Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Цифровые системы передачи. Учебное пособие
.pdf
71
возможность ошибки в отслеживании последовательности текущих
переключений, а значит, увеличивается и возможность «потерять» сведения не
только о текущем переключении, но и его «истории» в целом, что приводит к
нарушению схемы маршрутизации всего трафика.
Так, казалось бы, существенное достоинство плезиохронных цифровых
иерархий – небольшая перегруженность служебными сигналами – при
использовании этих иерархий для передачи данных приводит к серьезному
недостатку.
2.2 Синхронные иерархии SONET/SDH
Указанные недостатки PDH и желание их преодолеть привели к разработке
в США еще одной иерархии – иерархии синхронной оптической сети SONET, а
в Европе аналогичной синхронной цифровой иерархии SDH, предложенных для
использования на волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС) [1, 6, 7]. Целью
разработки была иерархия, которая позволила бы:
– вводить/выводить входные потоки без необходимости проводить их
сборку/разборку (а значит, иметь возможность определять положение
каждого входного потока, составляющего общий поток);
– разработать новую структуру циклов, позволяющую осуществлять не
только развитую маршрутизацию, но и осуществлять в пределах
иерархии управление сетями с топологией любой сложности;
– систематизировать иерархический ряд скоростей передачи и
продолжить его (на перспективу) за пределы ряда PDH;
– разработать стандартные интерфейсы для облегчения стыковки
оборудования.
Для достижения поставленных целей в разрабатываемых иерархиях
SONET и SDH предложено использовать:
1. Синхронную, а не асинхронную (или плезиохронную) систему
передачи с побайтным, а не побитным чередованием мультиплексируемых
потоков. Для этого необходимо использовать высокостабильный источник
тактовой частоты с относительной нестабильностью частоты не хуже f/f0 = 10
11
.
2. Известную к тому времени технологию загрузки передаваемой
информации в контейнеры с добавлением к ним заголовков (т.е.
дополнительных каналов), с помощью которых осуществляется контроль и
управление в процессе передачи.
3. Систему указателей начала любого цифрового потока, которая с
учетом синхронной системы передачи позволяет осуществлять ввод/вывод
цифровых потоков без их полного мультиплексирования/демультиплексирования, как в плезиохронных цифровых иерархиях.
Учитывая неудачу практического внедрения кроссмультиплексирования
существующих систем ПЦИ (загрузка потока Е1 европейской иерархии в поток
Т2 американской иерархии и потока Т3 американской иерархии в поток Е4
европейской иерархии (рисунок 2.1), разработчики обособленных систем
-
72
SONET (США) и SDH EC (Европейский союз) пошли на компромисс и в
результате появилась единая система, которая получила название SONET/ SDH
[1, 7].
Таким образом, перечисленные выше обстоятельства позволили
устранить 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
управления (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,
связанным 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
73
облегчает создание и эксплуатацию сети и позволяет достичь наиболее высоких
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
коммутации
ОЦК
сеть
аренды
каналов
Рисунок 2.3 – Послойное строение сети СЦИ
сеть
коммутации
пакетов
технико-экономических показателей [1, 6, 7, 9].
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
74
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 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
отдельные участки информационной сети СЦИ. Доступ к каждой СЦИподсистеме осуществляется через главный в этой подсистеме (шлюзовой) узел
или станцию СЦИ.
Физической основой системы являются входящие в аппаратуру CЦИ
контрольно-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 Q-интерфейсов - 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
информационных 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
высшего ранга.
Схема преобразований в тракте нижнего ранга представлена на рисунке
2.4. В тракте нижнего ранга формируются контейнеры нижнего ранга С-11, С-
75
12 и С-2. Контейнер – это циклическая структура с длительностью цикла ТЦ =
С-11
VС-11
TU-11
С-11
VС-11
TU-11
С-11
VС-11
TU-11
+POH
Рисунок 2.4 – Схема преобразований в тракте нижнего ранга
125 мкс, которая предназначена для загрузки в него цифрового потока с
определенной скоростью.
Стандартной загрузкой контейнеров нижнего ранга являются потоки
плезиохронных 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
отметить, 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 частоты 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
76
нижнего ранга POH (Path Over Head), и в результате получается новая
VC n C n POH
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
циклическая структура, которая получила название виртуальный контейнер VC
(рисунок 2.4)
(2.1)
77
Трактовый заголовок реализуется добавлением одного служебного канала
TU n VC n PTR
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
(байта) в цикле и полностью формируется за сверхцикл из четырех циклов, т.е.
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).
(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
78
(1.25) 1920 информационных и 256 служебных каналов (байт)
[(1920IC+128
SC E1
+64
SC E2
+36
SC E3
) +28
)]) = 1920IC + 256
SC E4
= 2176
SC
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
79
(рисунок 2.8).
1 9 10
270
Нагрузка
Заголовок
регенерационной.
cекции RSOH
Заголовок
мультиплексной
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
Первые 9 столбцов цикла STM-1 занимают служебные сигналы
секционного заголовка (SOH) и AU-указатель позиции первого байта цикла
нагрузки. Остальные 261 столбец – нагрузка.
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.
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.
синхронных уровней, скорости передачи которых (155520 – 622080 – 2488320 –
Итак, в слое секций используются самые крупные структуры СЦИ –
В настоящее время SDH EC иерархия, принятая в Европе, содержит пять
80
9953280 – 39813120 кбит/с) жестко связаны отношением 1:4:16:64:256.
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
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
иерархический 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 рисунке 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
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]