Оптические системы связи / 3_Volokonno-opticheskie_sistemy_svyazi_Friman_R
.pdf
составляющих STS-Nc (см. [9.10]).
Рис. 9.8. Структура оболочки SPE конкатенированного модуля STS-Nc. (С
разрешения Agilent Technologies, [9.7])
Рис. 9.9. Назначение байтов транспортного заголовка, показывающего ОС- 3, несущий оболочку SPE модуля STS-3с. (С разрешения компании Telcordia Technology, GR-253-CORE, Issue 3, [9.6], рис. 3-8, с. 3.)
Рис. 9.9 показывает назначение байтов транспортного заголовка ОС-3, несущей оболочку SPE модуля STS-Nc.
9.2.1.4. Структура виртуальных трибов
Оболочка SPE модуля STS-1 технологии SONET емкостью 50,11 Мбит/с была сформирована специально для транспортировки сигнала триба DS3. Для того, чтобы приспособиться к суб-скоростной (ниже скорости 51,84 Мбит/с) полезной нагрузке, такой как DS1, используется структура виртуальных трибов (VT) (термины и понятия трибов PDH и SDH см. в [А- 20, А-21]). Она состоит из 4 типоразмеров: VT-1.5 (1,728 Мбит/с) для передачи DS1, VT-2 (2,304 Мбит/с) для передачи El, VT-3 (3,456 Мбит/с) для передачи DS1C, VT-6 (6,912 Мбит/с) для передачи DS2. Концепция виртуальных трибов показана на рис. 9.10. Четыре конфигурации VT приведены на рис. 9.11. В структуре оболочки SPE модуля STS-1 (9 87) указанные VT занимают 3, 4, 6 и 12 столбцов соответственно.
Рис. 9.10. Концепция виртуальных трибов. (С разрешения Agilent Technologies, [9.7].)
Рис. 9.11. Четыре типоразмера фреймов виртуальных трибов. (С
разрешения Agilent Technologies, [9.7].)
9.2.2. Указатель полезной нагрузки
Указатель полезной нагрузки STS дает возможность гибкого и динамического выравнивания оболочки полезной нагрузки SPE модуля STS внутри поля оболочки, независимо от фактического содержимого SPE. SONET, по определению, синхронная технология. Она берет синхронизацию от высокоточных ведущих сетевых таймеров.
Современные цифровые сети должны иметь возможность использовать несколько таких таймеров. Например, в США такими сетями являются сети нескольких операторов дальней связи (IEC), которые имеют интерфейсы с операторами местной связи (LEC), на них установлены свои ведущие сетевые таймеры. Каждый ведущий таймер (Класса Stratum 1) функционирует независимо и имеет прекрасную стабильность (лучше, чем 10-11 в месяц), тем не менее все же могут быть некоторые небольшие временные вариации и среди таких таймеров. Конечно, они не выравниваются по фазе. При рассмотрении SONET нужно принимать во внимание возможность потери управления от ведущего таймера или потери сегмента доставки сигналов тай-
мера в сети синхронизации. В этом случае переключатель (источника синхронизации) сети переведет вас на менее стабильный внутренний источник (в соответствии с существующей практикой цифровых сетей связи в обеспечении синхронизации для оборудования связи). Эта ситуация должна быть решаема в рамках SONET. Поэтому синхронная передача должна функционировать эффективно и в таких условиях, когда сетевые узлы работают с несколько отличающимися скоростями.
Для того, чтобы приспособиться к таким смещениям узловых таймеров, SPE может быть сдвинуто (выровнено) в положительном или отрицательном направлении на один байт по отношению к транспортирующему его фрейму. Это осуществляется путем пересчета, или модификации, указателя полезной нагрузки на каждом сетевом узле SONET. В дополнению к компенсации сдвига узловых таймеров, модификация указателя позволяет приспособиться к любому другому выравниванию фазы синхронизации, требуемому между входом сигналов SONET и сигналом опорной синхронизации данного сетевого узла. Этот процесс носит название динамического выравнивания, в рамках которого допускается плавание оболочки SPE модуля STS внутри оболочки STS.
Рис. 9.12. Схема кодировки указателя полезной нагрузки (HI, H2). См. [9.1, 9.2, 9.6].
Указатель полезной нагрузки находится в байтах H1 и Н2 линейного заголовка (LOH) и обозначает положение байта, с которого начинается оболочка SPE модуля STS. Эти два байта показаны на рис. 9.12. Биты с 1 по 4 в поле указателя несут флаг новых данных (NDF), биты 5 и 6 не определены, биты 7-16 содержат значение указателя.
Обсудим биты с 7 по 16 — значение указателя. Это двоичное число, которое может меняться в диапазоне от 0 до 782. Оно указывает смещение точки начала первого байта оболочки STE модуля STS, т.е. байта Л (первого байта РОН SPE). Байты транспортного заголовка не учитываются в этом смещении. Например, значение смещения равное 0 указывает, что SPE STS начинается с байта, следующего сразу за байтом Н3, тогда как смещение 87, указывает, что SPE начинается с байта, следующего сразу за байтом К2. Заметим, что эти байты заголовка показаны на рис. 9.9.
Процесс обработки указателя полезной нагрузки вносит ухудшение сигнала, известное как джиттер выравнивания полезной нагрузки. Это ухудшение появляется на принятом трибном сигнале после извлечения его из оболочки SPE, которая подвергалась изменениям указателя полезной нагрузки. Работа сетевого оборудования по обработке трибного сигнала сразу после такого извлечения оказывается под воздействием этого дополнительного джиттера. При аккуратно спроектированной сети распределения сигнала синхронизации, регулировка джиттера рабочей нагрузки может быть уменьшена, что приводит к снижению уровня трибного джиттера, который может быть аккумулирован в процессе транспортировки по синхронной сети.
9.2.3. Три уровня заголовков SONET
Три уровня заголовков внедрены в формат фрейма SONET:
1.Маршрутный (трактовый) заголовок (РОН).
2.Линейный заголовок (LOH).
3.Секционный заголовок (SOH).
Эти уровни заголовков, представляются в виде перекрытий участков на маршруте SONET, как показано на рис. 9.13. Одной из важных функций, выполняемых этими заголовками, является поддержка функционирования, администрирования и обслуживания (ОА&М).
Рис. 9.13. Определение секции, линии и маршрута в технологии SONET. (См. [9.7], с. 2-28.)
Маршрутный заголовок (РОН) состоит из 9 байт и занимает первый столбец оболочки SPE, как было указано выше. Он создается в процессе сборки оболочки SPE, а затем включается в нее. Заголовок РОН обеспечивает средства для поддержки и обслуживания транспортировки SPE между терминальными мультиплексорами маршрута, где происходит сборка и разборка SPE. Среди специфических функций РОН отметим следующие:
-8-битный (байт В3) контроль четности BIP (четность чередующихся бит), вычисленный по всем битам предыдущего SPE; вычисленное значение помещается в РОН следующего фрейма;
-информация о сигналах аварийного состояния и показателях работоспособности (G1);
-метка 8-битного маршрутного сигнала (байт С2), содержащая детали структуры SPE, позволяет идентифицировать до 256 различных деталей;
-байт (J1), будучи повторенным на протяжении 64 фреймов, позволяет сформировать буквенно-цифровое сообщение, ассоциируемое с маршрутом;
оно позволяет провести верификацию непрерывности соединения вплоть до источника маршрутного сигнала от любого принимающего терминала вдоль маршрута, путем мониторинга строки сообщения;
-байт (F2), зарезервированный для инженерной связи сетевого оператора между оборудованием, установленным на маршруте.
Устройства для поддержки и обслуживания транспортировки SPE между соседними узлами, снабжаются линейными и секционными заголовками. Эти две группы заголовков совместно используют первые три столбца фрейма STS-1. Заголовок SOH занимает первые три верхние строки (всего 9 байт), а заголовок LOH - нижние шесть строк (18 байт).
Заголовком LOH выполняются следующие функции:
-указателя полезной нагрузки (байты H1, H2 и НЗ) (каждый STS-1 в фрейме STS-N имеет свой собственный указатель полезной нагрузки);
-управления автоматическим защитным переключением (байты К1 и
К2);
-контроля четности на основе BIP (B2);
-канала передачи служебных данных емкостью 576 кбит/с (байты D4-
D12);
-канала срочной инженерной связи (байт Е2).
Секция определяется на рис. 9.13. Среди функций ее заголовка выделим следующие:
-шаблон выравнивания фрейма (синхронизации) (байты А1 и А2);
-идентификация STS-1 (байт С1): двоичное число, соответствующее порядку появления в фрейме STS-N, которое может быть использовано в процессе образования фрейма и деинтерливинга для определения положения других сигналов;
-контроль четности на базе BIP-8 (байт В1): мониторинг ошибок на уровне секции;
-канал передачи служебных данных (байты D1-D3);
-канал местной инженерной связи (байт Е1);
- канал пользователя (байт F1), см [9.8, 9.9].
9.2.4. Процесс сборки/разборки SPE
Отображение полезной нагрузки — процесс сборки трибного сигнала и загрузки его в оболочку SPE. Это основная операция в технологии SONET. Емкость полезной нагрузки, предоставляемая для каждого трибного сигнала в отдельности, всегда несколько больше, чем это требуется для данного триба. Процесс отображения, в сущности, состоит в синхронизации (выравнивания) границ трибного сигнала и емкости полезной нагрузки. Это выравнивание достигается добавлением бит стаффинга к потоку бит, рассматриваемым как часть процесса отображения.
Примером этого может служить триб DS3, номинальная скорость которого 44,736 Мбит/с, а скорость в результате его отображения на SPE модуля STS-1 — 49,540 Мбит/с. Добавление к нему заголовка завершает процесс сборки SPE модуля STS-1 и увеличивает скорость составного сигнала до 50,110 Мбит/с. Процесс сборки SPE показан графически на рис. 9.14.
Рис. 9.14. Процесс сборки оболочки SPE. (С разрешения Agilent Technologies, [9.7].)
В оконечной точке сетевого маршрута, или в точке вывода, исходная полезная нагрузка — триб DS3 должен быть извлечен, как и в нашем примере. Процесс разборки SPE показан на рис. 9.15. В этом случае
используется термин обратное отображение полезной нагрузки.
Рис. 9.15. Процесс разборки оболочки SPE. (С разрешения Agilent Technologies, [9.7].)
Процесс обратного отображения осуществляет десинхронизацию трибного сигнала от составного SPE сигнала, путем его освобождения от маршрутного заголовка и добавленных бит стаффинга. В нашем примере, SPE STS-1 с полезной нагрузкой DS3 прибывает в точку вывода триба в виде сигнала со скоростью 50,110 Мбит/с. Процесс разборки приводит к сигналу с разрывами непрерывности, представляющему транспортируемый сигнал DS3, со средней скоростью 44,74 Мбит/с. Разрывность во времени устраняется путем десинхронизирующей петли фазовой автоподстройки, на выходе которой формируется непрерывный сигнал DS3 с требуемой средней скоро-
стью 44,736 Мбит/с [9.8, 9.9, 9.10].
9.2.5. Мультиплексирование ввода-вывода (ADM)
Мультиплексоры ввода-вывода (ADM) SONET мультиплексируют один или больше сигналов DS-N для формирования канала OC-N. Выполняя обратную функцию, ADM SONET демультиплексирует агрегатный сигнал STS-N, восстанавливая трибы (компонентные сигналы) DS-N, для вывода их пользователю или перенаправлению их в трибный поток. ADM может быть сконфигурирован для работы или в режиме ввода-вывода, или в терминальном режиме. В режиме ввода-вывода ADM может работать тогда, когда низ-
коскоростные сигналы DS1 терминируются на устройствах SONET, получающих синхронизацию от тех же самых или эквивалентных синхронных источников, так как сама система SONET, имеет интерфейсы с асинхронными источниками, но не берет от них синхронизацию.
Рис. 9.16. Пример конфигурации ADM ввода-вывода SONET.
На рис. 9.16. приведен пример ADM, сконфигурированного для работы в режиме ввода-вывода с DS1 и DS-N интерфейсами. SONET ADM имеет интерфейсы с двумя полнодуплексными OC-N сигналами и одним, или более, полнодуплексными DS1 сигналами. По выбору они могут обеспечить низкоскоростные интерфейсы типа DS1C, DS2, DS3 или ОС-М (где М N). Существуют информационные полезные нагрузки без терминирования маршрута от каждого входящего сигнала OC-N, которые проходят через ADM и передаются через интерфейсы OC-N на другую сторону.
Синхронизация для переданных OC-N берется или а) от внешнего источника синхронизации, б) от входящего сигнала OC-N, в) от каждого вхо-