Поле нагрузки транспортного модуля STM-1

 

Рис. 6.35. Общая схема преобразований СЦИ

Рис. 6.36. Европейская схема преобразований СЦИ

Информационные  структуры

Выше уже вводились  информационные структуры, фигурирующие на входе и выходе схемы преобразований: контейнеры С и синхронные транспортные модули STM. Ниже будет описан целый ряд промежуточных структур. Не следует искать в их названиях какой-либо глубокий смысл - они являются переводом с английского, причем особого смысла не было и в оригинальных англоязычных названиях.

Для организации  трактов используются виртуальные  контейнеры VC (Virtual Container). Они образуются добавлением к соответствующему контейнеру трактового заголовка РОН (Path OverHead), т.е. условно можно записать: VC = С + РОН

Как уже отмечалось выше, европейский стандарт не включает контейнер С-2. Соответствующий виртуальный  контейнер VC-2 предназначен для транспортирования  не сигналов ПЦИ, а новых сигналов с неиерархическими скоростями (например, ячеек АТМ).

Виртуальные контейнеры формируются и расформировываются в точках окончания трактов. Трактовый  заголовок позволяет осуществлять контроль качества трактов "из конца  в конец" и передавать аварийную и эксплуатационную информацию.

Тракты, соответствующие  виртуальным контейнерам 1-го и 2-го уровня VC-11 и VC-12, относятся к трактам  низшего порядка, а виртуальным  контейнерам 3-го и 4-го уровней VC-3 и VC-4 - высшего.

При мультиплексировании  циклы различных компонентных потоков  могут не совпадать как между  собой, так и с циклом агрегатного  потока. В ПЦИ этому не придается значение, именно поэтому операции ввода-вывода там столь громоздки (см. Рис. 6.30). Для разрешения указанной проблемы в СЦИ служат указатели PTR (pointer). Они указывают, где именно внутри цикла синхронного транспортного модуля STM-1 находятся начальные позиции циклов компонентных потоков. Это позволяет легко производить ввод-вывод потоков.

Виртуальные контейнеры 1-го, 2-го и 3-го уровней вместе с соответствующими указателями образуют субблоки TU (Tributary Unit), а 4-го уровня - административный блок AU (Administrative Unit). Таким образом, TUn = VCn + TU_PTR (n=11, 12, 2, 3); AU-4 = VC-4 + AU_PTR.

Один или несколько  субблоков, занимающих определенные фиксированные позиции в нагрузке виртуального контейнера высшего порядка, называются группой субблоков TUG (Tributary Unit Group). Группы определены так, чтобы получить возможность образования смешанной нагрузки из субблоков разных уровней для увеличения гибкости транспортной сети.

Один или несколько  административных блоков, занимающих определенные фиксированные позиции  в нагрузке STM, называются группой  административных блоков AUG (Administrative Unit Group). В европейской схеме преобразований (см. Рис. 6.36) она состоит из одного AU-4.

Наконец, синхронный транспортный модуль STM-1 образуется добавлением  к группе административных блоков AUG секционного заголовка SOH (Section OverHead), который состоит из заголовков мультиплексной MSOH (Multiplexer Section OverHead) и регенерационной секций RSOH (Regenerator Section OverHead). Эти заголовки служат для контроля, управления и ряда других функций. При этом RSOH передается между соседними регенераторами, а MSOH - между пунктами, где формируются и расформировываются STM, проходя регенераторы транзитом. Таким образом, STM-1 = AUG + SOH, где SOH = RSOH + MSOH.

Каждая из описанных  выше информационных структур служит для транспортирования информации на определенном слое сети СЦИ или  для согласования между собой  двух смежных слоев. Соответствие между  слоями или межслоевыми взаимодействиями и информационными структурами  показано в Табл. 6.6.

Табл. 6.6

       

Преобразовательные  процедуры

Преобразовательные  процедуры СЦИ разделяются на три категории. На Рис. 6.35 и Рис. 6.36 им соответствуют различные линии.

Поступающие цифровые потоки размещаются на определенных позициях циклов виртуальных контейнеров. Учитывая широкое и разнообразное  использование в современных  сетях связи потока в 2 Мбит/с, предусмотрены  различные варианты его размещения в контейнере С-12. Асинхронное размещение может применяться на первых этапах развертывания СЦИ при работе синхронных участков в плезиохронном окружении. При создании синхронных зон целесообразно синхронное размещение, имеющее две разновидности. Байт-синхронное размещение представляет доступ к составляющим каналам в 64 кбит/с, т.к. при этом октеты (байты) потока 2 Мбит/с совпадают с байтами контейнера. Бит-синхронное размещение применяется для сигналов, не имеющих октетной структуры.

Как уже указывалось, добавляемые к виртуальным контейнерам  при формировании субблоков и административных блоков указатели позволяют динамично компенсировать изменения скорости и фазы нагрузки блоков. Соответствующая процедура названа выравниванием.

Наконец, мультиплексирование  позволяет согласовать несколько  сигналов слоя трактов низшего порядка  с трактом высшего порядка  или несколько сигналов тракта высшего  порядка с мультиплексной секцией. Числа, стоящие вместе со знаком умножения, указывают количество объединяемых потоков.

Например, для  потока в 2 Мбит/с вся цепочка преобразований в соответствии со схемой Рис. 6.36 представлена на Рис. 6.37.

 

Рис. 6.37. Цепочка  преобразований для потока 2 Мбит/с

Форматы циклов

Циклы основных информационных структур СЦИ принято  изображать графически в виде прямоугольных  таблиц. Каждая клеточка такой таблицы  соответствует байту. Порядок передачи байтов - слева направо, сверху вниз (так же, как при чтении текста на странице). Первый байт цикла размешается  в левом верхнем углу таблицы, последний - в правом нижнем.

На Рис. 6.38 изображен  цикл STM-1. Он имеет период повторения 125 мкс. Таблица имеет 9 рядов и 270 столбцов. Таким образом, каждая клеточка соответствует скорости передачи 8 бит/125 мкс = 64000 бит/с = 64 кбит/с, а вся таблица - 9 ´ 270 ´ 64 кбит/с = 155520 кбит/с. 

Рис. 6.38. Формат цикла STM-1

Первые 9 столбцов цикла отведены для служебных  сигналов. Ряды с 1-гo по 3-й занимает заголовок регенерационной секции RSOH, ряды с 5-го по 9-й - заголовок мультиплексной секции MSOH, 4-й ряд несет указатели  административных блоков. Остальные 261=270-9 столбцов цикла предназначены для информационной нагрузки.

В качестве информационной нагрузки для STM-1 может выступать, например, виртуальный контейнер VC-4. Ему соответствует  таблица 9 ´ 261 (см. Рис. 6.39). Первый столбец  цикла VC-4 занимает трактовый заголовок  РОН, остальные - контейнер С-4, в котором  размешается сигнал ПЦИ 140 Мбит/с. Пример использования указателей приведен на Рис. 6.40.

Рис. 6.39. Формат цикла VC-4  

Рис. 6.40. Использование  указателей. Цикл потока 140 Мбит/с размещается в двух смежных STM-1

Синхронизация

Система синхронизации  сетей СЦИ строится по иерархическому принципу. Верхний уровень иерархии занимает первичный эталонный задающий генератор (ЗГ), который вырабатывает хронирующий сигнал с долговременным отклонением частоты не более, чем 1´10-11. От него производится принудительная синхронизация всех остальных (ведомых) ЗГ. Синхронизация производится передачей хронирующего сигнала от одного ЗГ к следующему. Таким образом образуется иерархия ЗГ, в которых одни их них являются ведомыми по отношению к ЗГ более высоких порядков и, в свою очередь, играют роль головных (ведущих) ЗГ для ЗГ более низкого порядка. Нижний уровень иерархии образуют ЗГ оборудования СЦИ.

Хронирующие сигналы передаются по так называемым синхротрассам, в качестве которых используются линейные тракты STM-N. На участках с системами ПЦИ синхронизируются сигналы 2 Мбит/с, которые также используются в качестве синхротрасс.

Для обеспечения  высоконадежной работы системы синхронизации  принимается целый ряд специальных  мер. Первичный ЗГ обязательно резервируется. Как правило, резервируется и  ЗГ, встроенные в оборудование СЦИ. Для передачи хронирующих сигналов используется несколько географически разнесенных синхротрасс. В качестве резервных могут использоваться радиолинии.

Оборудование  СЦИ имеет возможность принимать  хронирующие сигналы от нескольких источников, для которых задается приоритет использования. Имеется также несколько выходов синхронизации для других сетевых элементов.

В случае потери хронирующих сигналов от ведущего ЗГ ведомый ЗГ переходит в режим удержания частоты, что соответствует переходу данного участка сети в плезиохронный режим, который может использоваться в сети СЦИ в качестве аварийного. При этом качество работы может снижаться.

3.Аппаратура СЦИ

3.1.Общие положения

В настоящее  время различная аппаратура СЦИ  выпускается целым рядом ведущих  фирм: Lucent (бывшая AT&T), Alcatel, Siemens, Philips, Ericsson, GPT, Nokia и др. В данном подразделе содержатся ее общие характеристики и принципы использования для построения сетей связи.

Важной особенностью аппаратуры СЦИ, отличающей ее от аппаратуры предшествующих поколений, является отсутствие жесткого разделения на аппаратуру линейного  тракта, преобразовательную, аппаратуру оперативного переключения, контроля и управления. Все эти средства интегрированы. Аппаратура СЦИ является программно управляемой, что обеспечивает гибкость, упрощает эксплуатацию и развитие сетей.

Для обеспечения  высокой надежности в аппаратуре СЦИ используются различные виды резервирования. Как правило, блоки  питания и другие важнейшие узлы дублируются. Для менее важных блоков возможна установка одного резервного блока на несколько однотипных основных. В результате коэффициент простоя  аппаратуры СЦИ в расчете на одно соединение имеет порядок 10-5.

Возможности аппаратуры СЦИ позволяют строить надежные и живучие сети, организуя резервирование на сетевом уровне. Более подробно это будет рассмотрено ниже.

Синхронные мультиплексоры

Синхронные мультиплексоры заменяют целый набор оборудования ПЦИ. Они не только осуществляют мультиплексирование  всех уровней, но и выполняют функции оборудования линейного тракта.

На вход синхронного  мультиплексора могут поступать  сигналы ПЦИ и СЦИ (электрические  или оптические). Существуют мультиплексоры непосредственно воспринимающие каналы 64 кбит/с, 1,5 Мбит/с, 2 Мбит/с, 6 Мбит/с, 34 Мбит/с, 45 Мбит/с, 140 Мбит/с, а также имеющие интерфейсы для подключения локальных сетей (LAN, MAN), ISDN, B-ISDN и для работы в режиме АТМ. Сказанное не означает, что реальные типы аппаратуры содержат все перечисленные интерфейсы. Каждый конкретный мультиплексор имеет только небольшую часть из указанных возможностей.

На агрегатной (линейной) стороне может осуществляться передача на скоростях 155 Мбит/с (STM-1), 622 Мбит/с (STM-4) или 2,5 Гбит/с (STM-16). Наличие  двух агрегатных оптических портов позволяет  строить с помощью мультиплексоров  такие конфигурации, как "кольцо", "цепочка", а также осуществлять резервирование потоков. Многие типы мультиплексоров  могут иметь для целей резервирования и четыре оптических порта.

Ниже представлены основные конфигурации, которые строятся на основе мультиплексоров.

"Цепочка ввода-вывода" (Рис. 6.41). В этой конфигурации  два мультиплексора являются  оконечными, а все промежуточные  - мультиплексорами ввода-вывода (МВВ). Каждый из МВВ может ввести, вывести или проключить транзитом любой из потоков нагрузки. Например, МВВ 1-го уровня СЦИ может иметь до 63 портов нагрузки для потоков 2 Мбит/с и вводить-выводить от 1 до 63 таких потоков.

   

Рис. 6.41. Цепочка  ввода-вывода

"Точка-точка" (Рис. 6.42). В этом случае мультиплексоры  используются как оконечные. Передача  может осуществляться по двум  кабелям, один из которых является  основным, а второй - резервным, что  обеспечивает защиту от обрыва  кабеля или отказа оборудования.

 

Рис. 6.42. Точка-точка 

Недостатком данных конфигураций является отсутствие резервирования. Для его преодоления служит конфигурация "кольцо" (Рис. 6.43). В этом случае несколько МВВ соединены в  кольцо. Подобная конфигурация является одной из основных при построении сетей СЦИ и будет детально рассмотрена ниже.

 

Рис. 6.43. Кольцо