Структура мультиплексирования
Телекоммуникационные транспортные сети синхронной цифровой иерархии строятся с использованием мультиплексоров и демультиплексоров. Структуры циклов сигналов соответствуют вариантам основной схемы мультиплексирования по данным Рекомендации МСЭ-Т G.707(01/2007) (рис. 2.1).
Основная структура мультиплексирования цифровых сигналов в SDH построена таким образом, что каждая следующая иерархическая скорость сигнала синхронного транспортного модуля STM-N ровно в четыре раза превышает предыдущую скорость (исключением является STM-0, скорость которого составляет третью часть от скорости STM-1). В табл. 2.1 приведены наименования агрегатных сигналов в сети, значения их скоростей передачи, а также число байтов заголовков и полезной нагрузки на интервале времени, равном длительности цикла 125 мкс. Кроме того, приведено максимальное количество виртуальных контейнеров VC-12 для размещения в поле полезной нагрузки каждого из агрегатных сигналов.
Как известно, транспортные телекоммуникационные сети предназначены для организации типовых каналов и трактов. Типовыми трактами в сетях синхронной цифровой иерархии являются тракты виртуальных контейнеров VC-n.
Длительности циклов виртуальных контейнеров равны 125 мкс или 500 мкс. Начало циклов виртуальных контейнеров определяется временем передачи первого байта трактового заголовка.
В технологии SDH различают виртуальные контейнеры высокого и низкого порядков или уровней. Указатели административных и трибутарных блоков отмечают начало циклов VC-n относительно цикла STM-N или относительно цикла виртуального контейнера высокого порядка c целью выделения потоков VC-n при демультиплексировании без дополнительных промежуточных ступеней демультиплексирования, как это происходит в трактах PDH.
Если начало цикла VC-n отмечается в административных блоках, то такие тракты – тракты высокого порядка, если в трибутарных блоках то – низкого.
На схеме рис. 2.1 показано, что сигнал STM-N формируется из группы административных блоков (AUG), полученной побайтовым мультиплексированием сигналов административных блоков четвертого порядка AU-4, в которых отмечается начало циклов сигналов VC-4, поэтому VC-4 – виртуальные контейнеры высокого порядка. Если сигнал STM-Nформируется из группы административных блоков третьего порядка AU-3, в которых отмечается начало циклов VC-3, то такие VC-3 также будут отнесены к виртуальным контейнерам высокого порядка.
Сигналы VC-4 и VC-3 могут формироваться также из групп трибутарных блоков TUG-2 или TUG-3, полученных побайтовым мультиплексированием трибутарных блоков TU-n, которые отмечают начало циклов VC-n, и в этом случае эти виртуальные контейнеры называются контейнерами низкого порядка. Все VC-n,размещенные в левой части схемы рис. 2.1, VC-4, VC-3 – виртуальные контейнеры высокого порядка, а размещенные в правой части этого рисунка VC-3, VC-2, VC-12, VC-11 – виртуальные контейнеры низкого порядка. Таким образом, в сети SDH организуются типовые тракты виртуальных контейнеров высокого и низкого порядков VC-n.
Таблица 2.1
Иерархические скорости синхронной цифровой иерархии
| Уровень SDH | Агрегатные сигналы STM-N | Заголовок, байты | Полезная нагрузка, байты | Скорость, кбит/с | Макс. количество VC-12 |
| 0 или 1/3 | STM‑0 | 51 840 | |||
| STM‑1 | 2 349 | 155 520 | |||
| STM‑4 | 9 396 | 622 080 | |||
| STM‑16 | 1 296 | 37 584 | 2 488 320 | 1 008 | |
| STM‑64 | 5 184 | 150 336 | 9 953 280 | 4 032 | |
| STM‑256 | 20 736 | 601 344 | 39 813 124 | 16 128 |
Таблица 2.2
Скорости сигналов sSTM-1k и sSTM-2n
| k (Структура TU 12) | Агрегатные сигналы sSTM‑1k, sSTM‑2n | Заголовок, байты | Полезная нагрузка, байты | Скорость, кбит/с | Макс. количество VC-12 |
| sSTM‑11 | 2 880 | ||||
| sSTM‑12 | 5 184 | ||||
| sSTM‑14 | 9 792 | ||||
| sSTM‑18 | 19 008 | ||||
| sSTM‑116 | 37 440 | ||||
| n (Структура TUG 2) | |||||
| sSTM‑21 | 7 488 | ||||
| sSTM‑22 | 14 400 | ||||
| sSTM‑24 | 28 224 |
Для сетей SDH была разработана структура мультиплексирования с использованием конкатенированных виртуальных контейнеров VC-n-Xc. Конкатенация или сцепка может быть непрерывной или виртуальной. Такие сцепки образуют тракты с пропускной способностью в Х раз превышающей скорость одиночных виртуальных контейнеров, предельные скорости которых приведены выше. Непрерывные и виртуальные сцепки различаются процессами передачи сигналов между точками окончания тракта. При непрерывной сцепке тракт создается по всей трассе в каждом сетевом элементе. При виртуальной сцепке нагрузка разделяется и передается по отдельным VC-n, а затем она вновь объединяется в пункте назначения.
Например, при организации непрерывных сцепок для VC-4 и VC-2, нагрузка размещается в Хсоседних административных блоках AU-4 (для VC-4) или TU-2 (для VC-2). Указатель первого блока обозначает начало сцепки, а указатели остальных блоков (все «единицы») сообщают о принадлежности к ней. Трактовый заголовок первого виртуального контейнера обслуживает всю сцепку.
В сцепках VC-4-Xcзначение Х=N. При этом пропускная способность меняется от 599 040 кбит/с при N=4 до 38 338 560 кбит/с при N=256.
В сцепках VC-2-Xc пропускная способность одиночного VC-2, равная 6 784 кбит/с, увеличивается в Х=2,…,7 раз. Эти сцепки меняют пропускную способность ступенями по 6 784 кбит/с до максимальной пропускной способности 47 488 кбит/с.
Виртуальные сцепки определены для всех VC-n. В таких сцепках каждый виртуальный контейнер имеет стандартный трактовый заголовок. Поскольку время передачи по сети отдельных VC-n может различаться, при восстановлении сигнала на конце тракта необходимо компенсировать разности задержек контейнеров и расставить их по местам в сцепке. Необходимая для этого информация передается в трактовых заголовках.
Пропускная способность виртуальных сцепок для VC-4-Xcравна (149 760 ´ Х) кбит/с, где Х – любое целое число от 2 до 256.
Пропускная способность виртуальных сцепок VC-2-Xc, VC-12-Xc и VC-11-Xc увеличивается в Х раз относительно 6 784 кбит/с, 2 176 кбит/с и 1 600 кбит/с, соответственно, где Х – любое число от 2 до 64.
В сетевых топологиях «точка-точка» используются любые сцепки. Имеются ограничения на применения наиболее крупных смежных сцепок
VC-4-Xc в сетевых топологиях «кольцо» с общей совместной зашитой мультиплексных секций (SP RING).
Также разработана структура мультиплексирования сигналов sSTM-1k и sSTM-2n, формирующая тракты виртуальных контейнеров низкого порядка. На рис. 2.2. приведена структура мультиплексирования этих сигналов. В табл. 2.2. приведены наименования агрегатных сигналов в сети, скорости их передачи, размеры заголовков и полезной нагрузки на интервале времени, равном длительности цикла 125 мкс. С учетом относительно невысоких скоростей передачи нецелесообразно при побайтовом мультиплексировании увеличивать количество заголовочных байтов, так как это значительно снижает информационную скорость передачи относительно пропускной способности. Поэтому, как видно из табл. 2.2, число байтов в заголовках одинаково для всех сигналов sSTM-1k и sSTM-2n (при k=1, 2, 4, 8, 16 и n=1, 2, 4), и это приводит к тому, что скорости сигналов sSTM-1k и sSTM-2n не являются кратными.
На рис. 2.1 и 2.2 указаны функциональные процедуры для формирования агрегатных сигналов синхронных транспортных модулей из компонентных: отображение, цифровая коррекция по прямой линии при обработке указателей и мультиплексирование.
Для асинхронного побитового ввода в контейнеры используется цифровая коррекция с управляемыми вставками. Для ввода синхронных сигналов, например, сигналов сетей АТМ и кадров GFP используется синхронный побитовый ввод. Значения указателей не изменяются при синхронном режиме работы в сети.
Для сигналов синхронных транспортных модулей длительности циклов равны 125 мкс. Поэтому каждый байт в их циклах организует канал передачи информации со скоростью 64 кбит/с. В регенерационных секционных заголовках в начале цикла передаются сигналы цикловой синхронизации. Структура этих сигналов приведена в Рекомендациях МСЭ-Т G.707. Для сигнала STM-0 этот сигнал составляет два байта А1 и А2. Для сигнала STM-1шесть байтов (три байта А1 и три байта А2). Для сигналов STM-N количество байтов в сигнале цикловой синхронизации в N раз больше, чем для сигнала цикловой синхронизации STM-1.
Циклы виртуальных контейнеров формируются на интервалах времени, равных 125 мкс или 500 мкс. Для определения начала циклов виртуальных контейнеров специальные сигналы цикловой синхронизации не вводятся. Началом цикла принято считать первый байт трактового заголовка. В табл. 2.3 приведены параметры сигналов виртуальных контейнеров.
Битовая скорость передачи сигналов виртуальных контейнеров может быть рассчитана по формуле
.
Таблица 2.3
Параметры сигналов виртуальных контейнеров
| VC-n | Длительность цикла, мкс,  | Количество байтов в цикле,  |
| VC-4 | ||
| VC-3 | ||
| VC-2 | ||
| VC-12 | ||
| VC-11 | ||
| VC-4-Xc | 2349 x X |
В сети синхронной цифровой иерархии отсутствует фазирование по циклам между виртуальными контейнерами высокого порядка (VC-3 и VC-4) и циклами синхронных транспортных модулей (STM). Положение начала циклов виртуальных контейнеров в циклах STM-N определяется указателями административных блоков.
Сигналы VC-2, VC-12 и VC-11 формируются на интервалах времени
500 мкс, частота следования их циклов равна 2 кГц. Между циклами сигналов виртуальных контейнеров низкого порядка VC-2, VC-12 и VC-11 и циклами сигналов виртуальных контейнеров высокого порядка VC-4 и VC-3 также отсутствует фазирование. Поэтому сигналы VC-4 и VC-3 формируются двумя процедурами. Предварительно сигналы VC-2 записываются в TU-2, сигналы VC-12 в TU-12, сигналы VC-11 в TU-11 или в TU-12 с использованием указателей. Байты сигналов трибутарных блоков нумеруются по отношению к началу цикла сигналов виртуальных контейнеров высокого порядка. Отметим, что сигнал VC-3 может также записываться в TU-3. Далее сигнал VC-4 формируется побайтовым мультиплексированием трех TUG-3. Сигнал TUG-3 формируется побайтовым мультиплексированием семи сигналов TUG-2. Сигнал TUG-2 – побайтовым мультиплексированием трех TU-12 или четырех TU-11. Сигналы трибутарных блоков TU-2, TU-12 и TU-11 имеют длительности циклов, равные 500 мкс, то есть такие же, как и соответствующие им виртуальные контейнеры. При анализе сигналов с циклами различной длительности более длинный по времени цикл может быть назван сверхциклом. Побайтовое мультиплексирование сигналов с более продолжительным циклом в сигнал с более коротким циклом выполняется с использованием специального байта в трактовых заголовках VC-4 и VC-3– байта Н4. Этот байт получил название индикатора сверхцикла для сигналов VC-2, VC-12 и VC-11.
Структуры циклов сигналов синхронных транспортных модулей и сигналов виртуальных контейнеров VC-4, VC-3 и VC-4-Xc принято изображать в виде прямоугольников. В прямоугольнике указывается количество столбцов и количество строк. Количество строк равно девяти. Единицей площади является один байт, поэтому размерность в байтах указывается в прямоугольниках только по вертикали или по горизонтали, (рис. 2.3, 2.4, 2.6, 2.7). Байты секционных и трактовых заголовков размещаются в левой части прямоугольника. Передача сигналов в соответствии со структурой циклов осуществляется по строкам слева – направо. Четвертая строка в левой части цикла сигнала синхронного транспортного модуля используется для передачи значений указателя AU-4.
 | |||
|
 | |||||
 | |||||
|
Там же находятся байты Н3 возможности отрицательной цифровой коррекции по прямой линии.
Структуры циклов сигналов VC-2, VC-12 и VC-11 приведены на
рис. 2.5.
Как было отмечено выше, структура цикла конкатенированного контейнера зависит от вида конкатенации или сцепки. В случае непрерывной конкатенации виртуальный контейнер имеет один трактовый заголовок, вместо трактовых заголовков остальных виртуальных контейнеров вводятся фиксированные вставки. Значения указателей одинаковы для всех виртуальных контейнеров в сцепке, но это значение передается только для первого AU-4, куда записывается первый VC-4, вместо остальных значений указателей передаются логические «единицы» – признак того, что виртуальный контейнер входит в сцепку. При этом все контейнеры, составляющие сцепку, передаются в одном сигнале синхронного транспортного модуля. При виртуальной конкатенации все VC-4, составляющие сцепку, сохраняют свои трактовые заголовки. При этом возможна передача сигналов таких виртуальных контейнеров в разных сигналах синхронных транспортных модулей. На рис. 2.6 приведена структура VC-4-Xс при непрерывной конкатенации, а на рис. 2.7 – при виртуальной.
На рис. 2.8 приведена структура цикла агрегатного сигнала sSTM на интервале 125 мкс. На этом интервале в сетях с сигналами sSTM организуется контроль качества передачи в сетевом слое мультиплексной секции. В байт В2 записывается результат расчета процедуры BIP-8, байт М1используется для индикации ошибок удаленного конца мультиплексной секции. Байт D1 используется для подключения встроенного канала сети управления со скоростью 64 кбит/с
На рис. 2.9 приведена структура цикла (или сверхцикла) сигнала sSTM на интервале 500 мкс. Сигнал цикловой синхронизации распределен по циклу и составляет четыре байта, которые имеют вид
Аn (n=1, 2, 3, 4): А1=11110110, А2=00101000, А3=11110111, А4=00101001.
Байты An называют индикатором цикла и сверхцикла. Эти байты выполняют функции цикловой и сверхцикловой синхронизации. Аналогичное назначение имеет байт Н4в трактовых заголовках виртуальных контейнеров VC-4 и VC-3, который используется для идентификации фазы байтов сигналов TU-2, TU-12 и TU-11, в которых передается значение указателя и обеспечивается возможность цифровой коррекции по прямой линии для сигналов VC-2, VC-12и VC-11. Остальные, указанные на рис. 2.9 байты секционных заголовкоы сигнала sSTM имеют назначение, аналогичное назначению байтов секционных заголовков сигналов STM-N:
J0- идентификатор трассы регенерационной секции,
S1– статус или состояние тактовой синхронизации, передается со скоростью 16 кбит/с.
 | |||||
| |||||
 | |||||
 |
|
|
|
|
|
|
| |||||||||||
 | |||||||||||
 | |||||||||||
| |||||||||||
| |||||||||||
|
 | |||
|
Задачи
2.1. На участке сети синхронной цифровой иерархии с топологией «точка-точка» и заданными агрегатными сигналами организованы тракты виртуальных контейнеров одного вида.
Привести схему мультиплексирования.
Определить максимальное количество трактов виртуальных контейнеров в сети.
Указать на схеме мультиплексирования скорости передачи во всех точках.
| Номер варианта | Агрегатные сигналы | Сигналы административных блоков | Тракты виртуальных контейнеров |
| STM-64 | AU-4 | VC-4 | |
| STM-16 | AU-4 | VC-3 | |
| STM-16 | AU-4 | VC-2 | |
| STM-16 | AU-4 | VC-12 | |
| STM-16 | AU-4 | VC-11 | |
| STM-4 | AU-4 | VC-4 | |
| STM-4 | AU-4 | VC-3 | |
| STM-4 | AU-4 | VC-2 | |
| STM-4 | AU-4 | VC-12 | |
| STM-4 | AU-4 | VC-11 | |
| STM-1 | AU-4 | VC-4 | |
| STM-0 | AU-3 | VC-3 | |
| STM-0 | AU-3 | VC-2 | |
| STM-0 | AU-3 | VC-12 | |
| STM-0 | AU-3 | VC-11 | |
| sSTM-21 | - | VC-2 | |
| sSTM-22 | - | VC-2 | |
| sSTM-24 | - | VC-2 | |
| sSTM-21 | - | VC-12 | |
| sSTM-22 | - | VC-12 | |
| sSTM-24 | - | VC-12 | |
| sSTM-21 | - | VC-11 | |
| sSTM-22 | - | VC-11 | |
| sSTM-24 | - | VC-11 | |
| sSTM-11 | - | VC-12 | |
| sSTM-12 | - | VC-12 | |
| sSTM-14 | - | VC-12 | |
| sSTM-18 | - | VC-12 | |
| sSTM-116 | - | VC-12 | |
| STM-64 | AU-4-16c | VC-4-16c | |
| STM-16 | AU-4-4c | VC-4-4c | |
| STM-4 | AU-4-4c | VC-4-4c |
2.2. В сети синхронной цифровой иерархии с топологией «кольцо» и заданным количеством узлов, в которых размещены мультиплексоры ввода/вывода, организованы тракты виртуальных контейнеров одного вида. Каждый узел с каждым обменивается одинаковым количеством трактов виртуальных контейнеров.
Определить требуемый уровень синхронных транспортных модулей в «кольце».
Определить количество интерфейсов компонентных сигналов в каждом мультиплексоре.
| Номер варианта | Количество узлов в сети | Количество трактов для связи каждого узла с каждым | Тракты виртуальных контейнеров |
| VC-4 | |||
| VC-3 | |||
| VC-2 | |||
| VC-12 | |||
| VC-11 | |||
| VC-4 | |||
| VC-3 | |||
| VC-2 | |||
| VC-12 | |||
| VC-11 |
2.3. В сети синхронной цифровой иерархии с топологией «кольцо», состоящее из трех узлов, в которых размещены мультиплексоры ввода/вывода, организованы тракты виртуальных контейнеров разного вида.
Определить уровень синхронных транспортных модулей в «кольце».
Определить количество интерфейсов компонентных сигналов в каждом мультиплексоре.
| Номер варианта | Количество трактов для связи между узлами 1 - 2 | Количество трактов для связи между узлами 1 - 3 | Количество трактов для связи между узлами 2 - 3 |
| 6 VC-3 | 5 VC-4 | 3 VC-3 | |
| 252 VC-12 | 2 VC-4 | 126 VC-12 | |
| 1 VC-4-4c | 1 VC-4 | 6 VC-3 | |
| 1 VC-4-16c | 1 VC-4 | 3 VC-3 | |
| 12 VC-12 | 6 VC-12 | 1 VC-2 | |
| 4 VC-11 | 1 VC-2 | 2 VC-2 | |
| 2 VC-3 | 14 VC-2 | 21 VC-2 | |
| 4 VC-3 | 42 VC-12 | 63 VC-12 | |
| 5 VC-3 | 28 VC-11 | 112 VC-11 | |
| 1 VC-4-16c | 2 VC-4 | 1 VC-4 |
ФУНКЦИИ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ
Функции адаптации
В дополнение к приведенным в разделе 1 определениям, можно отметить, что функции адаптации – это процессы преобразования информации от слоя клиента к слою сервера.
Функция адаптации источника – процесс преобразования характеристической информации (информации с известными и наблюдаемыми параметрами) слоя клиента к виду, который позволяет транспортировать эту информацию в слое сервера.
Функция адаптации стока является комплементарной функцией и позволяет восстановить переданную характеристическую информацию.
Функции адаптации могут быть составными или элементарными. В некоторых слоях клиент/сервер функции адаптации могут быть не определены. В качестве примера в различных сетевых слоях к элементарным функциям адаптации могут быть отнесены следующие функции:
- скремблирование/дескремблирование,
- кодирование/декодирование,
- процедура создания и обработки указателя с возможностью цифровой коррекции по прямой линии,
- мультиплексирование/демультиплексирование,
- процесс размещения информации в цифровых контейнерах путем асинхронного побитового ввода с цифровой коррекцией с управляемыми вставками, синхронного побитового ввода или синхронного побайтового ввода,
- генерация сигнала цикловой синхронизации на передаче и подтверждение состояния циклового синхронизма на приеме,
- поиск сигнала цикловой синхронизации при выходе из циклового синхронизма,
- процесс восстановления тактовой синхронизации,
- сглаживание фазовых дрожаний,
- идентификация полезной нагрузки.