Инновационные процессы в телекоммуникациях - Линии SDH, PDH

- фиксированное выравнивание предусматривает добавление в состав контейнера дополнительных битов для того, чтобы его размер соответствовал стандартному. В отличие от процесса плавающего выравнивания, где стаффинговые биты идентифицируются индикаторами, в процессе фиксированного выравнивания индикаторы не используются. Место расположения стаффингового поля определено структурой контейнера.

В процессе загрузки и выгрузки цифрового потока в синхронный транспортный модуль обычно используются оба вида выравнивания.

В качестве примера рассмотрим загрузку потока 140 Мбит/с в транспортный модуль STM-1 (рис. 20).

Рис. 20. Загрузка потока 140 Мбит/с в синхронный транспортный модуль

Как видно из рисунка, в  процессе загрузки потока 140 Мбит/с в синхронный транспортный модуль используются процедуры фиксированного выравнивания (биты R) и плавающего выравнивания (биты S, индикаторы С). Процедура фиксированного стаффинга используется чаще и связана с полями X, Y и Z. Процедура плавающего выравнивания связана с использованием полей Х и Z, причем непосредственно стаффинговые биты плавающего выравнивания передаются в поле Z. Поле Х содержит индикатор стаффинга, передаваемый периодически (до появления поля Z индикатор передается 5 раз).

Процедура выравнивает вариацию скорости. Допустимые значения вариации скорости загружаемых потоков иерархии PDH представлены в табл. 2.

Скорость цифрового  потока, Мбит/с	Максимально допустимая   вариации скорости, ppm	Скорость цифрового  потока  в контейнере, Мбит/с.	Название   контейнера.
1,5444	50	1,600	C-11
2,048	50	2,176	C- 12
6,312	30	6,784	C- 2
34,368	20	48,384	C- 3
44,736	20	48,384	C- 3
139,260	15	149,760	C- 4

Таблица 2. Допустимые значения вариации скорости загружаемого 
потока и различные типы контейнеров

 

В качестве второго примера  рассмотрим загрузку потока 34 Мбит/с  (ЕЗ), представленную на рис. 21.

 
Рис. 21. Загрузка потока E3 (34 Мбит/с).

Как следует из рисунка, загрузка потока ЕЗ в трибутарную группу TUG-3 во многом аналогична загрузке потока Е4, представленной на рис.19. И в том, и в другом случае используются виртуальные контейнеры высокого уровня - VC-3 и VC-4 соответственно. В обоих случаях используется процедура стаф-финга, причем как фиксированного (биты R), так и плавающего или переменного (биты S). Для идентификации битов переменного стаффинга используются индикаторы стаффинга (биты С). Существенно, что на рис. 20 помимо процедуры стаффинга представлена также структура заголовков, в частности заголовок маршрута высокого уровня VC-3 РОН. Ниже рассмотрены основные информационные поля, входящие в этот заголовок.

В качестве примера виртуального контейнера низкого уровня рассмотрим асинхронную загрузку потока 2 Мбит/с - наиболее часто используемый вариант  загрузки цифрового потока (рис.22). На рис.22 представлена побайтовая структура загруженного в синхронный транспортный модуль потока головка РОН (V5, J2, N2 и К4). Как видно пользуются процедуры фиксированного и плавающего выравнивания.

 
Рис. 22.Асинхронная загрузка потока 2 Мбит/с в синхронный транспортный модуль.

Процедуры мультиплексирования внутри иерархии SDH

 

Наиболее важными потоками иерархии SDH являются потоки STM-1, STM-4 и STM-16. Рассмотрим процедуры мультиплексирования  между этими уровнями, схематически представленные на рис.23.

 
Рис. 23.Синхронное мультиплексирование внутри иерархии SDH.

Как следует из рисунка, внутри иерархии SDH мультиплексирование выполняется  синхронно, без процедуры выравнивания скоростей. В результате обеспечивается основное преимущество концепции SDH как  технологии построения цифровой первичной  сети - возможность загрузки и выгрузки потоков любого уровня иерархии PDH из любого потока иерархии SDH вне зависимости  от скорости передачи.

Для удобства реализации синхронного  мультиплексирования с использованием современных логических устройств, мультиплексирование выполняется  байт-синхронно в отличие от бит-ориентированных процедур, используемых в иерархии PDH. В результате использования байт-ориентированных процедур мультиплексирования значительно повышается производительность процессоров, в результате достигается высокая скорость передачи в первичной сети.

Использование в концепции SDH байт-синхронного мультиплексирования позволило также увязать динамику развития пропускной способности в цифровых системах передачи с динамикой развития производительности современных процессоров, что было важно, поскольку на этапе технологии PDH наметилось некоторое отставание.

Рассмотрим теперь структуру  заголовка маршрута и секционного  заголовка и те информационные поля, которые входят в их состав.

 

Структура заголовка POH

 

Заголовок маршрута РОН выполняет  функции контроля параметров качества передачи контейнера. Он сопровождает контейнер по маршруту следования от точки формирования до точки расформирования. Структура и размер заголовка РОН определяются типом соответствующего контейнера. Следовательно, различаются два основных типа заголовков:

- заголовок маршрута высокого уровня (High-order РОН - НО-РОН), используемый для контейнеров VC-4/VC-3;

- заголовок маршрута низкого уровня (Low-order РОН - LO-POH), используемый для контейнеров VC-3/VC-2/VC-1.

Рассмотрим подробно структуру  заголовка маршрута высокого уровня. Структура заголовка НО-РОН представлена на табл.3.

J1	Индикатор маршрута
B3	Мониторинг качества (код BIP-8)
C2	Указатель типа полезной нагрузки
G1	Подтверждение ошибок передачи
F2	Сигналы обслуживания
H4	Индикатор сверхцикла
F3	Автоматическое переключение
K3	Подтверждение ошибок передачи
N1	Мониторинг взаимного  соединения (ТСМ)

Тавлица 3. Структура заголовка HO - POH.

Поле идентификатора маршрута (J1) передается в 16-ти последовательных циклах и состоит из 15-байтовой последовательности идентификаторов маршрута и 1 байта суммы CRC-7 для идентификации ошибок в трассе маршрута. Идентификаторы маршрута представляют собой последовательность ASCII-символов в формате, соответствующем ITU-T E.164, и используются для того, чтобы принимаемый терминал получал подтверждение о связи с определенным передатчиком (идентификация точки доступа к маршруту). Структура J1 схематически представлена на табл.4.

Байты J1, номера битов
1	2	3	4	5	6	7	8
1  0      0	C  X      X	C  X      X	C  X      X	C  X      X	C  X      X	C  X      X	C  X      X	Байт 1  Байт 2  .  .  Байт 16
								ССССССС - контрольная сумма CRC-7  предыдущего цикла  XXXXXXX - идентификатор точки  доступа к маршруту  (кодирование ASCII).

Таблица 4.Структура информационного поля J1 с цикловой структурой.

Рассмотрим основные информационные поля в составе НО-РОН. 
Байт BЗ используется для контроля четности (процедура ВIР - 8). Более подробно об этом будет сказано ниже. 
Указатель типа полезной нагрузки С2 определяет тип полезной нагрузки, передаваемой в контейнере. Основные типы полезной нагрузки определены в ITU-T G.707, кроме того, ITU-T определил несколько дополнительных рекомендаций, связанных с передачей в системе SDH нагрузки ATM и FDDI). Значения байта С2 и соответствующие типы нагрузки приведены в табл.5.

Бинарный вид	HEX	Значение
00000000  00000001  00000010  00000011  00000100  00010010  00010011  00010100  00010101  11111110  11111111	00  01  02  03  04  12  13  14  15  FE  FF	контейнер не загружен  контейнер загружен, нагрузка не специфицирована  структура TUG  синхронный TU-n  асинхронная загрузка 34 или 45 Мбит/с  асинхронная загрузка 140 Мбит/с  загрузка ATM  загрузка MAN (DQDB)  загрузка FDDI  тестовый сигнал по O.181  VC - AIS в случае поддержки ТСМ

Таблица 5.Значения указателя типа полезной нагрузки.

Байт G1 служит для передачи сигналов подтверждения ошибок передачи, обнаруженных в конце маршрута. Предусмотрено использование байта G1 для передачи данных об ошибках двух категорий (рис.24.) 
FEBE (Far End Block Error) - наличие блоковой ошибки на удаленном конце; сигнал, посылаемый в ответ на получение на удаленном конце ошибки четности по BIP-8;

FERF (Far End Receive Failure) -наличие неисправности на удаленном конце; сигнал, посылаемый в случае возникновения на удаленном конце нескольких неисправностей.

 
Рис. 24.Значения байта G1.

Байты F2 и F3 используются оператором для решения внутренних задач обслуживания системы передачи и образуют выделенный служебный канал.

Байт Н4 является указателем и используется при организации сверхциклов SDH, например, он указывает на номер цикла VC-1, VC-2 в сверхцикле TU-1, TU-2. Этот байт также используется в процедуре смещения указателей, что будет описано ниже.

Индикатор автоматического  переключения (Automatic Protection Switching - APS) КЗ используется для оперативного резервирования в системе SDH. Индикатор обеспечивает передачу команды перехода на резерв даже в случае отсутствия системы самодиагностики SDH. Более подробно механизмы резервного переключения рассмотрены в разделе, посвященном процедурам резервного переключения.

Байт мониторинга взаимного  соединения (Tandem Connection Monitoring - ТСМ) N1 был впервые определен в 1996 г. в рекомендациях ITU-T. Необходимость введения процедуры ТСМ была связана с тем, что байт ВЗ, обеспечивающий контроль четности, устанавливается только для начала и конца маршрута и обеспечивает контроль качества сквозного соединения. В случае, если маршрут проходит через несколько секций, принадлежащим различным операторам, требуется не только сквозной, но и посекционный мониторинг параметров качества. До последнего времени средства секционного мониторинга не обеспечивали этих функций, поэтому была введена дополнительная процедура - ТСМ. Согласно этой процедуре сетевой узел обеспечивает контроль четно- сти по НО-РОН и LO-POH (контроль BIP-N), а затем передает информацию об ошибках предыдущему узлу в байте N1 (для заголовков высокого уровня) или N2 для заголовков низкого уровня.

 

Структура заголовка SOH

 

Рассмотрим более подробно состав заголовка SOH (рис.25).

 

Рис. 25.Структура заголовка SOH

Как видно из рисунка, информация о цикловой синхронизации (А1, А2) повторяется три раза, что связано с объединением стандартов SDH и SONET. 
Байты D1-D12 создают канал передачи данных, который может использоваться встроенными системами самодиагностики и системами TMN. Например, использование служебного канала передачи данных, образованного байтами D, позволяет выполнять реконфигурирование сети из единого центра.

Трасса регенераторной секции выполняет те же функции, что и  байт J1 в заголовке РОН.

Важным для проведения тестирования систем SDH является служебный  канал F1, в котором передается информация о результатах контроля четности и обнаружения ошибок. В состав байта F1 входят идентификаторы регенераторов RI и информационные биты S, где передается информация об ошибках (рис.26).

Байты К1 и К2 заголовка ЗОН также имеют большую важность при анализе работы системы SDH. Эти байты обеспечивают резервное переключение и оперативную реконфигурацию сети. В настоящее время получила широкое распространение концепция самозалечивающихся сетей, механизм действия которых связан с оперативной реконфигурацией и переходом на резервный ресурс. Именно эти процедуры обеспечиваются байтами К1 и К2. Поэтому их анализ обеспечивает тестирование работоспособности процессов резервирования.

Рис.26.Структура канала управления F1

Байт S1 определяет параметр качества источника синхронизации узла генерации транспортного модуля. Информация о параметре качества источника синхронизации передается комбинацией битов 5-8 в составе байта S1. Возможные значения параметров качества источника синхронизации приведены в табл.6. Передача информации о качестве источника синхронизации позволяет избежать проблем, связанных с нарушениями в структуре системы синхронизации. Учитывая, что система передачи на основе SDH использует принципы синхронной передачи и мультиплексирования, параметры синхронизации в SDH чрезвычайно важны. С увеличением разветвленности сети, использованием концепций резервирования и самозалечивающихся сетей, повышается вероятность возникновения проблем, связанных с системой синхронизации. Так, например, в процессе реконфигурации или гибкого переключения на резерв, система синхронизации должна также реконфигурироваться. Передача информации о качестве источника синхронизации конкретного узла дает возможность авторегулирования процессов в системе синхронизации, например, сигнал от источника плохого качества не используется для распределения по сети и синхронизации от него других узлов.