Виды мультиплексоров sdh. Технология SDH. Синхронная цифровая иерархия. "Транспортные и распределительные сети"

Oсновным элементом сети SDH является мультиплексор (см. Рисунок 1). Обычно он оснащен некоторым количеством портов PDH и SDH: например, портами PDH на 2 и 34/45 Мбит/с и портами SDH STM-1 на 155 Мбит/c и STM-4 на 622 Мбит/c. Порты мультиплексора SDH делятся на агрегатные и трибутарные. Трибутарные порты часто называют также портами ввода/вывода, а агрегатные - линейными. Эта терминология отражает типовые топологии сетей SDH, где имеется ярко выраженная магистраль в виде цепи или кольца, по которой передаются потоки данных, поступающие от пользователей сети через порты ввода/вывода (т. е. втекающие в агрегированный поток: tributary дословно означает «приток»).

Мультиплексоры SDH обычно делят на терминальные (Terminal Multiplexor, TM) и ввода/вывода (Add-Drop Multiplexor, ADM). Разница между ними состоит не в составе портов, а в положении мультиплексора в сети SDH. Терминальное устройство завершает агрегатные каналы, мультиплексируя в них большое количество каналов ввода/вывода (трибутарных). Мультиплексор ввода/вывода транзитом передает агрегатные каналы, занимая промежуточное положение на магистрали (в кольце, цепи или смешанной топологии). При этом данные трибутарных каналов вводятся в агрегатный канал или выводятся из него. Агрегатные порты мультиплексора поддерживают максимальный для данной модели уровень скорости STM-N, значение которой служит для характеристики мультиплексора в целом, например мультиплексор STM-4 или STM-64.

Иногда различают так называемые кросс-коннекторы (Digital Cross-Connect, DXC) - в отличие от мультиплексоров ввода/вывода, они выполняют коммутацию произвольных виртуальных контейнеров, а не только контейнера из агрегатного потока с соответствующим контейнером трибутарного потока. Чаще всего кросс-коннекторы реализуют соединения между трибутарными портами (точнее - виртуальными контейнерами, формируемыми из данных трибутарных портов), но могут применяться кросс-коннекторы и агрегатных портов, т. е. контейнеров VC-4 и их групп. Последний вид мультиплексоров пока встречается реже, чем остальные, так как его применение оправдано при большом количестве агрегатных портов и ячеистой топологии сети, а это существенно увеличивает стоимость как мультиплексора, так и сети в целом.

Большинство производителей выпускает универсальные мультиплексоры, которые могут использоваться в качестве терминальных, ввода/вывода и кросс-коннекторов - в зависимости от набора установленных модулей с агрегатными и трибутарными портами. Однако возможности использования таких мультиплексоров в качестве кросс-коннекторов весьма ограничен, поскольку производители часто выпускают модели мультиплексоров с возможностью установки только одной агрегатной карты с двумя портами. Конфигурация с двумя агрегатными портами является минимальной, обеспечивающей работу в сети с топологией кольцо или цепь. Такая конструкция мультиплексора не слишком дорога, но способна усложнить проектирование сети, если требуется реализовать ячеистую топологию на максимальной для мультиплексора скорости.

Кроме мультиплексоров в состав сети SDH могут входить регенераторы, они необходимы для преодоления ограничений по расстоянию между мультиплексорами, зависящих от мощности оптических передатчиков, чувствительности приемников и затухания волоконно-оптического кабеля. Регенератор преобразует оптический сигнал в электрический и обратно, восстанавливая при этом форму сигнала и его временные параметры. В настоящее время регенераторы SDH применяются достаточно редко, так как стоимость их ненамного меньше стоимости мультиплексора, а функциональные возможности несоизмеримы.

Стек протоколов SDH состоит из протоколов четырех уровней.

• Физический уровень, названный в стандарте фотонным (photonic), имеет дело с кодированием бит информации с помощью модуляции света.
• Уровень секции (section) поддерживает физическую целостность сети. Под секцией в технологии SDH подразумевается каждый непрерывный отрезок волоконно-оптического кабеля, посредством которого пара устройств SONET/SDH соединяется между собой, например мультиплексор и регенератор, регенератор и регенератор. Ее часто называют регенераторной секцией, имея в виду, что от оконечных устройств не требуется выполнение функций этого уровня мультиплексора. Протокол регенераторной секции имеет дело с определенной частью заголовка кадра, называемой заголовком регенераторной секции (RSOH), и на основе служебной информации может проводить тестирование секции и поддерживать операции административного контроля.
• Уровень линии (line) отвечает за передачу данных между двумя мультиплексорами сети. Протокол этого уровня работает с кадрами уровней STS-n для выполнения различных операций мультиплексирования и демультиплексирования, а также вставки и удаления пользовательских данных. Он осуществляет также проведение операций реконфигурирования линии в случае отказа какого-либо ее элемента - оптического волокна, порта или соседнего мультиплексора. Линию часто называют мультиплексной секцией.
• Уровень тракта (path) контролирует доставку данных между двумя конечными пользователями сети. Тракт (путь) - это составное виртуальное соединение между пользователями. Протокол тракта должен принять поступающие в пользовательском формате данные, например формате E1, и преобразовать их в синхронные кадры STM-N.

Хорошая проработка международных стандартов, описывающих структуру сигналов SDH, функции и электрические параметры аппаратуры, обеспечивает совместимость оборудования разных производителей. Это позволяет без проблем осуществлять взаимодействие между операторами различных сетей.

Основные характеристики SDH

Технология SDH описывается в рекомендациях ITU-T (G.702, G.703, G.704, G.707, G.708, G.709, G.773, G.774, G.782, G.783, G.784, G.957, G.958, Q.811, Q.812), ETSI (ETS 300 147). Североамериканская синхронная цифровая иерархия подчиняется системе стандартов SONET, разработанной ANSI (American National Standards Institute) - Американским национальным институтом стандартов.
Рассмотрим структуру сигналов SDH. Это синхронный транспортный модуль STM-N, где N определяется уровнем SDH. В настоящее время широко используются системы STM-1, STM-4, STM-16 и STM-64. Нетрудно заметить, что системы построены с кратностью 4. Таким образом, сформировалась следующая иерархия скоростей.

Синхронная цифровая иерархия

Базовым уровнем SDH является STM-1. Он характеризуется своим циклом с периодом повторения 125 мкс. Общепринято рассматривать цикл в виде прямоугольной таблицы, хотя, разумеется, данные передаются по линии последовательно. Как видно из рисунка цикл STM-1 содержит 9 строк по 270 байт (2430 байт). Первые 9 байт в каждой строке образуют заголовок цикла.

К преимуществам SDH следует отнести модульную структуру сигнала, когда скорость уплотненного сигнала получается путем умножения базовой скорости на целое число. При этом структура цикла не меняется и не требуется формирование нового цикла. Это позволяет выделять требуемые каналы из уплотненного сигнала без демультиплексирования всего сигнала.
На рисунке приводится схема мультиплексирования четырех потоков STM-1 в один поток STM-4. Из рисунка видно, что происходит по-байтное мультиплексирование таким образом, что все блоки секционных заголовков, указатель и полезный сигнал размещаются так же как и прежде.

В качестве полезной нагрузки сети, построенной на основе SDH, могут передаваться сигналы PDH, ячейки АТМ, любые неструктурированные цифровые потоки, имеющие скорость от 1,5 до 140 Мбит/с и удовлетворяющие рекомендации G.703. Такая универсальность обеспечивается применением контейнеров, переносящих по сети SDH сигналы нагрузки.
Контейнерный принцип хорошо известен и довольно широко применяется в современной технике связи. Эта идея оказалась очень практичной, ведь все операции на сети производятся с контейнерами и не затрагивают их содержимое. Таким образом, достигается полная прозрачность сети для передаваемой информации.
Формирование контейнеров для передачи данных с различной скоростью рассматривается ниже. Все контейнеры размещаются в части цикла STM-1, называемой Payload.
Во избежание потери синхронизации в аппаратуре SDH предусматривается скремблирование передаваемых сигналов. Дело в том, что в полезной информации могут присутствовать длинные цепочки нулей или единиц. При передаче по линиям электрических сигналов (например, в коаксиальном кабеле) эта проблема снимается выбором соответствующего кода линейного сигнала.
По рекомендации ITU-T G.703 следует применять код CMI (coded mark inversion code, двухуровневый код с инверсией посылок). В этом коде передаваемый ноль всегда представляется отрицательным уровнем в первой половине посылки и положительным уровнем во второй половине. Передаваемая единица представляется либо положительным уровнем, либо отрицательным уровнем в зависимости от значения предыдущего бита.
В подавляющем большинстве случаев для передачи сигналов STM используются оптические линии связи. В них используется линейный код NRZ (non return to zero, код без возврата к нулю).
Именно для обеспечения хронирующих перепадов в передаваемом сигнале STM по оптическим линиям связи используется операция скремблирования. Скремблер преобразует исходный цифровой поток в псевдослучайную последовательность. Генератор псевдослучайной последовательности построен на основе семиразрядного сдвигового регистра, сумматоров по модулю 2 (“исключающее ИЛИ”) и обратных связей согласно полинома 1+Х6+Х7. Скремблированию подвергается весь цикл STM-N кроме первых 9 байт заголовка. В первой строке заголовка передается сигнал цикловой синхронизации, что позволяет осуществлять синхронизацию без предварительного дескремблирования.

Построение сети SDH любой сложности обеспечивается довольно ограниченным набором функциональных узлов. С помощью их выполняются все операции по передаче информации и управлению на сети.
Основным функциональным узлом SDH является мультиплексор, предназначенный для организации ввода/вывода цифровых потоков с полезной нагрузкой. Различают два типа мультиплексоров: терминальные и ввода/вывода. Основное отличие между ними заключается в расположении на сети. Ниже, при рассмотрении типовых схем сетей SDH, это различие будет указано.
Кросс-коннекторы обычно непосредственно не обслуживают ввод/вывод нагрузки, а обеспечивают обмен между транспортными модулями сети SDH. Кросс-коннекторы применяются при объединении сетей или при сложной топологии сети. Кроме специализированных кросс-коннекторов функции локальной коммутации может выполнять мультиплексор.
Ряд функциональных узлов, таких как регенераторы, оборудование линейных трактов и радиорелейных линий обеспечивают функционирование собственно линий передачи сети SDH.
Обязательным функциональным узлом любой серьезной сети SDH является система управления, с помощью которой обеспечивается мониторинг и управление всеми элементами сети и информационными трактами.
В сетях SDH используются две типовых топологических схемы построения: “кольцо” и “цепь”. В их основе лежат мультиплексоры. В схеме “кольцо” применяются только мультиплексоры ввода/вывода (ADM -Add/Drop Multiplexer), а в схеме “цепь” - терминальные мультиплексоры (TM - terminal multiplexer) и ввода/вывода. Как видно из рисунка каждый мультиплексор имеет по две пары магистральных выходов, одна называется “восток”, а другая - “запад”. С помощью их обеспечиваются различные схемы резервирование или защиты.
Схемы защиты типа “1:1” и типа “1+1” образуются за счет организации двух встречных потоков. В первом случае на приеме анализируются сигналы с каждого направления и выбирается лучший для дальнейшей обработки. Во второй схеме существуют два кольца - основное и резервное. При сбоях в основном кольце происходит переключение на резервное, в случае разрыва кольца или выхода из строя мультиплексора образуется новое кольцо за счет организации заворотов на границах поврежденного участка.

Из рассмотренных типовых схем или их разновидностей можно создать сеть SDH любой архитектуры и любой сложности.

На рисунке представлена абстрактная сеть SDH, включающая в себя магистральный участок большой протяженности и подсети на концах этой магистрали.
В городе Б существуют две сети кольцевой архитектуры, объединенные с помощью кросс-коннектора. Через него информационные потоки могут попадать в магистральную сеть, выполненную по схеме “цепь”. В городе А расположена одна сеть кольцевой архитектуры. Обмен данными с магистральной сетью осуществляется с помощью мультиплексора ввода/вывода (ADM). Из-за большой протяженности магистральной сети, при отсутствии потребности в промежуточных пунктах ввода/вывода данных, на ней используются регенераторы, обеспечивающие восстановление формы сигнала. Такая схема организации требуется очень редко. Предпочтительнее вместо регенераторов использовать мультиплексоры ввода/вывода, которые так же обеспечивают регенерацию цифрового сигнала.
Участок сети между двумя терминальными мультиплексорами называют маршрутом. Между двумя соседними мультиплексорами (кросс-коннекторами) - мультиплексорной секцией, а между двумя соседними регенераторами или между регенератором и мультиплексоросм (кросс-коннектором) - регенерационной секцией.

Размещение данных в цикле STM-1 (mapping)

Как отмечалось выше, вся полезная информационная нагрузка (payload) передается при помощи контейнеров. Рассмотрим возможные типы контейнеров, их внутреннюю структуру и принципы формирования.
Определено следующее соответствие контейнеров скоростям передачи полезной информации (в кбит/с):

Этот ряд контейнеров соответствует международным рекомендациям (ITU-T G.709) и объединяет европейскую и североамериканскую схемы системы SDH (SONET). В европейский стандарт не входит контейнер С2.
На рисунке показана общая схема размещения сигналов в синхронной цифровой иерархии.

Сигнал PDH со скоростью 140 Мбит/с (139 264 кбит/с) при передаче через сеть SDH размещается в контейнерах С-4. Контейнеры С-4 следуют с периодом 125 мкс. Размер контейнера С-4 точно определен и составляет 2340 байт (9 строк по 260 байт) или 18720 бит. В то же время для размещения всех бит сигнала PDH со скоростью 140 Мбит/с требуется контейнер емкость всего 17408 бит (139 264 кбит/с: 8 кГц). Величина 8 кГц соответствует периоду повторения в 125 мкс. Таким образом, в контейнере С-4 остается еще место, которое не было заполнено сигналом PDH. Это пространство содержит:

• биты и байты грубого выравнивания (постоянный стаффинг) для согласования скорости плезиохронного сигнала с более высокой скоростью контейнера;
• биты точного выравнивания, используется положительный стаффинг (добавление бит);
• биты с информацией о наличии точного выравнивании;
• биты “балласта”, которые не имеют функционального назначения.

Для передачи в потоке STM-1 контейнера С-4 к нему добавляется путевой или трактовый заголовок РОН (Path OverHead) размером 9 байт. В результате этой операции образуется так называемый виртуальный контейнер VC-4, имеющий размер 2349 байт (9 строк по 261 байту).
Поскольку циклы STM-1 формируются непрерывно и синхронно по отношению ко всей сети, то для обеспечения передачи плезиохронных сигналов используют гибкую укладку виртуальных контейнеров VC-4 в потоке STM-1. Как будет показано ниже начало VC-4 размещается в одном цикле STM-1, остаток в следующем цикле.

Информация о начале виртуального контейнера VC-4, расположении его первого байта содержится в указателе PTR (Pointer). Подробнее указатели рассматриваются ниже.
В цикле STM-1 указатель PTR и Payload вместе называются административным блоком AU-4.

Указатель носит название AU-4 указатель (AU-4 PTR). Для получения полной структуры цикла STM-1 к блоку AU-4 добавляются секционные заголовки (SOH). На рисунке показана взаимосвязь между составляющими цикла STM-1 при размещении контейнера С-4.

В цикле STM-1 может быть передано 3 контейнера сигналов PDH co cкоростью 34 Мбит/с (34 368 кбит\с). Эти контейнеры носят название С-3. Если посмотреть с позиции скорости, то цикл STM-1 может передавать 4 сигнала со скоростью 34 Мбит/с, однако для совместимости с североамериканской системой SONET используется только 3 контейнера С-3.
Контейнер С-3 имеет размер 756 байт (9 строк по 84 байта) или 6048 бит. Период следования контейнера С-3 - 125 мкс. Для передачи сигнала PDH со скоростью 34 Мбит/с требуется емкость контейнера всего 4296 бит (34 368 кбит/с: 8 кГц). Контейнер С-3 также предназначается для размещения сигнала DS-3 североамериканской иерархии (44 Мбит/с). Для этого в контейнере С-3 задействуется только 5593 бита (44 736 кбит/с: 8 кГц).
Свободные биты, оставшиеся после размещения полезной нагрузки, используются так же как в контейнере С-4. Только для точного выравнивания используется двухсторонний стаффинг (добавление и вычитание бит).
К каждому контейнеру С-3 добавляется заголовок РОН и в результате получается виртуальный контейнер VC-3, имеющий размер 765 байт (9 строк по 85 байт).
Существует два способа размещения контейнера VC-3 в цикле STM-1. При первом способе каждому виртуальному контейнеру VC-3 в цикле STM-1, точнее в его указателе PTR, соответствует отдельный 3-х байтный указатель. Совокупность контейнера VC-3 и 3-х байтного указателя образует административный блок АU-3. Указатель называется указатель АU-3 (АU-3 PTR) и показывает начало соответствующего VC-3 в цикле STM-1. В стандартах ETSI, описывающих SDH, этот способ не рекомендуется для применения.
Второй способ основан на преобразовании трех блоков VC-3 в один блок VC-4. Для этого к виртуальному контейнеру VC-3 добавляется 3-х байтный указатель, получается трибутарный блок TU-3. При добавлении к нему 6 фиксированных выравнивающих байтов получается группа трибутарного блока TUG-3.

Для передачи по сети SDH, три полученных блока TUG-3 по-байтно мультиплексируются в виртуальный контейнер VC-4. На рисунке показан этот процесс.

Заметим, что для согласования размеров контейнеров (и, следовательно, для согласования скоростей) в контейнере VC-4 после РОН размещаются две колонки фиксированных байтов выравнивания. На рисунке приводится взаимосвязь между составляющими цикла STM-1 при размещении контейнеров С-3, согласно рекомендациям ETSI.

В цикле STM-1 может быть передано 63 контейнера сигналов PDH co скоростью 2 Мбит/с (2 048 кбит\с). Контейнер для передачи этого сигнала называется С-12. Период следования этого контейнера равен 125 мкс.
Емкость контейнера 34 байта (8 строк по 4 байта плюс 1 строка в 2 байта) или 272 бита. Для передачи сигнала PDH 2 Мбит/с требуется 256 бит (2 048 кбит/с: 8 кГц).
Свободные биты, оставшиеся после размещения полезной нагрузки, используются так же как в контейнерах С-4 и С-3, применяется двухсторонний стаффинг для точного выравнивания.
Виртуальный контейнер VC-12 образуется добавлением РОН размером в 1 байт в начало контейнера. При этом в 9 строке контейнера становится 3 байта, т.е. вся информация сдвигается назад на 1 байт.
Виртуальные контейнеры VC-12 передаются в составе сверхцикла (или мультифрейма), имеющего период в 500 мкс. Отметим, что сверхцикл передается за несколько циклов STM-1. Байты РОН каждого контейнера VC-12 одного сверхцикла составляют суммарный заголовок РОН. На рисунке показан составляющие сверхцикла. Значение байтов РОН (V5, J2, Z6 и Z7) будет пояснено при описании заголовка.

Трибутарный блок TU-12 образуется за счет добавления байта указателя к контейнеру VC-12. Размер TU-12 равен 36 байт (9 строк по 4 байта). Из сверхцикла контейнеров VC-12 образуется сверхцикл TU-12 путем добавления четырех байт указателя (TU-12 PTR). Значение имеют только первые три байта указателя, четвертый в настоящее время не имеет определенных функций. Подробнее данные указатели будут описаны ниже.
Три блока TU-12 путем по-байтного мультиплексирования образуют группу TUG-2 размером 108 байт (9 строк по 12 байт). Семь групп TUG-2 таким же образом объединяются в группу TUG-3 (рис. 5.13), при этом добавляется одина колонка фиксированных байтов выравнивания.

В полученной группе TUG-3 три байта, соответствующие указателю TU-3 PTR, называются NPI (Null Pointer Indicator) - индикатор “пустого” (не имеющего значения) указателя.
Из блоков TUG-3 формируется цикл STM-1 рассмотренным выше образом.

Указатели контейнеров (pointer)

Механизм указателей в SDH служит для синхронизации между различными трибутарными сигналами и циклом STM. Благодаря указателям не требуется взаимное согласование начала цикла SDH и цикла трибутарного сигнала, упакованного в виртуальный контейнер.
Указатели всегда размещаются на точно определенных местах в структуре сигнала SDH, благодаря чему возможен доступ к информации без демультиплексирования всего сигнала. Для выравнивания отклонений фазы и скорости передачи применяется двухсторонний стаффинг указателей.
Всего имеется три типа указателей:

указатели административного блока AU, AU-4 PTR и AU-3 PTR. Последний указатель применяется в североамериканской версии SDH и подробно рассматриваться не будет. Указатель AU-4 определяет размещение виртуального контейнера VC-4 в цикле STM-1;

указатель трибутарного блока TU-3, TU-3 PTR. Данный тип указателя используется размещения трех виртуальных контейнеров VC-3 в виртуальном контейнере VC-4;

указатели трибутарных блоков TU-11, TU-12 и TU-2. Эти указатели служат для размещения соответствующих виртуальных контейнеров VC-11, VC-12 и VC-2. Каждый их этих указателей передается по одному байту в трех первых циклах по 125 мкс в одном сверхцикле по 500 мкс. Байт на месте указателя в четвертом цикле сверхцикла не имеет значения и зарезервирован для будущих применений.

Байты указателей AU-4 PTR и TU-3 PTR содержат следующую информацию:

адрес начала соответствующего виртуального контейнера;

флаг новых данных;

биты точного выравнивания;

метка типа указателя (AU-4 PTR, AU-3 PTR или TU-3 PTR). В настоящее время эта метка не используется и должна иметь фиксированное значение;

байты, применяющиеся при использовании отрицательного выравнивания.

Байты указателей TU-11 PTR, TU-12 PTR и TU-2 PTR содержат информацию об адресе начала соответствующего виртуального контейнера и поле для возможности отрицательного выравнивания.

Значения указателя AU-4 PRT позволяют адресоваться только к каждому третьему байту области payload цикла STM-1. Диапазон адресов в котором возможно “плавающее” начало контейнера VC-4 начинается следом за блоком AU-4 PTR с адреса 0 и заканчивается адресом 782 в следующем цикле STM-1. На рисунке показано начало виртуального контейнера МС-4 с адреса 88.

Ниже представлена структура указателя AU-4 PTR.

Байты Н1 и Н2 содержат следующие поля:

поле флага новых данных, биты N. Данное поле может содержать два значения статуса “1001” и “0110”. Активный статус (“1001”) служит для уведомления приемника, что значение указателя было изменено. В последующих циклах и во время процедуры выравнивания используется неактивный статус (“0110”);

поле метки типа указателя, биты S. В настоящее время не используются и должны иметь фиксированное значение “10”;

поле значения указателя, 10 бит I и D. Эти биты имеют двойное назначение. Они могут определять значение указателя от 0 до 782 в десятичном исчислении. После передачи активного статуса в битах N значение указателя должно совпадать минимум в трех циклах. Для осуществления отрицательного выравнивания все D - биты инвертируются и в следующем AU-4 PTR значение указателя уменьшается на 1 (операция декремента). При положительном выравнивании инвертируются все I - биты и в следующем цикле осуществляется операция инкрементирования (значение указателя увеличивается на 1). Корректировка указателя допускается только один раз на четыре цикла для обеспечения подтверждения верности указателя.

Согласно рекомендациям ETSI байты “Y” и “1” не применяются и должны иметь постоянное значение. Байт “Y” содержит 1001SS11, где SS совпадают с полем метки типа указателя и имеют их же значение. Таким образом байт “Y” = “10011011”. Байт “1” всегда содержит “11111111”. В североамериканском варианте эти байты могут использоваться как дополнительные указатели.
Байты Н3 являются резервными байтами для передачи информации в момент отрицательного выравнивания.

Указатели TU-3 PTR используются при варианте размещения трех контейнеров VC-3 в одном контейнере VC-4. В этом случае из виртуального контейнера VC-3 образуются группа трибутарного блока TUG-3 путем добавления 3-х байтного указателя (TU-3 PTR) и 6 фиксированных байтов выравнивания.

На рисунке представлена схема адресации с помощью указателей TU-3 PTR. В контейнере VC-4, вслед за байтами маршрутного заголовка POH и фиксированными байтами выравнивания, следуют по-байтно мультиплексированные три группы TUG-3. Диапазон адресов начала контейнера VC-3 внутри группы TUG-3 простирается от 0 до 764.
В примере на этом рисунке первый контейнер VC-3 начинается с адреса 0, второй контейнер - с адреса 85, а третий - с адреса 594.
Структура байтов Н1, Н2 и Н3 указателя TU-3 PTR полностью совпадает со структурой AU-4 PTR и используется аналогичный механизм выравнивания фаз и скоростей сигналов.

Как ранее указывалось, виртуальные контейнеры VC-12 свехцикла образуют сверхцикл TU-12 при добавлении указателя TU-12 PTR. Роль этого указателя аналогична указателям AU-4 PTR и TU-3 PTR, а именно зафиксировать начало виртуального контейнера. В данном случае - начало сверхцикла виртуальных контейнеров VC-12. На рисунке изображено размещение сверхцикла VC-12 в свехцикле TU-12.
Назначение и структура байтов V1, V2 и V3 такое же как байтов Н1, Н2 и Н3. Отличие заключается в только в битах SS. Для рассматриваемого класса указателей значения этих битов несут смысловую нагрузку и определяют идентифицируют конкретный тип указателя. Для TU-11 PTR значение должно равняться “11”, для TU-12 PTR - “10” и для TU-2 PTR - “00”.
Десятиразрядное поле значения указателя TU-12 PTR может содержать значение от 0 до 139. Из этого следует, что сверхцикл VC-12 может быть передан с помощью 4-х или 5-ти циклов STM-1. В примере на рисунке значение указателя равно 0, т.е. сверхцикл VC-12 начинается сразу за байтом V2 указателя и для его передачи потребуется только 4 цикла STM-1. Байт V3 являются резервным и служит для передачи информации в момент отрицательного выравнивания. Механизм выравнивания аналогичен рассмотренным выше.
При передаче виртуальных контейнеров VC-12 в цикле STM-1 используется еще один специальный указатель. Это так называемый NPI указатель, появляющийся на месте указателя TU-3 PTR при объединении контейнеров VC-12 в группу TUG-3.
В NPI указателе поле флага новых данных содержит активный статус (“1001”), а десятиразрядное поле значения указателя имеет постоянное, ничего незначащее значение - “1111100000”. Байт Н3 естественно не используется в этом случае, так как все процедуры выравнивания осуществляются на уровне указателей TU-12 PTR.

Заголовки контейнеров и сигналов (overhead)

Заголовки играют важную роль в процессе передачи полезной информации с помощью циклов SDH. Заголовок всегда отделен от передаваемой нагрузки. Благодаря этому байты заголовка могут быть считаны, изменены или дополнены без затрагивания самой информации.
Известно, что заголовок цикла STM-1 состоит из трех частей:

• PTR - указатель административного блока (AU), определяющий положение отдельных уплотненных сигналов (контейнеров VC-4 и VC-3) в цикле STM-1.
• RSOH - заголовок регенерационной секции, содержащий сигналы управления, контроля и цикловой синхронизации для обеспечения работоспособности участков регенерации.
• MSOH - заголовок мультиплексорной секции, обеспечивают взаимодействие между мультиплексорами. Через регенераторы проходят без изменений.

Совместно RSOH и MSOH составляют секционный заголовок (SOH -Section Overhead). За счет этого заголовка в сигнале STM образуются сети управления и синхронизации, которые обеспечивают передачу сигналов синхронизации, сетевого управления, мониторинга и технического обслуживания, поддерживают служебные каналы связи.
На рисунке представлена карта распределения байтов заголовков RSOH и MSOH.

Рассмотрим назначения этих байтов:

• А1, А2 - сигналы выравнивания, цикловая синхронизация. Байт А1 содержит значение “11110110”, А2 - “00101000”.
• В1 - контроль ошибок регенерационной секции. Этот байт (контроль четности) создается на базе всех бит предыдущего цикла после скремблирования и записывается в текущем цикле до скремблирования.
• В2 - контроль ошибок мультиплексорной секции. Данные байты формируются на базе всего нескремблированного цикла за исключением байтов, входящих в заголовок RSOH. Результат записывается в соответствующие позиции перед скремблированием.
• С1 - идентификатор цикла STM-1. Присваивается каждому STM-1 перед уплотнением в STM-N.
• D1 - D3 - образуют канал передачи данных со скоростью 192 кбит/с в регенерационных секциях (DCC-R). Используются только в первом STM-1 цикла STM-N. Канал DCC-R служит для передачи управляющих команд и сигналов контроля между регенераторами и центром управления сетью.
• D4 - D12 - образуют канал передачи данных со скоростью 576 кбит/с в мультиплексорных секциях (DCC-M). Используются только в первом STM-1 цикла STM-N. Канал DCC-M создает линию связи между мультиплексорами и центром управления согласно рекомендации ITU-T G.784.
• Е1 - образует локальный служебный канал, который используется для речевой связи между регенераторами.
• Е2 - аналогично Е1, только между мультиплексорами.
• F1 - канал оператора сети SDH. Предусматривается для собственных нужд, возможна передача данных или речи. Используются только в первом STM-1 цикла STM-N.
• К1, К2 - байты сигнализации в системе автоматического переключения на резерв (APS). Используются только в первом STM-1 цикла STM-N. Кроме функции обеспечения автоматического переключения в байте К2 биты 6, 7 и 8 устанавливаются в “1” при передачи сигнала аварии AIS (Alarm Indication Signal). Поясним назначение сигнала AIS, он формируется если обнаружена ошибка, например потеря цикловой синхронизации STM-1 - секционный AIS или ошибка в виртуальном контейнере - трактовый AIS. Сформированный AIS посылается в том же направлении передачи как и неискаженные сигналы. Его цель - предотвратить генерацию сигналов аварии в последующем оборудовании. Если приемник мультиплексора не принимает сигнал или был принят сигнал AIS, то через биты 6, 7, 8 байта К2 передается комбинация “110”. Таким образом удаленной стороне сообщается об ошибках приема.
• S1 - служит для индикации наличия синхросигнала (например, от мастер-генератора) во входящем потоке STM-N. Используются только в первом STM-1 цикла STM-N.
• М1 - называется FEBE (Far End Block Error) и содержит число блоков с ошибками, обнаруженными с помощью байтов В2. Для STM-1 имеют смысл значения от 0 до 24, а для STM-4 - от 0 до 96. Остальные значения не должны формироваться.
• Z1, Z2 - зарезервированы для еще неопределенных функций.
• N - зарезервированы для национального применения.
• Остальные байты зарезервированы для будущего использования.

Кроме секционного заголовка SOH рекомендации ETSI определяют три вида трактовых заголовков (POH -Path Overhead), это VC-4 POH, VC-3 POH и VC-12 POH.
Заголовок РОН добавляется к соответствующим контейнерам С, образуя виртуальные контейнеры. На рисунке ниже приведены байты данных заголовков.

Рассмотрим назначение указанных байтов для VC-4 POH и VC-3 POH:

• J1 - этот байт является первым байтом виртуального контейнера и служит для передачи 64-байтной информации о трассе прохождения такого контейнера. Передача этой информации осуществляется циклически по одному байту в течении каждых 64 циклов.
• B3 - контрольный байт для обнаружения ошибок в виртуальном контейнере. Перед процедурой скремблирования виртуального контейнера по всем его байтам вычисляется данный контрольный байт, используется метод контроля четности. Сформированный байт записывается в поле В-3 последующего контейнера опять же перед процедурой вычисления контрольного байта и скремблированием.
• C2 - сигнальная метка. Служит для индикации содержимого виртуального контейнера. Определены следующие значения этой метки:
  - С2 = 00h - тракты контейнеров VC-3 и VC-4 не сформированы.
  - C2 = 01h - тракты контейнеров VC-3 и VC-4 сформированы, но отсутствует полезная информация.
  - C2 = 02h - тракт VC-4 сформирован для передачи 3-х групп TUG-3.
  - C2 = 12h - тракт VC-4 сформирован для передачи сигнала 140 Мбит/с.
  - C2 = 13h -тракт VC-4 сформирован и служит для передачи ячеек АТМ.
  - Все остальные значения зарезервированы для будущих применений.
• G1 - данный байт используется для сигнализации ошибок в обратном направлении. С помощью этого байта в сторону начала тракта передается сообщение о его состоянии и качественных показателей. Первые четыре бита называются FEBE (Far End Block Error) и передают число дефектных блоков, определенных с помощью контрольного байта В3. Имеют смысл значения от 0 до 8, все остальные интерпретиру.тся как 0, т.е. как отсутсвие ошибок. Пятый бит является индикатором аварии и называется FERF (Far End Receive Failure) и устанавливается в “1” при приеме AIS, пропадании или ошибки в сигнале, при неправильно сформированных сквозных трактах. Остальные биты байта G1 неиспользуются.
• F2, Z3 - зарезервированы для целей организации служебных линий связи оператора сети. В настоящее время еще нет точной спецификации этой возможности.
• H4 - индикатор (счетчик) положения полезной информации, распределенной по нескольким циклам (сверхцикл при передачи виртуального контейнера VC-12). С помощью этого индикатора можно определить наличие сверхцикла и идентифицировать отдельные циклы сверхцикла.
• Z4 - не используется, зарезервирован.
• Z5 - зарезервирован для эксплуатационных целей. Используется оператором сети как для подсчета входящих ошибок, так и для организации канала связи.

Трактовый заголовок виртуального контейнера VC-12 формируется в процессе передачи сверхцикла и состоит из четырех байтов. Ранее на рисунке приводится распределение этих байтов в составе сверхцикла.
V5 - данный байт заголовка служит для обнаружения ошибок, передает сигнальную метку и показывает состояние тракта. Для каждой задачи предопределены соответствующие биты этого байта. Биты 1 и 2 используются для обнаружения ошибок методом контроля четности. Бит 1 обеспечивает контроль четности нечетных (по счету в байте - 1, 3, 5 и 7) битов всех байтов предыдущего виртуального контейнера VC-12. Соответственно, бит 2 используется для контроля четности четных (по счету в байте - 2, 4, 6 и 8) битов. Контроль четности не производится по байтам V1, V2, V3 и V4, образующих указатель TU-12. Исключением является байт V3 в случае наличия отрицательного выравнивания. Бит 3 является индикатором FEBE, устанавливается приемной стороной и оценивается передающей. Является своего рода обратной связью. При обнаружении хотя бы одной ошибки с помощью 1 и 2 бита он устанавливается в значение “1” и этим сообщаеттся источнику тракта о наличии ошибок. Если ошибки не были обнаружены, то его состояние -”0”. Бит 4 не используется. Биты 5, 6 и 7 передают сигнальную метку. Значение “000” сообщает, что тракт контейнера VC-12 не сформирован. Значение “001” - тракт сформирован, но не определен (передается не стандартный сигнал). Значение “010” - передается асинхронный сигнал. Значение “100” - передается синхронный сигнал. Остальные комбинации значений (“101”, “110”, “111”) сообщают, что тракт сформирован и зарезервирован для использования в будущем. Бит 8 является индикатором аварии, сигнал FERF. Устанавливается в “1” и сообщает передающей стороне о пропадании сигнала или о приеме AIS.
J2 - используется для передачи трактовой метки, позволяющей отслеживать непрерывность соединения по тракту.
Z6, Z7 - зарезервированы для будущего использования.

На рисунке представлены участки “ответственности” каждого типа заголовка.

Контроль ошибок и управление в сетях SDH

С помощью соответствующих байтов и битов заголовков циклов STM и виртуальных контейнеров осуществляются процедуры контроля и управления на сети SDH.

Для обнаружения битовых ошибок используется процедура контроля четности или BIP (Bit Interleaved Parity). Эта процедура основывается на методе добавления “1” до четного числа. Если в некой битовой последовательности присутствует нечетное число “1”, то в контрольном разряде устанавливается дополнительная “1”. И наоборот, если число “1” - четное, то в контрольном разряде устанавливается “0”.
В SDH для обеспечения контроля по четности используются кодовые слова различной длины. Принцип формирования этих слов одинаков. Вся контролируемая битовая последовательность условно разбивается на блоки, равные длине конкретного кодового слова. Затем полученные блоки складываются по-битно в соответствии с правилом “исключающего ИЛИ”. Полученный результат представляет собой искомое контрольное кодовое слово. Другими словами происходит подсчет числа “1”, стоящих на соответствующих битовых позициях.
Полученное кодовое слово передается в соответствующем заголовке следующего цикла STM или виртуального контейнера. На приемной стороне вновь вычисляется кодовое слово и сравнивается с принятым словом из последующего информационного блока. Если эти слова совпали, то делается вывод о приеме без искажений. Используемые в SDH кодовые слова приведены на рисунке:

На участке регенерационной секции используется слово BIP-8, располагающееся в байте B1 заголовка RSOH. Это слово формируется из всех битов цикла после операции скремблирования и помещается в байт В1 следующего цикла перед скремблированием. Напомним, что операции скремблирования подвергается весь кадр за исключением первых 9 байт заголовка RSOH. Слово BIP-8 проверяется в каждом мультиплексоре и регенераторе.
На участке мультиплексорной секции используется кодовое слово BIP24, которое располагается в байтах В2 заголовка MSOH. Это справедливо для цикла STM-1. При использовании STM-N кодовое слово будет равно BIP-Nx24. Кодовое слово BIP-24 формируется перед операцией скремблирования из всего цикла STM-1 за исключением первых 3-х рядов SOH (это RSOH). Полученное значение помещается в байты В2 следующего цикла перед его скремблированием. Таким образом, значение BIP-24 не изменяется в регенераторах.
Для виртуальных контейнеров VC-3 и VC-4 используется кодовое слово BIP-8, располагающееся в байте В3 трактового заголовка POH. Это слово формурется из всех битов виртуального контейнера и помещается в РОН следующего контейнера. При формировании BIP-8 не учитываются биты указателя.
Для виртуального контейнера VC-12 используется кодовое слово BIP2, которое размещается в битах 1 и 2 байта V5 трактового указателя РОН. Слово BIP-2 формируется из всего сверхцикла VC-12 и размещается в последующем сверхцикле. На рисунке показаны действия каждого типа BIP.

Принимаемая сторона формирует несколько типов сигналов, несущих аварийную информацию. Имеются два вида сигналов - индикаторов ошибок. Это FEBE (Far End Block Error) - ошибка блока на дальнем конце и FERF (Far End Receive Failure) - отказ при приеме на дальнем конце. Различают путевые и секционные сигналы.
Для начала рассмотрим условия формирования сигнала FEBE. Этот сигнал посылается передающей стороне для уведомления об обнаруженных ошибках с помощью кодовых слов BIP.
Для передачи трактового FEBE виртуальных контейнеров VC-3 и VC-4 используются биты 1 - 4 байта G1 заголовка РОН. Для BIP-8 максимально может быть обнаружено 8 нарушений четности. Код FEBE содержит число таких нарушений и может принимать значение от 0 до 8. Все другие значения интерпретируются как 0.
Бит 3 байта V5 трактового заголовка РОН используется для передачи FEBE виртуального контейнера VC-12. Если этот бит равен “0”, то нарушений четности в кодовом слове BIP-2 не было обнаружено.
Для передачи секционного FEBE цикла STM-1 используется байт М1 заголовка MSOH. Для STM-1 значение FEBE может быть от 0 до 24, а для STM-N - от 0 до Nx24.
Сигнал FERF посылает уведомление передающей стороне об обнаружении на приемной стороне сигнала AIS или о невозможности осуществлять прием. Здесь речь идет о приеме сигналов от миультиплексоров SDH, расположенных далее по цепочке. Т.е. сигнал аварии FERF двигается сонаправлено передаваемому сигналу.

Для виртуальных контейнеров VC-3 и VC-4 путевой сигнал FERF передается в бите 5 байта G1. Для этого он устанавливается в “1”. Для виртуального контейнера VC-12 сигнал FERF передается битом 8 байта V5. Трактовый сигнал FERF устанавливается, если:

для BIP-8 норма битовых ошибок (Bit Error Rate) BER больше или равен 10 -4 ;

имеется ошибка в байте J1, искажение информации о трассе прохождения виртуального контейнера;

отсутствует сигнал виртуального контейнера.

Сигнал FERF для STM-1 передается в битах 6 - 8 байта К2, значение равно 110. Секционный FERF устанавливается, если:

для BIP-24 значение BER больше или равен 10 -3 ;

обнаружен сигнал AIS в секционном заголовке;

потеря сигнала цикловой синхронизации FAS;

потеря сигнала STM-1.

Сигнал AIS (Alarm Indication Signal) - сигнал индикации аварийного состояния формируется при обнаружении целого ряда ошибок в принимаемом сигнале. Цель сигнала AIS -предотвратить генерацию сообщений об ошибках в последующих по цепочке мультиплексорах или регенераторах. Прием сигнала AIS вызывает ответные действия (такие как блокировка канала) только в определенном терминальном оборудовании.
Сигнал AIS используется в PDH и SDH. В SDH при обнаружении сигнала AIS цикл STM-1 или STM-N полностью сохраняется и передается далее. В PDH этот сигнал показывает невозможность цикловой синхронизации FAS на дальнейших участках. Это происходит потому, что байты цикловой синхронизации и сложебное слово PDH заполняются лог. “1” для предачи сигнала AIS.
В SDH различают трактовый AIS и секционный AIS. Трактовый AIS соответствует виртуальным контейнерам иерархии SDH. Для трибутарных блоков TU - 1, 2, 3 указатель устанавливается в “1” в случае AIS TU. Для административных блоков AU - 3, 4 указатель устанавливается в “1” при AIS AU. Эти постоянные сигналы передаются в цикле STM-1 как искаженные трибутарные блоки.

Сигналы управления и контроля на сетях SDH передаются в заголовках RSOH и MSOH с помощью D байтов. В цикле STM-N для передачи этих сигналов используются D байты только первого STM-1.
Для организации технологической связи между составными частями территориально распределенной сети SDH используются каналы речевой связи. Эти каналы образуются за счет Е байтов заголовков RSOH и MSOH.

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра СиУТ

Реферат на тему

«Цифровые транспортные сети SDH»

по дисциплине

"Транспортные и распределительные сети"

Выполнил

магистрант Бобов М.Н.

специальность 1-458002

ВВЕДЕНИЕ

1.3 Достоинства сетей SDH

2 ИЕРАРХИЯ СКОРОСТЕЙ И МЕТОДЫ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ.

2.1 Иерархия скоростей

2.2 Элементы сети SDH

2.3 Стек протоколов SDH

2.4 Схема мультиплексирования SDH

3 НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ПРОТОКОЛОВ SDH

3.1 Механизмы стандартов SDH нового поколения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) позволяет создавать надежные транспортные сети и гибко формировать цифровые каналы в широком диапазоне скоростей - от нескольких мегабит до десятков гигабит в секунду. Основная область ее применения - первичные сети операторов связи.

Первичные сети предназначены для создания коммутируемой инфраструктуры, с помощью которой можно достаточно быстро и гибко организовать постоянный канал с двухточечной топологией между двумя пользовательскими устройствами, подключенными к такой сети. В первичных сетях применяется техника коммутации каналов. На основе каналов, образованных первичными сетями, работают наложенные компьютерные или телефонные сети. Каналы, предоставляемые первичными сетями своим пользователям, отличаются высокой пропускной способностью – обычно от 2 Мбит/с до 10 Гбит/с.

Сети SDH относятся ко второму поколению первичных сетей. Технология SDH пришла на смену устаревшей технологии плезиохронной цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH). В настоящее время SDH не является последним достижением технологии первичных сетей. Существуют также уплотненное волновое мультиплексирование (DenseWaveDivisionMultiplexing, DWDM) и технология, определяющая способы передачи данных по волновым каналам DWDM – оптическая транспортная сеть (OpticalTransportNetwork, OTN).

1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕХНОЛОГИИ SDH

1.1 История возникновения технологии SDH

Технология синхронной цифровой иерархии первоначально была разработана компанией Bellcore под названием «синхронные оптические сети» (Synchronous Optical NETs, SONET) и, по сути, является развитием технологии PDH. Быстрое развитие телекоммуникационных технологий привело к необходимости расширения иерархии скоростей PDH и максимального использования всех возможностей, которые предоставляла новая среда - волоконно-оптические линии связи.

Одновременно с расширением линейки скоростей нужно было освободиться от выявленных за время эксплуатации этих сетей недостатков PDH, прежде всего, от принципиальной невозможности выделения отдельного низкоскоростного потока из высокоскоростного без полного демультиплексирования последнего. Сам термин «плезиохронный», т. е. «почти» синхронный, говорит о причине такого явления - отсутствии полной синхронности потоков данных при объединении низкоскоростных каналов в более скоростные. Кроме этого, в технологии PDH не были предусмотрены встроенные средства обеспечения отказоустойчивости и управления сетью.

Была создана технология, способная передавать трафик всех существующих цифровых каналов уровня PDH (как американских T1–T3, так и европейских E1–E4) по высокоскоростной магистральной сети на базе волоконно-оптических кабелей и обеспечить иерархию скоростей, продолжающую иерархию технологии PDH до скорости в несколько Гбит/с.

В результате длительной работы удалось создать стандарт на синхронную цифровую иерархию (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) - спецификации ITU-T G.702, G.703, G.704, G.707, G.708, G.709, G.773, G.774, G.782, G.783, G.784, G.957, G.958, Q.811, Q.812 и ETSI - ETS 300 147.

1.2 Область применения технологии SDH

Мультиплексоры SDH с волоконно-оптическими линиями связи между ними образуют среду, в которой администратор сети SDH организует цифровые каналы между точками подключения абонентского оборудования или оборудования вторичных (наложенных) сетей самого оператора - телефонных сетей и сетей передачи данных.

На рисунке 1 представлен пример первичной сети, построенной по технологии SDH.

Каналы SDH относятся к классу полупостоянных (semipermanent) - формирование (provisioning) канала происходит по инициативе оператора сети SDH, пользователи же лишены такой возможности, поэтому такие каналы обычно применяются для передачи достаточно устойчивых во времени потоков. Из-за полупостоянного характера соединений в технологии SDH чаще используется термин «кросс-коннект» (cross-connect), а не коммутация.

Рисунок 1 – Пример первичной сети, построенной на технологии SDH

Сети SDH относятся к классу сетей с коммутацией каналов на базе синхронного мультиплексирования с разделением по времени (Time Division Multiplexing, TDM), при котором адресация информации от отдельных абонентов определяется ее относительным временным положением внутри составного кадра, а не явным адресом, как это происходит в сетях с коммутацией пакетов.

С помощью каналов SDH обычно объединяют большое количество периферийных (и менее скоростных) каналов плезиохронной цифровой иерархии (PDH).

1.3 Достоинства сетей SDH

Сети SDH обладают многими отличительными особенностями:

Гибкая иерархическая схема мультиплексирования цифровых потоков разных скоростей позволяет вводить в магистральный канал и выводить из него пользовательскую информацию любого поддерживаемого технологией уровня скорости без демультиплексирования потока в целом - а это означает не только гибкость, но и экономию оборудования. Схема мультиплексирования стандартизована на международном уровне, что обеспечивает совместимость оборудования разных производителей.

Отказоустойчивость сети. Сети SDH обладают высокой степенью «живучести» - технология предусматривает автоматическую реакцию оборудования на такие типичные отказы, как обрыв кабеля, выход из строя порта, мультиплексора или отдельной его карты, при этом трафик направляется по резервному пути или происходит быстрый переход на резервный модуль. Переключение на резервный путь осуществляется обычно в течение 50 мс.

Мониторинг и управление сетью на основе включаемой в заголовки кадров информации обеспечивают обязательный уровень управляемости сети вне зависимости от производителя оборудования и создает основу для наращивания административных функций в системах управления производителей оборудования SDH.

Высокое качество транспортного обслуживания для трафика любого типа - голосового, видео и компьютерного. Лежащее в основе SDH мультиплексирование TDM обеспечивает трафику каждого абонента гарантированную пропускную способность, а также низкий и фиксированный уровень задержек.

2 ИЕРАРХИЯ СКОРОСТЕЙ И МЕТОДЫ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ

2.1 Иерархия скоростей

Поддерживаемая технологией SDH/SONET (соответствующий американский стандарт) иерархия скоростей представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Поддерживаемые скорости SDH/ SONET

В стандарте SDH все уровни скоростей (и, соответственно, форматы кадров для этих уровней) имеют общее название: Synchronous Transport Module level N (STM-N). В технологии SONET существует два обозначения для уровней скоростей: Synchronous Transport Signal level N (STS-N) в случае передачи данных в виде электрического сигнала, и Optical Carrier level N (OC-N) в случае передачи данных по волоконно-оптическому кабелю. Далее для упрощения изложения будем ориентироваться на STM-N.

2.2 Элементы сети SDH

Oсновным элементом сети SDH является мультиплексор. Обычно он оснащен некоторым количеством портов PDH и SDH: например, портами PDH на 2 и 34/45 Мбит/с и портами SDH STM-1 на 155 Мбит/c и STM-4 на 622 Мбит/c. Порты мультиплексора SDH делятся на агрегатные и трибутарные. Трибутарные порты часто называют также портами ввода/вывода, а агрегатные - линейными. Эта терминология отражает типовые топологии сетей SDH, где имеется ярко выраженная магистраль в виде цепи или кольца, по которой передаются потоки данных, поступающие от пользователей сети через порты ввода/вывода (т. е. втекающие в агрегированный поток: tributary дословно означает «приток»).

Мультиплексоры SDH обычно делят на терминальные (Terminal Multiplexor, TM) и ввода/вывода (Add-Drop Multiplexor, ADM). Разница между ними состоит не в составе портов, а в положении мультиплексора в сети SDH, как показано на рисунке 2. Терминальное устройство завершает агрегатные каналы, мультиплексируя в них большое количество каналов ввода/вывода (трибутарных). Мультиплексор ввода/вывода транзитом передает агрегатные каналы, занимая промежуточное положение на магистрали (в кольце, цепи или смешанной топологии). При этом данные трибутарных каналов вводятся в агрегатный канал или выводятся из него. Агрегатные порты мультиплексора поддерживают максимальный для данной модели уровень скорости STM-N, значение которой служит для характеристики мультиплексора в целом, например мультиплексор STM-4 или STM-64.

Рисунок 2 – Положение мультиплексоров в сети SDH

синхронный цифровой сеть мультиплексирование

Иногда различают так называемые кросс-коннекторы (Digital Cross-Connect, DXC) - в отличие от мультиплексоров ввода/вывода, они выполняют коммутацию произвольных виртуальных контейнеров, а не только контейнера из агрегатного потока с соответствующим контейнером трибутарного потока. Чаще всего кросс-коннекторы реализуют соединения между трибутарными портами (точнее - виртуальными контейнерами, формируемыми из данных трибутарных портов), но могут применяться кросс-коннекторы и агрегатных портов, т. е. контейнеров VC-4 и их групп. Последний вид мультиплексоров пока встречается реже, чем остальные, так как его применение оправдано при большом количестве агрегатных портов и ячеистой топологии сети, а это существенно увеличивает стоимость, как мультиплексора, так и сети в целом.

Известно, что широко распространенная технология мультиплексирования ИКМ-30 (ИКМ - импульсно-кодовая модуляция ) использует принципы образования группового тракта, который позволяет в течение 125 мкс передать информацию 32 каналов (30 пользовательских и 2 служебных). Однако по мере роста потребностей набор типов аппаратуры расширялся, и увеличивались скорости, достигаемые при передаче по физическим каналам. Появились устройства, способные за то же время 125 мкс передавать информацию для 120 каналов (ИКМ -120), 480 (ИКМ - 480), 1920 (ИКМ-1920) и 7680 каналов (ИКМ -7680). В международных документах они имеют следующие обозначения: ИКМ-30 - E1, ИКМ -120 -E2, ИКМ - 480 -E3, ИКМ-1920- E4, ИКМ -7680-E4. Для Северной Америки и Канады принята другая иерархия : 24 канала - DS-1 , 96 каналов - DS-2 , 672 канала - DS-3 , 4032 канала - DS-4 . Для Японии принята следующая иерархия : 24 канала - DS-1 , 96т каналов - DS-2 , 480 канала - DSJ-3, 1440 каналов - DSJ-4.

Эти ряды, перечисляющие возможные иерархии цифровой аппаратуры передачи информации, называются плезиохронной цифровой иерархией ПЦИ (PDH - Plesiochronous Digital Hierarchy) .

• секционное (регенераторное) оборудование;
• линейное (мультиплексное) оборудование;
• маршрутное оборудование.

Рис. 9.1.

• STM-1 - синхронный транспортный модуль первого уровня,имеет скорость 155,52 Мбит/с. Этот модуль является основой системы SDH. Путем мультиплексирования нескольких модулей STM-1 получаются модули более высоких уровней.
• STM- 4 - синхронный транспортный модуль четвертого уровня,имеет скорость 622,08 Мбит/с.
• В рекомендациях ITU определен модуль STM-N - синхронный транспортный модуль уровня N, где N = 1, 4, 16, 256,с соответствующим этим коэффициентам увеличением скорости.
• В России на радиорелейных линиях применяется STM-0 синхронный транспортный модуль нулевого уровня. Он имеет скорость 51,84 Мбит/с> и не входит в иерархию SDH.

В рамках системы SONET основная единица иерархии - синхронный транспортный сигнал STS1 (Synchronous Transport Signal) уровня 1 . Остальные синхронные транспортные сигналы более высоких уровней получаются мультиплексированием и увеличением скорости в n раз. Это число может принимать 14 значений:

Сигналы выше уровня 3 принято обозначать [ 27 ] как OC ( Optical Carrier ) - оптическая несущая иерархии SONET . При этом сигналы выше 9-го уровня считаются гипотетическими электрическими синхронными транспортными сигналами. Это название указывает на проблемы с реализацией таких сигналов в электрической форме.

Принципы мультиплексирования в иерархии SDH/SONET

Принцип передачи сигналов заключается в том, что каждые 125 мс передается стандартный синхронный модуль ( рис. 9.2), который называется " синхронный транспортный модуль " ( STM - Synchronous Transport

Module ). Рассмотрим детальнее модуль STM1 [ [ 79 ] При передаче в канал он содержит 9 временных положений [ 2 ] в каждом, из которых содержатся 270 байтов (8 битовые единицы). Таким образом, требуемая скорость равна

Из нескольких циклов, составляющих формат модуля STM-1 (в данном случае это цикл нижнего уровня), может быть составлен мультицикл (сверхцикл), содержащий несколько циклов нижнего уровня. Для объединения нескольких модулей используется

«Транспорт-S1» - полнофункциональный SDH-мультиплексор, предназначенный для построения транспортных сетей SDH уровня STM-1. Мультиплексор может работать по одному или двум одномодовым или многомодовым оптическим волокнам.

Основные особенности.

Надежность - средний срок наработки на отказ более 20 лет, гарантия - 3 года.

Блоки питания и тракты E1 выдерживают разряды статического электричества 50 кВ, без изменения параметров.

Удобство монтажа - все разъемы, включая предохранители и болт заземления, выведены на переднюю панель.

Реализация трактов E1 обладает пониженным значением джиттера, что обеспечивает соблюдение норм для E1, при дрейфе синхронизации и даже при нарушении синхронизации системы SТМ-1 . Система коммутации сохраняет работоспособность даже при нарушении синхронизации. Например, вполне работоспособным будет вариант из нескольких пунктов связи, в каждом из которых изделие будет работать со своей частотой.

Возможно конструктивное исполнение мультиплексора для работы по одному волокну.

Технические характеристики.

Характеристика оптического интерфейса STM-1 в соответствии с рек. ITU-T G.957 и G.958 (работа по 2-м оптическим волокнам).

Характеристика оптического интерфейса STM-1 с модулем WDM (работа по одному оптическому волокну)

Состав оборудования. Конструктивное исполнение. Назначение.

Гарантия.

Гарантийный срок в России: 3 года с момента отгрузки.

В течение этого срока мы гарантируем бесплатный ремонт вышедшего из строя оборудования и бесплатное обновление программного обеспечения.