Структурная схема цифровой системы передачи с врк представлена на рис. 6.5.

- ИИ – источник информации.

- КЛ1 – ключ, осуществляющий процесс дискретизации непрерывного сигнала по вре-мени. Состоянием ключей управляет устройство генераторного оборудования (ГО).

- КУ – кодирующее устройство в нём сигнал подвергается квантованию и кодированию.

- ОЛТ – оборудование линейного тракта, где сигнал преобразуется в форму, удобную для передачи по линии связи.

- Линия связи – это среда, по которой передаётся сигнал от передатчика к приёмнику.

- ДУ – декодирующее устройство, преобразующее цифровой сигнал в дискретный.

- КЛ2 – осуществляет временную селекцию дискретов своего канала.

- ПИ – приёмник информации.

Функционирование схемы передачи информации связано с разбитием времени передачи на повторяющиеся циклы длительностью Т_Д. Каждый цикл разбивается на временные промежутки (тайм-слоты), число которых соответствует числу каналов, организуемых в линии.

Длительность цикла передачи составляет 125 мкс, т.е. в групповом сигнале за 1 с передаётся 8000 байтов с каждого канала. Это даёт цифровой поток со скоростью 8•8000•32 = 2048000 бит/с = 2 Мбит/с. Длительность тайм-слота составит 125:32 = 3,9 мкс. В течение этого времени последовательно передается 1 байт (8 бит), следовательно, в течение цикла передаётся соответственно 32•8 = 256 бит. Структура цикла сигнала передачи показана на рис. 6.6.

На базе ИКМ после 1970 года были разработаны и внедрены цифровые системы передачи. В соответствии с принятыми в Европе стандартами в качестве базовой взята 32-канальная первичная группа (ИКМ-30), 30 каналов предназначены для передачи потребительской информации, а два канала для передачи служебной информации (сигналов синхронизации и управления).

Следующая ступень иерархии образуется путём мультиплексирования четырёх цифровых потоков предыдущего уровня, вследствие чего скорость возрастает. Схема цифровой иерархии представлена на рис. 6.7.

Основное требование, предъявляемое к работе ЦСП, – это обеспечение синхронизации аппаратуры тракта передачи и приёма. Однако различные ЦСП не полностью синхронизируются во времени мультиплексирования потоков со скоростью 2 Мбит/с в один поток со скоростью 8 Мбит/с, поэтому появляется необходимость в выравнивании скоростей путём ввода в случае необходимости специальных выравнивающих бит, которые на приёме при демультиплексировании необходимо изъять.

Подобным образом осуществляется мультиплексирование и на последующих системах преобразования, поэтому такая система называется плезиохронной цифровой иерархией. Основной недостаток ПЦИ состоит в том, что добавление выравнивающих бит делает невозможным идентификацию и вывод цифрового потока без полного демуль­типлексирования с прохождением промежуточных ступеней. Вторым недостатком этих систем есть отсутствие устройств сетевого автоматизированного контроля и управления, без чего невозможно создать систему связи, удовлетворяющую современным требованиям.

Устранить недостатки ПЦИ было затруднительно, поэтому, когда с 1990 года начали применять волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) и вводить цифровые ком­мутационные станции, появилась возможность создания полностью цифровых синхрон­ных сетей, начались работы по внедрению синхронной цифровой иерархии. Структура первичной сети приведена на рис. 6.8. В США была создана иерархия синхронной оптиче­ской сети SONET, а в Европе аналогичная синхронная иерархия СЦИ. Физический интер­фейс определён для трёх различных средств передачи оптического волокна, радиорелей­ных систем и коаксиального кабеля.

Название СЦИ происходит от метода мультиплексирования, («синхронный» метод). Основной идеей СЦИ является объединение сигналов в блоки, называемые синхронными транспортными модулями - СТМ (STM - Synchronous Transport Module). Циклы СТМ любого порядка передаются синхронно с одним и тем же периодом 125 мкс.

Базовый формат линейного сигнала СЦИ - синхронный транспортный модуль уровня 1 (СТМ-1) состоит из 2430 байт, размещённых на интервале между двумя отсчё­тами, следующими с частотой 8 кГц (длительность цикла - 125 мкс). Таким образом, каж­дый байт на определённой позиции в пределах цикла может переносить один телефонный канал или, эквивалентно, цифровой канал с пропускной способностью 64 кбит/с. Количество бит цикла СТМ-1 равно:

п = 2430-8= 19440 бит. Скорость передачи модуля СТМ-1 составляет:

^Встм-Г ^п*!Дц = п-8 кГц = 19440-8 кГц = 155,520 Мбит/с.

Сигналы СЦИ высших порядков, обозначаемые как СТМ- N, имеет скорость пере­дачи в N раз больше, чем в СТМ-1:

B_Ctm-_N=B_CTM4-N=155,520.N, где

N — номер иерархического уровня (N = 1, 4, 16, 64, 256). Значение скоростей передачи ВСТЦМ-N приведены в (табл. 6.1)

Синхронные транспортные модули рассчитаны на поддержку только тех входных каналов, или каналов доступа, скорость передачи которых соответствует указанным скоростям (табл. 6.1) и объединённому стандартному ряду американской и европейской иерархии ПЦИ, а именно: 1, 5, 2, 6, 8, 34, 45, 140 Мбит/с. Цифровые сигналы каналов доступа, скорость передачи которых соответствует указанному ряду, называются трибами ПЦИ, а сигналы, скорость передачи которых соответствует стандартному ряду скоростей СЦИ, – трибами СЦИ.

Выделим общие особенности построения синхронной иерархии:

- первая – поддержка в качестве входных сигналов каналов доступа только трибов (прим. от trib, tributary – компонентный сигнал, подчинённый сигнал или нагрузка, поток нагрузки) ПЦИ и СЦИ;

- вторая – трибы должны быть упакованы в стандартные помеченные контейнеры, размеры которых определяются уровнем триба в иерархии ПЦИ;

- третья – положение виртуального контейнера может определяться с помощью указателей, позволяющих устранить противоречие между фактом синхронности обработки и возможным изменением положения контейнера внутри поля полезной нагрузки;

- четвёртая – несколько контейнеров одного уровня могут быть сцеплены вместе и рассматриваться как один непрерывный контейнер, используемый для размещения нестандартной полезной нагрузки;

- пятая – предусмотрено формирование отдельного поля заголовков размером 9•9 = 81 байт.

В сетях синхронной цифровой иерархии используется принцип контейнерных транспортировок. Любой исходный цифровой поток, как синхронный, так и плезиохронный, должен быть помещен в соответствующий контейнер.

Термин «контейнер» описывает информационную структуру синхронной сети определенной емкости, требуемую для передачи данного исходного цифрового потока. Размер контейнера указывается в байтах. Все байты контейнера передаются за 125 мкс. Принятые размеры контейнеров соответствуют цифровым потокам ПЦИ (табл. 6.2).

Таблица 6.2. Принятые размеры контейнеров

Передаваемые цифровые потоки должны размещаться в контейнерах. Размещение выполняется с помощью побитного и побайтного выравнивания для плезиохронных сигналов, причем наряду с отрицательным используется нулевое и положительное выравнивание. Контейнер содержит:

- передаваемую нагрузку (например, цифровой поток ПЦИ);

- фиксированные байты и биты выравнивания (фиксированная вставка). Эти байты (или биты) никогда не переносят нагрузки и используются только для приближенного увеличения скорости передачи до скорости передачи соответствующего контейнера;

- биты точного выравнивания. В этих битах по необходимости могут размещаться биты нагрузки или биты вставки;

- биты управления выравниванием показывают приемнику, что именно в данный момент располагается в битах точного выравнивания биты нагрузки или биты вставки.

К каждому контейнеру С добавляется трактовый заголовок POH (Path Overhead). Эта совокупность называется виртуальным контейнером VC (Virtual Container) и передается через сеть как неизменяемая единица (рис. 6.9).

В POH содержится служебная информация, позволяющая отслеживать надежность транспортировки контейнера через сеть от источника к получателю. POH добавляется в начале тракта при формировании VC и устраняется в конце тракта при расформировании контейнера. Кроме того, в POH содержится служебная информация с целью контроля и управления сетью.

В зависимости от размера виртуальный контейнер может транспортироваться в модуле STM-1 в одиночку или объединен в больший VC, который затем непосредственно транспортируется в STM-1.

Различают виртуальные контейнеры высшего уровня HO (high-order) и низшего уровня LO (low-order).

Все контейнеры, передаваемые в составе одного «большого» контейнера, относятся к нижнему уровню LO. Контейнерами уровня LO являются VC-11, VC-12 и VC-2.

VC-3 относят к уровню LO, если этот контейнер передается в составе VC-4.

Контейнеры, непосредственно переносимые в модуле STM-1, относятся к уровню HO. VC-4 – контейнер уровня HO. То же относится и к VC-3, если он передается непосредственно.

Виртуальные контейнеры высшего уровня VC-4 и VC-3 транспортируются непосредственно в STM-1.

В этом случае указатели (блок AU_PTR) в составе STM-1 отражают фазовые соотношения между модулем и соответствующим виртуальным контейнером. Та часть модуля STM-1, в пределах которой может “плавать” VC, называется административной группой AU (Administrative Unit). Соответствующий указатель, называемый указателем AU (AU_PTR), рассматривается как часть AU (рис 6.9). Трехбайтные указатели AU помещаются в первые 9 байт четвертой строки модуля STM-1.

Различают AU-4 и AU-3. В модуле STM-1 можно передавать один AU-4 или три AU-3.

Передача VC-З возможна непосредственно в STM-1 через AU-3 или через AU-4. Во втором случае передача трёх VC-З должна быть объединена в один VC-4.

Несколько AU могут быть побайтно объединены в одну группу AU (AUG - AU group) (рис. 6.9). AUG представляет собой информационную структуру, соответствующую STM-1 без SOH. Добавлением SOH к AUG получается STM-1. AUG может состоять из одного AU-4 или трех AU-3.

За исключением VC-4, все VC могут быть объединены в большие VC и транспор­тироваться в STM-1. "Меньшие" VC могут плавать по фазе внутри "больших" (высшего уровня) VC. Для отражения фазовых соотношений между двумя VC используются ука­затели, помещаемые в фиксированном месте VC высшего уровня. Нагрузочным блоком TU (Tributary Unit) называется информационная структура, используемая для описания составляющей контейнера высшего уровня НО, внутри которой может плавать VC низ­шего уровня LO, и соответствующие указатели (TU pointer) (рис 6.9). Стандартизированы нагрузочные блоки TU-11, TU-12, TU-2, TU-3.

Перед объединением в контейнер высшего уровня несколько TU побайтно обтэ-единяются в одну группу. Такая группа называется группой нагрузочных блоков TUG (Tributary unit group) (рис 6.9). Определены TUG-2 и TUG-3.

В (табл. 6.3) приведены основные характеристики элементов СТМ-1, рассмотрен­ных выше.

Таблица 6.3. Основные характеристики элементов СТМ-1

Контейнер размер, байты скорость, Кбит/с	С-11 25 1600	С-12 34 2176	С-2 106 6784	С-3 756 48384	С-4 2340 149760
Виртуальный контейнер размер, байты скорость, Кбит/с	VC-11 26 1664	VC-12 35 2240	VC-2 107 6848	VC-3 765 48960	VC-4 2349 150336
Нагрузочный блок размер, байты скорость, Кбит/с	ти-и 27 1728	TU-12 36 2304	TU-2 108 6912	TU-3 768 49152
Группа нагрузочных блоков размер, байты скорость, Кбит/с			TUG-2 108 6912	TUG-3 774 49536
Административный блок размер, байты скорость, Кбит/с				AU-3 786 50304	AU-4 2358 150912
Группа административных блоков размер, байты скорость, Кбит/с					AUG 2358 150912