2.1.10.2. Транспортировка vc-n с помощью фрейма е4

Фрейм Е4, предназначенный для транспортировки контейнеров VC-n, имеет формат прямоуголь­ной матрицы В размера 9 байт-строк х 242 байт-столбца с двумя вырезанными в первом столбце

элементами (байтами): bsi, Ьщ, что соответствует кадру длиной 2176 байт, из которых 16 байт (первые два столбца без двух вырезанных элементов) могут быть использованы под заголовок, а 2160 байт под полезную нагрузку (рис. 2-27).

Формат заголовка фрейма имеет следующие 16 полей (см. рис. 2-28):

- поля FA фц и bi2) , ЕМ (62/), TR (Ьц), МА (6.//), NR (Ьц) и GC (й_й/) - аналогичны описанным выше для фрейма ЕЗ, исключение составляют биты 3-5, характеризующие тип нагрузки (поле МА), варианты которой следующие:

• 000 - нет нагрузки;

• 001 - обычная нагрузка;

• 010 - ячейки ATM;

• 011 - группы трибных блоков SDH, вариант I - 20xTUG-2;

• 100 - группы трибных блоков SDH, вариант II - 2xTUG-3 + 5xTUG-2;

• поля PI и Р2 (Z?22 и bii) длиной по одному байту каждое использованы для реализации функции APS - автоматического защитного переключения;

• поля b₇i, Ьл, b$2, Ьб2, Ъ₇2, Ьц2, Ь<)2 на момент публикации стандарта не были определены.

В поле полезной нагрузки такого фрейма Е4 (2160 байт) в результате мультиплексирова­ния по схеме, приведенной на рис. 2-29, можно разместить (в зависимости от используемого вари­анта допустимого типа нагрузки) или 20xTUG-2 (вариант I), или 2xTUG3 и 5xTUG-2 (вариант II). При этом в варианте II используется мультиплексирование неоднородных сигналов (TUG-2 и TUG-3).

Схема мультиплексирования позволяет в варианте I использовать (т.е. передавать по сети PDH) набор виртуальных контейнеров: VC-11 (1,5 Мбит/с), VC-12 (2 Мбит/с) и VC-2 (6 Мбит/с), а в варианте II дополнительно передавать контейнер VC-3 (34 Мбит/с). Более подробно особенно­сти этих схем мультиплексирования и используемых в них схем байт-интерливинга см. в стандар­те ITU-T G.832 [124].

Нужно отметить, что в этих схемах мультиплексирования не используются указатели, так как позиции TUG-2 и TUG-3 фиксированы. Две группы трибных блоков TUG-3 при мультиплек­сировании отображаются на поля размера 9x90, в которых не используются первые 4 столбца (фиксированный наполнитель).

2.2. Введение в функциональную архитектуру транспортных сетей

Любая транспортная сеть (и сеть SDH не является исключением) представляет собой сложный многокомпонентный комплекс, выполняющий две основные задачи: организацию транспортно­го потока данных и управление потоком данных (трафиком). Для того, чтобы упростить описа­ние указанных задач, необходимо иметь соответствующую сетевую транспортную модель.

Функциональная или модельная архитектура основана на формализованной сетевой транспортной модели. Она дает возможность (ввиду использования абстрактно-формализованного описания) рассмотреть с единых позиций различные топологии и подходы, используемые в архи­тектуре различных транспортных сетей (PDH и SDH), а также формализовать процедуры взаимо­действия таких сетей и подсетей, сформированных на их основе.

2.2.1. Принципы построения сетевой транспортной модели

При построении такой модели обычно используют две концепции, основаннные на принципе де­композиции: разбиения (по вертикали) на уровни или плоскости (layering) и разбиения (по гори­зонтали) на части (partitioning).

Применительно к сетевой транспортной модели это приводит к разбиению сетевых транс­портных потоков на сетевые транспортные уровни и разбиению каждого транспортного уровня на отдельные (функционально самостоятельные) части [136].

Модель позволяет оперировать со следующими компонентами архитектуры:

• топологическими элементами, к которым относятся сетевой транспортный уровень (layer network), подсеть (subnetwork), звено (link) и группа доступа (access group);

• транспортными (логическими) объектами, к которым относятся соединение звеньев (link connection - LC), соединение подсетей (subnetwork connection - SNC), сетевое соединение (network connection - NC) и маршрут (потока) данных (trail).

Транспортные объекты могут быть подвергнуты операционной обработке с помощью сле­дующих основных функций транспортной обработки:

• функции адаптации (adaptation function), к которой относятся адаптация на входе (adaptation source) и адаптация на выходе (adaptation sink);

• функция окончания маршрута данных (trail termination function - TTF), к которой относятся окончание маршрута данных на входе (trail termination source), окончание маршрута данных на выходе (trail termination sink), двунаправленное окончание маршрута данных (bidirectional trail termination).

Сетевая транспортная модель, как и всякая модель, должна формировать эталонные ин­терфейсные точки, за счет связки входов и выходов функций транспортной обработки и/или транспортных объектов. Такие точки будут указаны конкретно как для отдельных логических блоков, так и функциональных модулей, собранных из логических блоков.

Концепция разбиения на (самостоятельные) части важна тем, что позволяет определить:

• сетевую структуру внутри сетевого транспортного уровня;

• различные границы между операторами сети: на административном уровне, на уровне доменов (см. ниже), на уровне маршрутизации в доменах внутри одного уровня;

• отдельные (самостоятельные) части сетевого транспортного уровня или подсети, которые мо­ гут быть управляемы системой управления пользователя.

Концепция разбиения на сетевые транспортные уровни важна тем, что позволяет:

• описывать каждый уровень аналогичным набором функций;

• независимо проектировать, оперировать и обслуживать в рамках одного уровня;

• добавлять и модифицировать один транспортный уровень, не оказывая влияния на другие уровни.

Собственно модель транспортной сети строится в виде стека - путем последовательно­го наслаивания сетевых транспортных уровней. Каждый такой уровень обеспечивает транспорт верхнего уровня, а сам в свою очередь обеспечивается транспортом нижнего уровня. Уровень, обеспечивающий транспорт (т.е. в рассмотренной паре нижний), носит названия "сервера", а уро­вень, использующий транспорт (т.е. в этой паре верхний), носит название "клиента". Про два та­ких уровня говорят, что они связаны между собой отношением "клиент-сервер". Уровень п, яв­ляющийся серверным уровнем для уровня п+1, рассматривается как клиентский для уровня п-1.

Вертикальная связь между уровнями обеспечивается функциями адаптации. Сетевой транспортный уровень определяется тем маршрутом данных, который он поддерживает или мо­жет поддерживать.

Транспортные потоки определенного уровня могут быть однонаправленными (unidirectional) и двунаправленными (bidirectional). В этих терминах понятию "дуплексная пере­дача" соответствует понятие "двунаправленная передача".

2.2.2. Сетевая транспортная модель систем SDH

Многоуровневая транспортная сетевая модель в простейшем случае может быть представлена как трехуровневая модель, содержащая три класса сетевых уровней [159 (3.93)]: 3- уровень цепей, обеспечивающий пользователю телекоммуникационные сервисы коммутируе­мых цепей, пакетной коммутации и выделенных линий;

2- маршрутый уровень, обеспечивающий пользователю в рамках технологии SDH два типа сете­вых маршрутных уровня (которые могут рассматриваться как подуровни): сетевые маршруты нижнего уровня и сетевые маршруты верхнего уровня;

1 - уровень среды передачи, обеспечивающий в рамках технологии SDH три типа сред для пере­дачи потока данных: оптическую, электрическую (радиорелейную) и электрическую (спутни­ковую), специфика которых отражается в формате фреймов и в используемом оборудовании. Описанная модель может быть конкретизирована для сетей SDH [159 (6.97)], в результате

чего она принимает вид, показанный на рис. 2-30.

В этой модели (в отличии от рассмотренной) добавлен еще один, секционный, уровень, состоящий из подуровня мультиплексных секций и подуровня регенераторных секций, что со­гласуется с общей концепцией построения моделей сетевых технологий, где число уровней опре­деляется тем, сколько раз происходит формирование (или добавление) заголовков. Уровень среды передачи здесь не конкретизирован, в противном случае кроме указанных выше трех типов сред отдельно (в оптической среде) может быть выделен подуровень WDM в силу специфики исполь­зования оптических несущих.

Эта модель позволяет конкретизировать такие важные понятия, как клиентский уровень, серверный уровень и характерная информация, введенные ранее. Для используемых в модели уровней соответствие этих понятий приведено в табл. 2-1.

Данная модель отличается также от аналогичной пятиуровневой модели, предложенной при построении технологии SONET (см. разд. 3.3.3). В последней дополнительно используется линейный уровень, расположенный между секционным и маршрутным уровнями, а верхний и нижний уровни отличаются названиями: уровень пользователя и фотонный уровень вместо уровня цепей и уровня среды передачи, соответственно.

Ясно, что указанная многоуровневая модель имеет (кроме названия) мало чего общего с многоуровневой эталонной моделью OSI (ЭМВОС), разработанной для локальных сетевых техно­логий (и используемой при рассмотрении стека протоколов в гл. 6), хотя бы потому, что в них нельзя найти приемлемого соответствия уровням, за исключением физического уровня.

2.2.3. Базовые понятия и элементы функциональной архитектуры

При описании функциональной архитектуры используются некоторые базовые понятия, а при по­строении модельных топологий используются определенный набор элементов, которые (понятия и элементы) желательно знать, чтобы адекватно понимать терминологию и достаточно свободно ориентироваться в многочисленных материалах стандартов по технологии SDH, где они исполь­зуются [22, 125, 136, 159, 381].

Название функциональная архитектура используется в ряде стандартов ITU-T, в частно­сти в G.783 и G.805 [22, 136]. Оно учитывает тот факт, что каждый элемент этой архитектуры не только ассоциируется с определенной группой функций, но и сам может интерпретироваться как выполнение некоторой функции. Эту архитектуру можно было-бы назвать модельной, так как она основана на описанной выше модели, использует модельные топологии, построенные на основе модельных элементов, и функционирует на основе модельных алгоритмов, обеспечивающих вы­полнение модельных функций.

В функциональной архитектуре используется следующий набор основных элементов и по­нятий [159]:

• группа доступа - топологический элемент, представляющий группу функций, ассоциирован­ ных с окончанием маршрута данных и связанных с той же подсетью или звеном;

• двунаправленное окончание маршрута данных - функция транспортной обработки, объеди­ няющая пару функций окончания маршрута данных на ее входе и выходе;

• звено - топологический элемент, описывающий фиксированную связь между подсетями или группами доступа через порты на их границах; звенья устанавливаются и обслуживаются сер­ верным уровнем;

• маршрут (потока) данных (trail) - транспортный объект, состоящий из ассоциированной пары однонаправленных потоков данных между "точками доступа" одного и того же "сетевого транспортного уровня", способных одновременно передавать информацию в противоположных направлениях между соответствующими элементами ввода/вывода; такой объект формируется путем объединения "функций окончания маршрута данных" на ближнем и дальнем концах и "сетевого соединения" между ними;

• матрица - топологический элемент (содержащийся внутри физического сетевого узла), ис­ пользуемый для целей маршрутизации и управления; элемент, позволяющий, например, осуще­ ствить защитное переключение;

• окончание маршрута данных на входе - функция транспортной обработки, состоящая в прие­ ме на ее вход характерной информации от клиентского уровня, добавлении информации, по­ зволяющей мониторить маршрут данных, и представлении характерной информации сетевого транспортного уровня на ее выход;

• окончание маршрута данных на выходе - функция транспортной обработки, состоящая в приеме на ее вход характерной информации, удаленнии информации, позволяющей мониторить маршрут данных, и представлении оставшейся информации на ее выход;

• подсеть - топологический элемент - часть сети, полученная при делении сети, процесс которо­ го может быть рекурсивным, т.е. подсеть снова может быть разделена на подсети меньшего размера, связанные звеньями;

• сетевой транспортный уровень - топологический элемент, ответственным за генерацию и пе­ редачу так называемой "характерной информации" (см. ниже); его топология описывается группами доступа, подсетями и соединительными звеньями между ними;

• соединение звеньев (LC) - транспортный объект, ограниченный портами и используемый для прозрачной передачи информации; LC представляет собой пару функций адаптации и маршрут данных на серверном уровне;

• соединение, матричное (МС) - соединение, включающее функцию матричной обработки;

• соединение подсетей (SNC) - транспортный объект, составленный из последовательности под­ сетей, для прозрачной передачи информации;

• соединение, сетевое (NC) - транспортный объект, сформированный последовательностью со­ единений, ограниченных терминальными точками соединения TCP;

• тандемное соединение (ТС) - транспортный объект, произвольная последовательность непре­ рывных соединительных звеньев и/или соединений подсетей; этот тип соединения обычно представляет сегмент маршрута данных, существующий в рамках административного домена;

• точка доступа (АР) - эталонная точка, состоящая из пары расположенных в том же месте то­ чек однонаправленного доступа;

• точка соединения (СР) - эталонная точка, ограничивающая "соединение";

• точка соединения, терминальная (TCP) - эталонная точка, вариант СР, когда функция окон­ чания маршрута данных ограничивается функцией адаптации или матричной обработки;

• транспорт - функциональный процесс передачи информации между различными точками - местами обработки потока данных;

• функция адаптации - функция транспортной обработки, адаптирующая "серверный уровень" к требованиям "клиентского уровня"; характер функции адаптации зависит от "характерной ин­ формации" двух соседних уровней; для адаптации, например, может потребоваться кодирова­ ние, изменение скорости, выравнивание, мультиплексирование;

• функция окончания маршрута данных - функция транспортной обработки маршрута данных^ включающая окончание однонаправленного маршрута данных на входе или выходе или двуна­ правленное окончание маршрута данных;

Основные типы указанных элементов и соединений приведены на рис. 2-31.

Рассмотренные выше элементы и понятия в настоящее время относительно широко ис­пользуются не только для абстрактного анализа прохождения потока данных, но и для практиче­ского формирования (прокладки) маршрутов данных, без которого не обходится ни одна процеду­ра конфигурации или реконфигурации сети SDH.

2.2.4. Логические функции, выполняемые функциональными элементами

На определенном этапе развития сетей SDH, главным образом в связи с формализацией задач управления такими сетями, появилась необходимость формализовать состав оборудования SDH и определить набор логических функций, выполняемых таким оборудованием. Это было сделано в стандарте ITU-T G.783 [22], где была приведена схема мультиплексирования (см. рис. 2-32), со­ставленная из обобщенных логических блоков, выполняющих определенные логические функ­ции. Этот стандарт был одобрен в 1990 [3], подвергся существенной доработке в 1994, был опуб­ликован в 1995, а затем в 1997 подвергся новой ревизии (большей формализации в духе использо­вания сетевой транспортной модели) и объединению со стандартами G.781 и G782 [22]. При ссылках ниже, мы будем указывать год выхода редакции стандарта, на которую ссылаемся.

Из схемы на рис. 2-32 видно, что трибы PDH сначала обрабатываются интерфейсной блок-функцией нижнего (LOI) или верхнего (HOI) уровня в в соответствии с тем к маршрутам какого уровня относится VC, инкапсулирующий данный триб. После этого маршрут верхнего уровня через блок-функцию соединения маршрута верхнего уровня (НРС) проходит на общую часть схемы обработки с альтернативой формирования пустого маршрута (контейнера) - HUG или заполненного маршрута (контейнера) с мониторингом (формированием/расформировыванием, или тнрминированием) заголовка (НРОМ) и последующей обработкой в TTF (подробнее см. в разд. 2.2.4.4). Маршрут нижнего уровня после LOI (перед тем, как дойти до НРС) через блок-функцию соединения маршрута нижнего уровня (LPC) проходит на схему альтернативной об­работки LUG/LPOM, аналогичной HUG/HPOM, но для маршрутов нижнего уровня и подвергается дополнительной адаптации к прохождению по маршруту верхнего уровня (НОА) и только потом через НРС попадает на общую часть схемы обработки.

При этом отметим, что схемы обработки HOI, LOI и НОА таковы:

где М, L и Н соответствующие интерфейсные эталонные точки между блок-функциями PPI, LPA, LPI, НРА и НРТ (см. расшифровку названий функций в разд. 2.2.4.5).

Ниже мы кратко познакомим читателей с наиболее характерными обобщенными логиче­скими блоками и дадим сводку основных логических функций, выполняемых такими блоками [22 (1.94)]. Далее (при изложении материала по функциональным модулям, а также при описании ре­ального оборудования SDH), будет дан пример использования этого подхода для объяснения ра­боты оборудования SDH. Отметим сразу, что несмотря на использование языка блок-схем для описания работы оборудования, блок на такой схеме означает лишь выполнение логической функции, а сама блок схема является лишь формой представления алгоритма обработки потока данных.