Защита однонаправленного кольца

ОПТИЧЕСКИЕ

СИСТЕМЫПЕРЕДАЧИ

 

 

Рассмотрены основные принципы построения первичной сети связи РФ на основе технологии SDH, также рассмотрены основные структуры синхронной цифровой иерархии, особое внимание уделено вопросам тактовой сетевой синхронизации и системам управления SDH.

 

 

Введение

Общие тенденции развития современных систем связи направлены на создание цифровых сетей, обеспечивающих организацию сетей с интегральным обслуживанием. Внедрение цифровых и волоконно-опти­ческих систем передачи информации, а также цифровых систем коммутации уже продемонстрировало изве­стные преимущества цифровой техники в отношении качества органи­зуемых каналов, технологичности обслуживания оборудования, расши­рения спектра предоставляемых услуг, но в то же время и поставило ряд проблем, которые должны решаться в рамках единой технической политики.

С целью решения этих проблем принято решение о проведении информационной реформы, которая предполагает внедрение информаци­онных технологий во все сферы деятельности экономики на основе широ­кого применения вычислительной техники и передовых технологий теле­коммуникаций.

В качестве магистральной транспортной сети было принято решение о строительстве волоконно-оптических линий связи. Их большая информационная емкость делает их применение целесообразным и экономически оправданным.

Перспективные цифровые сети связи должны создаваться с учетом следующих принципов:

интеграция в единую цифровую сеть связи средств передачи телефон­ных, телеграфных, факсимильных сообщений, передачи данных, высокоскоростных широкополосных сигналов, включая видеоконференц-связь и соединения высокопроизводительных компьютерных сетей в режиме реального времени;

обеспечение единых алгоритмов процессов соединений, разъединений и обмена информацией между абонентскими пунктами сети;

обеспечение единства стыков (интерфейсов) на различных уровнях иерархии сети связи;

централизация технического обслуживания станционного и линейного оборудования с возможностью автоматического резервирования отказавшего оборудования;

предоставление абонентам широкого круга дополнительных услуг, действующих по всей сети связи;

объединение системы оперативно-технологической связи и связи общего пользования с приоритетом в пре­доставлении услуг связи абонентам оперативных служб.

Всем этим положениям удовлетворяют сети цифровой синхронной иерархии (synchronous digital hierarchy - SDH), так как в SDH принята структура, которая позволяет комбиниро­вать различные сигналы от разных источников вместе и распо­лагать их внутри стандартного синхронного транспортного модуля STM, операторы сети могут развертывать оборудование по схеме, со­ответствующей потребностям данной сети. Оператор сети сможет оценить значительную экономичность, связанную с сокращением оборудования, удобство программного обеспечения и увеличение эффективности и надежности сети, что ведет к экономии вследствие сокращения численности технического персонала.

Расширенные возможности контроля за всеми элементами сетей управления, а также реставрации и реконфигурации в значительной степени повышают и сферу обеспечения услуг. Таким образом, эксплуатация SDH помогает разрешить многие проблемы в работе операторов сети, при использовании современных систем управления.

Масштабные изменения, про­исходящие на сетях связи, связанные с реализацией Кон­цепции по созданию цифровой сети связи, должны приве­сти не только к росту объемов передаваемой информации, но и повышению качества функци­онирования систем связи, на­дежности и гибкости сетей. Гра­мотная организация управления современными сетями связи является одним из основных факторов, опреде­ляющих эффективность модер­низации сети в целом.

1. Стратегия построения цифровой первичной сети связи России

Первичная сеть связи как основа системы электросвязи определяет ее главные качественные характеристики: надежность, пропускную способность, управляемость и технико-экономиче­ские показатели. По этим характеристикам цифровые первичные сети существенно превосходят аналоговые благодаря высокому уровню унификации, интеграции цифровых технических средств, удовлетворяющих концепции открытых систем.

На основе прогнозов развития вторичных сетей электросвязи и опыта создания цифровых сетей за рубежом можно сформу­лировать ряд принципов построения перспективной первичной сети:

— первичная сеть должна быть цифровой на всех уровнях;

— линии передачи необходимо организовывать только на основе стандартных цифровых каналов и трактов;

— перспективная первичная сеть должна иметь такие структур­ные и функциональные характеристики, чтобы имелась возмож­ность ее использования для любых вторичных сетей общего пользо­вания, ведомственных, частных и т.п.;

— топология перспективной первичной сети должна экономич­но реализовывать структуры всех вторичных сетей электросвязи и быть оптимальной с точки зрения их постепенной интеграции;

— сеть должна обеспечивать возможность существенного расширения пропускной способности для внедрения новых технологий и предоставления пользователям вторичных сетей новых услуг, тре­бующих широкополосных каналов;

— первичная сеть должна содержать систему управления для под­держки заданных показателей надежности и качества функциони­рования.

Координация процессов цифровизации первичной и вторичных сетей должна рассматриваться как одна из основных задач. Большинство функциональных возможностей цифровых вторичных сетей, например услуги ISDN/ЦСИО, эффективны только при условии, что могут быть установлены чисто цифровые соединения между терминалами абонентов.

Цикл жизни первичной сети обычно значительно превышая аналогичный период для вторичной сети, поэтому топология пер­спективной первичной сети должна быть оптимальна как для всех существующих на ее основе вторичных сетей, так и для возможно­го расширения их функций и интеграции.

Перспективная цифровая сеть может быть создана на основе ра­ционального использования всех типов направляющих систем, цифровых систем передачи плезиохронной и синхронной иерар­хии, систем кроссовой коммутации и системы управления сетью.

Построение цифровых сетей с использованием ЦСП-СЦИ рационально осуществлять, используя стратегию «наложения». Это позволит создать качественно новую сеть, опти­мальную по структуре, управлению и возможностям ее дальнейше­го развития.

Основными критериями оптимального построения первичных сетей является «стоимость» и «надежность». Эти критерии связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью. Для первичных сетей целесообразно осуществлять их по­строение, исходя из критерия надежности, т. е. выбора таких хара­ктеристик систем передачи, при которых она функционирует с за­данным качеством при допустимых экономических показателях.

При разработке цифровой сети связи следует учитывать ряд характерных ее особенностей. Ос­новной функцией первичной сети в данном случае является фор­мирование единого информационного потока, проходящего через последовательно расположенные пункты выделения, где часть по­тока ответвляется с целью обслуживания абонентов местной сети. Другой особенностью сети является то, что в большинстве пунктов выделения ответвляется незначительная часть потока, составляющая от долей до нескольких процентов от главного потока.

Использование описанных выше возможностей СЦИ позволяет решить проблему создания сети с протяженной структурой.

Основой сети должна быть хребтовая структура, состоящая из од­ной или нескольких систем STM, проложенных вдоль определенного направления. Количество и тип систем STM определяются общей емкостью информационного потока, который должен быть обеспечен на дан­ном участке, а количество потоков 2,048 Мбит/с, выделяемых на станциях, зависит от числа терминалов местной сети, которым не­обходим доступ в сеть связи.

При таком построении цифровая сеть отражает двухуровневую систе­му, имеющую уровень транспортной сети и уровень абонентского доступа. Первичные потоки, используемые для магистральной сети, большей частью интегрируются в потоках STM-I, STM-4, обеспечивающих многократный ввод-вы­вод компонентных потоков 2,048 Мбит/с из высокоскоростного группового потока.

При организации базовых транспортных сетей широко использу­ются кольцевые структуры. Это направление развития первичной сети одобрено в руководящих документах Министерства связи, в частности, в «РТМ по применению систем и аппаратуры СЦИ на сети связи РФ».

Кольцевание сети должно быть реализовано, исходя из следую­щих принципов. В случае, когда направления связи проходят парал­лельно, кольцевание осуществляется с использованием попереч­ных рокадных направлений или с использованием инфраструктуры других сетей. На линейной сети связи одного направления также формируется кольцевая структура. Малые кольца плоской структуры организуются в пределах зоновых и региональных сетей. Режим резервирования опре­деляется соответствующими программами работы синхронных мультиплексоров, устанавливаемых в сетевых узлах. Кольца боль­шой протяженности организуются на зоновом и магистральном уровнях.

При использовании на сети нескольких типов систем передачи СЦИ (STM-1, STM-4, STM-16) должен соблюдаться принцип ре­зервирования, заключающийся в поддержке системы нижнего уровня системой верхнего уровня, что не исключает в случае необ­ходимости использование принципа взаиморезервирования.

При проектировании сети должен быть реализован принцип са­мовосстанавливающихся сетей, что означает способность сети вос­станавливать свое нормальное состояние (возобновление функций и услуг) в случае каких-либо неисправностей без вмешательства че­ловека и без ощутимого ущерба для пользователя сети.

Основное назначение STM-1 - предоставление во вторичные се­ти потоков 2.048 Мбит/с на региональном и местном уровнях. На магистральном уровне может быть использована более мощная си­стема STM-4 для соединения между собой узлов связи и для резервирования STM-1. Управление сетью реализуется с помощью системы TMN (Telecommunikations Management Network)

Выделение необходимого количества потоков 2.048 Мбит/с из STM-1 осуществляется там, где орга­низуются сетевые узлы с синхронными мультиплексорами вво­да/вывода. Для включения в цифровую сеть рокадных и второсте­пенных направлений, а также для сетей связи, которые могут быть построены на системах ПЦИ (например, ВОСП-480Т), используются ответвления со сты­ками (2, 8, 34,140) Мбит/с.

Построение цифровых сетей на базе СЦИ рационально осуществлять на магистральном и зоновом уровнях, используя стратегию «наложения». Ме­стные сети целесообразно развивать на базе систем PDH на воло­конно-оптических и существующих кабельных линиях, используя стратегию «замещения» аналоговых систем передачи на цифровые.

При строительстве мощной ВОЛС на направлении запад-восток представляется целесообразным рассмотреть вопрос об использо­вании ее в качестве основы интеграции государственной и ведомственных первичных сетей связи в рамках ВСС. Такое направление основывается на ряде положений: структура верхнего магистрального уровня государственной и ведомственных первичных сетей связи идентична; основное различие наблюдается на среднем и нижнем уровнях, где на ведомственных сетях применяется специализированная аппаратура технологической связи;

в большинстве случаев местоположение сетевых узлов верш уровня этих сетей совпадает, поскольку узлы тяготеют к крупным городам, промышленным и административным центрам;

финансирование строительства такой магистрали для одного ведомства затруднительно,

При развитии первичной сети в данном направлении решаются следующие задачи:

повышение надежности и живучести сети за счет оптимального взаиморезервирования гибкого оперативного управления в рамках единой системы управления сетью;

ускорение и удешевление строительства первичных сетей и снижение эксплуатационных расходов;

снижение затрат на оборудование сети за счет использования одной мощной системы вместо нескольких;

обеспечение организационного и технического сопряжения ведомственных сетей в рамках ВСС;

координация развития сетей в рамках единой технической политики; зашита государственных интересов при заключении договоров с иностранными фирмами, участвующими в строительстве и устранении узковедомственных подходов

2. Синхронные цифровые сети на основе технологии SDH

2.1. Особенности технологий PDH и SDH

При построении современных цифровых сетей следует различать следующие сетевые уровни: уровень первичной сети и уровень вторичных сетей. Основой любой реальной сети связи является уровень неспециализированной (универсальной) первичной сети, представляющей собой совокупность узлов и соединяющих их линий передач. Таким образом, первичная сеть – это базовая сеть типовых универсальных каналов передачи и сетевых трактов, на основе которой формируются и создаются вторичные сети.

Первичная сеть связи РФ строится с использованием следующих технологий цифровой передачи: PDH (плезиоохронная цифровая иерархия), SDH (синхронная цифровая иерархия) и технология асинхронной передачи ATM в качестве среды передачи могут использоваться электрические и оптические направляющие системы.

Технология PDH была разработана в начале 80-х годов. Было разработано три системы технологии: Американская, Японская, Европейская и Южно-Американская (рис. 2.1).

 

Рис. 2.1. Иерархия мультиплексирования PDH

 

Технология строилась по схеме каскадного соединения мультиплексоров различного уровня иерархии (с коэффициентом, кратным 4 для европейской системы) (рис. 2.2).

 

 

Рис. 2.2. Схема мультиплексирования европейской системы PDH

 

При использовании жесткой синхронизации применяют метод мультиплексирования с чередованием бит, байт, октетов. Для цифровых сигналов первого уровня принимают мультиплексирование с чередованием байт. В схемах второго и более высокого уровня используют мультиплексирование с чередованием бит, так называемый бит-интерливинг (рис. 2.3).

 

 

Рис. 2.3. Мультиплексирование с чередованием бит

 

Так как мультиплексор не формирует структуры, позволяющие определить позиции бита каждого канала, а выходные скорости разных каналов могут не совпадать, т. е. используется внутренняя побитовая синхронизация, при которой мультиплексор сам выравнивает скорости выходных поток путем добавления нужного числа выравнивающих бит в каналы с относительно меньшими скоростями. Может быть использовано и изъятие бит. Далее на других ступенях схема повторяется. Информация о вставленных/изъятых битах передается по служебным каналам.

Недостатки PDH:

1. Добавление выравнивающих бит делает невозможным идентификацию и вывод потока 64 кбит/с или 2048 кбит/с из потока 140 Мбит/с без полного демультиплексирования потока и удаления выравнивающих бит (т. е. начало цикла составляющего потока не фиксируется в потоке высшей ступени);

2. Слабые возможности в организации заголовков (нарушение схемы маршрутизации, особенно для ПД);

3. Слабые возможности в организации служебных каналов для цепей контроля и управления потоков сети (мониторинг и управление отсутствует);

4. Не гибкость сети PDH т. е. достоинство: небольшая загруженность «заголовками», приводит к недостатку при необходимости, развитой маршрутизации (ввод/вывод в промежуточных пунктах);

5. Многоступенчатое восстановление требует достаточного времени.

Указанные недостатки PDH, привели к разработке в США еще одной иерархии SONET (синхронной оптической сети), а в Европе - SDH (конец 80-х годов).

Основным отличием SDH от PDH является переход на новый принцип мультиплексирования. Система PDH (почти синхронного) использует, например для объединения 4-х потоков Е1 в Е2 (8448 кбит/с) производится процедура выравнивания тактовых частот приходящих сигналов методом бит стаффинга. В результате при демультиплексировании необходимо производить пошаговый процесс восстановления исходных сигналов (стаффинг – добавление нуля после последней «1», а потом удаление).

В системах SDH производится синхронное мультиплексирование/демультиплексирование, которое позволяет организовать непосредственный доступ к каналам PDH.

Преимущества:

1. Использование синхронной схемы передачи с побайтным чередованием при мультиплексировании. Синхронное мультиплексирование;

2. Использование процедуры прямого мультиплексирования (ввода/вывода);

3. Использование стандартных, оптических и электрических интерфейсов;

4. Позволяет объединить системы PDH американской и европейской иерархии;

5. Обеспечивает управление и самодиагностику сети;

Особенности SDH:

1. Поддержка в качестве входных сигналов каналов доступа только трибов (компонентный сигнал, нагрузка, поток нагрузки) PDH или SDH;

2. Трибы упакованы в стандартные помеченные контейнера. Возможные интерфейсы синхронного мультиплексора представлены на рис. 2.4;

3. Положение VC определяется с помощью указателей;

4. Несколько контейнеров одного уровня могут быть сцеплены и образуют непрерывный контейнер;

5. Предусмотрен отдельный заголовок 9*9 = 82 байт (КПД). Один байт соответствует 64 кбит/с.

 

Принцип SDH основан на упаковке входящих цифровых потоков (EI,E2, АТМ и т. д.) в виртуальные контейнеры, которые затем синхронно мультиплексируются и передаются в нужную точку сети.

Блоки СЦИ (STM) имеют кадровую структуру. Кадры передаются синхронно с периодичностью 125 мкс. Иерархия SDH имеет следующие уровни, кратные четырем:

1. SТМ – 1 – скорость передачи155 Мбит/с

2. SТМ – 4 – 622 Мбит/с

3. SТМ – 16 – 2,4 Гбит/с

4. SТМ – 64 – 10 Гбит/с и так далее.

2.2. Базовый цикл STM-1

Базовый цикл, называемый STM-1 разбит на байты. Базовый цикл STM-1 для удобства восприятия представляют в виде двухмерной структуры (матрицы) с форматом 9 строк на 270 однобайтных столбцов (рис. 2.5), которая называется фреймом. Байты нагрузки считываются слева на право и сверху вниз.

Его основными характеристиками являются:

- Общая длина: 9 x 261 + 9 x 9 = 2430 байт

При частоте повторений 8000 Гц можно определить порождающий член ряда для иерархии SDH: 2430 x 8000=19440000 байт

19440000 x 8 (1 байт - 8 бит) =155,52 Мбит/с;

- Длительность: 125 мкс (частота повторения 8 кГц);

- Скорость передачи: 155,520 Мбит/с;

- Полезная нагрузка: 2349 байт (скорость 150,336 Мбит/с).

Рис. 2.5. Структура фрейма STM – 1

 

Данную структуру можно развернуть в виде одномерной повторяющейся с частотой выборки 8000 Гц цифровой последовательности или кадра, длиной 2430 байт (9 х 270 = 2430). Такая развертка, соответствующая отображению матрицы на одномерный массив, осуществляется построчно в соответствии со схемой мультиплексирования, начиная с 1 строки по 9 (рис. 2.6).

 

Рис. 2.6. Структура цикла STM-1

 

Структура фрейма STM – 1 состоит из трех секционных полей:

Поле секционных заголовков MSOH (мультиплексорная секция) формата 5х9 и RSOH (регенеративная секция) формата 3х9;

Поле указателя формата 1х9 байт;

Поле полезной нагрузки формата 9х261 байт.

Заголовок SOH отвечает за структуру фрейма STM и его связи с мультифреймом в случае мультиплексирования нескольких модулей STM. Заголовок регенеративной секции RSOH, который расформировывается и формируется функциями регенератора на границах регенераторной секции. Заголовок мультиплексорной секции MSOH, который проходит прозрачно через регенераторы, разбирается и собирается на границах мультиплексорных секций.

Рассмотрим назначения байт, входящих в состав RSOH и MSOH (рис. 2.7):

 

Рис. 2.7. Структура заголовка фрейма STM - N

 

- байты А1, А1, А1, А2, А2, А2 являются идентификаторами наличия фрейма STM – 1 в фрейме STM – N (А1=11110110, А2=00101000);

- байт JO используется для трассировки регенераторной секции, осуществляемой путем периодической передачи идентификатора точки доступа секции (SAPI) с тем, чтобы приемник секции мог непрерывно контролировать наличие связи с передатчиком; в рамках национальной сети или сети одного оператора SAPI может использовать один байт с кодом (0-255) или 16-байтовый формат идентификатора точки доступа (API), определенный в рекомендации G. 831, последний формат обязателен, если пересекаются границы указанных сетей;

- байт В1 – байт BIT – 8 – формирует 8-битную кодовую последовательность, вычисляемую по всем битам предыдущего фрейма после процедуры скремблирования, и помещает ее в байт В1 текущего фрейма до скремблирования, BIT – 8 используется для проверки на четность с целью обнаружения ошибок;

- байты Е1, Е2 могут быть использованы для создания цифровых служебных каналов голосовой связи (64 кбит/с):

Е1 (как часть RSOH) для регенераторной секции, Е2 (как часть MSOH) для мультиплексной секции;

- байт F1 зарезервирован для создания временного канала передачи данных/голосовой связи для нужд пользователя;

- байты D1 – D12 формируют служебный канал передачи данных (DCC): D1 – D3 формируют DCC канал регенераторной секции (192 Кбит/с), D4 – D12 – DCC канал мультиплексной секции (576 Кбит/с):

- три байта В2 (как часть MSOH) используются для формирования 24-битной кодовой последовательности BIP – 24, вычисляемой по всем битам предыдущего фрейма за исключением поля RSOH после процедуры скремблирования, которая помещается в байты В2 текущего фрейма до скремблирования, BIT – 24 используется для проверки на четность с целью обнаружения ошибок;

- байты К1, К2 (биты 1 - 5) используются для сигнализации и управления автоматическим защитным переключением (APS) на исправный канал при работе в защищенном режиме;

- байт К2 (биты 6 - 8) используется для индикации дефекта на удаленном конце мультиплексорной секции (MS – RDI) путем размещения в битах 6 – 8 кода “110” и передачи от приемника дефектной MS (или в случае приема MS - AIS) к передатчику;

- байт S1 (биты 5 - 8), используется для передачи сообщения о статусе синхронизации;

- байт М1 используется для индикации ошибки на удаленном конце мультиплексной секции (MS - REI), байт передает номера блоков (0 - 255), в которых процедурой BIP – 24 были обнаружены ошибки;

- байты, помеченные значком Х, используются для нужд национальных сетей;

- шесть байтов, помеченных значком ∆, могут быть дополнительно использованы в зависимости от среды передачи;

- байты, помеченные звездочками (*), не подвергаются (в отличие от остальных) процедуре скремблирования заголовка;

Общий объем заголовка составляет 90 (81 + 9) байт. Использование каждого байта эквивалентно формированию канала емкостью 64 Кбит/с. Все указанные байты могут быть разделены на три типа:
- байты, которые не могут эксплуатироваться пользователями SDH оборудования (их 36);

- байты, к которым пользователь имеет доступ, но функции которых не регламентированы стандартами (их 38);

- байты, которые специально предназначены для использования в служебных целях или для создания служебных каналов (их 16).

К ним относятся канал DCC_R (D1, D2, D3), имеющий скорость 192 Кбит+с для обслуживания регенераторных секций, канал DCC_M (D4 – D12) – 576 Кбит/с для обслуживания мультиплексных секций, кроме того существуют еще 4 байта – Е1, Е2 и F1, F2, зарезервированные для создания четырех каналов емкостью 64 Кбит/с.

Далее рассмотрим логическую структуру модуля STM-1. Структура фрейма модуля STM-1 представлена на рис. 2.8.

 

 

Рис. 2.8. Структура фрейма модуля STM – 1

 

Для фрейма STM-1 существует две возможности отображения на тоже общее поле административных блоков AU-n, а именно:

- отображение одного AU-4;

- отображение трех AU-3, мультиплексированных по схеме байт интерливинга.

При этом строка указателей AU-n PTR содержат либо AU-4 PTR для AU-4, либо AU-3 PTR для AU-3.

Фаза контейнеров VC-n не фиксирована, т.к. указатели AU-n (n=3,4) задают положение первых байтов VC-n по отношению к их (указателей) фиксированным позициям, что позволяет VC-n ''плавать'' внутри AU-n и компенсировать не только разности скоростей составляющих их фреймов (по 3 байта для положительного и отрицательного выравнивания). Блок AU-4 имеет полезную нагрузку 9х261 байт и служит для переноса одного VC-4, имеющего свой маршрутный заголовок POH. Основное назначение POH – обеспечить целостность связи на маршруте от точки сборки до точки разборки VC.

Байты заголовка имеют следующее назначение:

j1 – используется как маркер начала фрейма (''национальная строка'') в 16 байт. Первый байт – это передача маркера начала фрейма. Второй – идентификатор точки маршрутного доступа (строка в формате ASCII – символов; используется для того, чтобы принимающий терминал получал постоянное подтверждение о связи с определенным передатчиком).

B3 – BIP-8, код контролирующий ошибки четности в предыдущем контейнере.

С2 – указатель типа полезной нагрузки контейнера, например, группа трибных блоков TUG, C-3, фиксированный ATM или FDDI.

G1 – состояние маршрута, дает информацию обратной связи от терминальной к исходной точке формирования маршрута (например, о наличие ошибок или сбоев на удаленном конце).

F2, Z3 – байты, используемые для организации связи (канала) на данном маршруте.

H4 – обобщенный индикатор положения нагрузки, используется при организации мультифреймов. Например, указывает на номер фрейма виртуального контейнера VC-12 в трибном блоке TU-12.

Z4 – резерв для развития систем.

Z5 – байт оператора сети, для организации администрировании сети.

Полезной нагрузкой VC-4 может быть либо контейнер С-4 (9х261 байт), либо 3 TUG-3 (9х86), мультиплексирования по схеме, показанной на рис. 2.9.

 

Рис. 2.9. Схема мультиплексирования TUG – 3 в виртуальный контейнер VC – 4

 

Группа TUG-3, в свою очередь, могут быть сформированы из семи групп TUG-2 или одного VC-3, формата 9х85 байт. Структура заголовка VC-3 POH такая же, как у VC-4 POH (рис. 2.10).

 

 

Рис. 2.10. Структура заголовка виртуального контейнера VC – 3: Н1, Н2, Н3 - указатели (байт), FS – фиксированный наполнитель (6 байт)

 

Сигналы, транспортируемые в пределах синхронной сети передачи, сначала форматируются, образуя “контейнер” (с). Этому контейнеру, в целях управления и эксплуатации, назначается заголовок тракта (POH). Контейнер со своим заголовком образуют виртуальный контейнер (VC). Важно понимать, что сеть SDH осуществляет управление виртуальными контейнерами независимо оттранспортируемых в них сигналов.

Существуют два типа виртуальных контейнеров:

- виртуальные контейнеры высокого порядка (HO VC) à (VC3.4);

- виртуальные контейнеры низкого порядка (VC LO) à (VC-1.2).

Формат виртуального контейнера VC = POH_{маршрутный заголовок} + PL (нагрузка).

С4 - не имеет контейнеров подуровней, триб Е4 (140 Мбит/с).

На входе мультиплексора доступа, например, имеем трибы PDH, которые должны быть упакованы в оболочку фрейма так, чтобы их можно ввести и вывести в нужном месте с помощью мультиплексора ввода-вывода. Для этого сам фрейм представить в виде некоторого контейнера стандартного размера (т.к. сеть синхронная, то его размеры не должны меняться), имеющий сопровождающую документацию – заголовок, где собраны все необходимые для управления и маршрутизации контейнера поля – параметры. Внутренняя емкость предназначена для размещения полезной нагрузки, где должны располагаться однотипные контейнеры меньшего размера (нижних уровней), которые тоже имеют заголовок и полезную нагрузку и т. д. по принципу инкапсуляций (метод последовательных вложений) или «матрешка». На контейнер наклеивается ярлык, содержащий управляющую информацию для сбора статистики прохождения контейнера (VC – является логическим объектом).

Несколько фреймов могут быть объединены в мультифреймы. Из-за различий в типе составляющих фрейма – контейнеров, могут возникать ошибки при вводе/выводе контейнера. Для устранения этого, на каждый VC заводится указатель, содержащий фактический адрес начала контейнера на карте поля, отведенного под нагрузку (т. е. VC может «плавать» по нагрузке). Матрица мультиплексирования потоков PDH в базовую структуру SDH - STM-1 представлена на рис. 2.11.

 

 

Рис. 2.11. Схема мультиплексирования потоков в SDH: C – контейнер;VC – виртуальные контейнеры; TU – трибные блоки; TUG - группы трибные блоки; AU - административные блоки; AUG - группа административных блоков; STM – синхронный транспортный модуль; С_n – контейнер, содержащий триб уровня стандартного ряда AC и EC иерархии PDH; C1 – разбивается на С-11, использующей триб Т1-1,5 Мбит/с и С-12, триб Е1; С2 – разбивается на С-21, триб 6 Мбит/с и С-22, триб 8 Мбит/с; С3 – разбивается наС-31,триб 34 Мбит/с = Е4 и С-32, триб 45 Мбит/с.

 

Трибные потоки PDH (от 2 до 140 Мбит/с) передаются в области полезной нагрузки (9х261=2349 байт). Указатели PTR – определяют фазовые соотношения между полезной нагрузкой и циклом STM, что позволяет локально выделять трибные потоки.

Три основных этапа:

- мультиплексирование;

- размещение в контейнере;

- выравнивание.

Перед передачей в цикле STM-1 полезная информация упаковывается в ''С'', контейнер согласовывает с циклом STM-1 с помощью выравнивания (стаффинга) скоростей сигналов. Контейнер передается каждые 125 мкс.

Трибный блок – указатель осуществляет выравнивание (синхронизацию) скорости VC. Пред включением в VC HO блоки TV объединяют в одну группу, уплотняясь по байтам, такая группа называется группой трибных блоков.

AU – административный блок. Указатель AU фиксирует соотношение фазы между циклом и VC-4. существуют AU3 и AU-4.

AUG – групповой административный блок (когда есть только VC-4, то AU соответствует STM-1), когда есть VC-3, то тогда формируется AVG.

TU – транспортный блок – это структура временного блока кадра, которая создается для согласования между уровнями низкого и высокого порядков.

TUG – группа транспортных блоков, структура, создаваемая посредством объединения однородных цифровых потоков, находящихся в транспортных блоках (TU) низкого иерархического уровня, в одну группу.

AU – административный блок – структура, служащая для размещения групп транспортных блоков (TUG) или виртуальных контейнеров VC высокого порядка в синхронном транспортном модуле STM-1.

Указатель PTR позволяет идентифицировать виртуальный контейнер VC, когда тот помещен в структуру цикла STM-1 и осуществлять согласование скоростей.

STM-1 – состоит из полезной информации, которой является AU, и служебной информации, называемой секционным заголовком (SOH) и содержит:

- служебный канал 64 Кбит/с;

- цифровой синхросигнал;

- байты оценки вероятности ошибки;

- каналы передачи сигналов управления;

- идентификатор STM-1.

Рассмотренная модель транспортной сети SDH состоит из следующих подуровней: подуровень контейнеров нижнего уровня SDH, подуровень контейнеров верхнего уровня SDH и секционного уровня (рис. 2.12).

 

 

Рис. 2.12. Модель транспортной сети SDH

 

2.3. Сборка модулей STM-N

Мультиплексирование STM-1 в STM-N может осуществляться как каскадно 4х1->4, 4х4->16, 4х16->64, 4x64->256, так и непосредственно по схеме N:1->N, где N=4, 16, 64, 256. При этом для схемы непосредственного мультиплексирования используется чередование байтов.

Например, если шестнадцать STM-1 каналов (0, 1…15 или 0, 1, 2…D, E, F) на входе мультиплексора STM-16 генерируют шестнадцать байтовых последовательностей: b_ob_ob_o…, b₁b₁b₁…, b₂b₂b₂…, b_Db_Db_D…, b_Eb_Eb_E…, b_Fb_Fb_F…, то в результате мультиплексирования на выходе STM-16 формируется байт – последовательность b_оb₁b₂b₃…b_Db_Eb_Fb_ob₁…. Фактически так удается мультиплексировать только тогда, когда все STM-1 имеет одинаковую структуру полезной нагрузки, если же нет, то нужно соблюдать правила бесконфликтной взаимосвязи, а именно:

1. При мультиплексировании последовательностей, содержащих AUG, которые базируются на разных AU-n (AU-4, AU-3) предпочтение отдается схемам, использующим AU-4. Те же схемы, что используют AU-3, должны быть сначала демультиплексиваны до уровня TUG-2 или VC-3 (в зависимости от полезной нагрузки) и повторно мультиплексированы по схеме TUG-3 -> VC-4 -> AU-4;

2. При мультиплексировании последовательностей, содержащих VC-11, которые используют различные TU-n (TU-11 или TU-12), предпочтение отдается схемам, использующим TU-11.

Если при формировании модуля STM-N используется каскадное мультиплексирование, то оно осуществляется по схеме чередования групп байтов, причем число байтов в группе равно кратности мультиплексирования предыдущего каскада. Например, если формирование STM-16 происходит по двухкаскадной схеме 4хSTM->STM-4, 4xSTM-4->STM-16, то первый каскад использует мультиплексирование по байтам, а второй – по группам, состоящим из четырех байтов. Если предположить, что на вход каждого из четырех STM-4, питающих STM-16, поступают последовательности (где подстрочные индексы i=0, 1, 2, 3 - номера входов, а надстрочные индексы j=1, 2, 3, 4 - номера мультиплексоров STM-4), то процесс формирования осуществляется следующим образом (рис. 2.13):

 

 

Рис. 2.13. Процесс формирования модуля STM N

 

2.4. Размещение потоков E1 PDH в модуле STM-1

Контейнер С12 организует последовательную передачу информационных битов, появляющихся на выходе аппаратуры асинхронной иерархии со скоростью 2.048 К4бит/с. Структура контейнера представляется в виде матрицы, названной матрицей полезной нагрузки (PAYLOAD) и содержащей 140 байт (1 байт = = 8 битам).

Байты организованы в 4 кадра протяженностью 125 мкс каждый, образуя таким образом мультикадр длительностью 500 мкс.

Каждый кадр состоит из матрицы в 35 байтов, содержащей 4 столбца и 9 строк.

Структура контейнера С12 приведена на рис. 2.14.

 

 

Рис. 2.14. Структура контейнера С12 Эквивалентными определениями кадра и мультикадра являются цикл и сверхцикл (прим редактора); 4 байта, обозначенные номерами 0. 35, 70 и 105. относящиеся к структуре контейнера С12, отведены под трактовый заголовок (Path Overhead, POH) виртуального контейнера VC12

 

На рис. 2.15 байты представлены в последовательной форме, что позволяет лучше оценить размещение информации в матрице полезной нагрузки PAYLOAD.