Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Цифровые системы передачи. Учебное пособие для СПО
.pdf
71
(США) и SDH EC (Европейский союз) пошли на компромисс и в результате по-
явилась единая система, которая получила название SONET/ SDH [1, 7].
Таким образом, перечисленные выше обстоятельства позволили устра-
нить изложенные в параграфе 2.1 недостатки плезиохроныых цифровых иерархий.
Принципами СЦИ предусматривается создание на сети связи универсальной транспортной системы (ТС), органически объединяющей сетевые ресурсы,
которые выполняют функции передачи информации, контроля и управления
(оперативного переключения, резервирования и др.). ТС является базой для
всех существующих и планируемых служб, интеллектуальных, персональных и
других сетей.
Информационной нагрузкой ТС СЦИ могут быть сигналы любой из существующих ПЦИ, потоки ячеек АТМ или иные цифровые сигналы. Аналоговые сигналы должны быть предварительно переведены в цифровую форму, что
может быть выполнено с помощью имеющегося на сети или нового оборудования.
Универсальные возможности транспортирования разнородных сигналов
достигаются в СЦИ благодаря использованию принципа контейнерных перевозок. В ТС СЦИ перемещаются не сами сигналы нагрузки, а новые цифровые
структуры – виртуальные контейнеры, в которых размещаются сигналы нагрузки. Сетевые операции с контейнерами выполняются независимо от их содержания. После доставки на место и выгрузки из контейнеров сигналы нагрузки обретают исходную форму. Поэтому ТС СЦИ является всемерно прозрачной и
может немедленно использоваться для развития любых действующих сетей.
ТС СЦИ содержит информационную сеть и систему контроля и управле-
ния (далее кратко - систему обслуживания) [1, 6, 9].
2.2.1. Информационная сеть
Архитектура информационной сети установлена в Рекомендации МСЭ-Т
G.803. Информационная сеть СЦИ построена по функциональным слоям, свя-
занным отношениями клиент/слуга. Клиентом для верхнего слоя сети является
потребитель. Сам верхний слой, в свою очередь, выступает в роли клиента для
следующего и т.д. Все слои выполняют определенные функции и имеют стандартизованные точки доступа. Каждый слой оснащен собственными средствами контроля и управления, что минимизирует операции при авариях и снижает
влияние аварий на другие слои. Функции каждого слоя не зависят от способа
физической реализации нижнего обслуживающего слоя. Каждый слой может
создаваться и развиваться независимо. Указанное послойное построение облегчает создание и эксплуатацию сети и позволяет достичь наиболее высоких технико-экономических показателей [1, 6, 7, 9].
72
Сеть СЦИ содержит три топологически независимых слоя (рисунок 2.3)
каналов, трактов и среды передачи, которые разделяются на более специализированные.
Сети слоя каналов соединяют различные комплекты оконечной аппаратуры СЦИ и терминалы потребителей. Слой каналов поддерживает такие службы,
как служба аренды каналов, служба пакетной коммутации (ATM, Ethernet, IP),
коммутации основных цифровых каналов и др.
Ниже лежит слой трактов. Он делится на два слоя: трактов нижнего и
верхнего ранга. Сети трактов полностью независимы от физической среды и
могут иметь собственную топологию. В слое трактов осуществляется программный и дистанционный контроль и управление соединениями. Все тракты
оканчиваются в аппаратуре оперативного переключения (АОП), входящей в
мультиплексоры СЦИ (либо автономной), с помощью которой тракты резервируются, вводятся и ответвляются. При этом возможно создание и обслуживание
кольцевых, разветвленных и других эффективных сетевых конфигураций.
Слой среды передачи делится на два: слой секций (верхний) и слой физической среды. Секции выполняют все функции, которые обеспечивают передачу информации между двумя узлами слоя трактов. В качестве физической среды используются волоконно-оптические (ВО) или радио линии. В слое секций
СЦИ имеются два слоя: слой мультиплексных секций (MS) и слой регенерационных секций (RS). MS обеспечивает от начала до конца передачу информации
между пунктами, где оканчиваются либо переключаются тракты, а RS - передачу информации между регенераторами или между регенераторами и пунктами
слой каналов
слой трактов
слой среды передачи
сеть трактов нижнего ранга
сеть трактов верхнего ранга
мультиплексные ВО и радио секции
регенерационные ВО и радио секции
ВО и радио секции
сеть комму-тации
ОЦК
сеть аренды каналов
Рисунок 2.3 – Послойное строение сети СЦИ
сеть комму-тации
пакетов
73
окончания или коммутации трактов. В слое секций также возможно резервирование (например, по системе 1+1).
Сеть СЦИ в каждом своем слое может быть разделена на подсети (национальные, региональные, местные и пр.). Деление на подсети позволяет упростить процессы эксплуатации сети, ввести более экономичное нормированиея и
т.д.
2.2.2. Система обслуживания
Создание сетевых конфигураций, контроль и управление отдельными
станциями и всей информационной сетью осуществляются программно и дистанционно с помощью системы обслуживания СЦИ. Эта система является
подсистемой общесетевой системы обслуживания TMN (Telecommunication
Management Network) и использует общие принципы последней, которые изложены в Рек. М.20 и М.3010, а для СЦИ конкретизированы в Рек.G.774 и G.784.
Система решает задачи обслуживания современных сетей связи: оптимизирует
эксплуатацию аппаратуры разных фирм в зоне одного оператора и обеспечивает автоматическое взаимодействие зон разных операторов [7].
Система обслуживания делится на подсистемы, обслуживающие отдель-
ные участки информационной сети СЦИ. Доступ к каждой СЦИ-подсистеме
осуществляется через главный в этой подсистеме (шлюзовой) узел или станцию
СЦИ.
Физической основой системы являются входящие в аппаратуру CЦИ кон-
трольно-управляющие микропроцессоры, Q-интерфейсы обслуживания, встроенные в циклы служебные каналы и программное обеспечение. Протоколы связи по встроенным служебным каналам установлены в Рек.G.784, а для Qинтерфейсов - в Рек.G.773, Q.8I1 и Q.812. Все операции по обслуживанию сети
и каждого узла (станции) СЦИ могут выполняться как из центра, так и из других пунктов, которым такое право предоставлено.
2.3. Информационные структуры и схема преобразований
Принципы ТС СЦИ реализуются на аппаратном уровне с помощью ин-
формационных цифровых структур, образуемых в сетевых слоях секций и трактов [1, 5, 6, 7, 8].
2.3.1. Информационные структуры
Слой трактов состоит из сети трактов нижнего ранга и сети трактов выс-
шего ранга.
Схема преобразований в тракте нижнего ранга представлена на рисунке
2.4. В тракте нижнего ранга формируются контейнеры нижнего ранга С-11, С12 и С-2. Контейнер – это циклическая структура с длительностью цикла ТЦ =
125 мкс, которая предназначена для загрузки в него цифрового потока с определенной скоростью.
74
Стандартной загрузкой контейнеров нижнего ранга являются потоки пле-
зиохронных цифровых иерархий: 1,544 Мбит/с (Американская и Японская
иерархии) для контейнера С-11; 2,048 Мбит/с (Европейская иерархия) для контейнера С-12; 6,312 Мбит/с (Американская и Японская иерархии) для контейнера С-2.
Рассмотрим, что же представляет собой, например, контейнер С-12? В
СЦИ принята побайтная обработка сигналов, а не побитная как в ПЦИ. В контейнер с-12 загружается поток Е1 (2М), в котором передаются 30 информационных и 2 служебных канала. Каждый канал в цикле объединенного цифрового
потока представлен 8 битами, т.е. одним байтом.
И этот 32-байтный сигнал загружается в контейнер С-12. Необходимо от-
метить, что поток Е1 является потоком ПЦИ и имеет относительную нестабильность тактовой частоты f/fT = 5·10-5, а контейнер С-12 является структурой СЦИ и имеет относительную нестабильность тактовой частоты f/fT =
5·10
-11
. Т.е. тактовая частота потока Е1 изменяется относительно тактовой ча-
стоты контейнера С-12 в достаточно больших пределах. По этой причине при
загрузке потока Е1 в контейнер С-12 необходимо провести согласование их
скоростей, для чего в контейнере необходимо предусмотреть дополнительные
служебные каналы (байты). С учетом этих двух дополнительных каналов в
цикле контейнера С-12 будет уже 34 байта (рисунок 2.5). Согласование скоростей осуществляется за сверхцикл, состоящий из четырех циклов.
После загрузки контейнера С-12 к нему добавляется заголовок тракта
нижнего ранга POH (Path Over Head) и в результате получается новая циклическая структура, которая получила название виртуальный контейнер VC (рисунок 2.4)
1,5 М
С-11
VС-11
TU-11
2М
С-11
VС-11
TU-11
6 М
С-11
VС-11
TU-11
+PTR
Рисунок 2.4 – Схема преобразований в тракте нижнего ранга
75
V C n C n P O H
(2.1)
Трактовый заголовок реализуется добавлением одного служебного канала
(байта) в цикле и полностью формируется за сверхцикл из четырех циклов, т.е.
Е1 (2М)
1
32
ТЦ = 125 мкс
1
34
ТЦ = 125 мкс
С-12
1
34
ТЦ = 125 мкс
1
34
ТЦ = 125 мкс
1
34
ТЦ = 125 мкс
1
35
ТЦ = 125 мкс
VC-12
1
35
ТЦ = 125 мкс
1
35
ТЦ = 125 мкс
1
35
ТЦ = 125 мкс
1
36
ТЦ = 125 мкс
TU-12
1
36
ТЦ = 125 мкс
1
36
ТЦ = 125 мкс
1
36
ТЦ = 125 мкс
Рисунок 2.5 – Структура сигналов при загрузке тракта нижнего ранга
76
содержит в своей структуре 4 байта (рисунок 2.5). Эти 4 служебных канала используются для организации контроля и управления в тракте нижнего ранга.
После добавления к виртуальному контейнеру указателя PTR (Pointer) в
виде еще одного служебного канала (байта) в цикле получается новая циклическая структура получившая название трибутарный блок TU (Tributary Unit) (рисунок 2.4).
T U n V C n P T R
(2.2)
Указатель формируется так же за сверхцикл, состоящий из 4 циклов и
следовательно содержит в своем составе 4 байта. Указатель используется для
указания местоположения первого байта виртуального контейнера в информационном поле трибутарного блока, которое состоит из 140 байт (рисунок 2.5).
Схема преобразований в тракте верхнего ранга представлена на рисунке
2.6. В тракте верхнего ранга формируются высокоскоростные контейнеры
верхнего ранга С-3, и С-4.
Стандартной загрузкой контейнеров верхнего ранга являются потоки плезиохронных цифровых иерархий: 34,368 Мбит/с 44,736 Мбит/с (Европейская и
Американская иерархии) для контейнера С-3; 139,264 Мбит/с (Европейская
иерархия) для контейнера С-4.
Рассмотрим, что же представляет собой, например, контейнер С-4? В
контейнер С-4 загружается поток Е4 (140М), в котором передаются согласно
(1.25) 1920 информационных и 256 служебных каналов (байт)
[(1920IC+128
SC E1
+64
SC E2
+36
SC E3
) +28
SC E4
)]) = 1920IC + 256
SC
= 2176
34М 45М
С-3
VС-3
TU-3
140М
С-4
VС-4
AU-4
+POH
+PTR
Рисунок 2.6 – Схема преобразований в тракте верхнего ранга
77
И этот 2176 байтный сигнал загружается в контейнер С-4. В цикле контейнера С4 2340 байт, из которых 164 байта используются для согласования
скоростей потока Е4 и контейнера С-4.
После загрузки контейнера С-4 к нему добавляется заголовок тракта
верхнего ранга POH (Path Over Head) и в результате получается новая циклическая структура, которая получила название виртуальный контейнер VC-4 (рисунок 2.6).
Трактовый заголовок реализуется добавлением девяти служебных каналов (байт) в цикле. Эти 9 служебных каналов используются для организации
контроля и управления в тракте верхнего ранга.
После добавления к виртуальному контейнеру указателя PTR в виде еще
девяти служебных каналов (байт) в цикле получается новая циклическая структура, получившая название административный блок АU-4 (рисунок 2.6).
Указатель используется для указания местоположения первого байта виртуального контейнера в информационном поле административного блока, которое состоит из 2349 байт.
Слой среды передачи содержит в своем составе мультиплексные и регенерационные секции.
Мультиплексная секция включает в себя часть линии передачи между
двумя соседними мультиплексными станциями, на которых производится ввод
и вывод цифровых потоков в мультиплексном оборудовании. Для организации
контроля и управления в процессе передачи на мультиплексной секции формируется заголовок мультиплексной секции MSOH (Multiplexer Section Over
Head), который имеет в своем составе 45 каналов (байт) по 64 кбит/с каждый.
Регенерационная секция включает в себя часть линии передачи между
двумя соседними регенерационными станциями, на которых производится регенерация цифрового сигнала. Для организации контроля и управления в процессе передачи на регенерационной секции формируется заголовок регенерационной секции RSOH (Regenerator Section Over Head), который имеет в своем
составе 27 каналов (байт) по 64 кбит/с каждый.
После добавления заголовков мультиплексной MSOH и регенерационной
RSOH секций получается синхронный транспортный модуль STM – 1 (Synchronous Transport Module) (рисунок 2.7).
На рисунке 2.7 показан цикл STM-1, который имеет период повторения
125 мкс. Для удобства обозрения этот цикл изображается в виде прямоугольной
таблицы из 9 рядов и 270 столбцов (9х270=2430 элементов). Каждый элемент
изображает 1 байт (8 бит) и соответствует скорости передачи ОЦК
8бит·8000раз/с = 64 кбит/с, а вся таблица соответствует скорости передачи 1-го
уровня СЦИ 64кбит/с·2430 = 155520 кбит/с. В линию сигнал передается рядами
(рисунок 2.8).
Первые 9 столбцов цикла STM-1 занимают служебные сигналы секционного заголовка (SOH) и AU-указатель позиции первого байта цикла нагрузки.
Остальные 261 столбец – нагрузка.
78
SOH несет сигналы системы обслуживания СЦИ в сетевых слоях секций
и делится на заголовки регенерационной и мультиплексной секций (RSOH и
MSOH).
RSOH действует в пределах регенерационной секции, а MSOH проходит
прозрачно регенераторы и действует в пределах всей мультиплексной секции от формирования до расформирования STM-1.
Итак, в слое секций используются самые крупные структуры СЦИ – синхронные транспортные модули STM-N, представляющие собой форматы линейных сигналов. Они же используются на интерфейсах сетевых узлов и регламентированы в Pек.G.708. Число N означает уровень СЦИ.
В настоящее время SDH EC иерархия, принятая в Европе, содержит пять
синхронных уровней, скорости передачи которых (155520 – 622080 – 2488320 –
9953280 - 39813120 кбит/с ) жестко связаны отношением 1:4:16:64:256. Последние числа совпадают с номерами N уровней СЦИ, скорость N-го уровня в N раз
выше скорости первого (рисунок 2.9). В этой иерархии для передачи цифрового
потока по зоновым радиорелейным линиям введен дополнительный иерархиче-
1
9
10
270
Нагрузка
Заголовок регене-
рационной. cекции
RSOH
Заголовок мульти-
плексной cекции
МSOH
STM-1
VC-4
Контейнер С-4
2
261
Р
О
Н
1
2
3
4
5
6
7
8
9
AU - указатель
AU-4 = VC-4 + AU-указатель
VC-4 = C-4 + POH
Рисунок 2.7 – Циклы STM-1 и VC-4
1 строка
1
270
2 строка
271
540
9 строка
2160
2430
ТЦ = 125 мкс
Рисунок 2.8 - Передача STM – 1 в линии
79
ский уровень STM-RR со скоростью 51,84 Мбит/с. Этот модуль так же называется STM-0 или SubSTM.
В SDH SONET иерархии, принятой в США, все иерархические уровни
получаются умножением на любое целое число первого иерархического уровня
STS – 1. Причем уровни 3, 12, 48, 192 и 768 данной иерархии совпадают с
уровнями 1, 4, 16, 64 и 256 европейской иерархии.
2.3.2. Схема преобразований в СЦИ
Схема преобразований СЦИ по Рек G.709 дана на (рисунок 2.10). Эта
схема является схемой оконечного мультиплексора. В качестве полезной
нагрузки показаны сигналы ПЦИ, хотя вместо них могут использоваться ячейки АТМ и другие сигналы. Различные процессы преобразования обозначены
тремя видами линий. Эти процессы можно проиллюстрировать на примере преобразования сигнала 139264 кбит/с (округленно 140 Мбит/с).
Размещение нагрузки в контейнерах показано тонкими линиями. Сигнал
140 Мбит/с размещается в С-4 асинхронно. Для подгонки скорости сигнала к
скорости контейнера используются балластные биты и цифровое выравнивание
согласно Peк.G.709. После добавления трактового заголовка РОН образуется
виртуальный контейнер VC-4.
Рек G.709 указывает способы асинхронного размещения всех указанных
на схеме сигналов ПЦИ. Кроме того, сигналы 1.5, 2 и 6 Мбит/с могут быть размещены в контейнерах синхронно, а сигналы 1,5 и 2 Мбит/с с октетной структурой - и байтсинхронно (последнее обеспечивает прямой доступ к каналам 64
кбит/с). Асинхронная нагрузка может размещаться только при использовании
STS-1
51,84
STS-3
155,52
STS-12
622,08
STS-48
2488,32
STS-192
9953,28
STS-768
39813,12
STM-1
155,52
STM-4
622,08
STM-16
2488,32
STM-64
9953,28
STM-256
39813,12
STM-RR
51,84
SDH SONET
иерархия
SDH EC
иерархия
n
4
4
4
4
Рисунок 2.9 – Синхронная цифровая иерархия
80
плавающего режима мультиплексирования субблоков в контейнеры верхнего
ранга с помощью TU-указателей. Для синхронной загрузки предусмотрен и
фиксированный режим. В этом случае TU-указатели исключаются, места субблоков фиксированы и определяются AU-указателями.
Для сигналов, которые не вмещаются в один контейнер, имеется возмож-
ность использования сцепок (concatenations) контейнеров. В Рек. G.709 стандартизованы сцепки VC-4nC из n контейнеров VC-4, удобные для транспортирования высокоскоростных сигналов.
Рассматриваются сцепки VC-2mC (TU-2mC), состоящие из m (m=2,3, …,
7) контейнеров VC-2, которые создают серию транспортных объемов m6,784
Мбит/с между VC-2 и VC-3. Возможны три варианта таких сцепок: сцепки соседних ТU-2 в нагрузке VC-3, последовательные сцепки TU-2 и TU-3 в нагрузке
VC-4 и виртуальные сцепки TU-2 в нагрузке VC-4. Стандартизация этих сцепок
предполагается в дальнейшем.
Рекомендацией I.311 определено, что синхронная цифровая иерархия является основой физического уровня широкополосных цифровых сетей с интеграцией обслуживания (ШЦСИО) на технологии АТМ как на сетевом уровне,
так и в сети доступа в интерфейсе «пользователь-сеть». Ячейки АТМ размешаются в контейнерах и их сцепках так, чтобы октеты ячеек совпадали с байтами
Размещение
Рисунок 2.10 – Схема преобразования СЦИ по МСЭ-Т и
МСЭ-Р
1.5 2 6
45
140
34
x3
x3
x7
x1
x1
x1
xN
C-4
C-2
C-3
C-12
C-11
VC-11
VC-12
VC-2
VC-3
TU-3
TU-2
TU-12
TU-11
VC-3
VC-4
TUG-3
TUG-2
AU-4
AU-3
AUG
Обработка указателей
Мультиплексирование
Корректирование
1.5 2 6
45
140
34
x4
x3
x3
x7
x1
x1
xN
C-4
C-2
C-3
C-12
C-11
VC-11
VC-12
VC-2
VC-3
TU-3
TU-2
TU-12
TU-11
VC-3
VC-4
TUG-3
TUG-2
AU-4
AU-3
AUG
STM-N
STM-RR
RRRP
х3
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]