Разработка схемы тракта компонентного потока и тандемного соединения сети

Задание на курсовой проект

1. Разработать схему организации сети. Рассчитать количество компонентных потоков между узлами. Обосновать выбор скоростей передачи агрегатных потоков. Выбрать типы мультиплексоров, кросс-коннекторов и линейного оборудования в узлах.

2. Привести схему тракта одного компонентного потока и схему тандемного соединения между любыми двумя несмежными узлами сети с использованием элементов архитектуры сети SDH.

3. Рассмотреть организацию эксплуатации сети (включая организацию речевой связи между узлами, подключение аппаратуры сети управления и т. д.). Привести назначение и структуру байтов трактовых и секционных заголовков с выполняемыми процедурами для одного компонентного сигнала и сигнала тандемного соединения.

4. Выбрать схемы защиты в сети и обосновать их.

5. Разработать схему синхронизации.

6. Рассчитать временную зависимость фазовых дрожаний, вносимых синхронной аппаратурой, из-за цифровой коррекции со вставками при асинхронном размещении (mapping) сигналов в виртуальных контейнерах (VC-n) для заданного компонентного сигнала.

7. Рассчитать временную зависимость фазовых дрожаний, вносимых синхронной аппаратурой, из-за цифровой коррекции по прямой линии (aligning) в процессах обработки указателей при формировании TU-n и AU-n для заданного компонентного сигнала. 8. Оценить использование процедуры внутреннего контроля в тракте передачи компонентного сигнала (пункт 2 задания) и тандемного соединения (BIP-N) в отношении определения показателей качества (блоки с ошибками, секунды с ошибками, секунды со значительными ошибками, фоновыми блочными ошибками и т. д.).

9. Выбрать оборудование SDH для реализации проектируемой сети, используя продукцию любой фирмы-изготовителя.

Исходные данные

Согласно порядку выполнения курсового проекта исходные данные для заданного варианта приведены в таблице 1 — 5.

Таблица 1

Топология сети (рисунок 1)

Таблица 2

Ориентировочные функции оборудования в узлах

Рисунок 1 — Схема телекоммуникационной транспортной сети Таблица 3

Цифровые сигналы в интерфейсах узлов и сигналы тандемных соединений

Таблица 4

Характеристики скоростей компонентных сигналов (a, ppm) и размеры эластичной памяти (Elastic Store — ES) в битах при формировании виртуальных контейнеров (знак погрешности скорости цифрового сигнала следует брать с минусом и плюсом). Сигналы Е11 и Е12

Таблица 5

Характеристики скоростей сигналов виртуальных контейнеров (a ppm) и размеры эластичной памяти (ES) в байтах при записи сигналов виртуальных контейнеров в TU или AU, начальное значение указателя (Pointer PTR) (знак погрешности скорости сигнала следует брать с минусом и плюсом) Формирование TU11, TU12, TU2

Формирование TU3

Формирование AU-4

Введение

Задание на курсовой проект Исходные данные

1. Выбор структуры сети

1.1 Трасса кабельной линии передачи

1.2 Выбор топологии сети

1.3 Проектирование архитектуры транспортной сети

2. Структуры мультиплексирования SDH

3. Функции секционных и трактовых заголовков

3.1 Назначение и структура байтов секционных заголовков

3.2 Функции контроля тандемного соединения ТС

4. Организация защиты

5. Фазовые дрожания, вносимые синхронной аппаратурой

5.1 Фазовые дрожания компонентных сигналов в трактах SDH, вызываемые асинхронным отображением

6. Контроль качества передачи в сетевых слоях синхронной цифровой иерархии

6.1 Процедуры внутреннего контроля

7.2 Параметры характеристик ошибок

7.3 Оценка состояния трактов

8. Выбор синхронного оборудования для разработанной сети Заключение Список использованной литературы

SDH — это стандарт для высокоскоростных высокопроизводительных оптических сетей связи более известный, как синхронная цифровая иерархия. Это синхронная цифровая система предназначена для обеспечения простой, экономичной и гибкой инфраструктуры сети связи.

По мере роста скоростей передачи и развития структуры традиционных плезиохронных систем передач все больше стали проявляться присущие им недостатки.

Главные из них — отсутствие в структуре сигнала средств управления сетью и сложность выделения исходного сигнала из высокоскоростных цифровых потоков. Действительно, чтобы выделить исходный сигнал 2 Мбит/с из потока 140 Мбит/c необходимо произвести полную «разборку» потока, пройдя при этом все уровни иерархии скоростей (в данном случае -140, 34, 8 Мбит/c). Это крайне неудобно и дорого, и тем дороже, чем выше скорости передачи цифровых потоков. К середине 80х годов назрела острая необходимость создания нового стандарта для цифровых систем передач. В июне 1986 года началась работа над стандартом SDH.

Технология SDH (Synchronous Digital Hierarchy) обозначает стандарт для транспорта трафика. Стандарт определяет уровни скорости прохождения сигнала синхронного транспортного модуля (Synchronous Transport Module, STM).

Стандарт также определяет физический (оптический) уровень, необходимый для совместимости оборудования от различных производителей. Основным отличием системы SDH от системы PDH является переход на новый принцип мультиплексирования. Система PDH использует принцип плезиохронного (или почти синхронного) мультиплексирования, согласно которому для мультиплексирования, например, четырех потоков Е1 (2048 кбит/с) в один поток Е2 (8448 кбит/с) производится процедура выравнивания тактовых частот приходящих сигналов методом стаффинга. В результате при демультиплексировании необходимо производить пошаговый процесс восстановления исходных каналов. Например, во вторичных сетях цифровой телефонии наиболее распространено использование потока Е1.

1. Выбор структуры сети

1.1 Трасса кабельной линии передачи

В соответствии с техническим заданием к курсовому проекту требуется спроектировать высокоскоростную линию связи.

Передача сигналов многоканальных ЦСП может осуществляться по кабельным, радиорелейным и спутниковым линиям связи. В настоящее время кабельным линиям, как правило, отдаётся предпочтение из-за повышенной живучести и удовлетворительной скрытности связи. Поэтому проектируемая линия будет кабельной. Так как технология SDH была ориентированна на использование волоконно-оптических кабелей, то в качестве среды передачи для проектируемой линии связи возьмём волоконно-оптический кабель.

По схеме представленной на рисунке 2 выбранная трасса имеет протяжённость на участках: B-C (6км); C-D (32км); D-E (60км); B-E (7км); C-G (4км); G-H (15км); D-H (23км).

Общая протяжённость трассы равна 147 км.

Рисунок 2 — Схема телекоммуникационной транспортной сети

1.2 Выбор топологии сети

Из значений числа каналов (таблица 3) составим матрицу исходящих и входящих каналов.

Таблица 6

Матрица исходящих и входящих каналов

Суммируя все значения матрицы, получим общее число каналов n = 300 (канала), необходимых для организации связи по данной схеме соединения.

Широкое повсеместное распространение оборудования SDH в базовых распределительных сетях и сетях доступа в последнее время связано не только со строительством новых, преимущественно линейных или кольцевых сетей, но и с модернизаций старых (городских) телефонных сетей. На такой сети в ряде случаев для обеспечения связи друг с другом АТС в пределах одного района связывались в так называемое технологическое кольцо.

Если цифровые потоки на отдельных участках такого технологического кольца отличаются по пропускной способности значительно, то использование характерных кольцевых топологий SDH бывает не всегда оправдано. Это приводит к завышению необходимого количества цифровых каналов в структуре кольцевой сети и, как следствие, к необходимости использовать в пунктах доступа DIM более высокого уровня иерархии.

В таких случаях может оказаться, что экономически целесообразнее, т. е. дешевле, использовать сети ячеистой структуры, основанные на топологиях «точка-точка» и «звезда», так как современные мультиплексоры позволяют использовать последнюю топологию с достаточно большим количеством лучей за счет применения более гибких схем кроссового соединения в центральном узле сети.

Кольцевая топология. Объединение всех шести цифровых АТС в кольцо требует применения мультиплексоров уровня STM-1 с результирующим цифровым потоком 1×63 = 63 первичных цифровых канала со скоростью передачи E11−2048 кбит/с, так как общий цифровой поток по кольцу, определяемый максимальным потоком на одном из его участков, равен 50 первичных цифровых потоков. Преимуществом такого решения может быть только стопроцентное резервирование всех цифровых каналов.

Представленная структура приводит к минимальному количеству требуемых мультиплексоров и с этой точки зрения она оптимальна.

Полученные данные подтверждает правильность выбора уровней мультиплексоров в узлах сети и может служить показателем эффективности использования коммутационной способности этих узлов.

В результате проведенного краткого анализа топологий проектируемой сети с кольцевую топологией, можно рекомендовать для использования как оптимальную, удовлетворяет по резервированию указанных первичных цифровых каналов.

1.3 Проектирование архитектуры транспортной сети

В соответствии с заданием узлы транспортной сети должны содержать следующее оборудование:

— оконечный мультиплексор Terminal Multiplexer™;

— мультиплексор ввода-вывода Add/Drop Multiplexer (ADM);

— кросс-коннект Digital Cross-Connect (DXC).

Рассмотрим это оборудование подробнее.

Мультиплексоры SDH в отличие от обычных мультиплексоров, используемых, например, в сетях PDH, выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств терминального доступа, позволяя подключать низкоскоростные каналы PDH иерархии непосредственно к своим входным портам. Они являются более универсальными и гибкими устройствами, позволяющими решать практически все перечисленные выше задачи, т. е. кроме задачи мультиплексирования выполнять еще и задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу модульной конструкции SDH мультиплексора — SMUX, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включенных в спецификацию мультиплексора. Принято, однако, выделять два основных типа SDH мультиплексора: терминальный мультиплексор и мультиплексор ввода/вывода.

На основании вышеизложенного спроектируем транспортную сеть с учетом оборудования расположенного в узлах.

Рисунок 3 — Предварительная архитектура транспортной сети

2. Структуры мультиплексирования SDH

Для передачи информации в SDH для каждого потока используются следующие информационные блоки:

контейнер (С);

виртуальный контейнер (VC);

трибутарный блок (TU);

трибутарный групповой блок (TUG);

административный блок (AU);

административный групповой блок (AUG);

синхронный транспортный модуль (STM).

Схема мультиплексирования трибов приведена на рисунке 4:

С — контейнер. Информационный блок, который с помощью стаффинга согласовывает с модулем STM-1 определенный объем трибутарного сигнала с точностью до одного или нескольких битов. Различают несколько типов контейнеров:

низкого уровня (LO) — С — 11, С — 12, С — 2,

Рисунок 4 — схема преобразований в SDH

высокого уровня (НО) — С-3, С — 4.

Указанные контейнеры предназначены для передачи плезиохронных сигналов соответственно с частотой 1,544 Мб/с; 2,048 Мб/с; 6,312 Мб/с; 34,368 (44,736) Мб/с; 139,264 Мб/с.

VC — виртуальный контейнер. Информационный блок, состоящий из контейнера С и трактового заголовка РОН. РОН добавляется в пункте формирования VC и устраняется в пункте расформирования VC. Различают VC высокого уровня (НО): VC-3, VC-4 и VC низкого уровня (LO): VC-11, VC-11, VC-2.

ТU — трибутарный блок. Информационный блок, согласованный с циклом модуля STM-1, состоящий из указателя PTR и полезного пространства, предназначенного для загрузки виртуального контейнера своего уровня. Указатель содержит информацию о положении виртуального контейнера по отношению к началу виртуального контейнера следующего более высокого уровня, в котором размещается TU. Кроме того, указатель осуществляет выравнивание скорости транзитного VC под скорость загружаемого TU. Различают следующие TU: TU-11,TU-11,TU-2,TU-3.

TUG — трибутарный групповой блок. Информационный блок, полученный из одного трибутарного блока и стаффинга или нескольких трибутарных блоков путем их побайтного мультиплексирования и стаффинга. Различают следующие TUG: TUG-2, TUG-3.

AU-4 — административный блок. Информационный блок, согласованный с циклом модуля STM-1, состоящий из указателя PTR и полезного пространства, предназначенного для загрузки виртуального контейнера VC-4.

Указатель содержит информацию о положении начала VC-4 относительно начала цикла модуля STM-1. Кроме того, указатель осуществляет выравнивание скорости транзитного VC — 4 под скорость загружаемого AU.

AUG — административный групповой блок. Блок формируется в том случае, когда образуются административные блок AU-3 для передачи VC-3. В этом случае AU-3 уплотняются по байтам в одну группу административных блоков AUG. При передаче VC-4 групповой административный блок полностью соответствует AU-4.

STM-1 — синхронный транспортный модуль 1-го уровня. Основной элемент синхронной цифровой иерархии, состоящий из AUG и секционного заголовка SOH. Предназначен для передачи по линиям и для образования транспортных модулей более высокого порядка STM-N.

Особенности систем передачи SDH. Главными отличительными особенностями систем передачи SDH являются:

формирование вышестоящих информационных модулей, в том числе и синхронных транспортных модулей, посредством объединения (побайтного мультиплексирования) выровненных по фазе административных и трибутарных блоков, загруженных информацией, предназначенной для передачи;

реализация систем передачи на базе программно-технических средств;

наличие избыточной информационной емкости в информационных блоках, которая используется для контроля их состояния и обслуживания.

Согласно задания и на основании выше приведенной схемы спроектируем тракт формирования модуля STM-1 из потока трибов Е11.

Обобщенная структурная схема ТМ, осуществляющая мультиплексирование и демультиплексирование плезиохронных потоков Е11, представлена на рисунке 5.

Компонентный цифровой поток Е11 поступает на модуль LOI (Lower Order Interface) — интерфейс низшего порядка или интерфейс формирования виртуального контейнера VC-11.

Рисунок 5 — Структура терминального мультиплексора для формирования STM-1 на основе компонентного потока Е11

Модуль LOI состоит из трех функциональных блоков.

Блок PPI (Plesiochronous Physical Interface) — плезиохронный физический интерфейс, предназначен для выделения из потока Е11 тактовой частоты, декодирования стыковочного кода и передачи преобразованного потока Е11 в блок LPА. При выводе компонентного потока из ТМ (т. е. при приеме) в этом блоке происходят обратные преобразования: формирование стыковочного кода и адаптация соответствующего сигнала к физической среде.

Блок LPA (Lower order Path Adaptation) — адаптация тракта низшего порядка (компонентного потока Е11), состоящая в том, чтобы осуществить ввод преобразованного в PPI компонентного потока в синхронный контейнер С-11 и на приеме выполнить обратные преобразования. Кроме того, блок LPA выполняет операцию выравнивания скоростей (положительного/отрицательного) на уровне битов.

Блок LPT (Lower order Path Termination) — окончание (терминал) тракта низшего порядка. Этот блок предназначен для формирования виртуального контейнера VC-11 путем добавления в контейнер С-11 байтов трактового заголовка (РОН). На приеме в блоке осуществляется анализ трактового заголовка РОН на оценку качества приема: наличия ошибок и информации об аварии.

Модуль LPC (Lower order Path Connection) — модуль коммутации трактов низшего порядка, обеспечивает гибкость расположения виртуального контейнера VC-11 в цифровых структурах мультиплексирования в цикле передачи субблоков TU-11.

Модуль LPC состоит из матриц оперативного подключения (ввода-вывода, передачи по тракту, конфигурирования) временных позиций (Time Slot-TS) в структуру более высокого порядка. Конфигурация матрицы изменяется под воздействием команд из системы управления.

Модуль НОА (Higher Order Assembler) — модуль сборки информационных структур высшего порядка и состоит из двух функциональных блоков НРА и НРТ.

Блок HPA (Higher order Path Adaptation) — блок адаптации тракта высшего порядка, предназначенный для ввода виртуального контейнера VC-11 в матрицу транспортного блока TU-11 и формирования указателя PTR. Кроме того, в этом блоке производится побайтное мультиплексирование различных транспортных блоков TU-11 и формирование, тем самым, по порядку информационных структур TUG-2 и TUG-3. При приеме информации блок НРА выполняет операцию демультиплексирования и последующего декодирования в каждом восстановленном блоке TU-11 величины указателя до тех пор, пока не определится начало виртуального контейнера VC-11.

Блок HPT (Higher order Path Termination) — блок окончания (терминал) тракта высшего порядка. Функция блока НРТ состоит в формировании матрицы, относящейся к виртуальному контейнеру высшего порядка (VC-4), путем добавления в структуру группового блока TUG-3 девяти байтов, относящихся трактовому заголовку РОН. В тракте приема в этом блоке извлекается и дешифруется заголовок РОН, пока не будет осуществлена проверка маршрута.

Модуль НРС (Higher order Path Connection) — модуль подключения трактов высшего порядка и выполняет те же функции, что и модуль LPC, рассмотренный выше.

В практической реализации модуль НРС представляет собой матрицу, которая создает возможность гибкого размещения виртуального контейнера VC-4 в структуре цикла STM-N.

Модуль TTF (Transport Terminal Function) — модуль с функциями транспортного терминала, формирующего информационную структуру синхронного транспортного модуля соответствующего порядка STM-1. Модуль TTF состоит из пяти блоков: MSA. MSP, MST, RST и SPI.

Блок MSA (Multiplex Section Adaptation) — блок адаптации секции мультиплексирования. Этот блок осуществляет ввод виртуального контейнера VC-4 в матрицу административного блока AU-4 и формирование его указателя PTR. При приеме блок осуществляет декодирование величины указателя до тех пор, пока не определит начало структуры VC-4 внутри блока AU-4.

Блок MSP (Multiplex Section Protection) — блок защиты секции мультиплексирования в информационной структуре STM-1. Все установки (опции) в блоке MSP практически осуществляются на основе управляющей информации из блока MST.

Блок MST (Multiplex Section Termination) — блок окончания (терминал) секции мультиплексирования, осуществляющий ввод/вывод байтов, относящихся к заголовку мультиплексной секции MSOH.

В специально отведенных в заголовке MSOH байтах К1 и К2 блок MST формирует информацию о критериях переключения направлений передачи с целью защиты информации, посылая соответствующие команды для выполнения блоку MSP.

Блок RST (Regenerator Section Termination) — блок окончания (терминал) регенерационной секции, осуществляющий ввод/вывод байтов, относящихся к заголовку регенерационной секции RSOH. Кроме того, в блоке RST имеется скремблер, который преобразует псевдослучайным образом передаваемый сигнал STM-1, за исключением первой строки заголовка RSOH, содержащей байты синхросигналов А1 и А2. При приеме осуществляются обратные операции.

Блок SPI (SDH Physical Interface) — блок, представляющий физический интерфейс между ступенью мультиплексирования и физической средой передачи (электрическим кабелем, волоконно-оптическим кабелем или радиорелейной линией передачи). При приеме информации, кроме декодирования линейных сигналов, блок SPI извлекает из сигнала STM-1 синхросигнал цикловой синхронизации.

Для транспортирования групп виртуальных контейнеров без изменения полезной нагрузки используются тандемные соединения. Подслой тандемного соединения виртуальных контейнеров низкого порядка размещается между слоями трактов виртуальных контейнеров низкого порядка и слоем тракта виртуального контейнера высокого порядка. Подслой виртуальных контейнеров высокого порядка размещается между слоями виртуальных контейнеров высокого порядка и слоем мультиплексной секции. На рисунке 6 с использованием элементов архитектуры приведен трейл VC-4 в сети, которая разделена на три области обслуживания. Тандемное соединение организуется в области промежуточного оператора.

Рисунок 6 — Тандемное соединение в области промежуточного оператора

3. Функции секционных и трактовых заголовков

3.1 Назначение и структура байтов секционных заголовков

В SDH трактах широко используются функции контроля, управления и обслуживания в каждом слое сети. Это достигается включением достаточного количества служебных байтов в цикл STM-N. Возможности контроля, управления и обслуживания каждого слоя сети отдельно позволяют легко локализовать неисправность, осуществить переключение и вести оперативный контроль и управление цифровыми потоками. Функции завершения в каждом слое создают/разбирают, а сеть управления наблюдает и анализирует трактовые заголовки в слое трактов и секционные заголовки в слоях мультиплексной и регенерационной секций. На рисунке 7 изображены зоны действия заголовков.

Рисунок 7 — Зоны действия заголовков Рассмотрим схему формирования модуля STM-1. Как видно из рисунка 8, в процессе формирования синхронного транспортного модуля к нагрузке сначала добавляются выравнивающие биты, а также фиксированные, управляющие и упаковывающие биты. К сформированному контейнеру С-11 добавляется заголовок маршрута VC-11 РОН (Path Overhead), в результате формируется виртуальный контейнер.

Добавление к виртуальному контейнеру 1 байта указателя (PTR) превращает контейнер VC11 в транспортный блок TU11. Затем происходит процедура мультиплексирования транспортных блоков в группы транспортных блоков (TUG) второго и третьего уровней вплоть до формирования виртуального контейнера верхнего уровня VC-4. В результате присоединения заголовка маршрута VC-4 РОН образуется административный блок (AU), к которому подсоединяется секционный заголовок SОН (Section Overhead). Учитывая разделение маршрута на два типа секций, SОН состоит из заголовка регенераторной секции (RSOH) и заголовка мультиплексорной секции (MSOH).

Проведем детальный анализ формирования транспортного модуля для компонентного сигнала и сигнала тандемного соединения.

Шаг 1. Все начинается c формирования контейнера С-11, наполняемого из канала доступа, питаемого трибом E1 (рисунок 9). Его поток 2,048 Мбит/с, для удобства последующих рассуждений, лучше представить в виде цифровой 32 — байтной последовательности, циклически повторяющейся c частотой 8 кГц, т. е. c частотой повторения фрейма STM-1 (это так, если учесть, что 2 048 000/8000=256 бит или 32 байта).

Рисунок 8 — Схема формирования модуля STM-1

K этой последовательности в процессе формирования С-11 возможно добавление выравнивающих бит, а также других фиксирующих, управляющих и упаковывающих бит (условно показанных блоком «*»). Емкость С-11 должна быть больше 32 байт, фактически она в зависимости от режима преобразования VC-11 в TU-11 будет больше или равна 34 байтам. Примем размер контейнера С-11 равным 34 байтам (рисунок 10).

Рисунок 9 — Структурная схема образования С-11 из E1

Рисунок 10 — Контейнер С-12 в матричной форме

Шаг 2. Далее к контейнеру С-11 добавляется маршрутный заголовок VC-11 POH длиной в один байт (обозначаемый V5) с указанием маршрутной информации, используемой, для сбора статистики прохождения контейнера. B результате формируется виртуальный контейнер VC-11 размером 35 байт (рисунок 11,12).

Рисунок 11 — Структурная схема образования VС-11 из С-11

Рисунок 12 — Сверхцикл VС-11

Виртуальный контейнер VC-11, состоящий из полезной нагрузки (Payload), сформированной в контейнере C-11, и присоединенных к ней служебных байт, которые составляют трактовый заголовок показан на рисунке 13.

Рисунок 13 — Компонентного сигнала в VC11

V5 — обеспечивает функции проверки ошибок, метки сигнала и статуса или состояния трактов VC-2/VC-1. Назначение битов V5 показано на рисунке 14.

Рисунок 14 — Назначение битов V5

Биты b1 и b2 используются для контроля характеристик ошибок и несут код паритета контейнера VC-2/VC-1. Он генерируется в начале тракта, а оценивается в конце тракта. С этой целью применяется процедура BIP-2.

BIP-2 подсчитывается по нечетным и четным битам текущего сверхцикла, результаты расчетов записываются в биты b1 и b2 следующего сверхцикла.

Для трактов VC-2/VC-1 биты 3, 4 и 8 байта V5 предназначены для того, чтобы передать назад к VC источнику завершения трейла VC-2/VC-1 статус и полную характеристику трейла.

Бит b3 используется для индикации ошибок дальнего конца тракта VC-2/VC-1 REI (Remote Error Indication). Процедура BIP-2 применяется к сигналам виртуальных контейнеров низкого порядка и на приемном конце. Далее результаты расчетов BIP-2 приемного конца и полученные в битах b1 и b2 результаты расчетов BIP-2 передающего конца сравниваются на приеме между собой. Если нарушений нет, то REI устанавливает ноль в b3 и это сообщение посылается обратно в другом направлении тракта виртуального контейнера. Если число нарушений одно или два, в b3 устанавливается единица.

Бит b4 используется для индикации отказов удаленного конца RFI (Remote Failure Indication). Отказ — это дефект, который отмечается в течение времени, большего, чем длительность применения механизма переключения системы на защиту. Этот бит устанавливается равным «1», если на приемном конце объявлен отказ, при нормальной работе этот бит устанавливается равным «0». Кодирование REI в трактах виртуальных контейнеров низкого порядка:

0 = 0 ошибок;

1 = 1 или более ошибок.

Сигнал RFI тракта VC-2/VC-1 посылается назад к источнику завершения трейла, если одна или более ошибок были обнаружены через BIP-2.

Биты b5 — b7 обеспечивают тип и структуру нагрузочной информации виртуального контейнера VC-2/VC-1. Кодирование метки сигнала в трактах виртуальных контейнеров низкого порядка приведено в таблице 7.

Таблица 7

Кодирование метки сигнала в трактах виртуальных контейнеров низкого порядка

Бит b8 устанавливается равным «1» для индикации в тракте VC-2/VC-1 удаленного дефекта RDI, в противном случае этот бит устанавливается равным «0». RDI тракта VC-2/VC-1 посылается назад к источнику завершения трейла, если обнаружен отказ или сбой сигнала сервера TU-2/TU-1 или наблюдается отказ сигнала в стоке завершения трейла. RDI не указывает удаленные дефекты полезной нагрузки или дефекты адаптации. RDI указывает на дефекты соединения сервера.

J2 — байт трактовой метки. Для любого тракта может быть определена метка путем использования байта J2. Эта метка позволяет проследить путь тракта через сеть SDH. Байт используется для передачи с непрерывным повтором идентификатора точки доступа тракта низкого порядка LP-APId (Low Order Access Point Identifier). Это позволяет в приемном терминале тракта непрерывно проверять его соединение с предназначенным передатчиком. Для передачи идентификатора точки доступа используется сигнал с шестнадцатибайтным циклом (таблица 8).

Таблица 8

Шестнадцатибайтный цикл для идентификатора точки доступа трейла

Примечание

1. C₁C₂C₃C₄C₅C₆C₇ — результат вычисления CRC-7 по предыдущиму циклу.

2. С₁— наиболее значащий бит в группе MSB (Most Significant Bit)

N2 — байт оператора сети. Этот байт используется для обеспечения функции контроля тандемного соединения. Структура N2 приведена в таблице 9. Биты b1 и b2 используются для размещения результатов расчетов процедуры BIP-2 для тандемного соединения.

Таблица 9

Структура N2

В бите b3 передается единица. Это гарантирует, что байт N2 не будет состоять из одних нулей в источнике тандемного соединения. Это дает возможность обнаружения необорудованного или контролируемого необорудованного сигнала в стоке тандемного соединения без необходимости наблюдения дальнейших байтов заголовка.

Бит b4 используется для индикации входящего сигнала AIS.

Бит b5 используется для индикации блоков с ошибками в тандемном соединении (TC-REI).

Бит b6 используется для индикации выходящего дефекта OEI (Outgoing Defect Indication), показывающего блоки с ошибками соответствующего виртуального контейнера.

Биты b7-b8 используются в сверхцикловой структуре из 76 циклов следующим образом:

— для передачи идентификатора точки доступа тандемного соединения TC-APId (Access Point Identifier of the Tandem Connection), структура которого имеет шестнадцатибайтный цикл, как J0;

— для индикации удаленного дефекта тандемного соединения TC-RDI;

— для индикации ODI;

— как резервные биты для дальнейшей стандартизации.

Таблица 10

Кодирование IEC

Таблица 11

Структура сверхцикла b7-b8

Таблица 12

Структура циклов 73−76 сверхцикла b7-b8

Шаг 3. Формально добавление указателя TU-11 PTR длиной в один байт к виртуальному контейнеру VC-11, превращает его в трибный блок TU-11 длиной 36 байтов (рисунок 15).

Рисунок 15 — Структурная схема образования TU-11 из VС-11

Замечание 1. Преобразование виртуального контейнера VC-11 в трибный блок TU-11 и последующее мультиплексирование может проходить по двум схемам, или в двух режимах: плавающем и фиксированном. Достоинство плавающего режима в том, что он допускает использование указателей для определения истинного положения контейнера в поле полезной нагрузки, а значит допускает определенную асинхpoнность в транспортировке контейнера и является средством гибкого динамического выравнивания положения контейнера внутри структуры, в которую он погружен. транспортный компонентный цифровой синхронный Фиксированный режим использует фиксированное синхронное отображение структурированной информации трибных блоков на поле полезной нагрузки контейнеров верхних уровней. Он позволяет однозначно идентифицировать эту информацию c помощью указателей административных блоков AU, соответствующих этим контейнерам, что делает ненужным использование указателей трибных блоков TU-n PTR.

Достоинство такого режима — более простая структура TU-n или TUG, допускающая более эффективную последующую обработку. Недостаток очевиден — исключается любая несинхронность при транспортировке контейнера. Для обеспечения плавающего режима формируется мультифрейм, состоящий из нескольких фреймов, в «рамках «которого мог бы плавать контейнер нижнего уровня (C-11, C-12, C-2). При создании такого мультифрейма допускается три варианта отображения трибов на его структуру: асинхронное, бит-синхронное и байт-синхронное.

Варианты отображения устанавливаются операторами сети, причем по умолчанию используется асинхронное отображение. Бит-синхронное размещение используется для сигналов, не имеющих байтовой (октетной) структуры. Байт — синхронный вариант для триба E1 имеет две опции: одна соответствует PDH-трибу c внутриканальной сигнализацией CAS (19-ый байт 140 байтного фрейма TU), другая — c сигнализацией по общему каналу CCS (используется сигнализация SS7) .

Так, для контейнеров VC-11 мультифрейм формируется из четырех последовательных фреймов VC-11. Он имеет период повторения 500 мкс и составную длину 140 байтов, 35×4 = 140 (рисунок 16) .

Его начальная фаза определяется байтом индикатора положения нагрузки H4 в заголовке IOН контейнера верхнего уровня. B мультифрейме каждый фрейм имеет заголовок длиной в один байт, из этих заголовков фактически используется только заголовок первого фрейма VS. Остальные заголовки, обозначаемые J2, Z6 и Z7 зарезервированы формально. Внутренняя структура фреймов VC-11n мультифрейма различна в зависимости от варианта отображения.

Этот мультифрейм является основой для формирования трибного блока TU-11. B нем перед заголовком каждого фрейма VC-11 дополнительно помешается указатель TU-11 PTR (они обозначаются как V1, V2, V3 и V4) длиной в один байт. B результате формируется мультифрейм TU-11 c периодом повторения 500 мкс и составной длиной 144 байта.

Указатели V1 и V2 составляют одно общее 16-битное поле, назначение бит в котором следующее (слеванаправо) :

биты 1−4 (биты N) — флаг новых данных NDF (изменение его нормального значения «0110» на инверсное «1001''сообщает, что под действием нагрузки изменилось выравнивание, а возможно и размер TU;

биты 5−6 (биты S) — указатель типа трибного блока TU (для TU-11 это последовательность «10»);

биты 7−16 (чередующаяся последовательность I/D бит, где I — биты положительного выравнивания, a D — биты отрицательного выравнивания) — собственно указатель TU-n PTR, для TU-11 его величина может изменяться в диапазоне 0−139.

Этот указатель и определяет положение первого фрейма VC-11, располагающегося после V2 в мультифрейме TU-11 (рисунок 17). Указатель V4 является резервным полем, a V3 фактически используется для выравнивания.

Выравнивание осуществляется по отношению к первому фрейму и может быть как положительным, при котором последующие фреймы сдвигаются назад (от V3 к V4), для чего используется байт, следующий за V3, так и отрицательным (от V4 к V3) — для чего используется поле указателя V3 (в этом случае оно интерпретируется как поле данных).

B фиксированном режиме указатели не используются и мультифрейм не формируется. Для такого режима может быть использовано как бит-синхронное, так и байт-синхронное отображения. Причем последний вариант не используется в сетях c вводом/выводом VC-1. B этом режиме TU-11 представляется в виде фрейма c исходным периодом повторения 125 мкс и длиной 36 байтов, из которых первый байт (обозначаемый как R) условно содержит образы V1, V2, V3, V4, а второй (также R) — образы V5, J2, Z6, Z7.

Рисунок 16 — Размещение транспортного блока TU11

Шаг 4. Последовательность трибных блоков TU-11 в результате байт-мультиплексирования 3:1 превращается в группу трибных блоков TUG-2 c суммарной длиной последовательности 108 байтов (36×3=108) (рисунок 18).

Рисунок 17 — Структурная схема образования TUG-2 из TU-11

Замечание 2. Фактически при мультиплексировании TU-11 в TUG-2 указатели TU-11 PTR располагаются отдельно от виртуальных контейнеров в начале фрейма.

Шаг 5. Последовательность TUG-2 подвергается повторному байт-мультиплексированию 7:1, в результате которого формируется группа трибных блоков TUG-3 — фрейм длиной 756 байтов (108×7=756), соответствующий фрейму 9×84 байта.

Рисунок 18 — Структурная схема образования TUG-3 из TUG-2

Замечание 3. Фактически TUG-3 соответствует фрейму 9×86, в начале которого добавляется два столбца (2×9 байтов), состоящие из поля индикации нулевого указателя — NPI и фиксированного пустого поля (наполнителя) — FS. B результате формула образования TUG-3 принимает вид: TUG-3 = 7x TUG-2 +NPI + FS _TUG-3, где индекс TUG-3 используется для отличия FS, применяемых в различных структурах. Таким образом, фрейм TUG-3 имеет длину 774 байта (7×108+3+15 =774), что соответствует фрейму 9×86 байтов. Схема формирования TUG-3 на рисунке 19.

Шаг 6. Полученная последовательность вновь байт-мультиплексируется 3:1, в результате чего формируется последовательность блоков TUG-3 c суммарной длиной 2322 байта (774×3 = 2322).

Шаг 7. Происходит формирование виртуального контейнера верхнего уровня VC-4 (рисунок 20) в результате добавления к полученной последовательности маршрутного заголовка POH длиной 9 байтов, что приводит к фрейму длиной в 2331 байтов (2322+9 = 2331).

Рисунок 20 — Структурная схема образования VC-4 из TUG-3

Замечание 4. Фактически VC-4 соответствует фрейму 9×261, структура которого состоит из одного столбца (1×9 байтов) POH, двух столбцов фиксированного пустого поля FS и трех TUG-3-блока, полученного в результате мультиплексирования. B результате формула образования VC-4 принимает вид: VC-4 = 3 x TUG-3 + POH _VC-4 + FS _VC-4. Таким образом, последовательность VC-4 имеет длину 2349 байтов (3×774+9+2×9=2349), что соответствует фрейму 9×261 байт.

Рисунок 19 — Структурная схема образования VC-4 из TUG-3

Трактовые заголовки — РОН (Path Overhead) виртуальных контейнеров высокого порядка состоят из 9 байтов, обозначенных как J1, B3, C2, G1, F2, H4, F3, K3 и N1. Эти байты можно классифицировать, как байты, используемые для связи из конца в конец (end-to-end) соединения с независимыми от полезной нагрузки функциями (байты J1, B3, C2, G1, K3), и байты, зависящие от типа полезной нагрузки (байты H4, F2, F3). Кроме того, есть биты, зарезервированные для будущей стандартизации (биты b5-b8 байта К3), и байт N1, который может быть переписан оператором сети (без воздействия на характеристику, контролируемую из конца в конец посредством В3). Информация, не зависимая от полезной нагрузки, и информация, зависимая от полезной нагрузки, может быть также передана различными кодами в байте С2 и битах b5-b7 байта G1. Заголовок маршрута POH выполняет функции контроля параметров качества передачи контейнера. Он сопровождает контейнер по маршруту следования от точки формирования до точки расформирования. Структура и размер заголовка POH определяются типом соответствующего контейнера. На рисунке 21 изображена структура трактового заголовка POH для виртуальных контейнеров высокого порядка VC-4/VC-3.

# - байты балластной нагрузки (посылка VC-4/VC-3)

Рисунок 20 — Размещение байтов в трактовых заголовках VC-4/VC-3

J1 — идентификатор тракта виртуального контейнера высокого порядка (Path trace). Это первый байт виртуального контейнера, положение которого указывается AU-n (n=3,4) или TU-3 указателем (понтером). Этот байт используется для передачи идентификатора точки доступа AP (Access Point) тракта таким образом, чтобы осуществлялась непрерывная проверка соединения тракта между передающим и приемным терминалами.

С2 — байт метки сигнала (Signal label). В этом байте указывается состав полезной нагрузки или статус обслуживания виртуального контейнера VC-4/VC-3. Основные типы полезной нагрузки определены в ITU-T G.707. В таблице 13 приведены значения битов байта С2.

Таблица 13

Значения указателя типа полезной нагрузки в байте C2

В3 — байт внутреннего контроля ошибок в трактах виртуальных контейнеров высокого порядка VC-4/VC-3 с использованием процедуры BIP-8.

G1 — статус или состояние тракта виртуального контейнера (рисунок 22). Этот байт используется для обратной передачи к источнику завершения трейла виртуального контейнера VC-4/VC-3 информации о статусе и характеристиках тракта, принятых или детектируемых в стоке завершения трейла. Это позволяет контролировать статус и характеристики дуплексного трейла. В битах b1-b4 передается обнаруженное в стоке завершения трейла количество нарушений по BIP-8. Так как максимальное количество событий при использовании процедуры BIP-8 (включая отсутствие нарушений) равно 9, то значения выше (1000) интерпретируются как отсутствие нарушений.

Бит 5 имеет значение «1», если передается сигнал индикации дефекта удаленного конца RDI (Remote Defect Indication) в тракте виртуального контейнера VC-4/VC-3, в противном случае передается «0». Сигнал RDI тракта VC-4/VC-3 посылается обратно к источнику завершения трейла, если наблюдаются условия отказа сигнала в трейле или сервере, которые обнаруживаются в стоке завершения трейла. RDI не указывает дефект отдаленной полезной нагрузки или дефекты адаптации.

Назначение битов b5, b6 и b7 приведено в таблице 14.

Таблица 14

Кодирование и интерпретация битов b5-b7 байта G1

Биты b5-b7 обеспечивают индикацию удаленного дефекта с дополнительным дифференцированием между удаленным дефектом полезной нагрузки LCD (Loss of Cell Delineation) — потеря плана ячейки (при передаче ATM), дефектами сервера: AIS (Administrative Unit Alarm Indication Signal) — сигнал индикации аварийного состояния и LOP (Loss of Pointer) — потеря указателя, и удаленными дефектами возможности соединения: TIM (Trace Identifier Mismatch) — несовпадение идентификатора трассы и UNEQ (Unequipped) — необорудованный.

Для этих кодов бит b7 всегда устанавливается в инверсное состояние к биту b6, что позволяет обеспечить взаимодействие с оборудованием, использующим один бит RDI. При этом оборудование на двух сторонах интерпретирует только биты b1-b5 G1.

Если эта опция не используется, то биты b6 и b7 имеют значения «00» или «11». В этом случае приемник должен игнорировать эти биты.

Бит b8 зарезервирован для дальнейшего использования. Этот бит не имеет определенного значения, поэтому приемник игнорирует его содержание.

F2,F3 — каналы пользователей трактов (Path user channels). Эти байты используются для организации связи между элементами трактов для пользователей полезной нагрузки (чистые каналы 64 кбит/с).

H4 — индикатор положения. Этот байт обеспечивает универсальный или обобщенный индикатор положения полезной нагрузки, но он может быть и определенным (например, байт Н4 может использоваться как индикатор положения сверхцикла для VC-2/VС-1). Байт Н4 является указателем и используется при организации мультикадров SDH, например, он указывает на номер цикла VC-1,

VC-2 в сверхцикле TU-1, TU-2. Последние два бита несут информацию о наличии мультикадра и используются для идентификации кадров. Принцип индикации мультикадра представлен на рисунке 23.

К3(b1-b4) — канал автоматического защитного переключения APS (Automatic Protection Switching channel). Эти биты позволяют обеспечить передачу сигналов автоматического защитного переключения для защиты на уровне трактов виртуальных контейнеров VC-4/VC-3.

N1 — байт оператора сети. Этот байт используется для обеспечения функции контроля тандемного соединения TCM (Tandem Connection Monitoring). Байт N1 в виртуальных контейнерах высокого порядка при организации тандемного соединения определен как заголовок тандемного соединения TCOH (Tandem Connection Overhead).

К3 (b5-b8) — запасные (Spare) биты. Эти биты предназначены для будущего изучения. Они не имеют определенного значения. Приемник должен игнорировать содержание этих битов.

Рисунок 22 — Индикация мультикадра

Шаг 8. Ha последнем этапе происходит формирование синхронного транспортного модуля STM-1. При этом сначала формируется AU-4, путем добавления указателя AU-4 PTR, длиной 9 байтов, который располагается в SOH, а затем группа административных блоков AUG путем формального, в данном конкретном случае, мультиплексирования 1:1 AU-4 (рисунок 24).

Рисунок 23 — Структурная схема образования AU-4 из VС-4

K группе AUG добавляется секционный заголовок SOH, который состоит из двух частей: заголовка регенераторной секции RSOH (формат 3×9 байтов) и заголовка мультиплексной секции MSOH (формат 5×9 байтов), окончательно формируя синхронный транспортный модуль STM-1 (рисунок 25), представляемый в виде кадра, имеющего длину 2430 байтов, или в виде фрейма 9×270 байтов, что при частоте повторения в 8 кГц соответствует скорости передачи 155,52 Мбит/с.

Секционные заголовки SOH (Section overhead) добавляются к информационному сигналу STM-1 при завершении слоя секций. Они включают цикловой синхросигнал и информацию для контроля параметров, обслуживания и управления.

Рисунок 24 — Структурная схема образования STM-1 из AUG

Секционные заголовки содержат следующую информацию:

— линейный синхросигнал;

— информацию для оценки вероятности ошибки;

— каналы передачи данных для автоматического обмена;

— идентификатор секции;

— каналы передачи данных для управляющей информации.

Секционные заголовки делятся на две части:

RSOH — заголовок регенерационной секции, состоящий из 27 байтов;

MSOH — заголовок секции мультиплексирования, состоящий из 45 байтов. На рисунке 25 изображена структура секционного заголовка SOH для фрейма (модуля) STM-1.

Рисунок 25 — Секционный заголовок STM-1

В RSOH расположены следующие байты заголовка:

А1, А2 — байты линейного циклового синхросигнала. ITU-I определил следующие значения: А1=11 110 110, А2=101 000.

J0 — идентификатор трассы регенерационной секции. Этот байт используется для передачи, как идентификатор точки доступа AP (Access Point). В таблице 7 приведен шестнадцатибайтный цикл передачи идентификатора. Первый байт — стартовый маркер. Он включает результат вычисления CRC-7 (Cyclic Redundancy Check, проверка избыточности циклической суммы) — код обнаружения ошибок в идентификаторе тракта по предыдущему циклу STM-N. Следующие 15 байтов используются для транспортировки номера идентификатора. Благодаря этому все трейлы регенерационных секций имеют свои индивидуальные номера, с помощью которых поддерживается непрерывный контроль маршрута регенерационной секции. Если J0 не используется по приведенному выше значению, то в этом байте передается комбинация «1», означающая, что трасса регенерационной секции не определена.

В1,В2 — байты внутреннего контроля ошибок. Ошибки передачи независимо контролируются для регенерационной и мультиплексной секций. Байт В1 используется в регенерационной секции, а байт В2 — в мультиплексной секции.

Метод контроля ошибок имеет название BIP-n (Bit Interleaved Parity, четность чередующихся битов). Сигнал, который подлежит контролю, в данном случае представляющий собой один кадр, разделяется на малые блоки размером в n бит. Значения битов, составляющих кодовое слово n, рассчитываются для цикла или сверхцикла цифрового сигнала. Биты в кодовом слове процедуры внутреннего контроля BIP-n получаются в результате последовательного суммирования по модулю два всех битов цифрового сигнала с одинаковыми номерами. Контроль четности применяется к каждому из битов во всех блоках, независимо для битов номер 1, 2, …, n. Результат показывается посредством соответствующих битов байта В в следующем кадре.

Значения битов BIP-n рассчитываются на передаче в завершении тракта (VC-4), на приеме в завершении стока значения битов рассчитываются еще раз. Результат сравнения (величина нарушений) кодируется и вводится как сигнал индикации удаленных ошибок для передачи в противоположном направлении. Одновременно количество нарушений по BIP-n обрабатывается функцией управления синхронным оборудованием SEMF (Synchronous Management Function).

Код BIP регенерационной секции (В1) использует n=8, а для мультиплексной секции (В2) используется n=N24 (N имеет то же значение, что и STM-N). Код BIP регенерационной секции применяется ко всем байтам после кодирования (scrambling), и байт В1 обновляется в каждом регенераторе. Код BIP мультиплексной секции не включает байты RSOH, потому что регенераторы обновляют байты В1 и изменяют D1-D3, E1 и F1, когда к ним имеется доступ. Байт В2 не изменяется при регенерации. Таким образом, количество ошибок каждой регенерационной секции и общее количество ошибок мультиплексной секции могут отслеживаться независимо.

Е1,Е2 — байты для организации речевой служебной связи. Байт Е1 доступен как из регенераторов, так и из мультиплексоров, а Е2 — только из мультиплексоров.