4.3. Особенности спутниковых систем sdh

В отличие от радиорелейных линий, уже использующих STM-1 с начале 90-х годов, спутниковые сегменты сетей SDH стали эксплуатироваться относительно недавно, учитывая, что первые вари­анты стандартов [126, 378], касающихся созданию спутниковых сегментов сетей SDH, появились в 1994-95 гг.

Основным препятствием для передачи широкополосного сигнала STM-1 через спутник яв­ляется то, что стандартная ширина полосы спутниковых транспондеров составляет 36 и 72 МГц. Она не позволяет передавать (даже при использовании современных спутниковых модемов с квадратурной модуляцией, например, 16QAM) не только сигналы SDH STM-1, но и PDH E4 (не­смотря на формальную возможность его передачи при использовании модуляции 16QAM, позво­ляющий примерно в 2 раза сжать требуемую полосу частот передачи). На практике до недавнего времени ограничивались передачей сигналов PDH ЕЗ через транспондер 36 МГц, или ТЗ через транспондер 72 МГц.

Хотя формат ЕЗ в принципе позволяет передавать (путем инкапсуляции по стандарту ITU-Т G.832 [124]) сигналы SDH STM-1 (см. выше разд. 2.6.5), по-настоящему такие возможности ста­ли реализовываться только с внедрением для спутниковых сетей SDH формата модуля STM-0 (51,84 Мбит/с), а также спецмодулей SSTM-lk и SSTM-2n (см. ниже).

Ясно, что благодаря особой схемы формирования этих модулей они не могут (без исполь­зования специальной схемы демультиплексирования/ремультиплексирования) использоваться на интерфейсах кабельных сетевых узлов SDH.

Основной частью спутниковой сети SDH является спутниковая цифровая, секция MS, представленная на рис. 4-1 двумя (левой и правой) секциями SS, ограниченными спутниковыми регенераторными терминалами SRT, между которыми расположен собственно спутниковый сегмент.

При реализации спутниковой сети SDH (в отличие от радиорелейной) сталкиваются с не­которыми характерными проблемами. Так, общей проблемой является проблема синхронизации. Синхронизация нарушается не только из-за увеличенного дрожания и дрейфа фазы на спутнико­вом тракте, но и из-за наличия эффекта Доплера, полное устранение которого возможно только в том случае, если имеется возможность выделения вызванных им изменений из общего дрейфа синхросигнала. Другая проблема связана с передачей заголовков SOH, если используются спец­модули.

Спутниковые сети SDH имеют точно такие же, как у РРЛ перспективы для их применения в тех же целях, что указаны в п.4.2.

4.3.1. Схема мультиплексирования, структура мультифрейма и состав мо­дулей sstm-XX

Как указывалось выше для спутниковых сегментов допускается применение не только модуля STM-0 (51,84 Мбит/с), но и спецмодулей SSTM-lk и SSTM-2n, позволяющих использовать форма­ты (l-2)xTU-12 и (l-6)xTUG-2, соответственно.

Схема мультиплексирования, формирующая sub-STM-1 модули типа STM-0 и SSTM-xx (здесь хх - Ik, где к=1,2, или 2п, где п=1,2,...,5,6) приведена на рис. 4-5.

Согласно общим принципам мультиплексирования модулей SDH, при формировании мо­дулей sub-STM-1 должны соблюдаться следующие общие правила:

• мультиплексирование ведется по схеме с байт-интерливингом;

• сформированный модуль должен обеспечить прозрачность прохождения по сети SDH по край­ ней мере контейнеров VC-12 и VC-2;

• должна быть обеспечена возможность поддержки выполнения основных функций заголовка ОН, приведенных в табл. 4-1.

4.3.1.1. Структура фреймов спутниковых модулей SSTM-xx

Модуль SSTM-lk, как видно из рис. 4-5, формируется путем мультиплексирования (по схеме с байт-интерливингом) 1 или 2 трибных блоков TU-12, что дает право (как это сделано в [378]) на­зывать его спутниковой группой трибных блоков (STUG-lk), которая затем и преобразуется в модуль SSTM-lk. Таким образом, формат STUG-lk- матрица размером 9 строк х (4x1 к) столбцов, т. е. 9x4 или 9x8 байт. Модуль SSTM-lk отличается от STUG-lk наличием заголовка спутниковой секции (SSOH) длиной 2 байта, присоединяемого так, как показано на рис. 4-6,а.

Аналогично, модуль SSTM-2n, как видно из рис. 4-5, формируется путем мультиплексиро­вания (по схеме с байт-интерливингом) групп трибных блоков TUG-2 с коэффициентом я, кото­рый может изменяться от 1 до 6, что дает право (см. [378]) называть его спутниковой группой

трибных блоков (STUG-2n), которая затем и преобразуется в модуль SSTM-2n. Таким образом, формат STUG-2n - матрица размером 9 строк х (4хЗхп) столбцов, т. е. 9x12 или 9x72 байт.

SSTM-2n отличается от STUG-2n наличием заголовка спутниковой секции (SSOH) дли­ной 2 байта, присоединяемого как показано на рис. 4-6,6. Заголовки передаются периодически в составе фреймов SSTM каждые 125 мкс.

Структура заголовка SSOH приведена ниже:

байт 1

биты 1-4- сигнал фреймовой синхронизации; бит 5 - идентификатор маршрута источника; биты 6-8- канал управления;

байт 2

бит 1 - служебный голосовой канал; биты 2-3 - служебный канал передачи данных; бит 4 - зарезервирован на будущее; биты 5-8 - поле результата проверки на четность предыдущего фрейма процедурой BIP-4.

4.3.1.2. Структура мультифрейма SSTM и управление трафиком

Учитывая небольшое поле SSOH (2 байта), которое недостаточно для целей управления, организо­ван мультифрейм, состоящий из 8 фреймов, период повторения которого - 1 мс. В результате суммарная длина сигналов в битах на длине мультифрейма равна:

• сигнала фреймовой синхронизации - 32;

• идентификатора маршрута источника - 8;

• сигналов канала управления - 24 (что эквивалентно каналу 192 кбит/с);

• служебного голосового канала - 8 (что эквивалентно каналу 64 кбит/с);

• служебного канала передачи данных - 16 (что эквивалентно каналу 128 кбит/с).

Каждое сообщение, переданное по каналу управления, определяет действие, выполняемое

в пределах 1 мультифрейма, т.е. на интервале в 1 мс. Ниже представлена структура суммарного

поля управления на длине мультифрейма:

биты 1-6 - адрес пункта назначения для подачи сигнала AIS (зарезервировано 63 адреса, ис­пользуется 18 [378], адрес 000000 используется для режима «вещания»;

биты 7-8 - тип AIS: 00/01 - начало/конец REI, 10/11 - начало/конец RDI;

биты 9-14 - адрес источника сигнала AIS (зарезервировано 63 адреса, используется 18 [378], ад­рес 000000 используется для режима «вещания»;

биты 15-16 - фаза и тип сообщения: 00 - начало вызова служебного канала; 11 - конец вызова; 01, 10 - резервные;

биты 17-22 - номер управляемого канала (зарезервировано 63 номера канала типа VC-12, исполь­зуется 18 [378], адрес 000000 используется для сообщения типа «все каналы задейст­вованы»;

биты 23-24 - статус канала или тип полезной нагрузки: 00 - канал VC-12 оснащен (т.е. содержит стандартную полезную нагрузку), 01 - канал VC-12 неоснащен (т.е. не содержит по­лезной нагрузки), 10 - полезной нагрузкой являются ячейки ATM, 11 - зарезервиро­ван.

4.3.1.3. Состав модулей SSTM-xx

Рассмотренное выше позволяет перечислить полный состав модулей типа SSTM-xx, которые, на­ряду с модулем STM-0, могут быть использованы для передачи трафика сетей SDH по спутнико­вому сегменту. Полный состав таких модулей приведен в табл. 4-2.

4.3.2. Схема демультиплексирования/ремультиплексирования модулей SSTM-xx

Модули STM-0 и SSTM-xx, сформированные в процессе мультиплексирования на входе спутни­кового сегмента с помощью SRT слева (см. рис. 4-1) и переданные по нему на SRT справа должны быть (в силу специфики своей структуры и невозможности непосредственной интерпретации в ма­гистральной сети SDH) преобразованы в форму, допускающую такую интерпретацию.

Если поток спутникового сегмента вливается в магистральную сеть SDH, то на SRT справа должно быть осуществлено прямое преобразование типа: sub-STM-1 - STM-N. С другой стороны, спутниковый сегмент, как правило, питается от магистральной (кабельной) сети SDH, поэтому на SRT слева из сигнала STM-N должен быть сформирован сигнал формата STM-0 или SSTM-xx, в зависимости оттого, какой из них используется на спутниковом сегменте сети SDH. В этом случае должно быть осуществлено обратное преобразование: STM-N - sub-STM-1.

В обоих случаях должна быть применена специальная процедура преобразования, которая носит название процедуры демультиплексирования-ремулыпиплексировапия. Необходимость использования этой процедуры объясняется тем, что модули STM-0 и SSTM-xx не являются регу­лярными структурами в схеме мультиплексирования SDH.

Два варианта такой процедуры уже описывались нами для модуля STM-0 при рассмотре­нии SDH PPJ1, еще один вариант описан ниже.

Итак, для модулей SSTM-xx и STM-0 эта процедура имеет вид:

модуль SSTM-lk

- прямое преобразование:

- обратное преобразование:

модуль SSTM-2n

- прямое преобразование:

- обратное преобразование:

модуль STM-0

- прямое преобразование:

- обратное преобразование:

- дополнительное прямое преобразование:

- дополнительное обратное преобразование:

4.3.3. Архитектурные принципы, применяемые в спутниковых SDH сегментах

По аналогии с SDH PPJI следующие основные архитектурные принципы должны соблюдаться в спутниковых SDH сегментах [126]:

1 - спутниковые сегменты рассматриваются функционально эквивалентными сетевым элементам

(NE), находящимся в узлах сети SDH;

2 - внешние интерфейсы спутниковых сегментов должны быть согласованы с интерфейсами се-

тевых узлов сети SDH;

3 - функциональные назначения заголовков внутренних спутниковых приборных интерфейсов

(SEI) и спутниковой интраофисной секции (S-IOS) должны отражать специфику спутнико­вых сетей;

4 должны поддерживаться базовые стандартные функции SOH, как минимум те, что приведены в табл. 4-1;

5 - спутниковые сегменты должны обеспечивать прозрачность, как минимум на уровне сигналь-

ных элементов виртуальных контейнеров;

6 - спутниковые сегменты сети должны рассматриваться как симметричные, способные

поддержать установление двусторонних симметричных маршрутов для виртуальных контейнеров VC;

7 - допускается поддержка VC нижних уровней (LOVC) в S-IOS, зависящих от среды передачи,

вместе с новыми вырожденными VC верхних уровней (HOVC) или с нестандартной группой трибных блоков (TUG), используя, например, выполнение на спутниковых линейных тер­миналах (SLT) определенных функций преобразования/взаимодействия сигналов;

8 - функциональность мультиплексоров с учетом возможностей по управлению, заложенных в

ITU-T G.784, должна поддерживаться служебным каналом передачи данных DCC, даже если емкость его уменьшена для согласования с емкостью спутникового канала.

Дополнительные требования, которые при этом должны соблюдаться, изложены в [126, п.3.2].

4.3.4. Структура сети и сценарии модельного взаимодействия

Схемы мультиплексирования и номенклатура используемых модулей, рассмотренные выше, рас­крывает возможности и особенности спутниковых сетей SDH. Ниже рассмотрены многоуровневые модели таких систем и сценарии их взаимодействия в рамках реализуемых структур сети. Стандартом [378] предусмотрены три таких сценария:

1. - цифровая секция;

2. - цифровой кросс-коммутатор, функционирующий на одной скорости;

3. - цифровой кросс-коммутатор, функционирующий на различных скоростях

При работе в качестве цифровой секции согласно [126] разрешено использовать модуль STM-0 на скорости 51,84 Мбит/с. Исходной является топология «точка-точка», режим характер­ный для топологии «точка-много точек» не предусмотрен. Сигналы мультиплексной секции MS, a также сигналы виртуальных контейнеров всех уровней VC-n передаются прозрачно, тогда как ре­генераторная секция RS терминируется и оканчивается модулем SRT перед спутниковым сегмен-

том (SS) и начинается с него же после SS, учитывая, что для реализации регенераторной секции RS нужен, как минимум, модуль STM-1 на скорости 155,52 Мбит/с.

При работе в качестве цифрового кросс-коммутатора на фиксированной скорости 51,84 Мбит/с для спутниковой сети может быть реализована топология «звезды», позволяющая легко использовать не только режимы, характерные для топологии «точка-точка», но и топологии «точ-ка-много точек». При этом прозрачно осуществляется трафик виртуальных контейнеров VC-12, VC-2 (Т2) и VC-3 (хотя последние и подвергаются демультиплексированию-ремульти-плексированию). В отличие от предыдущего на границах спутникового сегмента SS терминируют­ся не только RS, но и MS, и VC-4.

При работе в качестве цифрового кросс-коммутатора на нескольких скоростях (ниже 51,84 Мбит/с, иногда называемых sub-STM-0 [126]) для спутниковой сети также может быть реализова­на топология «звезды», позволяющая легко использовать не только режимы, характерные для то­пологии «точка-точка», но и для топологии «точка-много точек». При этом прозрачно осуществ­ляется трафик виртуальных контейнеров VC-12 и VC-2 (T2). В отличие от предыдущего на грани­цах спутникового сегмента терминируются не только RS, MS и VC-4, но и VC-3.

Более подробную информацию о реализации указанных сценариев и соответствующих им уровневых моделях сети можно получить в материалах стандарта ITU-R S.1149 [378].