Интенсивное внедрение цифровых систем передачи и коммутации в состав Единой сети электросвязи РФ оказывает мощное влияние на процесс модернизации сетей связи специального назначения. Статья посвящена проблеме создания материальной основы таких сетей – универсального цифрового комплекса каналообразования и коммутации. В качестве прототипа данных комплексов рассматривается модернизированный вариант оборудования АЦУК-ОЦК компании "Супертел".
Интенсивное внедрение цифровых систем передачи и коммутации в состав Единой сети электросвязи РФ оказывает мощное влияние на процесс модернизации сетей связи специального назначения. Статья посвящена проблеме создания материальной основы таких сетей – универсального цифрового комплекса каналообразования и коммутации. В качестве прототипа данных комплексов рассматривается модернизированный вариант оборудования АЦУК-ОЦК компании "Супертел".
Основой построения сетей доступа для значительного числа корпоративных и ведомственных сетей связи являются малоканальные системы передачи. Для ясности условимся под системой передачи понимать оборудование, сочетающее в простейшем случае функции каналообразования и организации линейного тракта. Предполагается, что оборудование каналообразования (КАО) обеспечивает преобразование электрических сигналов от источников информации к виду, приемлемому для их дальнейшей передачи по цифровым каналам связи, а оборудование линейного тракта (ЛТ) обеспечивает передачу сформированного сигнала через соответствующую среду между определенными пунктами с заданным качеством. Поскольку речь пойдет о малоканальных цифровых системах передачи (ЦСП), ограничим диапазон скоростей организуемых линейных трактов от 64 до 2048 кбит/с.
Наиболее широко малоканальные системы передачи применяются для развертывания сетей доступа силовых ведомств. Характерной особенностью этих сетей является необходимость использования кабельно-линейных сооружений, введенных в эксплуатацию достаточно давно. Параметры кабелей таких сетей, как правило, не соответствуют современным нормам. А зачастую определить эти параметры вообще невозможно по причине отсутствия измерительных приборов. В качестве систем передачи используются, главным образом, устаревшие аналоговые системы. В самом лучшем случае это оборудование из состава комплекса "Азур" разработки 70-х годов 20 века. Но достаточно часто встречаются и такие раритеты, как П-309, П-310, П-304. В качестве основного абонентского интерфейса (канального окончания) перечисленные системы обеспечивают режим канала тональной частоты 4ПР.ОК (канал тональной частоты (ТЧ) четырехпроводный) с возможностью перевода нескольких каналов в режим 2ПР.ОК (двухпроводный), что позволяет сдать канал на коммутатор или подключить телефонный аппарат системы местной батареи (МБ). Ни о каких, выражаясь модными ныне терминами, мультисервисных услугах при этом не может быть и речи.
С развитием цифровых технологий "последней мили" для организации связи на небольшие расстояния (до нескольких километров) стали применять технологии xDSL. Множество разнообразных модемов обеспечивают передачу цифровых сигналов с различными скоростями по медным симметричным кабелям. Однако возможность применения модемов xDSL в значительной степени зависит от качества кабельно-линейных сооружений и уровня сигналов, передаваемых по соседним парам. К сожалению, качество кабелей и уровень помех в них, как правило, оставляют желать лучшего. Это приводит к существенным искажениям передаваемого многоуровневого сигнала xDSL, что значительно сужает область применения этой технологии.
Для принятия решения о возможности применения модемов xDSL, как правило, требуются предварительные измерения параметров кабеля. Это усложняет решение вопросов организации связи в сложной обстановке и противоречит одному из главных условий развертывания сетей связи специального назначения – "есть кабель – есть качественная связь". Эти обстоятельства в сочетании с отсутствием специальных приборов, квалифицированных специалистов и неопределенностью результата позволяют сделать вывод о нецелесообразности применения технологий xDSL в условиях ограниченного времени и ресурсов. А именно в таких условиях развертываются и функционируют сети связи специального назначения.
С 1 января 2004 года стоимость аренды ТЧ равна стоимости аренды основных цифровых каналов (ОЦК). Это существенно повысило расходы ведомств на оплату арендованных каналов. Кроме того, в случае привязки к опорной сети по каналам ТЧ возникает необходимость дополнительных аналого-цифровых преобразований, что приводит к снижению качества и надежности связи.
Наряду с необходимостью обеспечить привязку объектов и узлов связи к Единой сети электросвязи РФ (ЕСЭ РФ) по основному цифровому каналу требуется обеспечить максимальную эффективность использования арендованных каналов ОЦК. Под эффективностью в данном случае понимается возможность организации по ОЦК нескольких телефонных каналов приемлемого качества, а также возможность асинхронного ввода и передачи заданного ряда цифровых каналов. Безусловно, это – минимально необходимый перечень возможностей каналообразующего оборудования.
Частично решает названные проблемы разработанное и выпускаемое ОАО "НИИ "Солитон" оборудование П-333-64К и П-333-64Л. К сожалению, габариты и масса этого оборудования значительны, поскольку оборудование ЛТ выполнено в виде отдельной упаковки. Невозможно гибкое изменение режимов функционирования изделий, что связано с отсутствием системы управления.
По нашему мнению, современной малоканальной ЦСП необходимы следующие возможности и функции:
* внутриканальная система управления (канал телемеханики образован внутри ОЦК или Е1), обеспечивающая дистанционный контроль и управление режимами работы изделий при организации различных линий связи; * организация линейных трактов по любому типу симметричного кабеля в двухпроводном или четырехпроводном режиме (выбор режима определяется конкретными условиями обстановки); * работа по волоконно-оптическим кабелям, радиорелейным, тропосферным и космическим линиям связи; * адаптация к качеству ЛТ, в первую очередь при работе по электрическим кабелям, по формуле "качество линии связи — скорость передачи" с увеличением скорости от 64 до 2048 кбит/с; * временная коммутации каналов не менее чем по четырем направлениям связи; * оперативное программно-управляемое перераспределение ресурса пропускной способности системы в интересах пользователей, что позволит, в зависимости от обстановки, повысить качество телефонных каналов, увеличив их скорость, или организовывать новые, особенно важные для конкретного момента виды связи, например, видеоконференцию, скоростную передачу топографических карт и т.д.; * организация канала служебной связи посредством включения переговорно-вызывного устройства (ПВУ) в средние точки линейного трансформатора или низкочастотную часть линейного спектра; * блок ПВУ в составе оборудования, работающий в двух- и четырехпроводном режимах; * контроль качества линейного тракта, например, по параметру BER (коэффициенту битовых ошибок); * возможность электропитания от источников 24, 27, 48 и 60 В постоянного тока и 220 В переменного тока; * организация телефонных каналов со скоростями 4,8; 8 (9,6); 16 и 32 кбит/с; * модем для обеспечения согласования соединительной линии с каналом ОЦК; * канальные блоки должны обеспечивать формирование всех заданных видов абонентских интерфейсов. Обязательна возможность организации каналов Ethernet; * возможность подключения к каналу Е1, образованному другими cистемами передачи.
Малоканальные ЦСП, отвечающие вышеназванным требованиям, могут найти применение для:
* организации линий привязки к узлам доступа ЕСЭ РФ. В такой привязке нуждаются узлы связи, части, подразделения Министерства обороны, ВМФ, МВД, МЧС, административные объекты различного уровня; * организации ответвлений на технологических линиях связи корпоративных сетей связи – Газпром, Связьтранснефть, железные и автомобильные дороги; * в качестве аппаратуры каналообразования в составе малоканальных радиорелейных и тропосферных систем связи. Актуален вопрос замены аналоговой КОА в составе мобильных радиорелейных систем Р-419; * для организации качественной связи с объектами по старой кабельной сети, прокладка новых кабельных линий к которым нецелесообразна – сельская связь, гарнизонные узлы связи и т.д.
Анализ представленного на рынке связи оборудования малоканальных ЦСП показывает, что несколько лет назад над этой проблемой, наряду с ОАО "Супертел", работали ЗАО "Новел-ИЛ", НПО "Дальняя связь" и ОАО "НИИ "Cолитон". К сожалению, тема дальнейшего совершенствования малоканальных ЦСП не получила последующего развития у фирм-производителей оборудования связи. Поэтому интересны результаты модернизации аппаратуры цифрового уплотнения каналов ОЦК (АЦУК-ОЦК) производства ОАО "Супертел".
Модернизированный АЦУК-ОЦК рассматривается в данном случае как прототип перспективных универсальных комплексов ЦСП, предназначенных для сетей связи специального назначения. Первоначально аппаратура разрабатывалась для повышения эффективности использования арендованных каналов ОЦК. И первые поставки показали, что субпервичный мультиплексор АЦУК-ОЦК обеспечивает 12 телефонных каналов приемлемого качества. Вместе с тем выяснилось, что применение вокодерного метода преобразования речи со скоростью 4,8 кбит/с не всегда соответствует задачам организации связи. Поэтому была разработана серия блоков, в которых применяется адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (АДИКМ) со скоростью 16 или 32 кбит/с. Такое решение позволило организовать ТЧ- и телефонные каналы хорошего качества, пригодные для выполнения транзитных соединений.
Для привязки к узлам доступа по соединительным (физическим) линиям связи были разработаны модемы ОЦК-ФЛ, которые могут входить как в состав АЦУК-ОЦК, так и работать автономно. Типовая схема применения АЦУК-ОЦК в составе корпоративных и ведомственных сетей связи приведена на рис.1.
В ряде случаев необходимо подключение к каналу Е1, выделение нескольких канальных интервалов с преобразованием их к заданному виду абонентских интерфейсов и организация транзитного подключения неиспользуемых каналов. Для решения этой задачи в состав АЦУК-ОЦК введен блок доступа к Е1 — БД/Е1. Один блок обеспечивает образование двух интерфейсов типа ОЦК, четырех ТЧ, а также интерфейсов V.35, V.36, X.21 и RS-232. Число установленных в корпус АЦУК-ОЦК блоков БД/Е1 определяется задачами по организации связи.
При этом выделенный канал ОЦК может использоваться как для непосредственного подключения АЦУК-ОЦК с целью организации по нему нескольких низкоскоростных каналов, так и для сдачи ОЦК и других каналов с интерфейсами ТЧ, V.35, V.36, X.21, RS-232 непосредственно абонентам (рис.2).
Фактически, применение в составе АЦУК-ОЦК нескольких блоков БД/Е1 позволяет отказаться от развертывания дополнительного комплекта первичного мультиплексора.
Анализ различных вариантов применения малоканальных ЦСП в составе специальных и ведомственных сетей связи показал, что достаточно часто оказывается востребованной телекоммуникационная структура, представленная на рис.3. Предполагается, что центральный узел связи находится на значительном удалении от взаимодействующих объектов, расположенных в различных регионах. При этом необходимо обеспечить надежную и качественную связь с множеством удаленных объектов. Например, организовать удаленный доступ к АТС центрального узла связи с объекта в глухой тайге. Кроме телефонной, можно организовать и другие виды связи, используя оборудование, подключенное по стыку С1-И, интерфейсу ТЧ, V.35 или RS-232. Например, интерфейс RS-232 обеспечивает возможность подключения и передачи файлов между персональными компьютерами (ПК). Для реализации такой схемы связи малоканальные ЦСП должны обеспечивать временную коммутацию и выделение части канальных интервалов с преобразованием их к заданному виду абонентских интерфейсов.
В настоящее время оборудование АЦУК-ОЦК обеспечивает независимую работу по двум направлениям связи и управляемую с центрального узла коммутацию каналов. Это позволяет дистанционно, без вмешательства персонала подчиненных объектов, в масштабе реального времени перераспределять пропускную способность линейного тракта и организовывать те виды связи, которые наиболее необходимы в тот или иной момент времени. Например, при необходимости пропускная способность линейного тракта может быть задействована для организации нескольких качественных телефонных каналов со скоростью 16 кбит/с с АЭС, ограничиваясь при этом одним телефонным каналом 4,8 кбит/с с подразделением МЧС. Очевидно, что требуемые интерфейсные блоки и оконечное оборудование, будь то телефонный аппарат, сирена или ПК, необходимо иметь в наличии и соответственно сконфигурировать.
Для управления всем оборудованием в сети связи на центральном узле необходим лишь один ПК с установленной на нем системой управления "Супертел-ТМ". ПК (рабочая станция) подключается к одному АЦУК-ОЦК через интерфейс RS-232C. Для подключения к системе управления (и соответственно, к рабочей станции) блоки управления всех АЦУК-ОЦК, установленных на центральном узле, соединяются шлейфом через интерфейс RS-485.
Система "Супертел-ТМ" обеспечивает управление и мониторинг до 256 объектов связи посредством канала телемеханики внутри канала ОЦК (Е1). Для подключения к системе управления каждому сетевому элементу присваивается свой адрес. С рабочей станции обеспечивается получение информации:
* о составе сети с указанием типов и номеров оборудования; * о составе и состоянии каждого изделия (состав блоков, состояние каждого блока, состояние всего изделия); * о состоянии датчиков в каждом изделии; * о состоянии работы оборудования.
На любое изделие могут подаваться команды конфигурирования блоков, установки электрических шлейфов; переключения на резервные тракты, коммутации каналов и трактов и т.д.
Предлагаемые варианты организации связи прошли всестороннюю проверку на испытательном стенде предприятия (рис.4) и в реально действующих сетях связи Северо-Западного региона.
Таким образом, на базе ОАО "Супертел" апробирована возможность технической реализации требований, предъявляемых к современным малоканальным ЦСП. Большая часть этих требований в той или иной степени уже реализована в различных типах оборудования, производимого ОАО "Супертел", и в первую очередь – в АЦУК-ОЦК. Очевидно, что пропускная способность ОЦК слишком ограниченна. Поэтому в самом ближайшем будущем будут разрабатываться малоканальные ЦСП с возможностью адаптации к качеству ЛТ и ступенчатым увеличением скорости от 64 до 2048 кбит/с. Создание унифицированных цифровых комплексов каналообразования и коммутации – дело ближайшего будущего. Их применение на сетях связи специального назначения позволит перейти на качественно новый уровень предоставления услуг связи, что значительно повысит эффективность управления.