruh STM-1 môže jednou stranou vstupovať do okruhu STM-16 cez ADM 16/1 terminál. Okruh vstupuje cez jeden typ rozhrania a vystupuje cez ďalší typ, v prípade, ak to podporujú všetky rozhrania. [13] ADM 16/1 terminál ADM 16/1 terminál STM-16 okruh s MS-skokom alebo SNCP ADM 16/1 AM-1 ADM 16/1 terminál STM-1 okruh s SNCP AM-1 AM-1 AM-1 Obr.8.1.6.1 Dual homing STM-1 40

8.2 WaveStar AM 1 Plus WaveStar AM 1 Plus kompaktný nízkonákladový STM-1/STM-4 multiplexor, je navrhnutý pre inštalácie na zákazníckých miestach, pre vláknovú komerčnú aplikáciu, ale aj pre inštalovanie na uliciach a domové aplikácie. Pre malé rozmery sa môže inštalovať aj rovno na stenu. 8.2.1 Základný panel WaveStar AM 1 Plus Jeden alebo dva STM-1 alebo dva STM-4 optické linkové rozhranie párové (vysielač/prijímač). Optické rozhranie sú SC konektory. Optické rozhranie s možnosťou medzi STM-1 krátky prenos 1310 nm alebo STM-4 krátky prenos 1310 nm STM-4 ďaleký prenos 1550 nm. Šestnásť krát 2048 kbit/s elektrické prítokové rozhrania s RJ45 konektormi, vyhovujúcim symetrickým krúteným párovaným káblom. F-rozhranie pre ITM-CIT s RJ45 konektorom Q-LAN rozhranie pre ITM-SC s RJ45 konektorom Časový výstup pre 2 Mbit/s synchronizovaných (SYNC-OUT) s RJ45 konektorom, [14] Obr.8.2.1.1 WaveStar AM 1 Plus 41

Obr. 8.2.1.2 WaveStar AM 1 Plus, zadný panel 42

8.3 SDH v praxi Za predpokladu veľkej prenosovej záťaže kapacít, jednoduchým VC-4 mapovaním (149,760 Mbit/s) je použité súvislé spájanie SDH štandardu. V tejto metóde sú násobené VC kontajnery a sú spájané na vytvorenie väčšieho transportného toku. Súvislé spájanie je možné použiť len na VC-4 úrovni. V tomto prípade prenosová záťaž, delená cez násobenie zložené VC-4 a mapované v priľahlých AU-4 obálkach. Tieto súvislé skupiny VC-4 majú len jeden stĺpec hlavičky cesty a taktiež majú jednoduchý ukazovateľ, ktorý kontroluje stav kompletného bloku. Súvislé spájanie VC-4 sa označujú ako VC-4-c4. Písmeno c indikuje skutočnosť, že súvislé mapovanie bolo použité. Na transport VC-4-c4 prenosovej záťaže cez SDH sieť je dôležité, že všetky sieťové prvky podporujú mapovanie. ADM 16/1 Compact podporuje transport VC-4-c4 (599,040 Mbit/s) cez STM-16 linkové rozhranie. VC-4-c4 prenosová záťaž môže byť pridaná, alebo odhodená cez STM-16 linku. Na doplnenie, ochrana VC-4-c4 je podporovaná počas MS-skokom v schéme pre STM-16 okruh. Nakoniec prechod VC-4- c4 môže byť nevtieravo monitorované kôli závadám. [15] 43

9 Schéma optickej siete spol. Dial Telecom a.s. V úvode musím upozorniť, že uvedená schéma siete bola pozmená z dôvodu utajenia. Používaná technológia je nezmená. Na obr 9.1.1, je znázornemá schematická mapa siete, na ktorej boli vykonané merania a diagnostika siete. LP 1 C1 LP 2 AM 1+ LP 1 C2 LP 2 AM 1+ LP 1 C3 LP 2 AM 1+ LP 1 C1 LP 2 AM 1+ STM 4 okruh LP 1 A4 LP 2 AM 1+ A ADM 16 Compact LS1 STM16 TS1 STM 4 LS2 STM16 STM 16 okruh C ADM 16 Lucent TS2 STM 4 TS3 STM 4 TS4 STM 4 LS1 STM16 LP 1 C4 LP 2 AM 1+ LS2 STM16 LS2 STM16 B ADM 16 Lucent LS1 STM16 LP 1 B4 LP 2 AM 1+ TS4 STM 4 TS3 STM 4 STM 4 okruh LP 1 B1 LP 2 AM 1+ LP 1 B2 LP 2 AM 1+ LP 1 B3 LP 2 AM 1+ Obr. 9.1.1 Schématická mapa siete spol. Dial Telecom a.s. 44

10 Meranie a diagnostika siete Vykonané merania a diagnostika siete boli realizované v hlavnej ústredni v Bratislave priamo v spol. Dial Telecom a.s. Ako hlavný prvok pre prácu bol použitý merací prístroj Acterna ANT-5, ktorý je majetkom spoločnosti. Cena prístroja je 10.000 USD. 10.1 Acterna ANT-5, SDH Access Tester Acterna ANT-5 je merací prístroj, ktorým bolo vykonané meranie a diagnostika siete. Prístroj je navrhnutý pre poskytovanie všetkých testovacích funkcií požadovaných na inštaláciu a udržovanie SDH systému v prístupovej sieti. Obr. 9.2.1 Acterna ANT-5 Môže byť napájaný na optické aj metalické vedenie. Má nezávislé vysielanie a prijímanie pre spájanie nasledovných rozhraní: SDH - STM 1 elektrické linkové rozhranie - voliteľné STM 1, STM 4, STM 16 optické rozhrania PDH - E4 elektrické linkové rozhranie, 140 Mbit/s - DS3 elektrické linkové rozhranie, 45 Mbit/s - E3 elektrické linkové rozhranie, 34 Mbit/s - E1 elektrické linkové rozhranie, 2 Mbit/s 45

Pre diagnostiku siete bolo rozhodnuté vytvoriť výstavbu spojenia E1 s prenosovou rýchlosťou 2 Mbit/s, z dôvodu prevencie preťaženia komerčnej siete. Prístroj zapojený v hlavnej riadiacej ústredni, ovládaný aplikačným softwarom, umožňuje prácu na diaľku, cez počítač. [16] 10.2 Diagnostika siete V práci bude opísaná výstavba spojenia E1, čo zodpovedá elektrickému PDH rozhraniu s prenosovou rýchlosťou 2Mbit/s. Hlavným cieľom bolo vytvorenie funkčného spojenia, s čo najmenšou dobou oneskorenia. Všetky nastavenia sú realizované diaľkovo, pomocou počítača na prístroji Acterna ANT-5. Celá prenosová trasa je vedená cez dve hlavné ADM16 zariadenia, ktoré sú súčasťou okruhu STM16. Zariadenia AM1+ tvoria prístupové body a sú vstavané v okruhu STM4. Spojenie bolo zostavené: AM1+(C1)»»» ADM16(C)»»» ADM16(B)»»» AM1+(B1)»»» PBX. Znázornené na obr. 9.1.1. červenou farbou. Testovací signál E1 je zavedený do SDH virtuálneho kontajnera priamo cez určené PDH linkové rozhranie. 10.3 Konfigurácia parametrov pre výstavbu spojenia E1 PDH Setup Tx nastavenie PDH parametrov pre vysielaciu stranu, testovaný signál E1 je vložený do SDH virtuálneho kontajnera PDH Setup Rx nastavenie PDH parametrov pre prijímaciu stranu, testovaný signál E1 je detekovaný z SDH virtuálneho kontajnera PDH DeMux Rx táto funkcia dovoľuje analýzu E1, ako detekovanie všetkých hlásení a chýb Measurement Selection tu bolo zvolené meranie oneskorenia (Delay), je veľmi dôležité z hľadiska Quality of Service (QoS) Virtual Container Setup Rx testovaný signál je priamo vložený do virtuálneho kontajnera SDH rámca Pattern Setup Rx nastavenie vzorky, ktorá je vybraná na prijímacej strane z SDH kanála. Obsahuje 16 bitové digitálne slovo, určilo sa PRBS15 46

Pattern Rámec PDH Hierarchia Rozhranie Vysielacia strana Tx Testovaná sieť Prijímacia strana Rx Obr. 9.3.1 Nastavenie meranieho prístroja, jeho parametrov pre vysielaciu (Tx) a prijímaciu stranu (Rx) Obr. 9.3.1 Nastavenie meracieho pristroja pri meraní oneskorenia 10.4 Vytvorenie logickej cesty pre testovaný signál E1 Pre vytvorenie logickej cesty je potrebná konfigurácia jednotlivých ADM16 a AM1+, ich vstupné a výstupné rozhrania, CrossConect spojenia a SNC ochrany, (SubNetworkConnection). Taktiež bola kladená požiadavka nakonfigurovať BACKUP 47

spojenie, aby v prípade poruchy nenastalo úplné prerušenie prenosu. Čísla pri CC označujú pozíciu VC12 v STM-1 rámci. TP Triburtary Port CC Cross Connect TP4.30 CC1,1.233 CC1,20.172 C ADM 16 Lucent CC1,20.172 C ADM 16 Lucent CC1,23.172 BACKUP BACKUP STM 16 okruh CC1,23.172 VP12.88,A C ADM 16 Lucent CC1,26.172 CC1,26.172 VP12.88,B STM 4 okruh CC1,1.112 AM1+ CC1,2.112 PBX TP1.1 Obr. 10.4.1 Nastavenie parametrov pre smerovanie testovaného signálu E1 Pri postupnom vytváraní prenosovej cesty boli vykonané kontroly na všetkých rozhraniach SDH zariadení, tzv. vytvorením InLoop a OutLoop smyčky. Pri týchto funkciách nezáleží na kapacite. Princíp spočíva v tom, že keď meriame chybovosť okruhu, treba na jeden koniec umiestniť merací prístroj a druhý koniec sa zasmyčkuje. Týmto je vytvorený Loop, 120 ohmové rozhranie G.703 (RJ45 konektor, piny 1,2 sú Rx a 4,5 sú Tx), Loop vznikne spojením pinov 1,4 s 2,5. OutLoop predstavuje softwerovú smyčku v smere proti zariadeniu, obdobne, ako do rozhrania vložená hardwerová smyčka. InLoop je smyčka v smere proti rozhraniu, vytvorená softwarovo vo vnútri multiplexora. Použitím Inloop, bola overená správnosť funkcie rozhrania, ako i ďalšie smerovanie prenosovej cesty. Ak bolo smerovanie správne, dané rozhranie bolo prestavené na OutLoop a pokračovalo ďalej až do PBX. 48

Backup spojenia boli vytvorené v STM-16 aj STM-4 okruhu. Kde v STM-16 okruhu bola vybraná cesta cez ADM16 (C) Lucent. Pre STM-4 okruh sa Backup nakonfiguroval pomocou SNC ochrany, boli určené dve cesty k jednému AM1+ zariadeniu. Pomocou výstupných rozhraní VP12.88A a VP12.88B. V prípade kolízie prenosu, je Backup spojenie aktivované mechanizmami implementovanými v týchto zariadeniach. Na každom multiplexore sa nastavovali CrossConect (CC) spojenia, pre správnosť nastavenej cesty. Obr. 10.4.2 Zobrazenie jednotlivých CrossConect spojení 10.5 Vyhodnotenie diagnostiky merania Nastavenie všetkých parametrov multiplexorov a vytvorenie prenosovej cesty bolo vykonané správne. Pomocou meracieho prístroja Acterna ANT-5 bol do siete implementovaný prenosový kanál E1 s veľkostou 2Mbit/s. Pri meraní sa kládol hlavný dôraz na správnosť prenosu a dobu odozvy. Vyhodnotenie bezchybného prenosu prístroj Acterna ANT-5 značí veľkým zeleným písmom OK. Ďalšia možnosť kontroly je pohľad na G.826 (OOS) analýzu, kde sú popísané ďalšie parametre, obr. 10.6.1. Veľmi dobrým výsledkom bolo oneskorenie s hodnotou 0,5 ms. Ak by sa vyskytol problém pri prenose, je ho možné odsledovať na grafe prístroja. Chyby prenosu nenastali, takže graf nie je 49

k dispozícii, obr. 10.5.1. Na záver je vhodné pozrieť sa na výsledky alarmov, príklad alarmového listu je na obr. 10.5.2. Obr. 10.5.1 Zobrazenie výsledkov merania na prístroji Acterna ANT-5 Obr. 10.5.2 Ukážka alarm listu 50

10.6 ITU-T, G.826 analýza Kvalita digitálneho linky je definovaná pomocou Bit Error Ratio Tests (BERT). Výsledok merania musí byť kvalifikovaný cestou nie najnižšou, lebo kvalita prenosovej cesty je jadro zmluvy medzi poskytovateľom a užívateľom. Pre účel objektívneho klasifikovania linky, sú požadované ITU-T odporúčania G.821, G.826, G.828, G.829, M.2100 a M.2101 (medzinárodné štandardy, špecifikujúce tieto parametre). V práci, vo výslednom meraní, bolo skontrolované ITU-T odporúčanie G.826, celá OOS anlýza. G.826 oporúčanie vnáša vyššiu bitovú hodnotu do prenosu a umožňuje priamo v prevádzke hodnotenie uvoľnených chybných blokov. Obr. 10.6.1 Vyhodnotenie merania G.826 G.826 je definované: Errored block (EB): Blok obsahujúci jeden, alebo viac chybných bitov. Background block error (BBE): Chybný blok. Errored second (ES): Jedno-sekundový interval obsahuje jeden, alebo viac chybných blokov. Error-free second (EFS): Jedno-sekundový interval, v ktorom nenastala žiadna bitová chyba. Severely errored second (SES): Jedno-sekundový interval v ktorom viac ako 30% v bloku poškodeného. Unavailable second (UAS): Okruh je neprístupný od 1. po posledný SES. Výsledky G.826 analýzy sú veľmi dobré, v prenose nie sú žiadne chybné bloky. V praxi je potrebné zopakovať analýzu G.826 každých 30 dní pre kontrolu. 51

11 Návrh na optimalizáciu siete a integrácia prenosových zariadení Následne uvádzam optimalizáciu siete na základe daných informácií o využití voľných a preťažených okruhov spoločnosti Dial Telecom a.s. Niektoré informácie podliehajú utajeniu, čiže časť údajov bude len pre simuláciu tejto práce pozmenené. Vychádzame zo základnej topológie siete. Na obr.11.1. sú vyznačené dve oblasti, ktoré je nutné optimalizovať z dôvodu veľkého nárastu zákazníkov. LP 1 C1 LP 2 AM 1+ LP 1 C2 LP 2 AM 1+ LP 1 C3 LP 2 AM 1+ LP 1 C1 LP 2 AM 1+ STM 4 okruh LP 1 A4 LP 2 AM 1+ Oblasť A A ADM 16 Compact LS1 STM16 TS1 STM 4 LS2 STM16 STM 16 okruh C ADM 16 Lucent TS2 STM 4 TS3 STM 4 TS4 STM 4 LS1 STM16 LP 1 C4 LP 2 AM 1+ Oblasť B LS2 STM16 LS2 STM16 B ADM 16 Lucent LS1 STM16 LP 1 B4 LP 2 AM 1+ TS4 STM 4 TS3 STM 4 STM 4 okruh LP 1 B1 LP 2 AM 1+ LP 1 B2 LP 2 AM 1+ LP 1 B3 LP 2 AM 1+ Obr. 11.1 Topológia siete, oblasti A a B pre optimalizáciu siete 52

11.1 Optimalizácia siete V oblasti A, je neustály nárast zákazníkov. Preto je potrebné zväčšiť kapacitu okruhu. Takmer identická situácia vznikla aj v oblasti B. Pri návrhu bol kladený dôraz na ekonomické a logické rozšírenie siete s nimimálnymi investičnými nákladmi. Je dôležité, aby nárh bol riešený aj s pohľadom do budúcnosti, pre jednoduché rozširovanie siete pri, ďalšom náraste zákazníkov. V počiatku optimalizácie je potrebné zistiť aktuálny stav siete, zariadení a vytaženosť kapacít. Obe oblasti sú prekryté okruhom STM-4, jedným ADM16 zariadením a sú použité štyri AM1+ zariadenia. Do oblasti sa zahŕňa samostatný AM1+. Optický okruh STM-4 je vyťažený maximálne a nie je možné pridávať ďalšie zariadenia a zvyšovať kapacitu. Po úvahách vzniká riešenie rozdeliť STM-4 okruh, zaradiť ďalšie AM1+, prípadne iné podobné zariadenia. Ďalším krokom bude vytvorenie dvoch oddelených STM-4 okruhov napájaných na ADM16 (C). Celá optimalizovaná oblasť je takmer pokrytá optickým vedením, čo je výhoda. 11.2 Integrácia prenosových zaradení Kedže sú v pláne dva optické STM-4 okruhy je vhodné zaradiť ďalšie AM1+, prípadne iné podobné zariadenia. Do úvahy prichádzajú novšie AMU zariadenia, ktoré majú oproti AM1+ tú výhodu, že sú cenovo porovnateľné a sú vybavené väčším počtom rozhraní. Porovnanie AMU a AM1+ : AMU: 2xSTM-4, 2xSTM-1, 63xE1 AM1+: 2xSTM-4, 16xE1 Je výhodné zvoliť AMU, s cenou 2.000 USD. Pre výstavbu dvoch STM-4 okruhov budú zakúpené a implementované tri nové AMU zariadenia od spoločnosti Lucern Technologies. V oblasti A budú zaradené dva nové AMU a použije sa už existujúce optické vedenie. Pre oblasť B zostáva posledný AMU a bude nutné položiť 1,8 kilometra optického vedenia, čo bude relatívne jednoduché realizovať v danej oblasti. 53

Nesmieme zabudnúť prekonfigurovať dva sloty v ADM16 zariadení. Realizácia je znázornená na obr. 11.2.1. Oblasť A LP 1 C1 LP 2 AM 1+ LP 1 C2 LP 1 D1 AM 1+ LP 2 LP 2 LP 1 D2 LP 2 AM 1+ AM 1+ STM 4 okruh STM 4 okruh LP 1 C3 LP 2 AMU LP 1 C4 LP 2 AMU TS1 STM 4 TS4 STM 4 C ADM 16 Lucent TS2 STM 4 TS3 STM 4 LP 1 D3 LP 2 AM 1+ LP 1 D4 LP 2 AMU LP 1 A4 LP 2 AM 1+ A ADM 16 Compact LS1 STM16 LS2 STM16 STM 16 okruh LS1 STM16 Oblasť B LS2 STM16 LS2 STM16 B ADM 16 Lucent LS1 STM16 LP 1 B4 LP 2 AM 1+ TS4 STM 4 TS3 STM 4 STM 4 okruh LP 1 B1 LP 2 AM 1+ LP 1 B2 LP 2 AM 1+ LP 1 B3 LP 2 AM 1+ Obr. 11.2.1 Topológia siete, oblasti A a B po optimalizácii siete 11.3 Metropolitný plán siete Pre poskytovanie množstva ekonomicky výhodných služieb je potrebná jedna platforma. Pri návrhu podpory Eternetu a TDM prevádzky je potrebné brať v úvahu existujúcu SDH sieť, čím je možné predchádzať zvyšovaniu nákladov. Základnom metropolitnej siete (MAN, Metropolitan Access Network) sú optické okruhy STM-16 a STM-4, ktoré je možné pomerne jednoducho inovovať ako napr. dosadením iných zariadení, alebo zväčšením kapacít zariadení. V návrhu je uplatnená požiadavka pre jednoduché expandovanie siete, pre malých aj veľkých odberateľov. Ďalej návrh ponúka nízkonákladový spôsob rozšírenia siete, s vysokým výkonom a s vysokorýchlostnými 54

komunikačnými službami, široký rozsah rozhraní pre podporu flexibilnej kombinácie okruhov a priamych dátových tokov. Tak je dosiahnuté jednoduchšie splnenie požiadavky zákazníka LAN prepojenia, prístup k internetu, hlasové služby a najnovšie mulitimediálne služby. Obr. 11.3.1 Príklad komplexnej topológie navrhnutej MAN siete pre spol. Dial Telecom a.s. Kombinovanie hlasového a dátového toku na jednoduchú platformu, umožní systému multitransportné služby nad existujúcou SDH sieťou. Ako výsledok je úprava existujúcej siete, ktorá ponúka nízke náklady a komplexnosť budovania prekrývania siete. 55

11.3.1 Poskytovanie stupňovateľného prístupu pre zákazníkov Špeciálne služby pre komerčných zákazníkov je možné poskytovať vďaka implementovaným AMU zariadeniam, ktoré sú vhodné: Pre zákazníkov v menších budovách Nízkonákladový Eternet E1, STM-1, STM-4 prístup na podporu kancelárskych aplikácií alebo prístup mobilným operátorom. Obr. 11.3.1.1 Zariadenie AMU, vpravo pre menšie budovy, vľavo pre centrálne budovy Pre zákazníkov v centrálnych budovách Väčšie AMU (viď obr.11.3.1.1 vľavo), Add/Drop až 252 krát E1. Zahrňuje jeden jadrový zväzok s optimálnym výkonom, prepínaním, synchronizáciou a štyrmi variantami slotov. Rozvoj v centrálnych budovách (Central Office), podporuje Eternetové služby, plus FTTB (Fiber to the Business) aplikácie. To umožňuje poskytovanie: vysokorýchlostného internetového prístupu pomocou komerčných spojení LAN sietí s ISP prístupový bodom (Point of Presence), dátové prepojenie centier cez vysokorýchlostné linky a nízkonákladové masívne E1 spojenia v habových (Hub) aplikáciách. 11.3.2 Podpora Eternetu a TDM na jednej platforme Naviac poskytované STM-1, STM-4, E1, E3, DS1 a DS3 rozhrania pre voliteľné TransLAN karty umožnia AMU zariadeniu podporu Eternetu nad SDH sieťou. Pridávanie kariet dovoľuje zariadeniam ponúknuť rôzne vlastnosti ako: 56