Модель транспортной сети SDH определена рекомендацией G.803 “Архитектура транспортных сетей, основанных на синхронной цифровой иерархии” (06/1997) и базируется на основных положениях рекомендаций G.707 “Интерфейсы сетевых узлов для SDH” (06/1996), G.783 “Характеристики функциональных блоков оборудования SDH” (06/1997) и G.841 “Типы и характеристики архитектур защиты сетей SDH” (07/1995).
Моделью определяются возможности каждого уровня сети. Для понимания этих возможностей необходимо рассмотреть процедуры мультиплексирования и передачи данных в структурах SDH.
Что представляет собой SDH?
По определению ITU-T, SDH – это иерархия цифровых транспортных структур, стандартизированных для транспортировки соответственно адаптированной полезной нагрузки к физическим сетям передачи.
Иерархия SDH представлена в таблице 2.1 синхронными транспортными модулями STM-N (synchronous transport modul, N=0, 1, 4, 16, 64, 256).
Таблица 2.1 Иерархия синхронных транспортных модулей
Уровень
STM |
Скорость
передачи ,кбит/с |
Длительность
цикла, мкс |
STM
- 0 |
5184 |
125 |
STM
- 1 |
155520 |
125 |
STM
- 4 |
622080 |
125 |
STM
- 16 |
2488320 |
125 |
STM
- 64 |
9953280 |
125 |
STM
- 256 |
39813120 |
125 |
Базовым уровнем принято считать (по определению ITU-T) STM-1, так как скоростные режимы передачи последующих STM-N получены простым умножением на 4, 16, 64, 256. Уровень STM-0, принятый за базовый ANSI для Северной Америки, составляет третью часть STM-1.
SDH позволяет при любой текущей скорости передачи данных, прежде всего плезиохронных (исключая 8,448 Мбит/с), преобразовывать их в данные виртуальных контейнеров, которые, в свою очередь, можно объединять в стандартные форматы (структуры), чтобы формировать STM-N.
Различные контейнеры можно смешивать, что позволяет переносить различные скорости одновременно внутри одной структуры. Рекомендациями ITU-T определена общая схема мультиплексирования SDH (рисунок 2.2), в которой приняты следующие обозначения:
С-n, n=11,12,2,3,4 – контейнер, блок данных, предназначенный для транспортировки через сеть в составе STM-N сигналов со скоростями от 1,5 Мбит/с до 140 Мбит/с.Число n указывает на исходную нагрузку. В европейских стандартах принято переносить данные 2 Мбит/с, 34 Мбит/с, 140 Мбит/с.
Чаще всего применяется контейнер С-12, в который асинхронно распределяются данные по скорости 2048 кбит/с. При этом выполняются операции согласования скоростей контейнера и поступающих данных.
VC-n, n=11, 12, 2, 3, 4 – виртуальный контейнер, это контейнер с определенным маршрутом передачи через сеть. VC-n – это контейнер плюс заголовок маршрута POH (Path Over Head).
Рисунок 2.2 Общая схема мультиплексирования SDH
Виртуальные контейнеры нижнего порядка (VC-n, n=1,2) составляются из базовых контейнеров C-n, n=1,2.
Виртуальные контейнеры высокого порядка VC-n (n=3,4) составляются либо из базовых контейнеров (C-n, n=3,4), либо из набора групп блоков, образованных из транспортных блоков TUG (Tributary Unit Groups) вместе с POH. Заголовок тракта верхнего порядка включает также как и заголовок тракта нижнего порядка, информацию о качестве маршрута виртуального контейнера, сигналы служебного назначения и индикацию тревожных состояний.
РОН верхнего порядка включает информацию о составе VC-n нижнего порядка.
TU-n, n=1,2,3 – транспортный блок, включает виртуальный контейнер и указатель (PTR). Он предназначен для адаптации между уровнями маршрута нижнего и верхнего порядков. Значение указателя указывает фазу выравнивания виртуального контейнера по отношению к указателю TU-n. Расположение этого указателя фиксируется по отношению к этому виртуальному контейнеру высокого уровня.
На рисунке 2.3 представлены блоки C-n, VC-n, TU-n на примере C-12, VC-12, TU-12.
Рисунок 2.3 Блоки данных C-12, VC-12, TU-12
TUG-n, n=2 или 3 – группа транспортных блоков, формируемая группой идентичных блоков с виртуальными контейнерами, позволяет конструировать нагрузки со смешанной пропускной способностью.
Формирование этих структур показано на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 Мультиплексирование TU-12 (TUG-2/TUG-3)
Распределение TU-12 в TUG-2 и TUG-2 в TUG-3 это фиксированное распределение. Включение TUG-3 предназначено для того, чтобы предоставить структуру для скорости передачи 34,368 Мбит/с или 44,736 Мбит/с. Индикатор нулевого указателя NPI (Null Pointer Indicator) состоит из первых трех байтов первого столбца и вводится для того, чтобы дать возможность различать группы TUG-3, содержащие несколько групп TUG-2, и группы TUG-3, содержащие TU-3. Временной интервал формирования каждого блока – 125 мкс.
Распределение TUG-3 в VC-4 является фиксированным, как показано на рисунке 2.5. Первый столбец VC-4 содержит девять байт трактового заголовка РОН, которые обеспечивают контроль ошибок, маркировку сигнала, информацию о состоянии маршрута и информацию о структуре мультиплексирования VC-4. Второй и третий столбцы – фиксированный заполнитель.
AU-n, n=3 или 4 – административный блок, состоит из виртуального контейнера VC-n (n=3,4) плюс указатель административного блока и обеспечивает адаптацию между маршрутами высокого порядка и уровнем секции мультиплексирования. Значение указателя отмечает фазу выравнивания виртуального контейнера VC-n по отношению к циклу STM-1 (STM-N). Значение указателя фиксируется внутри STM-1.
Рисунок 2.5 Распределение TUG-3 в VC-4
На рисунке 2.6 показано распределение VC-4 в STM-1 через AU-4/AUG.
Рисунок 2.6 Распределение VC-4 в STM-1 через AU-4/AUG
Адресуемое пространство указателя AU-4 PTR составляет 0-782 триады байтов. AU-4 помещается прямо в AUG, который вместе с секционными заголовками SOH (Section Over Head) формирует STM-1 и STM-N.
Таким образом, рассмотрена структура мультиплексирования SDH. В этой структуре чаще всего применяется путь объединения данных, изображенный на рисунке 2.7.
Рисунок 2.7 Мультиплексирование данных 2.048 Мбит/с в STM-N
На рисунках 2.8, 2.9 представлены заголовки РОН VC-12 и VC-3/4 с указанием назначения всех битов в каждом байте.
На рисунках 2.10, 2.11 представлены указатели PTR транспортных TU-12, TU-2, TU-11 и административных AU-3, AU-4 (и TU-3) блоков с указанием назначения битов в байтах.
На рисунке 2.12 отмечено назначение всех байтов и битов секционных заголовков STM-1 (RSOH и MSOH).
Структура цикла STM-N, если N=4,16,64,256, содержит группы административных блоков AUG, например, сигнал STM-4 содержит четыре группы AUG и информацию заголовка секции. Четыре AUG мультиплексируются через байт (побайтно) и имеют фиксированное фазовое соотношение с STM-4.
Пример мультиплексирования цикла STM-4 показан на рисунке 2.13.
Структура SOH STM-4 показана на рисунке 2.14.
В этот заголовок
секций входят данные по синхронизации регенераточной секции (А1, А2),
сохраняемые для каждого STM-1 внутри STM-N, входят данные служебного
обмена на секции STM-4, данные контроля ошибок на секции мультиплексирования
STM-4 с сохранением данных секций STM-1, метка качества тактового синхросигнала
и служебный обмен на секции STM-4. В поле административных указателей
сохраняются значения указателей AU-4.
Аналогично STM-4 строится любая структура STM-N, N=16,64,256.
Рисунок
2.8 Структура трактового заголовка POH VC-12, представленного
байтами V5, J2, N2, K4
Рисунок 2.9 Структура трактового заголовка POH VC3/VC4
N – биты флага новых данных (1001 или 0110)
S – биты индикации (10 AU4/AU3, TU3)
I – возрастание величины указателя (PTR)
D – уменьшение величины указателя (PTR)
Адресуемое пространство указателя AU3, AU4 0-782
TU3 0-764
Индикатор
сцепления нагрузки, переносимой TU3,
1001SS1111111111 AU3, AU4
Рисунок 2.11 Структуры указателей AU-n / TU
N
– биты флага новых данных (1001 или 0110)
S – бит спецификации (00-TU2, 10-TU12, 11-TU11)
I – возрастание величины указателя (PTR)
D – уменьшение величины указателя (PTR)
Адресуемое пространство указателя TU2 0-427
TU12 0-139
TU11 0-103
Рисунок 2.10 Структуры указателей TU2, TU12, TU11
Каждый прямоугольник структуры заголовка представляет собой один байт служебного назначения. Скорость передачи каждого байта 64 кбит/с.
A1, A2 – два типа байтов синхронизации STM-1:
A1: 11110110; A2: 00101000;
I0 – маршрут регенерационной секции или номер STM-1 в STM-N;
B1 – контроль ошибок по алгоритму паритета битов BIP-8 на регенерационной
секции;
E1, E2 – речевой канал служебной связи;
F1 – канал передачи данных обслуживания регенерационной секции;
D1-D12 – каналы передачи данных сети управления транспортировкой
(D1…D3 192 кбит/с на RSOH, D4…D12 576 кбит/с на MSOH);
B2 – контроль ошибок по алгоритму паритета битов BIP-24 на секции мультиплексирования;
K1, K2 – автоматическое переключение на резервную секцию мультиплексирования;
S1 – статус синхронизма, переносимого битами STM-1 (синхронизм от первичного,
вторичного или других источников);
M1
– индикация ошибок секции мультиплексирования от удаленной стороны;
- байты, определяемые
физической средой (для радиолиний и медных кабелей);
- байты национального
использования;
- нескремблируемые
байты первой строки SOH.
Рисунок 2.12 Структура секционных заголовков в STM-1
Рисунок 2.13 Мультиплексирование STM-4
Рисунок 2.14 Заголовок SOH STM-4
Рассмотренная схема мультиплексирования SDH полностью отражает модель транспортной сети SDH. При этом необходимо дополнить содержимое физического уровня сведениями о физической среде и передаче в ней. В качестве основной среды передачи STM-N признана среда с одномодовым оптическим кабелем.
Вид линейного сигнала это скремблированный без возвращения к нулю на тактовом интервале (скремблированный – NRZ) – первый всемирный стандарт на передачу сигналов в оптических линиях. Альтернативной средой передачи STM-1 может служить радиорелейная линия или линия с медным коаксиальным кабелем.
На короткие расстояния возможна передача атмосферными оптическими сигналами (менее 1 км). На уровне физическом транспортной сети SDH возможна организация защиты секции мультиплексирования. Для этого в составе MSOH предусмотрены байты управления К1, К2. Разумеется, что для организации защиты требуется другая альтернативная секция мультиплексирования, которая строится параллельно основной рабочей, но с некоторым географическим разнесением.
В завершении краткой характеристики модели транспортной сети SDH необходимо отметить, что сеть SDH, получая информационные данные в виде известных скоростных режимов, формирует из них блоки данных, то есть преобразует последовательную битовую передачу в транспортные блоки. Эти транспортные блоки в виде циклов STM-N также побитно передаются с высокими скоростями в физической среде, однако при этом имеют эффективную защиту от ошибок передачи.