Объединение цифровых потоков в синхронной цифровой иерархии

Качественно новым этапом в развитии цифровых систем пере­дачи является создание синхронной цифровой иерархии - СЦИ (или SynchronousDigitalHierarchy-SDH). Технология СЦИ опреде­ляется как набор цифровых структур, стандартизированных с цельютранспортирования определенных объемов информации, и реа­лизуется как комплексный процесс переноса информации, включая функции контроля и управления. Системы передачи СЦИ рассчита­ны на транспортирование цифровых потоков (сигналов) ПЦИ раз­личных стандартов и уровней, а также широкополосных сигналов, связанных с внедрением новых услуг электросвязи.

Как и в ПЦИ, на каждом уровне СЦИ стандартизированы скоро­сти передачи группового сигнала и структуры циклов. МСЭ-Т принял рекомендации по следующим уровням: первый уровень со скоро­стью передачи 155,52 Мбит/с;четвертый уровень со скоростью передачи 622,08 Мбит/с;шестнадцатый уровень со скоростью передачи 2488,32 Мбит/с. Скорости соответствующих уровней получаются умножением скорости первого уровня на число, соот­ветствующее наименованию уровня.

В качестве основного формата сигнала в СЦИ принят синхрон­ный транспортный модуль - СТМ (илиSynchronousTransportModul-STM), имеющий скорость передачи 155,52 Мбит/с и вклю­чающий в себя цифровые потоки европейского и североамерикан­ского стандартов ПЦИ. Синхронный транспортный модуль представляет собой блочную циклическую структуру с периодом повторения 125 мкс. Основной модульSTM-1, модули высших уровнейSTM-4,STM-16,STM-64 иSTM-256 кроме основной инфор­мационной нагрузки, несут значительный объем избыточных сигна­лов, обеспечивающих функции контроля, управления и обслуживания и ряд вспомогательных функций.

Структурная схема временного группообразования или мультип­лексирования для STM-Nпотоков ПЦИ европейского и североаме­риканского стандартов приведена на рис. 11.

Пояснения по принятым обозначениям дадим в процессе изло­жения принципа группообразования.

Исходная информационная нагрузка пакуется в контейнеры С (Container) соответствующего уровня, представляющие базовые элементы структуры мультиплексированияSDH, соответствующих

уровням ПЦИ. Рассмотрим пример формирования синхронного транспортного модуля N-го уровня.

Четверичный цифровой поток европейского стандарта Е4 со ско­ростью передачи 140 Мбит/с, что соответствует 2176 байтам на длительности цикла Т_ц = 125 мкс, путем добавлениявыравниваю­щих байт преобразуется в контейнер уровня С-4; третичный циф­ровой поток ЕЗ с числом 537 байт на длительностиТ_ц = 125 мкс путем добавления выравнивающих байт преобразуется в контейнер уровня С-3. Аналогично цифровой поток североамериканского стан­дарта ПЦИ уровняDS3 со скоростью передачи 45 Мбит/с преобразу­ется также в контейнер уровня С-3. Первичный цифровой поток Е1 путем добавления выравнивающих бит преобразуется в контейнер типа С-12, а североамериканскийDS1 - в контейнер С-11.

Затем контейнеры С-4, С-3, С-12 или С-11 посредством опера­ции размещения преобразуются ввиртуальные контейнеры VC (VirtualContainer-VC) соответствующего уровня с периодом 125 или 250 мкс. Виртуальный контейнерVCполучается из контейнера С путем добавления в структуру последнего байттрактового заго­ловка РОН (PathOverHead), обеспечивающего контроль качества тракта и передачу аварийной и эксплуатационной информации. Условно операция размещения заключается в том, что информа­ция, содержащаяся в контейнере С, размещается на определенных позициях виртуального контейнера, чередуясь с битами трактового заголовка.

Для европейского стандарта СЦИ имеют место следующие типы виртуальных контейнеров:

VC-12, содержащий контейнер С-12 и трактовый заголовок -РОН, который путем выравнивания, заключающегося в добавлении байтуказателя PTR (PoinTeR- указатель), преобразуется вком­понентный блок уровняTU-12 (TributaryUnit-TU);

VC-3 - виртуальный контейнер высшего уровня, содержащий контейнер С-3, трактовый заголовок - РОН, и далее выравнивани­ем и добавлением байт указателяPTRпреобразуется вкомпо­нентный блок уровняTU-3;

VC-4 - виртуальный контейнер высшего уровня, содержащий контейнер С-4, трактовый заголовок, и путем выравнивания и добав­ления байтPTRпреобразуется вадминистративный блок AU-4 (AdministrativeUnit-AU).

Соответствующим мультиплексированием с коэффициентами мультиплексирования равными 3, 7 и 1, формируются группы компонентных блоков TUG (TributaryUnitGroup) второгоTUG-2 и третьего (высшего)TUG-З уровней.

Как следует из рис. 11, виртуальный контейнер VC-4 формиру­ется либо на основе контейнера С-4, либо путем мультиплексиро­вания с коэффициентом мультиплексирования, равным 3, из компонентных блоковTUG-З. Виртуальный контейнерVC-4 преоб­разуется в административный блокAU-4, а последний с помощью мультиплексирования преобразуется вгруппу административных блоков AUG.

Формирование синхронного транспортного модуля уровня N STM-Nосуществляется путем мультиплексирования группы адми­нистративных блоков с коэффициентом мультиплексирования, равным N порядкуSTM, и добавлением в его структурузаголовка регенерационной секции RSOH (RegenerationSectionOverHead) изаголовка мультиплексной секции MSOH (MultiplexSectionOverHead).

Рассмотрим пример формирования модуля STM-1 на основе компонентного потока Е1.

Шаг 1. Все начинается с формирования контейнера С-12, наполняемого компонентным цифровым потоком Е1 со скоростью 2,048 Мбит/с. Этот поток, для удобства последующих пояснений, лучше представить в виде цифровой 32-байтной последовательности, циклически повторяющейся с периодом 125 мкс, т.е. с периодомSTM-1 (это так, если учесть, что 2,04810⁶12510^-6/8 = 32 байта).

К этой последовательности в процессе формирования контейнера С-12 добавляются выравнивающие, фиксирующие, управляющие иупаковы­вающие биты, составляющие два байта. Следовательно, размер контей­нера С-12 равен 34 байтам.

Шаг 2. Далее к контейнеру С-12 добавляется трактовый заголовок РОН длиной в один байт с указанием маршрутной информации, используемой, в основном, для сбора статистики прохождения контейнера по трактам передачи. В результате формируется виртуальный контейнерVC-12 разме­ром 35 байт.

Шаг 3. Добавление указателяPTRдлиной в один байт преобразует вир­туальный контейнерVC-12 в субблок (трибный блок)TU-12 размером 36 байт.

Шаг 4. Последовательность субблоковTU-12 в результатебайт-мультиплексирования с коэффициентом мультиплексирования, равным 3, преобразуется вгруппу субблоков (трибных блоков)TUG-2 с суммарной длиной последовательности 3 х 36 = 108 байтов.

Шаг 5. ПоследовательностьTUG-2 подвергается повторному мультип­лексированию с коэффициентом мультиплексирования равным 7, в резуль­тате чего формируется последовательность длиной 108 х 7 = 756 байт. К этой последовательности добавляются 18 байтиндикации нулевого указателя - NPI и фиксированного пустого поля - FS и получаетсягруппа субблоков TUG-З размером 774.

Шаг 6. Полученная цифровая последовательность вновь байт-мультиплексируется с коэффициентом, равным 3, и формируется группа субблоковTUG-З с суммарной длиной 774 х 3 =2322 байта.

Шаг 7. Происходит формирование виртуального контейнера высшего порядкаVC-4 в результате добавления к последовательности группы блоковTUG-З трактового заголовка длиной 9 байтов и 18 байтов пустого поля. РазмерVC-4 равен 2322 + 9 + 18 =2349 байт.

Шаг 8. На последнем этапе происходит формированиесинхронного транспортного модуля STM-1. При этом сначала формируется админист­ративный блокAU-4 путем добавления указателяPTRдлиной 9 байт, который располагается в секционном заголовке ЗОН, а затем получается группа административных блоковAUGпутем формального мультиплекси­рования с коэффициентом, равным 1. К группеAUGдобавляетсязаголо­вок регенерационной секции RSOH емкостью 27 байт изаголовок мультиплексной секции MSOH емкостью 45 байт и тем самым завершает­ся формированиеSTM-1 длиной 2349 + 9 + 27 + 45 =2430 байт, что при цикле, равномТ_ц = 125 мкс, соответствует скорости передачи, равной 2430 х 8/125 х 10"⁶= 155,52 Мбит/с.

Синхронный транспортный модуль уровня N получается мультиплекси­рованием цифрового потока STM-1 с соответствующим коэффициентом мультиплексирования.