Структурная схема волоконно-оптической системы передачи

Волоконно-оптическая система передачи (ВОСП) SDH  совокупность технических средств, образующих синхронный транспортный модуль N-го уровня и служащих для передачи информации между двумя любыми терминалами сети SDH с использованием оптического волокна. Рассмотрим принцип построения ВОСП. Структурная схема ВОСП-SDH представлена на рисунке 6.3. Данная схема состоит из следующих устройств и блоков.

MUX – мультиплексор, уровень которого определяется уровнем STM-N. Между MUX противоположных пунктов образуется тракт соответствующего уровня. LT – линейный терминал, преобразующий электрический сигнал в оптический в тракте передачи, и оптический в электрический в тракте приема. Между LT образуется мультиплексорная секция, а между LT и линейным регенератором REG – регенерационная секция. Необходимо отметить, что, как правило, в блоке LT может размещаться мультиплексор высшего уровня, для данной ВОСП SDH и преобразователи электрических сигналов в оптические в тракте передачи, и оптических в электрические в тракте приема. В блоке MUX размещаются мультиплексоры более низких уровней. Например, в волоконно-оптической системе передачи SL-4 блок MUX содержит четыре мультиплексора STM-1, а блок LT – мультиплексор STM-4, оптические преобразователи и т. д. Часто термином "мультиплексор" называют конструкцию, в которой объединены оба блока: "MUX" и "LT". SPI – физический интерфейс STM-N, точка подключения оптического волокна. PI – физический интерфейс компонентных потоков в PDH либо SDH, сюда же можно включать потоки каналов цифрового ТВ, сети ATM и т. д. Этот интерфейс может быть как электрическим, так и оптическим. Т – интерфейс, предназначенный для передачи и приема сигналов синхронизации. Q – интерфейс сети управления, точка подключения соединительных линий для двухсторонней передачи информации от узлов управления. F – интерфейс контроля. В эту точку подключается персональный компьютер (ПК), программное обеспечение которого позволяет контролировать состояние не только своей станции, но и станций своей сети.

В интерфейс Т включен сетевой элемент (СЭ), которым могут управлять сигнал от первичного эталонного генератора (ПЭГ) или от ведомого задающего генератора (ВЗГ), или сигнал компонентного потока (КП), или линейный сигнал (ЛС). Кроме того, сигналы синхронизации могут быть поданы на сетевые элементы других систем. С выходов СЭ управляющие сигналы поступают в тракты передачи (Вых. 2) и приема (Вых. 1). Более подробно вопросы синхронизации рассмотрены в [13 ] .

Блоки MUX и LT (рис.5.1) конструктивно образуют единый модуль, основой которого является мультиплексор (МТ) – устройство, объединяющее различные цифровые потоки PDH и сети ATM в единый цифровой поток, скорость которого соответствует одному из уровней STM-N (табл. 6.1).

Рис. 6.3. Структура трактов и секций сети ВОСП

Принцип формирования блока (кадра) уровня stm-1

Основой блока MUX является мультиплексор первого уровня, реализующий синхронный транспортный модуль STM-1, длительность цикла работы которого T_Ц = 125 мкс. Скорость передачи синхронного транспортного модуля уровня STM-1 составляет 155,52 Мбит/с, тогда блок должен содержать 19440 бит. Особенностью технологии СЦИ в отличие от ПЦИ является то, что основной единицей кадра служит байт, поэтому каждый блок доложен содержать

19 440 : 8 = 2430 байт.

В сети СЦИ /SDH реализуется режим пакетной передачи по условному маршруту (виртуальный канал), т. е. виртуальный режим КП-В. В связи с этим в сети СЦИ используется принцип контейнерных перевозок. Все операции производятся с контейнерами независимо от их содержания. Благодаря этому достигается прозрачность сети СЦИ. Это позволяет транспортировать различные сигналы ПЦИ, потоки ячеек АТМ или какие либо новые сигналы. Стандартом ITU-T предусматриваются четыре уровня контейнеров (табл. 6.3).

Уровень	Контейнер	Сигнал ПЦИ, Мбит/с
1	С-11 С-12	1,5 2
2	С-2	6 (сигналы АТМ и др.)
3	С-3	и 45
4	С-4	140

Таблица 6.3

Для организации трактов (виртуальных путей) используются виртуальные контейнеры VC (Virtual Container). Они образуются добавлением к соответствующему контейнеру транспортного заголовка РОН (Parth OverHead) :

VC_n= C_n + POH_n,

где n – уровень виртуального контейнера, n = 1, 2, 3, 4. Виртуальные контейнеры формируются и расформировываются в точках окончания трактов. Трактовый заголовок позволяет осуществлять контроль качества “из конца в конец” и передавать аварийную и эксплуатационную информации.

При мультиплексировании циклы различных компонентных потоков (VC_n ) могут не совпадать как между собой, так и с циклом агрегатного потока. Для устранения указанной проблемы в СЦИ/SDH служат указатели PTR (pointer). Данные указатели определяют, где именно внутри цикла синхронного транспортного модуля STM-1 находятся начальные позиции циклов компонентных потоков (VC_n ) . Это позволяет достаточно просто производить ввод-вывод этих потоков.

Виртуальные контейнеры 1-, 2-, 3-го уровней вместе с соответствующими указателями PTR образуют субблоки TU (Tributery Unit), а виртуальный контейнер 4-го уровня – административный блок AU (Administrative Unit):

TU_n = VC_n + TU-PTR, AU-4 = VC-4 + AU-PTR.

Внутри модуля STM-1 субблоки TU_n группируются (мультиплексируются) в виртуальные контейнеры высшего порядка TUG_k (Tributery Unit Group), k = n – 1. Группы определены так, чтобы получить возможность образования смешанной нагрузки из субблоков разных уровней для увеличения гибкости транспортной сети. Например, административный субблок AU-3 формируется по правилу

AU-3 = TUG₂ + AU-PTR или AU-3 = VC-3 + AU-PTR.

Из одного или нескольких административных субблоков AU в модуле STM формируются административные групповые субблоки AUG (Administrative Unit Group).

Таким образом, синхронный транспортный модуль (блок или кадр) SТM-1 образуется путем добавления к административному групповому блоку AUG еще секционного заголовка SOH (Section OverHead):

STM-1 = AUG + SOH, где SOH = RSOH + MSOH.

Здесь RSOH (Regenerator Section OverHead ) – заголовок регенерационной секции; MSOH (Multiplexer Section OverHead) – заголовок мультиплексорной секции. Эти заголовки служат для контроля и управления виртуальным трактом. В частности, RSOH передается между соседними регенерационными пунктами, а MSOH –между пунктами, где формируются и расформировываются модули STM. Общая схема мультиплексирования в СЦИ приведена на рисунке 6.4.

Как отмечалось ранее, модуль (блок или кадр) STM-1 содержит 2430 байт. С учетом вышеизложенного модуль STM–1 организуется в виде блока, состоящего из 9 строк и 270 столбцов (рис. 6.5), каждый столбец по размерности равен одному байту. В начале блока (первой строке) размещены 9 байт, которые определяют сигнал синхронизации (выравнивания) блока (или фрейма) FAS (Frame Alignment Signal). Последующие 261 байт этой строки используются для передачи полезной нагрузи. В начале второй и третьей строк блока передаются заголовки (сигналы) секции регенерационных участков RSOH по 9 байт. Соответственно после каждого заголовка в строках передаются по 261 байт полезной нагрузки. В четвертой строке блока первые 9 байт отведены под указатель Pointer (PTR). Последующие 261 байт строки предназначены для информационной нагрузки. В начале строк блока с 5 по 9 размещаются сигналы заголовка мультиплексорного участка MSOH по 9 байт. Соответственно после этих сигналов в данных строках размещается полезная нагрузка по 261 байт.

Таким образом формируется блок синхронного транспортного модуля уровня STM-1 в виде матрицы размерностью 9  270 байт, в которой первые 9 столбцов предназначены для управляющей информации – это FAS (1 9 байт), заголовок RSOH (29 байт), указатель PTR (1 9 байт), заголовок MSOH (3 9 байт), а последующие 261 столбец используются под полезную информацию. Здесь необходимо отметить, что указатель PTR, размещенный в начале четвертой строки, используется для указания начала полезной нагрузки соответствующего информационного потока внутри блока STM, а также выравнивания полезной нагрузки.

Структура заголовка SOH блока уровня STM-1 приведена на рис. 6.6. Из этого рисунка видно, что основная информация содержится в столбцах 1, 4 и 7. Свободные байты зарезервированы для будущих задач стандартизации, 6 байтов, отмеченных на рисунке перекрестием, зарезервированы для национального использования. В первой строке RSOH заголовка блока байты А1, А2 отведены под сигнал синхронизации блока (А1  11110110, А2  00101000); С1 – байт, предназначенный для идентификации наличия блока STM-1 в блоке STM-N.

Следующие две строки RSOH относятся к заголовку регенерационного участка, к которому имеют доступ только регенераторы линейного участка.

Эти строки содержат байты: В1 –предназначен для проверки на четность с целью обнаружения ошибок в предыдущем блоке ; Е1 – предназначен для организации служебных каналов связи со скоростью передачи 64 кбит/с; F1– зарезервирован для создания канала передачи данных пользователя; D1 – D3 – используются для организации встроенного канала управления ЕСС ( Embedded Communication Channel) со скоростью передачи 192 кбит/с.

Последние пять строк заголовка MSOH блока доступны только мультиплексорам. Байты этого заголовка В2, E2, D4 … D12 предназначены для организации функций, аналогичных функциям в регенераторном участке. Байты К1 и К2 реализуют канал автоматического переключения резервирования APS (Automatic Protection Switching). Канал APS используется также для сигнала индикации аварийного состояния AIS (Alarm Indication Signal) и для сигнализации ошибок (отказов) удаленного оборудования. Байты заголовка MSOH Z1, Z2 являются резервными кроме с 5 по 8 бит байтов Z1, которые используются для сообщения о статусе синхронизации.

Байты первой строки RSOH, отмеченные звездочками на рисунке 6.6

не подвергаются процедуре шифрования (скремблированию), в отличие от остальных.