Для того, чтобы показать детали процесса формирования по указанной схеме ETSI, на рис.2.6 представлен пример логической схемы формирования модуля STM-1 из потока грибов Е1 (нужно иметь ввиду, что в физической схеме положение отдельных элементов, например указателей, не соответствует их месту в логической схеме, кроме того используется ряд резервных, или фиксирующих элементов, играющих роль "наполнителей", или элементов управления, или элементов выравнивания SDH фрейма.
На этом рисунке символ EB означает операцию конкатенации (физической или логической пристыковки) заголовка или указателя к другим элементам схемы мультиплексирования SDH, а символ 0 означает операцию мультиплексирования с соответствующим коэффициентом, указанным внутри.
Схема наглядна сама по себе и достаточна на уровне популярного изложения, однако она не всегда отражает реально осуществляемые физические преобразования и для более глубокого пони- мания нуждается в некоторых пояснениях и замечаниях.
Шаг 1. Все начинается с формирования контейнера С-12, наполняемого из канала доступа, питаемого трибом Е1. Его поток 2,048 Мбит/с, для удобства последующих рассуждений, лучше пред- ставить в виде цифровой 32-байтной последовательности, циклически повторяющейся с частотой 8 кГц, т.е, с частотой повторения фрейма STM-1 (это так, если учесть, что 2048000/8000=256 бит или 32 байта, см. также п.1.4.3.).
К этой последовательности в процессе формирования С-12 возможно добавленение выравнивающих бит, а также других фиксирующих, управляющих и упаковывающих бит (условно показанных блоком "биты"). Ясно, что емкость С-12 должна быть больше 32 байт, фактически она в зависимости от режима преобразования VC-12 в TU-12 (см. ниже) будет больше или равна 34 байтам. Для просто- ты последующих рассуждений примем размер контейнера С-12 равным 34 байтам.
Шаг 2. Далее к контейнеру С-12 добавляется маршрутный заголовок VC-12 POH длиной в один байт (обозначаемый V5) с указанием маршрутной информации, используемой, в основном, для сбора статистики прохождения контейнера. В результате формируется виртуальный контейнер VC-12 размером 35 байт. (В [46] указана скорость 2224 кбит/с, соответствующая контейнеру С-12, что в пересчете соответствует длине фрейма С-12 равной 34.75 байта; это может быть так, если предположить, что на 4 фрейма мультифрейма ЧС-12 (см. Замечание 1) используется только один заголовок Ч5 длиной в один байт, что в пересчете на фрейм VC-12 дает в среднем 0.25 байта дополнительного заголовка, тогда размер виртуального контейнера ЧС-12 также равен 35 байтам (34.75+0.25 = 35).
Шаг 3. Формально добавление указателя TU-12 PTR длиной в один байт к виртуальному контейнеру VC-12, превращает его в трибный блок TU-12 длиной 36 байтов (логически это удобнее представить в виде двумерной таблицы (матрицы) или фрейма 9х4 байтов, учитывая, что окончательная структура - модуль STM-1 - также представляется в виде фрейма 9х270 байтов с 9 строками и 270 столбцами).
Замечание 1. Преобразование виртуального контейнера 1/С-12 (также как и 1/С-11 и 1/С-2) в трибный блок TU-12 (или соответственно в блоки TU-11 и TU-2) и последующее мультиплексирование может проходить по двум схемам, или в двух режимах: плавающем и фиксированном. Достоинство, плавающего режима в том, что он допускает использование указателей для определения истинного положения контейнера в поле полезной нагрузки, а значит допускает определенную асинхронность в транспортировке контейнера и является средством гибкого динамического выравнивания положения контейнера внутри структуры, в которую он погружен. Фиксированный режим использует фиксированное синхронное отображение структурированной информации грибных блоков на поле полезной нагрузки контейнеров верхних уровней. Он позволяет однозначно идентифицировать эту информацию с помощью указателей административных блоков AU, соответствующих этим контейнерам, что делает ненужным использование указателей грибных блоков TU-и PTR. Достоинство такого режима - более простая структура TU-и или TUG, допускающая более эффективную последующую обработку. Недостаток очевиден - исключается любая несинхронность при транспортировке контейнера.
Для обеспечения плавающего режима формируется мультифрейм, состоящий из нескольких фреймов, в "рамках" которого мог бы плавать контейнер нижнего уровня (С-11, С-12, С-2). При создании такого мультифрейма допускается три варианта отображения грибов на его структуру: асинхронное, бит-синхронное и байт-синхронное (последнее проработано только для 71/Е1). Варианты отображения устанавливаются операторами сети, причем по умолчанию используется асинхронное отображение. Бит-синхронное размещение используется для сигналов, не имеющих байтовой (октетной) структуры и не рекомендуется в (12J для международных соединений. Байт-синхронный вариант для триба Е1 имеет две опции: одна соответствует PDH-трибу с внутриканальной сигнализацией CAS (19-ый байт 140 байтного фрейма TU), другая - с сигнализацией по общему каналу СС$ (используется сигнализация SS# 7).
Так, для контейнеров VC-12 мультифрейм формируется из четырех последовательных фреймов 1/С-12. Он имеет период повторения 500 мкс и составную длину 140 байтов, 35 х 4 = 1 40 (рис. 2-7). Eгo начальная фаза определяется байтом индикатора положения нагрузки Н4 в заголовке POH контейнера верхнего уровня. В мультифрейме каждый фрейм имеет заголовок длиной в один байт, из этих заголовков фактически используется только заголовок первого фрейма V5. Остальные заголовки, обозначаемые J2, Z6 и 27 зарезервированы формально. Внутренняя структура фреймов VC-12„мультифрейма различна в зависимости от варианта отображения (18).
Этот мультифрейм и является основой для формирования грибного блока AU-12. В нем перед заголовком каждого фрейма VC-12 дополнительно помещается указатель TU-12 PTR (они обозначаются как И, V2, VЗ и V4) длиной в один байт. В результате формируется мультифрейм TU-12 с периодом повторения 500 мкс и составной длиной 144 байта.
Указатели И и V2 составляют одно общее 16-битное поле, назначение бит в котором следующее (слева- направо): биты 1-4 (биты И) - флаг новых данных NDF (изменение его нормального значения "0110" на инверсное "1001" сообщает, что под действием нагрузки изменилось выравнивание, а возможно и размер TU); биты 5-6 (биты S) - указатель Типа грибного блока TU (для TU-12 это последовательность "10"); биты 7-16 (чередующаяся последовательность 1/О бит, где I - биты положительного выравнивания, а D - биты отрицательного выравнивания) - собственно указатель TU-n PTR, для TU-12 его величина может изменяться в диапазоне 0-139. Этот указатель и определяет положение первого фрейма VC-12, располагающегося после V2 в мультифрейме TU-12 (рис. 2-7, нижний, поле 0-34). Указатель V4 является резервным полем, а 1/3 фактически используется для выравнивания.
Выравнивание осуществляется по отношению к первому фрейму и может быть как положи- тельным, при котором последующие фреймы сдвигаются назад (от VЗ к V4), для чего используется байт, следующий за)/3, так и отрицательным (от V4 к VЗ) - для чего используется поле указателя УЗ (в этом случае оно интерпретируется как поле данных).
В фиксированном режиме указатели не используются и мультифрейм не формируется. Для та- кого режима может быть использовано как бит-синхронное, так и байт-синхронное отображения. Причем последний вариант не используется в сетях с вводом/выводом VC-1.
В этом режиме TU- 12 представляется в виде фрейма с исходным периодом повторения 125 мкс и длиной 36 байтов, из которых первый байт (обозначаемый как R) условно содержит образы И, V2, V3, V4, а второй (также R) - образы V5, J2 Z6, 27.
Шаг 4. Последовательность грибных блоков TU-12 в результате байт мультиплексирования 3:1 превращается в группу грибных блоков TUG-2 с суммарной длиной последовательности 108 байтов (36х3 = 108). Логически структуру TUG-2 также удобнее представить в виде фрейма 9х12 байтов.
Замечание 2. Фактически при мультиплексировании TU- 12 в TUG-2 указатели TU- 12 PTR располагаются отдельно от виртуальных контейнеров в начале фрейма, как это показано ниже на рис. 2-9.
Шаг 5. Последовательность TUG-2 подвергается повторному байт мультиплексированию 7:1, в результате которого формируется группа грибных блоков TUG-3 - фрейм длиной 756 байтов (108х7 = 756), соответствующий фрейму 9х84 байта.
Замечание 3. Фактически TUG-3 соответствует фрейму 9х86, в начале которого добавляется два столбца (2х9 байтов) (рис. 2-8), состоящие из поля индикации нулевого указателя - NPI и фиксированного пустого поля (наполнителя) - FS. В результате формула образования TUG-3 принимает вид: TUG-3 = 7л TUG-2+ NPI + отце з, где индекс TUG-3 используется для отличия FS, при- меняемых в различных структурах. Таким образом, фрейм TUG-3 имеет длину 774 байта (7х108+3+15=774), что соответствует фрейму 9х86 байтов. Процедура мультиплексирования наглядно показана на рис.2-8, а схема формирования TUG-3 на рис.2-9.
Шаг 6. Полученная последовательность вновь байт- мультиплексируется 3:1, в результате чего формируется последовательность блоков TUG-3 с суммарной длиной 2322 байта (774х3 = 2322).
Шаг 7. Происходит формирование виртуального контейнера верхнего уровня VC-4 в результате добавления к полученной последовательности (в соответствии со схемой на рис.2-6) маршрутного заголовка POH длиной 9 байтов, что приводит к фрейму длиной в 2331 байтов (2322+9 = 2331).
Замечание 4. Фактически 1/С-4 соответствует фрейму 9х261, структура которого состоит из одного столбца (1х9 байтов) POH, двух столбцов фиксированного пустого поля FS и трех TUG-3- блока, полученного в результате мультиплексирования. В результате формула образования VC-4 принимает вид: 1/С-4 = 3 х TUG-3 + POHvc 4 + FSvc 4. Таким образом, последовательность)/С-4 имеет длину 2349 байтов (Зх774+9+2х9=2349), что соответствует фрейму 9х261 байт.
Шаг 8. На последнем этапе происходит формирование синхронного транспортного модуля STM-1. При этом сначала формируется AU-4, путем добавления указателя AU-4 PTR, длиной 9 байтов, который располагается в SOH (см. ниже), а затем группа административных блоков AUG путем формального, в данном конкретном случае, мультиплексирования 1:! AU-4. К группе AUG добавляется секционный заголовок SOH, который состоит из двух частей: заголовка регенераторной секции RSOH (формат Зх9 байтов) и заголовка мультиплексной секции MSOH (формат 5х9 байтов), окончательно формируя синхронный транспортный модуль STM-1, представляемый в виде кадра, имеющего длину 2430 байтов, или в виде фрейма 9 х 270 байтов, что при частоте повторения в 6 кГц соответствует скорости передачи 155,52 Мбит/с.
Итак, если подытожить результаты рассмотренного примера, получаем следующую итоговую формулу преобразования двоичного потока Е1 в схеме мультиплексирования по стандарту ETSI (символьный (верхний) вариант и численный (нижний) вариант, где значения приведены в байтах):
Указанные формулы являются более точной, хотя и менее наглядной (по сравнению с рис.2-6) 1 эквивалентной формой представления процесса формирования модуля STM-1, которую можно предложить в качестве обобщенного алгоритма процедуры формирования. Их можно получить для всех; вариантов сборки такого модуля.
2.2.6. Другие варианты сборки модуля STM-1 по схеме ETSI
Рассмотрим кратко другие варианты сборки модуля $ТМ-1 по схеме ETSI, рис.2-4. Их всего четыре:
1- вариант сборки, порожденный трибом T1 (1.5 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-11: Т1 — ~ С-11 — э VC-11 -+ TU-12 w TUG-2 + TUG-3 + VC-4 w AU-4 — > AUG w STM-1;
2- вариант сборки, порожденный трибом ЕЗ (34 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-З: ё ЕЗ -+ С-З — ~ VC-3 — ~ TU-3 -+ TUG-3 ~ VC-4 + AU-4 + AUG ~ $ТМ-1;
3- вариант сборки, порожденный трибом ТЗ (45 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-З: ТЗ — ~ С-З -+ VC-3 -+ TU-3 — ~ TUG-3 — + VC-4 — э AU-4 — э AUG w STM-1; (формально путь сборки тот же, что и в предыдущем варианте);
4- вариант сборку, порожденный трибом Е4 (140 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-4: Е4 w С-4 w НС-4 w AU-4 — ~ AUG -+
STM-1. й:-
Варианты 1 и 3 применяются для обеспечения совместимости с сетями SONET/SDH, использующими американскую иерархию PDH.
Аналогично предыдущему, с небольшими пояснениями, можно привести итоговые формулы преобразования соответствующих двоичных потоков в схеме мультиплексирования ETSI (символьный (первый) вариант и численный (второй) вариант, где значения приведены в байтах или битах). Фор- мулы для варианта 1 имеют вид:
Здесь поток Т1 формально представлен в виде 24-байтной последовательности. С-11 = 25 байт. VC-11 = 26 байт, так как VC-11 POH = 1 байт. TU-12 PTR = 1 байт. При преобразовании VC-11 в TU-12 добавляется фиксированное пустое поле 9 байт (чего не было в варианте сборки, порожденным Е1) в результате чего формируется такой же по формату фрейм TU-12 (9х4 = 36 баню Последующий процесс тот же, что и в варианте сборки, порожденным Е1).
Формулы для варианта 2 имеют вид:
Здесь поток E3 (34368 кбит/с) может быть формально представлен в виде 537-байтной последовательности (34368/64=537), которая дополняется 219 байтами до 756-байтной полезной нагрузки (формат 9x84 байта) виртуального контейнера VC-3. Соответствующая ей скорость 48384 кбит/с принимается за скорость контейнера С-З [46]. При этом контейнер С-3 преобразуется в VC-3 по общей схеме: VC-3 = VC-3 POH + PL, где PL - полезная нагрузка, представляемая в виде трех идентичных субфреймов SF (формат Зx84 байта), обозначаемых в [18] как Т1, Т2 и TЗ. Здесь обозначим их как T] g3, чтобы не путать с грибами Тп. В соответствии с [18], полезная нагрузка (символьный вариант) формируется по более сложной схеме:
Здесь VC-3( - информационная часть нагрузки SF (1431 бит), Е8чсз - фиксированное пустое поле SF контейнера VC-3 (573 бита), 1СВчсз - биты управления выравниванием SF (2х5 бит), 40Вчсз- биты возможного выравнивания SF (2 бита).
В результате численный вариант формирования полезной нагрузки примет вид:
Формулы для варианта 3 имеют вид:
Здесь поток TЗ (44736 кбит/с) может быть формально представлен в виде 699-байтной последовательности (44736/64=699), которая дополняется 57 байтами до 756-байтной полезной нагрузки (формат 9x84 байта) виртуального контейнера VC-3. При этом структура контейнера С-З преобразуется в VC-3 по той же схеме, что и в варианте 2): VC-3 = VC-3 POH + PL, но PL представляется в виде девяти идентичных субфреймов SF (формат 1х84 байта). В соответствии с этим полезная нагрузка (символьный вариант) формируется по схеме:
Здесь используются те же обозначения, что и раньше имеет длину 621 бит, - 43
бита - 5 бит,1 бит. Дополнительно в SF резервируются поле длиной 2 бита для организации в будущем канала связи заголовка.
В результате численный вариант формирования полезной нагрузки примет вид:
Формулы для варианта 4 имеют вид:
Здесь поток Е4 (139264 кбит/с) может быть формально представлен в виде 2176-байтной последовательности (139264/64=2176), которая дополняется 164 байтами до 2340-байтной полезной на- грузки (формат 9х260 байт) виртуального контейнера VC-4. При этом контейнер С-4 преобразуется в VC-4 по аналогичной схеме: VC-3 = VC-3 POH + PL, но PL представляется в виде девяти идентичных субфреймов SF (формат 1х260 байт), разделенных на 20 блоков по 13 байт каждый. В соответствии с этим полезная нагрузка (символьный вариант) формируется по наиболее сложно формализуемой схеме (рис. 2-10):
Обозначения те же: суммарная длина на один SF - 1934 бита (20*12*8 (поля 961) + 8 (байтW)+ 6 (байт Z)) FSvc-4 - 130 бит (13*8 (байты Y) + 5*5 (байты Х) + 1 (байт Z)), JCBx 5 бит (5'1 - байты Х), JOBz - 1 бит (байт Z), OHCx - 10 бит (5*2 - байты Х), байты: WI (11111111), Х (С R R R R R 00), У (R R R R R R R R), Z (111111 $ R); 1- информационный бит, С - бит управления выравниванием, R - бит заполнения пустого поля, 0 - бит канала связи заголовка, S - бит возможного выравнивания.
В результате численный вариант формирования полезной нагрузки примет вид:
Аналогично могут быть описаны варианты сборки модуля STM-1 по схеме на рис. 2-5.
1- вариант сборки, порожденный трибом Т1 (1.5 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-11: Т1 w С-11 — ЧС-11 — ~ TU-11 — э TUG-2 — > ЧС-3 -~ AU-3 + AUG — э STM-1;
2- вариант сборки, порожденный трибом Е1 (2 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-12: Е! — ~ С-12 — э VC-12 — ~ TU-12 + TUG-2 w ЧС-3 + AU-3 w AUG — э STM-1;
3- вариант сборки, порожденный трибом Т2 (6 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-2: Т2 — > С-2 — ~ VC-2 — ~ TU-2 — ~ TUG-2 — э VC-3 -+ AU-3 w AUG w STM-1;
4- вариант сборки, порожденный трибами ЕЗ/Т3 (34/45 Мбит/с), отображаемыми на контейнер С-З: ЕЗ/ТЗ — > С-З + VC-3 + AU-3 — + AUG — > $ТМ-1;
5- вариант сборки, порожденный трибом Е4 (140 Мбит/с): Е4 — ~ С-З — ~ VC-3 — > AU-3 w AUG w $ТМ-1.
Сборка модулей STM-1 является одним из основных этапов в структуре мультиплексирования SDH. Для первого уровня синхронной иерархии он является последним этапом мультиплексирования, тогда как для последующих уровней необходимо рассмотреть как из модуля первого уровня собирается модуль требуемого уровня. Это рассмотрено в следующем разделе.