Цифровые системы передачи  

2 Основы построения цифровых систем передачи синхронной цифровой иерархии

назад | содержание | вперёд

 

2.1 Недостатки ЦСП ПЦИ. Основы построения транспортной системы СЦИ
2.1.1 Синхронная иерархия SONET/SDH
2.1.2 Информационная сеть
2.1.3 Система обслуживания
2.2 Послойное построение информационной сети СЦИ
2.2.1 Информационные структуры
2.2.2 Схема преобразований
2.3 Линейные тракты
2.4 Заголовки секций и трактов. Сигналы обслуживания
2.4.1 Секционный заголовок
2.4.2 Трактовые заголовки
2.5 AU и TU указатели
2.6 Особенности применения аппаратуры СЦИ

2.1 Недостатки ЦСП ПЦИ. Основы построения транспортной системы СЦИ

В мире действуют три ПЦИ, которые были разработаны в начале 80-х годов. В первой из них, принятой в США и Канаде, в качестве скорости сигнала первичного цифрового потока ПЦП (DS1) была выбрана скорость 1544 кбит/с (фактически Nинф = 24). Во второй, принятой в Японии, использовалась та же скорость, что и для DS1. В третьей, принятой в Европе и Южной Америке, в качестве первичной была выбрана скорость 2048 кбит/с (N å = 32).

Первая иерархия (АС), порожденная скоростью 1544 кбит/с, давала последовательность DS1 – DS2 – DS3 – DS4 или последовательность вида: 1544 – 6312 – 44736 – 274176 кбит/с (часто цитируется ряд приближенных величин 1.5 – 6 – 45 – 274 Мбит/с), Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 24, 96, 672 и 4032 каналов.

Вторая иерархия (ЯС), порожденная скоростью 1544 кбит/с, давала последовательность DS1 – DS2 – DSJ3 – DSJ4 или последовательность 1544 – 6312 – 32064 – 97728 кбит/с (ряд приближенных величин составляет 1.5 – 6 – 32 – 98 Мбит/с). Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 24, 96, 480 и 1440 каналов.

Третья иерархия (ЕС), порожденная скоростью 2048 кбит/с, давала последовательность Е1 – Е2 – ЕЗ – Е4 – Е5 или последовательность 2048 – 8448 – 34368 – 139264 – 564992 кбит/с (ряд приближенных величин составляет 2 – 8 – 34 – 140 – 565 Мбит/с). Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 30, 120, 480, 1920 и 7680 каналов, что отражается и в названии систем: ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и т.д.

Суть основных недостатков ПЦИ в том, что добавление выравнивающих бит делает невозможным идентификацию и ввод/вывод, например, потока 64 кбит/с или 2 Мбит/с, из/в потока 140 Мбит/с, без полного демультиплексирования/мультиплексирования этого потока и удаления/добавления выравнивающих бит.. Осуществляя такой ввод/вывод, приходится проводить достаточно сложную операцию трехуровневого демультиплексирования PDH сигнала с удалением выравнивающих (на всех трех уровнях) бит и его последующего трехуровневого мультиплексирования с добавлением новых выравнивающих бит.

При наличии многих пользователей, требующих ввода/вывода исходных (например, 2 Мбит/с) потоков, для аппаратурной реализации сети требуется чрезмерно большое количество мультиплексоров/демультиплексоров, в результате эксплуатация сети становится экономически невыгодной.

Другое узкое место технологии PDH - слабые возможности в организации служебных каналов для целей контроля и управления потоками в сети.

 

2.1.1 Синхронные иерархии SONET/SDH

Указанные недостатки PDH и желание их преодолеть привели к разработке в США еще одной иерархии - иерархии синхронной оптической сети SONET, а в Европе аналогичной синхронной цифровой иерархии SDH, предложенными для использования на волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС). Целью разработки была иерархия, которая позволила бы:

– вводить/выводить входные потоки без необходимости проводить их сборку/разборку (а значит иметь возможность определять положение каждого входного потока, составляющего общий поток);
– разработать новую структуру циклов, позволяющую осуществлять не только развитую маршрутизацию, но и осуществлять в пределах иерархии управление сетями с топологией любой сложности;
– систематизировать иерархический ряд скоростей передачи и продолжить его (на перспективу) за пределы ряда PDH;
– разработать стандартные интерфейсы для облегчения стыковки оборудования.

Принципами СЦИ предусматривается создание на сети связи универсальной транспортной системы (ТС), органически объединяющей сетевые ресурсы, которые выполняют функции передачи информации, контроля и управления (оперативного переключения, резервирования и др.). ТС является базой для всех существующих и планируемых служб, интеллектуальных, персональных и других сетей.

Информационной нагрузкой ТС СЦИ могут быть сигналы любой из существующих ПЦИ, потоки ячеек АТМ или иные цифровые сигналы. Аналоговые сигналы должны быть предварительно переведены в цифровую форму, что может быть выполнено с помощью имеющегося на сети или нового оборудования.

Универсальные возможности транспортирования разнородных сигналов достигаются в СЦИ благодаря использованию принципа контейнерных перевозок. В ТС СЦИ перемещаются не сами сигналы нагрузки, а новые цифровые структуры – виртуальные контейнеры, в которых размещаются сигналы нагрузки. Сетевые операции с контейнерами выполняются независимо от их содержания. После доставки на место и выгрузки из контейнеров сигналы нагрузки обретают исходную форму. Поэтому ТС СЦИ является всемерно прозрачной и может немедленно использоваться для развития любых действующих сетей.

ТС СЦИ содержит информационную сеть и систему контроля и управления (далее кратко - систему обслуживания).

2.1.2 Информационная сеть

Архитектура информационной сети установлена в Рекомендации МСЭ-Т G.803. Информационная сеть СЦИ построена по функциональным слоям, связанным отношениями клиент/слуга. Клиентом для верхнего слоя сети является потребитель. Сам верхний слой, в свою очередь, выступает в роли клиента для следующего и т.д. Все слои выполняют определенные функции и имеют стандартизованные точки доступа. Каждый слой оснащен собственными средствами контроля и управления, что минимизирует операции при авариях и снижает влияние аварий на другие слои. Функции каждого слоя не зависят от способа физической реализации нижнего обслуживающего слоя. Каждый слой может создаваться и развиваться независимо. Указанное послойное построение облегчает создание и эксплуатацию сети и позволяет достичь наиболее высоких технико-экономических показателей.

Сеть СЦИ содержит три топологически независимых слоя (рисунок 2.1): каналов. трактов и среды передачи, которые разделяются на более специализированные.

Рисунок 2.1 – Послойное строение сети СЦИ

Сети слоя каналов соединяют различные комплекты оконечной аппаратуры СЦИ и терминалы потребителей. Слой каналов поддерживает такие службы, как служба аренды каналов, служба пакетной коммутации, коммутации каналов и др.

Ниже лежит слой трактов. Он делится на два слоя: трактов нижнего и верхнего ранга. Сети трактов полностью независимы от физической среды и могут иметь собственную топологию. В слое трактов осуществляется программный и дистанционный контроль и управление соединениями. Все тракты оканчиваются в аппаратуре оперативного переключения (АОП), входящей в мультиплексоры СЦИ (либо автономной), с помощью которой тракты резервируются, вводятся и ответвляются. При этом возможно создание и обслуживание кольцевых, разветвленных и других эффективных сетевых конфигураций.

Слой среды передачи делится на два: слой секций (верхний) и слой физической среды. Секции выполняют все функции, которые обеспечивают передачу информации между двумя узлами слоя трактов. В качестве физической среды используются волоконно-оптические (ВО) или радио линии. В слое секций СЦИ имеются два слоя: слой мультиплексных секций (MS) и слой регенерационных секций (RS). MS обеспечивает от начала до конца передачу информации между пунктами, где оканчиваются либо переключаются тракты, а RS - передачу информации между регенераторами или между регенераторами и пунктами окончания или коммутации трактов. В слое секций также возможно резервирование (например, по системе 1+1).

Сеть СЦИ в каждом своем слое может быть разделена на подсети (национальные, региональные, местные и пр.). Деление на подсети позволяет упростить процессы эксплуатации сети, ввести более экономичное нормированиея и т.д.

2.1.3 Система обслуживания

Создание сетевых конфигураций, контроль и управление отдельными станциями и всей информационной сетью осуществляются программно и дистанционно с помощью системы обслуживания СЦИ. Эта система является подсистемой общесетевой системы обслуживания TMN (Telecommunication Management Network) и использует общие принципы последней, которые изложены в Рек. М.20 и М.3010, а для СЦИ конкретизированы в Рек.G.774 и G.784. Система решает задачи обслуживания современных сетей связи: оптимизирует эксплуатацию аппаратуры разных фирм в зоне одного оператора и обеспечивает автоматическое взаимодействие зон разных операторов.

Система обслуживания делится на подсистемы, обслуживающие отдельные участки информационной сети СЦИ. Доступ к каждой СЦИ-подсистеме осуществляется через главный в этой подсистеме (шлюзовой) узел или станцию СЦИ.

Физической основой системы являются входящие в аппаратуру CЦИ контрольно-управляющие микропроцессоры, Q-интерфейсы обслуживания, встроенные в циклы служебные каналы и программное обеспечение. Протоколы связи по встроенным служебным каналам установлены в Рек.G.784, а для Q-интерфейсов - в Рек.G.773, Q.8I1 и Q.812. Все операции по обслуживанию сети и каждого узла (станции) СЦИ могут выполняться как из центра, так и из других пунктов, которым такое право предоставлено.

2.2 Информационные структуры и схема преобразований

Принципы ТС СЦИ реализуются на аппаратном уровне с помощью информационных цифровых структур, образуемых в сетевых слоях секций и трактов.

2.2.1 Информационные структуры

В слое секций используются самые крупные структуры СЦИ – синхронные транспортные модули STM-N, представляющие собой форматы линейных сигналов. Они же используются на интерфейсах сетевых узлов и регламентированы в Pек.G.708. Число N означает уровень СЦИ.

В настоящее время СЦИ содержит три синхронных уровня, скорости передачи которых (155520 – 622080 – 2488320 кбит/с) жестко связаны отношением 1:4:16. Последние числа совпадают с номерами N уровней СЦИ. Скорость N-го уровня в N раз выше скорости первого. Планируется введение уровня N = 64 со скоростью передачи 64х155520 = 9953280 кбит/с.

На рисунке 2.2 показан цикл STM-1, который имеет период повторения 125 мкс. Для удобства обозрения этот цикл изображается в виде прямоугольной таблицы из 9 рядов и 270 столбцов (9х270=2430 элементов). Каждый элемент изображает 1 байт (8 бит) и соответствует скорости передачи 64 кбит/с, а вся таблица - скорости передачи 1-го уровня СЦИ 64х2430=155520 кбит/с. В линию сигнал передается рядами.

Первые 9 столбцов цикла STM-1 занимают служебные сигналы секционный заголовок (SOH) и AU-указатель позиции первого байта цикла нагрузки. Остальные 261 столбец – нагрузка.

SOH несет сигналы системы обслуживания СЦИ в сетевых слоях секций и делится на заголовки регенерационной и мультиплексной секций (RSOH и MSOH).

RSOH действует в пределах регенерационной секции, а MSOH проходит прозрачно регенераторы и действует в пределах всей мультиплексной секции - от формирования до расформирования STM-1.

Рисунок 2.2 – Циклы STM-1 и VC-4

Для организации соединений в сетевых слоях трактов используются виртуальные контейнеры VC-n, определенные в Рек G. 708, G. 709.

Виртуальный контейнер — это блочная циклическая структура с периодом повторения 125 или 500 мкс (в зависимости от вида тракта). Каждый VC-n состоит из поля нагрузки (контейнер С-n) и трактового заголовка (РОН), несущего сигналы обслуживания данного тракта- VC-n = C-n + РОН. Заголовок создается и ликвидируется в пунктах, в которых формируется и расформировывается VC-n, проходя транзитом секции. Информация, определяющая начало цикла VC-n, обеспечивается обслуживающим сетевым слоем.

Перечень VC-n приведен в таблице 2.1. VC-11, VC-12 и VC-2 относятся к нижнему рангу, a VC-3 и VC - 4 - к верхнему. Во второй строке таблицы показан их полезный объем, т. е. предельная скорость нагрузки, а в нижней строке - скорости передачи сигналов ПЦИ (округленно), размещение которых стандартизовано в этих контейнерах.

Цикл наибольшего виртуального контейнера VC-4 показан на рисунке 2.2. Он содержит 9 рядов и 261 столбец. Первый столбец занимает РОН, а остальные 2340 элементов - контейнер С-4 (скорость передачи 2340х64=149760 кбит/с).

Таблица 2.1

VС-n

VC-11

VC-12

VC-2

VС-3

VC-4

Объем, Мбит/с

1,664

2,240

6,848

48,960

150,336

Сигналы ПЦИ, Мбит/с

1.5

1,5 и 2

6

34 и 45

140

Аналогично построен виртуальный контейнер VC-3, отличающийся лишь количеством столбцов – 85. Контейнер С-3 имеет 84 столбца и вмещает полезную нагрузку 84х9х64=48384 кбит/с

Виртуальные контейнеры нижнего ранга используют сверхцикл 500 мкс. На рисунке 2.3 показан VC-12. Байты V5, J2, Z6 и Z7 образуют заголовок тракта, а четыре группы по 34 байта нагрузки - контейнер С-12 с полезной емкостью 2176 кбит/с. VC-11 и VC-2 имеют ту же структуру, но содержат соответственно по 25 и 106 байтов в каждой из групп нагрузки.

V5

34 байта

J2

34 байта

Z6

34 байта

Z7

34 байта

Рисунок 2.3 – Сверхцикл VC-12

Синхронные транспортные модули переносят виртуальные контейнеры верхнего ранга и обмениваются ими в узлах сети. Аналогично сами VC-3,4 обмениваются контейнерами нижнего ранга. Эти процессы должны обеспечиваться компенсацией возможных на сети колебаний фазы и частоты VC-n относительно цикла обслуживающей структуры. Упомянутая компенсация дополняется указанием начала цикла контейнера в цикле обслуживающего сетевого слоя. Обе операции выполняются механизмом указателей, оговоренным в Рек.G.709. Добавлением указателей к виртуальным контейнерам верхнего ранга образуются административные блоки (AU) AU = VC-n + AU-указатель. VC-4 образует блок AU-4 целиком загружающий STM-1. VC-3 образует АU-3. В STM-1 вместо VC-4 можно ввести три AU-3, имеющих собственные указатели и образующие группу AUG. Все AU-указатели занимают фиксированное положение в 4-й строке первых 9 столбцов цикла STM-1.

Аналогичные операции выполняются при объединении сигналов трактов нижнего ранга в тракт верхнего. При этих операциях используются субблоки TU, образуемые добавлением указателей к виртуальным контейнерам TU-n = VC-n + TU-указатель (n = 1,2,3). Один или более субблоков, занимающих определенные фиксированные места в нагрузке вышестоящего VC-n, называются группой субблоков TUG. TUG-3 может содержать один субблок TU-3 или однородный набор из семи TUG-2, а каждая TUG-2 - один TU-2 или однородный набор идентичных TU 12 (три) или TU-11 (четыре). Субблоки побайтно мультиплексируются в цикле группы.

На рисунке 2.4 показана TUG-3 (в данном случае она совпадает с TU-3). Период повторения этой структуры 125 мкс.

 

Рисунок 2.4 – Циклы С-3, VC-3, TUG-3

На рисунке 2.5 показан сверхцикл TU-12. Он представлен в виде ряда из 144 байтов и состоит из четырех циклов по 125 мкс. По сравнению с VC-12 (рисунок 2.3) данный сверхцикл содержит 4 новых байта V1, V2, V3, которые составляют TU-указатель и V4 (резерв). Положение байтов TU-указателя в сверхцикле определяется байтом Н4 заголовка тракта высшего ранга, показанном на рисунке 2.4.

Аналогично построены сверхциклы TU-11 и TU-2, отличающиеся от TU-12 числом байт в циклах 125 мкс: соответственно 27 и 108.

Рисунок 2.5 – Сверхцикл TU-12

2.2.2 Схема преобразований

Схема преобразований СЦИ по Рек G.709 дана на рисунке 2.6. В качестве полезной нагрузки показаны сигналы ПЦИ, хотя вместо них могут использоваться ячейки АТМ и др. сигналы. Различные процессы преобразования обозначены тремя видами линий. Эти процессы можно проиллюстрировать на примере преобразования сигнала 139264 кбит/с (округленно 140 Мбит/с).

Рисунок 2.6 – Схема преобразования СЦИ по G.709

Рисунок 2.6а – Пример процесса мультиплексирования потока 2 Мбит/с в STM-N

Размещение нагрузки в контейнерах показано тонкими линиями. Сигнал 140 Мбит/с размещается в С-4 асинхронно. Для подгонки скорости сигнала к скорости контейнера используются балластные биты и цифровое выравнивание согласно Peк.G.709. После добавления трактового заголовка РОН образуется виртуальный контейнер VC-4.

Рек G.709 указывает способы асинхронного размещения всех указанных на схеме сигналов ПЦИ. Кроме того, сигналы 1.5, 2 и 6 Мбит/с могут быть размещены в контейнерах синхронно, а сигналы 1,5 и 2 Мбит/с с октетной структурой - и байтсинхронно (последнее обеспечивает прямой доступ к каналам 64 кбит/с). Асинхронная нагрузка может размещаться только при использовании плавающего режима мультиплексирования субблоков в контейнеры верхнего ранга с помощью TU-указателей. Для синхронной загрузки предусмотрен и фиксированный режим. В этом случае TU-указатели исключаются, места субблоков фиксированы и определяются AU-указателями.

Для сигналов, которые не вмещаются в один контейнер, имеется возможность использования сцепок (concatenations) контейнеров. В Рек. G.709 стандартизованы сцепки VC-4nC из n контейнеров VC-4, удобные для транспортирования высокоскоростных сигналов.

Рассматриваются сцепки VC-2mC (TU-2mC), состоящие из m (m=2-7) контейнеров VC-2, которые создают серию транспортных объемов mх6,784 Мбит/с между VC-2 и VC-3. Возможны три варианта таких сцепок: сцепки соседних ТU-2 в нагрузке VC-3, последовательные сцепки TU-2 и TU-3 в нагрузке VC-4 и виртуальные сцепки TU-2 в нагрузке VC-4. Стандартизация этих сцепок предполагается в дальнейшем.

Рекомендацией I.311 определено, что синхронная цифровая иерархия является основой физического уровня широкополосных цифровых сетей с интеграцией обслуживания (ШЦСИО) на технологии АТМ как на сетевом уровне, так и в сети доступа в интерфейсе “пользователь-сеть”. Ячейки АТМ размешаются в контейнерах и их сцепках так, чтобы октеты ячеек совпадали с байтами контейнеров. Поскольку число байтов ячейки не всегда кратно числу байтов контейнера, ячейки могут выходить за пределы контейнеров. Предварительно поток ячеек скремблируется. Стандартизовано размещение ячеек в контейнерах VC-4 и их сцепках. Рассматривается специальное использование для этой цели контейнеров VC-2 и их сцепок.

Загрузка VC-4 в STM-1 в общем случае требует корректирования фаз и скоростей передачи, т. к. STM-1 жестко синхронизируется с циклом секции данной линии, а VC-4 может поступать с другого участка сети и иметь другую тактовую частоту и дополнительные колебания фазы. Необходимость корректирования показана пунктиром. Она выполняется определенным в Рек G.709 механизмом указателя. Благодаря этому механизму VC-4 получает возможность "плавать" внутри STM-1, причем начало его цикла определяется по значению указателя. Добавлением этого указателя к VC-4 образуется административный блок AU-4 (в данном случае совпадает с группой административных блоков AUG). Аналогичные операции с указателями предусмотрены на уровнях TU-3, а также TU-1/2.

STM-N образуется побайтным объединением N административных блоков с добавлением секционного заголовка, содержащего 9N столбцов: STM-N = NxAUG + SOH. Это операция мультиплексирования. Каждая AUG занимает фиксированное положение в цикле STM-N. Число объединенных AUG отмечается в RSOH. Мультиплексирование показано двойными линиями, возле которых указано количество объединяемых блоков и субблоков.

Поскольку рассматриваемая схема допускает неоднозначность построения STM-N, в Рек.G.708 установлены следующие правила сетевых соединений:

- при соединениях AUG, одна из которых составлена на основе AU-4, а другая -на основе AU-3, предпочтение отдается первой группе. AUG, основанная на AU-3, должна демультиплексироваться до уровня VC-3 или TUG-2 (в зависимости от вида нагрузки) и вновь собираться в AUG по пути TUG-3/VC-4/AU-4;

- при соединениях VC-11, для транспортирования которых можно использовать как TU-11, так и TU-12, предпочтение отдается TU-11.

2.3 Линейные тракты

В СЦИ используются одномодовые волоконно-оптические (ВО) линии и радиолинии. Параметры аппаратуры передачи на интерфейсах сетевых узлов установлены в Рек. G.957, а характеристики регенерационных секций - в Рек G.958.

ВО-линии передачи. ВО-кабели стандартизованы в Рек G.652, G.653 и G.654. Длина секций регенерации линейных трактов достигает 60 км (с использованием оптических усилителей до 600 км), что в ряде случаев исключает промежуточную регенерацию. В СЦИ стандартизованы линейные сигналы, в качестве которых используются скремблированные сигналы STM-N интерфейсов сетевых узлов. Нормируется высокое качество связи – Кош = 10-10 на секции регенерации в наихудших условиях.

Радиолинии. Радиорелейные (РРЛ) и спутниковые линии СЦИ используются для создания мультиплексных (MS) и регенерационных (RS) секций в следующих сетевых применениях:

- замыкание ВО-колец;

- последовательные соединения с ВО-линиями;

- резервирование ВО-линий;

- многоточечные сети с функциями мультиплексирования.

Радио-MS включаются в СЦИ-сеть через интерфейсы сетевых узлов непосредственно, либо с помощью внутристанционных секций. Радиолинии могут иметь либо электрический интерфейс по G.703, либо оптический внутристанционный интерфейс по G.957. Интерфейсы для радиочастотных соединений не стандартизуются.

Функциональные характеристики радиолиний должны полностью отвечать требованиям СЦИ, чтобы обеспечивать неограниченные возможности сетевого взаимодействия. Радиолинии СЦИ должны отвечать всем требованиям системы обслуживания СЦИ и, в частности, полностью транспортировать и использовать сигналы, содержащиеся в заголовке SOH секции и обеспечивающие упомянутые функции обслуживания. Вместе с тем, радиолинии могут требовать добавочных каналов передачи между интерфейсами сетевых узлов для реализации функций, специфичных для их среды передачи.

Магистральные РРЛ СЦИ большой емкости рассчитываются на STM-1, nxSTM-1 и STM-N. Зоновые РРЛ, как правило, несут STM-1 или nxSTM-1. На участках сети, где емкость STM-1 избыточна и трафик не выходит за пределы возможностей VC-3, целесообразно использование радиолиний (РРЛ или спутниковых), рассчитанных на субпервичный синхронный транспортный модуль STM-RR со скоростью передачи 51,84 Мбит/с.

Структура цикла STM-RR приведена в Рек.G.708 и показана на рисунке 2.7. STM-RR является форматом линейного сигнала, но не составляет новый уровень СЦИ и не может использоваться на интерфейсах сетевых узлов. Субпервичные радиолинии должны включаться в сеть СЦИ с помощью интерфейсов уровня STM-1 no Peк.G.708, а со стороны плезиохронных цифровых потоков иметь интерфейсы по Peк.G.703. Как и прочие линейные тракты, они могут образовывать MS и RS, поддерживая слои трактов СЦИ, нагрузкой для которых могут быть тракты СЦИ низших рангов, либо сигналы ПЦИ или другие.

На рисунке 2.8 показана принятая МСЭ-Т и МСЭ-Р схема преобразований СЦИ, предусматривающая организацию STM-RR. Здесь RRRP - эталонная точка субпервичной радиолинии, в которой действует сигнал STM-RR.

Субпервичный транспортный модуль STM-RR не является уровнем СЦИ

и не может использоваться на интерфейсах сетевых узлов. Для перехода к

Рисунок 2.7 – STM-RR и VC-3

структурам, используемым на интерфейсах сетевых узлов общегосударственной сети, должны выполняться преобразования по схеме рисунка 2.9.

Рисунок 2.8 – Схема преобразования СЦИ с учетом субпер-вичной РРЛ по МСЭ-Т и МСЭ-Р

Рисунок 2.9 – Переход от STM-RR к STM-1

2.4 Заголовки секции и трактов, сигналы обслуживания

2.4.1 Секционный заголовок

В аппаратуре окончания линейного тракта ОЛТ формируется (расформировывается) секционный заголовок SOH (Section Overhead), состоящий из заголовков мультиплексной MSOH и регенерационной RSOH секций и AU-указателя (AU PTR) рисунок 2.10.

Примечание: Неотмеченные байты зарезервированы для будущей между-народной стандартизации (как зависимые от среды передачи, добавочные нацио-нальные и для других целей).

Рисунок 2.10 – Структура секционного заголовка
Назначение байтов заголовка, определяемое Peк.G.708, следующее:

Al = 11110110, A2 = 00101000 - цикловый синхросигнал (при потере циклового синхронизма содержимое байт А2 инвертируется);

С1 - определитель STM-1 в цикле STM-N;

D1-D12 - канал передачи данных (DCC) системы управления, для регенерационной секции используется канал 192 кбит/с (D1-D3), а для мультиплексной секции - канал 576 кбит/с (D4-D12);

El, E2 - служебный канал, телефонная связь. El - доступен на регенерационных секциях, E2 - доступен на окончаниях мультиплексных секций;

F1 - канал пользователя - создание временных телефонных или каналов передачи данных для специальных эксплуатационных нужд;

В1 - контроль ошибок регенерационной секции методом BIP-8. Код BIP-8 вычисляется по всем битам предыдущего цикла STM-N после скремблирования и вписывается в байт В1 перед скремблированием.

В2 - контроль ошибок мультиплексной секции методом BIP-24. Код BIP-24 вычисляется по всем битам предыдущего цикла STM-N, кроме трех первых рядов SOH и помещается в байты В2 перед скремблированием;

К1 – передача приемному окончанию мультиплексной секции сигнала автоматического переключения на резерв;

К2 – передача с приемного конца мультиплексной секции на передающий конец аварийных сигналов MS AIS (Alarm Indication Signal - сигнал аварийной сигнализации) К2 = xxxxx111 и MS FERF (Far End Receiver Failure – отказ приемника дальнего конца) К2 = xxxxx110;

S1 (биты 5-8) -статус синхронизации. Биты 5-8 отведены для сообщений о статусе данного тракта в системе синхронизации (определено 4 уровня).

М1 – этот байт используется для передачи сигнала о количестве ошибочных блоков бит (FEBE – Far End Block Error), обнаруженных по коду BIP-24 на мультиплексной секции (байты В2);

Z1, Z2 - запас для еще не определенных функций.

Приведем пояснения по использованию некоторых байт рассматриваемого заголовка.

На передающей стороне регенерационной секции генерируется код BIP-8 (Bit Interleaved Parity), для чего производится суммирование по модулю два первых бит всех 2430 байт цикла STM-1 и получают первую битовую сумму. Таким же образом получают остальные семь битовых сумм рисунок 2.10а и б. Полученные таким образом в текущем цикле восемь битовых сумм записываются в байт В1 следующего цикла.

На приемной стороне в текущем цикле так же рассчитываются восемь битовых сумм и сравниваются (например, суммированием по модулю два) со значениями битовых сумм записанных в байте В1 следующего цикла. При совпадении этих битовых сумм ошибки блоков бит отсутствуют, иначе может быть определено от одного до восьми ошибочных блоков бит. Код BIP-8 по существу является кодом проверки на четность, поэтому он не обнаруживает четное количество ошибочных бит.

Код BIP-24 работает аналогичным образом, только в нем одновременно обрабатываются три байта и получается 24 битовых суммы, для записи которых используются три байта В2.

В сети СЦИ предусматривается пять уровней качества хронирующего источника:

S1 = хххх0010 – первичный эталонный генератор (таймер) (PRC – Primary Reference Clock) c относительной нестабильностью частоты D f/f0 = 1х10-11 , Рек. G.811;

S1 = хххх0000 – уровень качества неизвестен;

S1 = хххх0100 – генератор транзитного (сетевого) узла (TNC – Tranzit Node Clock) c относительной нестабильностью частоты D f/f0 = 5х10-10 , Рек. G.812Т;

S1 = хххх1000 – генератор местного узла (сетевой станции) (LNC –

Рисунок 2.10а – Принцип генерации кода BIP-8

Рисунок 2.10б – Генерация кодов BIP-8 и BIP-24 в секционном заголовке

Local Node Clock) c относительной нестабильностью частоты D f/f0 = 1х10-8 , Рек. G.812Т;

S1 = хххх1011 – генератор собственно аппаратуры СЦИ c относительной нестабильностью частоты D f/f0 = 1х10-6 , Рек. G.81S.

Сообщение “уровень качества неизвестен” означает, что сигнал хронирующего источника в принятом сигнале STM-N получен от старого оборудования СЦИ, в котором не реализован сервис сообщений о статусе синхронизации.

Среди хронирующих источников наиболее универсальным и точным является мировое скоординированное время (UTC – Universal Time Coordinated). Для его трансляции используются спутниковые системы LORAN-C и глобальная система позицирования GPS (Global Positioning System). Использование синхронизации задающих генераторов от UTC позволило даже на локальных узлах получить относительную нестабильность частоты не хуже 10-11.

Создание системы распределенных первичных эталонных хронирующих источников не только позволяет увеличить надежность синхронизации сетей СЦИ, но и устраняет (при использовании сообщений о статусе синхронизации) возможности нарушения синхронизации при осуществлении защитного переключения.

2.4.2 Трактовые заголовки

Заголовки виртуальных контейнеров верхнего ранга и их сцепок (VC-3/VC-4/VC-4-xC). Данные заголовки занимают первый столбец таблиц циклов указанных структур (см. рисунки 2.2, 2.4, 2.7) и состоят из 9 байтов, обозначаемых J1, ВЗ, С2, 01, F2, Н4, Z3, Z4, Z5 - рисунок 2.11.

Рисунок 2.11 – Заголовок трактов верхнего ранга

Назначение отдельных байтов этого заголовка следующее.

J1 - трасса тракта (Path Trace). Первый байт виртуального контейнера, положение которого указывается AU-n или TU-n указателем. Этот байт используется как идентификатор тракта для повторяющейся передачи метки пункта доступа тракта верхнего ранга, чтобы приемное оборудование тракта могло проверять непрерывность соединения с требуемым передатчиком. Для передачи используется сверхцикл из 16 циклов, из которых первый содержит сверхцикловый синхросигнал и код CRC (Cyclic Redudancy Check – циклическая избыточная проверка) – код обнаружения ошибок в идентификаторе тракта, оставшиеся 15 используются для повторяющейся передачи метки пункта доступа тракта верхнего ранга.

ВЗ - трактовый BIP-8. Вычисляется по всем битам предыдущего цикла VC после скремблирования и вписывается в байт ВЗ текущего цикла перед скремблированием.

С2 - марка сигнала (Signal Label). Указывает содержание VC (например, "не оборудован", "оборудован, сигнал не стандартен", "структура TUG", "ATM").

G1 - статус тракта (Path Status), байт для возврата передатчику тракта сообщения о состоянии и качественных показателях оборудования окончания тракта. Дает возможность контролировать статус и качество полного дуплексного тракта на любом конце и в любом промежуточном пункте тракта. Биты 1-4 несут сигнал FEBE (Far End Block Error) и сообщают число блоков бит, которые отмечены в качестве ошибочных с помощью кода BIP-8 (ВЗ). Сигнал FERF (Far End Receive Failure) аварии на дальнем конце тракта должен посылаться приемником VC, как только этот приемник не получит правильного сигнала. Сигнал FERF передается, как 1 в бите 5, в противном случае этот бит есть 0. Условием генерации приемной стороной сигнала FERF является прием AIS, пропадание сигнала или ошибка в трассе тракта. Биты 6,7,8 не используются.

F2.Z3 - канал пользователя тракта. Связь пользователя между элементами тракта.

Н4 - позиционный указатель. Обобщенный указатель нагрузки (например, указатель положения сверхцикла для VC-1/VC-2), при загрузке ячеек АТМ указывает расстояние в байтах от него первого байта ближайшей ячейки (см. рисунок 2.12).

Z4 - запас для будущего, значение не определено.

Z5 - байт сетевого оператора для эксплуатационных целей. Например, для транзитных соединений биты 1- 4 используются для счета входящих ошибок, а биты 5-8 - для канала связи.

Заголовки трактов нижнего ранга VC-1/VC-2. Структура заголовка трактов нижнего ранга видна из рисунка 2.3. Это байты V5, J2, Z6 и Z7. Байты заголовка используются только в плавающем режиме размещения VC в TU, когда 4 соседних 125-мкс цикла VC объединяются в 500-мкс сверхцикл.

Байт V5 есть первый байт сверхцикла и его расположение указывается указателем TU-1/TU-2. Кроме того байт V5 используется для - контроля ошибок, марки сигнала и статуса тракта VC-1/VC-2. Биты 1 и 2 используются для контроля ошибок по коду BIP-2.

Биту 1 придается такое значение, чтобы привести к четности значение нечетных битов (1,3,5,7) всех байтов предыдущего VC, а бит 2 выполняет аналогичную операцию с четными битами (2,4,6,8). Вычисление BIP-2 включает байты заголовка VC, но исключает байты VI, V2, V3 (кроме случаев использования отрицательного стаффинга) и V4.

Рисунок 2.12 – Размещение ячеек АТМ в VC-4

Бит 3 - индикатор FEBE тракта VC-1/VC-2, который принимает значение 1 и посылается обратно к организатору тракта, если одна или более ошибок обнаружено с помощью BIP-2, а в противном случае он имеет значение 0.

Бит 4 - индикация аварии на дальнем конце RFI (Remote Failure Indication). Он равен 1, если объявлена авария, в противном случае - 0.

Биты 5-7 - несут марку сигнала VC-1/VC-2 и могут обозначать 8 бинарных чисел (необорудованный тракт, нестандартный сигнал и др.).

Бит 8 - FERF тракта. Он принимает значение 1, если принят AIS тракта TU-1/TU-2, или пропал сигнал, в противном случае он 0. FERF тракта VC-1/VC-2 посылается обратно ассемблером этого тракта.

Байт J2 - используется для повторяющейся передачи метки пункта доступа тракта нижнего ранга, чтобы приемное оборудование тракта могло проверять непрерывность соединения с требуемым передатчиком.

Байты Z6, Z7 - резерв на будущее.

Сигналы обслуживания

При обслуживании секций применяются следующие сигналы. AIS (Alarm Indicator Signal) - сигнал, посылаемый далее по направлению передачи в качестве указания о выявлении аварии, случившейся до данного пункта (рисунок 2.13). На рисунке приняты следующие сокращения:

LOVC-Low Order VC; HOVC-High Order VC; LT-Line Termination; REG- Regenerator; LOS-Loss Of Signal; LOF-Loss Of Frame; LOP-Loss Of Pointer.

MS-AIS обнаруживается, как все "1" в битах 6,7 и 8 байта К2 после дескремблирования.

MS-FERF используется для возврата на передающую станцию указания, что приемная станция обнаружила повреждение входящей секции или в качестве AIS приемной секции. MS-FERF выявляется, как код 110 в битах 6,7 и 8 байта К2 после дескремблирования.

При обслуживании трактов применяются следующие сигналы. Указание отсутствия оборудования VC-n (n = 3,4) или VC-4-Xc - все нули в метке сигнала тракта виртуального контейнера (байт С2) после скремблирования. То же для тракта нижнего ранга VC-1(2) - все нули в метке сигнала тракта нижнего ранга (биты 5-7 байта V5). Этот код указывает оконечному оборудованию виртуального контейнера, что данный контейнер намеренно не оборудован, так что аварийные сигналы должны быть подавлены.

AIS трактов TU-n (n = l,2,3) определяется, как все "1" в TU-n, включая его указатель. Аналогично, AIS трактов AU-n (n = 3,4) определяется, как все "1" в AU-n включая его указатель. Все трактовые AIS передаются в сигналах STM-N с действующим SOH.

2.5 AU и TU указатели

При формировании STM-N cуществует два типа указателей AU указатель и TU указатель (рисунок 2.14). AU указатель используется для размещения виртуальных контейнеров высшего порядка (VC-3 или VC-4) в цикле STM-1 и TU указатель используется для размещения виртуальных контейнеров низшего порядка (VC-1 или VC-2) в виртуальном контейнере высшего порядка (VC-3 или VC-4). Указатель показывает номер адреса в цикле STM или в цикле виртуального контейнера высшего порядка, где начинается цикл нагрузки виртуального контейнера. Наличие указателей позволяет в любом месте тракта (где осуществляется обработка указателей) производить ввод/вывод двухмегабитных потоков из STM-1 с помощью мультиплексора ввода/вывода, состоящего из двух портов STM-1 и аппаратуры оперативного переключения АОП.

AU и TU указатели выполняют две функции. Одна из них минимизация задержки при мультиплексировании и другая – выравнивание различия частот между циклом STM и нагрузкой, которая в нем размещается. Указатель состоит из четырех частей: для AU указателя H1 байт, H2 байт, три H3 байта и не используемые два Y байта и два U байта; для ТU указателя V1 байт, V2 байт, V3 байт и не используемый V4 байт. Назначение байт Hn и Vn одинаково (рисунки 2.15 и 2.16).

Рисунок 2.13 – Сигналы обслуживания

Из рисунка 2.16 видно, что в сверхцикле TU -12 содержится 140 пронмерованных байт. Для формирования TU указателя используются байты V1 и V2 – 16 бит. Четыре первых бита (NNNN=0110) используются как флаг новых дан-ных (NDF – New Data Flag), которые при обнаружении системой расхождения скоростей (фаз) цикла нагрузки и цикла транспортировки инвертируются (NNNN=1001) в трех последующих циклах и сигнализируют о необходи-мости смены значения TU указателя. Пятый и шестой биты S используются

Рисунок 2.14 – Функции указателя

Рисунок 2.15 – Указатель AU-4 и его нумерация

Рисунок 2.16 – TU-12 указатель и его нумерация

как идентификатор типа используемого трибутарного блока (SS=10 – TU-12, SS= 11 – TU-11, SS=00 – TU-2). Оставшиеся десять бит используются для записи номера (от 0 до 139) байта TU –12, в котором располагается первый байт нагрузки – байт V5 VC-12. Байт V3 трибутарного блока TU –12 используется для отрицательного согласования скоростей, а следующий за ним байт под номером 35 – для положительного согласования скоростей.

Аналогичным образом используются байты Н1 и Н2 в AU указателе, с тем лишь отличием, что биты SS=10 означают AU-4, а с помощью последних десяти бит записываются номера (от 0 до 782) байта цикла AU -4, в котором располагается первый байт нагрузки – байт J1 VC-4. Байт H3 AU указателя используется для отрицательного согласования скоростей, а следующие за ним три байта под номером 0 – для положительного согласования скоростей. Цикл AU -4 для полезной нагрузки составляет 2349 байт, а с помощью десяти бит указателя можно записать номера от 0 до 1023, поэтому цикл полезной нагрузки разбивают на группы по три байта, каждой из которых присваивают одинаковые номера. Необходимо отметить, что указанная процедура нумерации полезной нагрузки была выполнена с целью обеспечения совместимости между американской иерархией SONET, базовый уровень которой соответствует скорости передачи 51.84 Мбит/с, и европейской SDH.

Примеры положительного и отрицательного согласования скоростей в AU-4 приведены на рисунке 2.17 а и б.

Рисунок 2.17а – Положительное согласование в AU-4

Рисунок 2.17б – Отрицательное согласование в AU-4

Положительное согласование скоростей требуется, когда структура транспортировки AU-4 имеет более высокую тактовую частоту, чем приходящая нагрузка VC-4. При необходимости согласования скоростей инвертируются подряд в трех циклах (циклы 2,3 и 4). Если необходимо положительное согласование скоростей, то инвертируются биты указателя отмеченные буквой I, одновременно с этим тройка байт с номером “0” заполняется балластными (не информационными) байтами. В следующем цикле величина AU указателя увеличивается на единицу. На приемной стороне информация о наличии выравнивания считается достоверной, если не мене трех бит I из пяти оказываются инвертированными. После этой операции в трех последующих циклах не допускается изменение величины указателя.

Отрицательное согласование скоростей требуется, когда структура транспортировки AU-4 имеет более низкую тактовую частоту, чем приходящая нагрузка VC-4. В этом случае операции аналогичны тем, которые производились при положительном согласовании скоростей, с тем отличием, что инвертируются биты указателя отмеченные буквой D, одновременно с этим тройка байт Н3 заполняется информационными байтами. В следующем цикле величина AU указателя уменьшается на единицу.

2.6 Особенности применения аппаратуры СЦИ

Для достижения максимального эффекта средства СЦИ целесообразно использовать при создании сетей различной конфигурации (линейных, разветвленных, кольцевых и др.) с высокими требованиями к экономичности, надежности и качеству связи, которые могут обеспечить средства СЦИ благодаря их возможностям: сетевого контроля и управ

ления с оперативным переключением; ввода/вывода потоков информации в промежуточных пунктах; автоматического обслуживания.

Повышения надежности сети СЦИ можно достичь использованием кольцевых схем, что позволяет ввести резервирование по разным направлениям передачи кольца, сохраняя связность сети при авариях на линии. В этих схемах применяются синхронные мультиплексоры ввода/вывода (МВВ-N, где N – уровень СЦИ). МВВ-N имеет два порта STM-N, порты нагрузки и встроенную аппаратуру оперативного переключения АОП, что позволяет ввести, вывести и проключить транзитом любой VC-n.

Хотя транспортные способности уже первого уровня СЦИ (155 Мбит/с) казалось бы велики для зоновых (внутризоновых и местных) сетей, однако принципы СЦИ позволяют эффективно использовать ее и здесь. Упомянутая скорость передачи определяет лишь предел пропускной способности линий, которые в сложных сетях могут нести нагрузку от многих станций, обеспечивая сетевое резервирование.

Основными потребительскими потоками в зоновых сетях и сетях доступа являются первичные цифровые потоки (ПЦП) 2 Мбит/с, из которых формируются VC-4. Для повышения надежности тракты STM-1 часто соединяют в кольца с помощью мультиплексоров ввода/вывода МВВ-1.

На рисунке 2.18 показана простейшая кольцевая сеть с тремя узлами, оснащенными МВВ-1 и обрабатывающими ПЦП. Каждый узел этой сети может вводить/выделять от 1 до 63 ПЦП (примеры указаны на схеме). Число обрабатываемых ПЦП определяет лишь количество интерфейсных плат ПЦП в МВВ. Предельное число ПЦП в любом сечении кольца - 63.

Рисунок 2.18 – Кольцевая сеть с МВВ-1

 


назад | содержание | вперёд