Использование синхронной иерархии ни в коей мере не предполагает исчезновение иерархических плезиохронных уровней, напротив, аппаратура SDH должна обеспечивать объединение и передачу сигналов PDH. По этой причине была разработана и рекомендована комитетом ITU-T достаточно сложная структура мультиплексирования SDH, которая позволяет преобразовать любой поток любой PDH в поток STM. Кроме того, структура мультиплексирования SDH позволяет выделять потоки PDH в любом промежуточном пункте без процедур пошагового мультиплексирования/ демультиплексирования.

Информация, поступающая в сеть, согласовывается со структурами, с помощью которых поддерживаются соединения. В SDH эти структуры образуются в сетевых слоях секций и трактов и транспортируют различные цифровые потоки. В функции этих структур входит также компенсация возможных изменений скорости и фаз транспортируемых по сети SDH цифровых потоков

Рекомендации G.708 и G.709 предусматривают использование следующих элементов:

1. C-n – Контейнер (Container)
2. VC-n – Виртуальный контейнер
3. TU-n – Транспортный блок (Tributary Unit)
4. TUG-n – Группа транспортных блоков (Tributary Unit Group)
5. AU-n – Административный блок (Administrative Unit)
6. AUG – Группа административных блоков (Administrative Unit Group)
7. STM-N – Синхронный транспортный модуль

Рассмотрим структуру и назначение данных элементов.

1. C-n – информационная структура, являющаяся базовым элементом сигнала STM, представляет собой группу байтов, выделенных для переноса сигналов со скоростями по рекомендации G.702. Другими словами, это то, что мы имеем на входе в SDH-мультиплексор. Контейнер представляет собой информационную структуру, которая стандартизирует емкости каналов передачи для существующих PDH сигналов, ячеек ATM и других возможных сигналов и кадров. Данная информационная структура, формирует синхронную с сетью информационную нагрузку для виртуального контейнера. Кроме информационных битов, контейнер содержит биты выравнивания (justification bits) для синхронизации сигнала PDH по частоте тактового сигнала SDH (согласование скоростей), а также другие стаффинг-биты.

В таблице 2.1 приведено соответствие между скоростями потока PDH и аббревиатурой соответствующего контейнера.

Таблица 2.1 - Контейнеры, используемые для передачи сигналов PDH

Контейнеры обозначают буквой C, за которой следует одна или две цифры. Первая цифра идентифицирует иерархический уровень плезиохронного потока, вторая указывает на иерархичность плезиохронного уровня, который среди двух стандартов (американского и европейского) обладает более высокой скоростью цифрового потока.

В частности, при обозначении контейнеров для передачи сигналов PDH первого уровня иерархии, контейнер, предназначенный для передачи сигналов более низкой скорости (1,544 Мбит/с) обозначают C-11, а более высокой скорости (2,048 Мбит/с) – C-12.

В таблице 2.1 не приведен сигнал европейской PDH со скоростью 8,448 Мбит/с. Так как в настоящее время контейнер C-2 предназначен для транспортировки не сигналов PDH, а сигналов с неиерархическими скоростями (например, ячеек АТМ). Поэтому прямой ввод в аппаратуру SDH сигнала PDH 8,448 Мбит/с не применяется.

2. VC-n – информационная структура, состоящая из информационной посылки – полезной информации (payload) и дополнительных байтов маршрута – трактового заголовка (Path Overhead, POH). POH вводится для управления маршрутом VC и выполнения функций OAM. С помощью POH компенсируют колебания фазы и отклонения тактовой частоты вводимых VC-n, относительно STM-N или VC-n высшего порядка и указывают начало их циклов. Позиции указателей в VC-n являются строго фиксированы. Таким образом, всегда известно начало цикла информационной нагрузки, что обеспечивает ввод/вывод VC-n без переформирования многоканального сигнала, то есть обеспечивается прямое мультиплексирование сигналов в линейный тракт.

При помощи VC-n стандартные потоки PDH и другие сигналы транспортируются по сети SDH. Данная информационная структура используется для организаций соединений на уровне трактов сетевой модели SDH. VC-n является маршрутизируемым блоком данных транспортной сети.

Контейнеры обозначают - VC, за которой следует одна или две цифры, соответствующие контейнеру C-n, который может быть введен в данный VC-n. При этом номер отображает скоростной режим компонентных данных.

VC-n служат в качестве сетевых трактов SDH. В зависимости от вида тракта VC имеет период повторения 125 мкс или 500 мкс. Именно VC-n передаются по линейным трактам и переключаются в сетевых узлах. Сетевая обработка (ввод/вывод, оперативные переключения) VC-n выполняется независимо от вида их нагрузки. В пункте назначения сигналы нагрузки “выгружаются” из контейнеров в исходном виде.

В зависимости от объема цифровой информации в потоках PDH разработаны соответствующие типы VC, которые разделяют LOVC и HOVC.

При этом VC-11, VC-12 и VC-2 являются виртуальными контейнерами низкого порядка, VC-4 – высокого порядка, а VC-3 является виртуальным контейнером низкого порядка, если формируется из C-3 и высокого порядка, если формируется из виртуальных контейнеров низкого порядка (например, из VC-12).

Виртуальные контейнеры низкого порядка формируются из контейнеров С-n и POH. В виртуальные контейнеры высокого порядка вместо С-n может входить TUG-n.

В таблице 2.2 приведены предельные скорости сигналов V_m, которые можно передавать по VC. Величину V_m также называют емкостью VC.

Таблица 2.2 - Предельные скорости сигналов, передаваемых по VC-n

3. TU-n – информационная структура, обеспечивающая согласование между уровнем трактов нижнего порядка и уровнем трактов высшего порядка. В разных изданиях транспортный блок также называют субблоком, трибутарным или компонентным блоком. TU-n, где n варьируется от 1 до 3, состоит из информационной нагрузки – VC низшего порядка и указателя TU (Pointer, TU PTR).

Процедура формирования TU предусмотрена для дальнейшего объединения (мультиплексирования) одинаковых и различных VC, в которые данные помещаются, начиная с некоторой адресуемой позицией (номера байта), записываемый в PTR, который показывает смещение между началом цикла LOVC и началом цикла HOVC. Это обусловлено необходимостью последующего побайтного мультиплексирования. Таким образом, разнородная нагрузка, помещаемая в VC-n, которые между собой не обязательно согласованы во времени (по фазе), преобразуется в стандартные мультиплексируемые блоки данных. Функцией транспортного блока является подготовка к объединению однородных VC-n в группы.

4. TUG-n – информационная структура, состоящая из одного или нескольких TU-n, занимающих фиксированные позиции в нагрузке VC-n высокого порядка. TUG-n, где n=2 или n=3, является группой идентичных TU-n или TUG-n, позволяющая осуществлять смешение полезной нагрузки для увеличения гибкости транспортной сети. TUG-2 состоит из однородной совокупности TU-11, TU-12 или TU-2, TUG-3 состоит из однородной совокупности TUG-2 или TU-3. При помощи TUG объединяются однородные потоки, находящиеся в TU низкого иерархического уровня в одну группу. Мультиплексирование цифровых потоков осуществляется побайтно.

5. AU-n – информационная структура, состоящая из виртуального контейнера высокого порядка и указателя AU (AU PTR), который занимает фиксированное место в цикле STM-N и показывает смещение кадра VC относительно начала кадра STM-N. AU-n обеспечивает адаптацию между информационной посылкой (VC высокого порядка) и STM-N. Используется для дальнейшего укрупнения блоков данных и передачи (транспортировки) их по физической среде. AU обеспечивает сопряжение уровня трактов высшего порядка и уровня секции мультиплексирования на сетевой модели SDH.

Определены два вида административных блоков: AU-4, состоящий из VC-4 и AU PTR, и AU-3, состоящий из VC-3 и AU PTR.

6. AUG – информационная структура, состоящая из однородной совокупности AU-4 или трех AU-3, занимающая фиксированное положение в нагрузке STM. Три AU-3 объединяются в AUG мультиплексированием с чередованием байтов (byte interleaved multiplexing), а AU-4 “преобразуется” в AUG без изменений. В результате формируется единый стандартный блок для дальнейшего преобразования в STM-N.

7. STM-N – информационная структура, состоящая из информационной нагрузки и секционного заголовка, объединенных в блочную цикловую структуру с периодом повторения 125 мкс. Данная информация соответственно подготовлена для последовательной передачи со скоростью, синхронизированной с сетью.

STM-N содержит n групп AUG и секционный заголовок (Section Overhead, SOH), с информацией касающейся кадрирования, обслуживания и работы (цифровой синхросигнал, байты оценки вероятности ошибки, каналы для передачи сигналов управления, идентификатор STM, служебные каналы со скоростью передачи 64 кбит/с). SOH состоит из RSOH (Regenerator SOH), формирующегося в регенерационной секции и MSOH (Multiplexer SOH) формирующегося в мультиплексорной секции.

На рисунке 2.1 показано размещение вышерассмотренных элементов структуры мультиплексирования на сетевой модели SDH.

Рисунок 2.1 - Место элементов структуры мультиплексирования на

сетевой модели SDH

Выводы по подразделу

Согласование информации, поступающей в сеть SDH, производится с помощью информационных структур (C-n, VC-n, TU-n, TUG-n, AU-n, AUG, STM-N), также называемыми элементами структуры мультиплексирования. Каждый элемент имеет свою структуру образования, выполняет свои функции и занимает свое место на сетевой модели SDH. При этом процедуры мультиплексирования элементов в технологии SDH являются синхронными и побайтовыми.

Алгоритм объединения информационных элементов или структура мультиплексирования, согласно рекомендации G.907, приведена на рисунке 2.2. Данная схема является обобщенной, с ее помощью можно объединять сигналы всех существующих иерархий PDH, ячейки ATM и другие сигналы, помещая их в VC, имеющих скорости передачи, приведенные в таблице 2.2.

Рисунок 2.2 - Обобщенный алгоритм мультиплексирования SDH

На данном алгоритме в структурах AU и TU производится обработка указателей (pointer processing). Кроме того, выполняются следующие процессы:

SDH - размещение (SDH Mapping). Процедура согласования сигналов нагрузки к виртуальным контейнерам в границах сети SDH. С помощью этой процедуры цифровые потоки согласуются с VC. В SDH используют синхронное и асинхронное размещение.

SDH - мультиплексирование (SDH Multiplexing). Процедура согласования нескольких сигналов уровня трактов низкого порядка к тракту высокого порядка или нескольких сигналов уровня трактов высокого порядка к мультиплексорной секции. Цифры над стрелкой обозначают число объединяемых потоков.

SDH - выравнивание (SDH Aligning). Процедура, посредством которой в транспортный или административный блок вводится информация о величине отступе начала цикла нагрузки от начала цикла обслуживающего сетевого уровня. Процедура позволяет динамично компенсировать изменения скорости и фазы нагрузки TU или AU.

Данный алгоритм позволяет формировать поток STM любого уровня без промежуточного мультиплексирования в потоки STM-1. Так, например, можно получить STM-4 и STM-16 непосредственно из компонентных потоков E1, E3, E4 в любых комбинациях.

Также в структуре алгоритма присутствует STM-0, который содержит 21 поток E1, что значительно расширяет возможности использования технологии SDH в сетях доступа, так как возможно создание дешёвых одноплатных мультиплексоров.

Рассматриваемый алгоритм допускает неоднозначность формирования STM-N из различных компонентных сигналов, поэтому рекомендация G.7О8 устанавливает следующие правила сетевых соединений:

- при объединениях AUG, одна из которых составлена на основе AU-4, а другая – на основе AU-3, предпочтение отдается первой группе. AUG основанная на AU-3, должна демультиплексироваться до уровня VC-3 или TUG-2 (в зависимости от вида нагрузки) и вновь собираться в AUG по пути TUG-3→VC-4→AU-4;

- при объединениях VC-11, для транспортирования которых можно использовать как TU-11, так и TU-12, предпочтение отдается TU-11. При этом VC-11 может транспортироваться в TU-12 с преобразованием VC-11→VC-12.

Выводы по подразделу

В SDH объединение потоков происходит согласно, утвержденной ITU-T, структуре мультиплексирования, приведенной на рисунке 3.2. Компонентный сигнал, поступающий на данную структуру, вводится в контейнер и далее при помощи операций размещения, мультиплексирования и выравнивания преобразуется в агрегатный модуль STM.

Рассмотренная структура мультиплексирования SDH позволяет:

• объединять сигналы всех существующих иерархий PDH, ячейки ATM, а также другие сигналы и кадры;

• осуществлять ввод/вывод компонентных потоков на уровне трактов без процедуры пошагового мультиплексирования на любой промежуточной станции

• формировать STM-N без промежуточного мультиплексирования в STM-1;

• формировать STM-0, содержащий 21·E1.

Кроме сигналов PDH существует необходимость передавать другие сигналы, скорость которых плохо согласуется со скоростями VC, приведенными в таблице 2.2. Такие сигналы передают в специальных структурах, называемыми сцепками (concatenation).

Под сцепкой понимают процедуру объединения нескольких VC, в результате которой их совокупная емкость может быть использована как один контейнер, в котором обеспечивается целостность последовательности бит. Имеется два вида сцепок – смежные (contiguous) и виртуальные (virtual). Сцепки обоих видов образуют тракт с пропускной способностью, в X раз большей, чем скорость у одиночного контейнера C, но различаются процессами передачи между точками окончания тракта. Сцепки имеют следующее обозначение: VC-n-Xs, где

VC-n – объединяемый VC уровня n;

X – коэффициент сцепки (число объединяемых VC);

s – вид сцепки (c – смежная, v – виртуальная).

Емкость сцепки (скорость передачи информационной нагрузки) определяется по формуле 2.1

, (2.1)

где – емкость объединяемых VC

При смежной сцепке тракт с требуемой пропускной способностью создается по всей трассе, в каждом сетевом элементе. Смежные сцепки определены для виртуальных контейнеров VC-4 и VC-2. Нагрузка размещается в X соседних блоках AU-4 (для VC-4) или TU-2 (для VC-2). Указатель PTR первого из объединенных блоков обозначает начало сцепки, а указатели остальных блоков сообщают о принадлежности данных блоков к сцепке. Трактовый заголовок POH первого блока обслуживает всю сцепку.

В сцепках VC-4-Xc значение X=N, где N=4,16,64,256, что соответствует уровням иерархии STM. Емкость смежных сцепок исходя из формулы 2.1 может быть от V_S=149760·4=599040 кбит/с при X=4 до V_S=149760·64=438338560 кбит/с при X=256.

В сцепках VC-2-Xc значение X=27, à емкость, соответственно, изменяется от V_S=6784·2=13568 кбит/с при X=2 до V_S=6784·7=47448 кбит/с при X=7. Функцией таких сцепок является заполнение “бреши” между VC-2 и VC-3 ступенями по 6784 кбит/с.

При виртуальной сцепке нагрузка разделяется и передается по отдельным VC. Затем она вновь объединяется в конечном пункте. Таким образом, функции сцепки нужны только в окончаниях тракта. Виртуальные сцепки определены для всех VC-n. Каждый из X виртуальных контейнеров, в которых размещается нагрузка сцепки, имеет стандартный POH. Поскольку время передачи по сети отдельных VC-n может различаться, при восстановлении сигнала на конце тракта необходимо компенсировать разности задержек контейнеров и расставить их по местам в сцепке.

Емкость виртуальных сцепок VC-4-Xv и VC-3-Xv равна 149760·X кбит/с и 48384·X кбит/с соответственно, где X=2256.

Емкость виртуальных сцепок VC-2-Xv, VC-12-Xv и VC-11-Xv равна 6784·X; 2176·X; 1600·X кбит/с соответственно, где X=264.

Выводы по подразделу

Сигналы, скорость которых плохо согласуется со скоростями VC, можно передавать при помощи сцепок. Под сцепкой понимают процедуру объединения нескольких VC, в результате которой их совокупная емкость может быть использована как один контейнер, в котором обеспечивается целостность последовательности бит. Сцепки образуют тракт с пропускной способностью, в X раз большей, чем скорость у одиночного контейнера C

Существует два вида сцепок – смежные и виртуальные. При смежной сцепке тракт с требуемой пропускной способностью создается по всей трассе, в каждом сетевом элементе. При виртуальной сцепке нагрузка разделяется и передается по отдельным VC и затем объединяется в конечном пункте.

На рисунке 2.3 приведена цепочка преобразований потока E1 в STM-1

Рисунок 2.3 - Цепочка преобразований потока E1 в STM-1

Поток E1 имеет скорость передачи 2048 кбит/с и состоит из 32 байт, из которых 30 байт несут информационную нагрузку. Контейнер C-12 получается путем добавления к потоку E1 - 2 байт, 1 байт в начало и 1 байт в конец цикла, которые выполняют функции согласования скоростей. При этом период следования импульсов не изменяется: T=125 мкс. Скорость передачи любого цифрового можно определить по формуле 2.2.

, (2.2)

где m=8 – число бит в 1 байте;

N – число байт передаваемого цифрового сигнала;

T – период следования цифрового сигнала.

Для сигналов, имеющих T=125 мкс формула 3.2 примет вид:

, кбит/с (2.3)

Отсюда скорость передачи цикла С-12 будет равна:

кбит/с

На рисунке 2.4 рассмотрено получение контейнера С-12 из потока E1

Рисунок 2.4 - Упрощенная структурная схема образования С-12 из E1

ЗУ – запоминающее устройство, представляет собой буферную память, в которой производится изменение частоты передаваемого сигнала с частоты записи (f_З) на частоту считывания f_СЧ.

– устройство объединения, в котором происходит ввод в сигнал дополнительных байтов;

C – байт, состоящих из битов выполняющих цифровое выравнивание (согласования скоростей);

* – байт, состоящий из балластных битов.

В SDH изображение циклов принято в виде таблиц (матриц), состоящих из n строк и m столбцов, передаваемых за период цикла T. Большинство таких таблиц содержит по 9 строк. Каждый элемент таблицы представляет собой 1 байт (8 бит). Порядок передачи байтов слева направо, а затем сверху вниз, как при чтении страницы. Первый байт цикла расположен в левом верхнем углу таблицы, последний в правом нижнем. Наиболее значащий бит байта передается первым. Контейнер С-12 представленной в виде такой матрицы, показан на рисунке 2.5. В дальнейшем все рассмотренные структуры также будем представлять в виде таких матриц.

Рисунок 2.5 - Контейнер С-12 в матричной форме

Структура VC-12 формируется путем добавления к С-12 байта трактового заголовка – POH. При этом период VC-12: T=125 мкс, а скорость передачи: кбит/с. Формирование VC-12 из C-12 показано на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 - Упрощенная структурная схема образования VС-12 из С-12

Рекомендации ITU-T предполагают два варианта размещения потока E1 в контейнере VС-12: асинхронное и синхронное размещение. Асинхронное размещение используется при работе синхронных участков в плезиохронном окружении. Синхронное размещение целесообразно при создании полностью синхронных зон. При синхронном размещении потока E1 используют – байт-синхронное вложение (в ранних рекомендациях ITU-T также было стандартизировано бит-синхронное вложение, однако позже оно было исключено).

При асинхронном режиме размещения потока E1 в VC-12 используется сверхцикл (мультикадр), состоящий из четырех физических циклов, приведенный в виде матрицы на рисунке 2.7, Период сверхцикла: T=4·125=500 мкс. Сверхцикл содержит 140 байт, скорость передачи сверхцикла

кбит/с.

Рисунок 2.7 - Сверхцикл VС-12

При образовании сверхцикла при асинхронном размещении используется двухстороннее (положительное и отрицательное) цифровое выравнивание, которое предназначено для синхронизации сигнала PDH в соответствии с тактовой частотой сигналов SDH. Целью выравнивания заключается в компенсации разности частот в пределах сети SDH.

При организации TU-12 в сверхцикл вводятся еще 4 байта, принадлежащие TU PTR. В результате матрица, приведенная на рисунок 2.7 является “заполненной” и представляет структуру 16·9 байт, период следования, которых T=500 мкс, а кбит/с.

При байт-синхронном размещении цифровое выравнивание не требуется и понятие сверхцикла не применяется; при формировании TU-12 вместо PTR, добавляется балластный байт.

На рисунке 2.8 приведено формирование цикла TU-12 из VC-12, состоящего из 36 байт, имеющего T=125 мкс и B=2304 кбит/с.

Рисунок 2.8 - Упрощенная структурная схема образования

TU-12 из VС-12

Три TU-12 побайтно мультиплексируются в TUG-2, данный процесс приведен на рис. 2.9, занимая фиксированные места во всех 12 (4·3) колонках цикла последнего

TUG-2 состоит из 36·3=108 (12·9) байт, имеет T=125 мкс и кбит/с. Образованный TUG-2 содержит 3 потока E1.

Рисунок 2.9 - Упрощенная структурная схема образования TUG-2 из TU-12

Семь TUG-2 побайтно мультиплексируются в TUG-3, данный процесс приведен на рисунке 2.10, занимая фиксированные места в 84 (12·7) из 86 колонках цикла TUG-3.

Поскольку расположение нагрузки TUG-3 известно, то TU PTR в блоке TUG-3 заменяется на нуль-указатель (Null Pointer Indication, NPI), который указывает, что данный TUG содержит не VC-3, а группы TUG-2. Остальные байты первого столбца и весь второй столбец цикла TUG-3 заполняются фиксированным балластом. Блок TUG-3 содержит 108·7+2·9=774 (86·9) байта, имеет T=125 мкс и кбит/с. Образованный TUG-3 содержит 21 потока E1.

Рисунок 2.10 - Упрощенная структурная схема образования TUG-3 из TUG-2

Три TUG-3 побайтно мультиплексируются в VC-4, данный процесс приведен на рисунке 2.11, занимая фиксированные места в 258 (86·3) из 261 столбцах цикла VC-4. Два предыдущих столбца VC-4 занимает фиксированный балласт, а самый первый – байты трактового заголовка POH. Блок VC-4 содержит 774·3+3·9=2349 (261·9) байт, имеет T=125 мкс и кбит/с. Образованный VC-4 содержит 63 потока E1.

Рисунок 2.11 - Упрощенная структурная схема образования VC-4 из TUG-3

VC-4 преобразуется в AU-4, данный процесс приведен на рисунке 2.12, путем добавления 9 байтов четвертой строки – AU PTR. Блок AU-4 содержит 2349+9=2358 байт, имеет T=125 мкс и кбит/с.

Рисунок 2.12 - Упрощенная структурная схема образования AU-4 из VС-4

В данном примере AU-4 совпадает с AUG.

AUG преобразуется в STM-1, данный процесс приведен на рисунке 2.13, путем добавлением байт SOH (RSOH → 27 байт и MSOH → 45 байт). Блок STM-1 содержит 2358+27+45=2430 (270·9) байт, имеет T=125 мкс и кбит/с. Образованный STM-1 содержит 63 потока E1.

Рисунок 3.13 - Упрощенная структурная схема образования STM-1 из AUG

Поток E3 состоит из 16 потоков E1, имеет скорость передачи 34368 кбит/с и состоит из 537 байт. Контейнер C-3 содержит 756 (матрица 84·9) байт. В C-3 к введенному потоку E3 добавляется 219 байт, состоящих из битов согласования скоростей и большей частью из балластных битов, данный процесс приведен на рисунке 2.14. При этом обеспечивается как асинхронное, так и синхронное размещение. При синхронном размещении сохраняется целостность байт, и все они занимают фиксированные места в цикле C-3. Контейнер C-3 имеет T=125 мкс и кбит/с.

Рисунок 2.14 - Упрощенная структурная схема образования С-3 из E3

Структура VC-3 формируется путем добавления к С-3 9 байтов трактового заголовка POH. VC-3 содержит 756+9=765 (85·9) байт, имеет T=125 мкс и кбит/с. Формирование VC-3 из C-3 показано на рисунке 2.15.

Рисунок 2.15 - Упрощенная структурная схема образования VС-3 из C-3

Далее возможно два варианта формирования STM-1 из VC-3: через AU-4 или через AU-3. На рисунке 2.16 приведена цепочка преобразований потока E3 в STM-1 через AU-4.

Рисунок 2.16 - Цепочка преобразований потока E3 в STM-1через AU-4

В данном варианте, VC-3 преобразуется в TU-3 путем добавления 9 байт в первый столбец, 3 верхних из которых принадлежат TU PTR, а 6 нижних являются фиксированным балластом, данный процесс приведен на рисунке 2.17. TU-3 содержит 765+9=774 (86·9) байт, имеет T=125 мкс и кбит/с.

Рисунок 2.17 - Упрощенная структурная схема образования TU-3 из VC-3

TUG-3 содержит один TU-3 и имеет структуру аналогичную структуре TU-3. Далее три TUG-3 побайтно мультиплексируются в VC-4, и следует процедура аналогичная рассмотренной, при формировании STM-1 из потока E1. Образованный, таким образом, STM-1 содержит 48 потока E1.

Рассмотрим вариант преобразования потока E3 в STM-1 через AU-3, цепочка преобразований при котором приведена на рисунке 2.18. Данный вариант преобразования более характерен для размещения потока DS-3 американской плезиохронной иерархии, но может использоваться и для размещения потока E3, например, на сетях, где существует необходимость применять как поток STM-0, так и поток STM-1

Рисунок 2.18 - Цепочка преобразований потока E3 в STM-1через AU-3

В данном варианте каждый VC-3 сразу преобразуется в AU-3 путем добавления 3 байт AU PTR, расположенных в начале четвертой строки и 18 балластных байт, вставленных между 29 и 30, а также между 57 и 58 столбцами VC-3, данный процесс приведен на рисунке 2.19. AU-3 содержит 765+3+18=786 байт, имеет T=125 мкс и кбит/с.

Рисунок 2.19 - Упрощенная структурная схема образования AU-3 из VC-3

AUG получается путем мультиплексирования трех AU-3, данный процесс приведен на рисунке 2.20. При мультиплексировании байты AU-3 чередуются, то есть за байтом первого AU-3 следует байт второго AU-3, а затем третьего. Чередование байтов используется для минимизации задержек при буферизации. AUG содержит 786·3=2358 байт, имеет T=125 мкс и кбит/с.

Рисунок 2.20 - Упрощенная структурная схема образования AUG из AU-3

AUG преобразуется в STM-1, аналогично рассмотренному при формировании STM-1 из потока E1

Поток E4 состоит из 64 потоков E1, имеет скорость передачи 139264 кбит/с и состоит из 2176 байт. Цепочка преобразований потока E1 в STM-1 приведена на рисунке 2.21.

Рисунок 2.21 - Цепочка преобразований потока E4 в STM-1

Контейнер C-4 содержит 2340 (матрица 260·9) байт. В C-4 к введенному потоку E4 добавляется 164 байта, состоящих из битов согласования скоростей и балластных битов, данный процесс приведен на рисунке 2.22. При размещении E4 в C-4 используется только отрицательное выравнивание. Контейнер C-4 имеет T=125 мкс и кбит/с.

Рисунок 2.22 - Упрощенная структурная схема образования С-4 из E4

Структура VC-4 формируется путем добавления к С-4 9 байтов трактового заголовка POH. VC-4 содержит 2340+9=2349 (261·9) байт, имеет T=125 мкс и кбит/с. Формирование VC-4 из C-4 показано на рисунке 2.23.

Рисунок 2.23 - Упрощенная структурная схема образования VС-4 из C-4

Далее VC-4 преобразуется в AU-4 и следует процедура аналогичная рассмотренной при формировании STM-1 из потока E1. Образованный, таким образом, STM-1 содержит 64 потока E1.

Выводы по подразделу

Структура мультиплексирования SDH позволяет преобразовывать потоки E1, E3, E4 европейской PDH в поток STM-1.

При формировании потока STM используются следующие пути:

E1: C12→VC-12→TU-12→TUG-2→TUG-3→VC-4→AU-4→AUG→STM-1;

E3: С3→VC-3→TU-3→TUG-3→VC-4→AU-4→AUG→STM-1 или

С3→VC-3→ AU-3→AUG→STM-1;

E4: C4→VC-4→AU-4→AUG→STM-1.

Возможно асинхронное и синхронное размещение потоков PDH в структуре мультиплексирования SDH. Все элементы структуры мультиплексирования (контейнеры, блоки, модули) имеют фиксированное количество байт, “пустое место” заполняется балластными байтами. Элементы структуры мультиплексирования часто представляют в виде матрицы состоящих из n строк и m столбцов, передаваемых за период цикла T=125 мкс. При асинхронном размещении потока E1 применяется сверхцикл с периодом следования 500 мкс. Все операции мультиплексирования являются побайтовыми. Скорость передачи цикла определяется как:

, кбит/с.

Поток STM-1 может максимально содержать 63 потока E1, 3 потока E3 или поток E4.

Цикл или кадр (frame) STM-1, обычно представляют в виде матрицы, (270·9 байт), приведенной на рисунке 2.24, имеющей длительность T=125 мкс и скорость передачи B=155520 кбит/с.

Рисунок 2.24 – Структура цикла STM-1

Первые 9 столбцов цикла STM-1 (9·9=81 байт) несут служебные сигналы. Строки 1-3 занимает заголовок RSOH (9·3=27 байт), а строки 5-9 заголовок – MSOH (9·5=45 байт). Четвертая строка отведена для AU PTR (9·1=9 байт). Остальные 261 столбцов цикла (261·9=2349 байт) предназначены для информационной нагрузки.

Данную структуру можно развернуть в виде одномерной выборки с периодом следования T=125 мкс, состоящей из 2430 байт. Такая развертка, представленная на рисунке 2.25, осуществляется построчно с 1 строки по 9.

Рисунок 2.25 – Соответствие между одномерной и матричной структурами цикла STM-1

Структура цикла STM-N, представленная в виде матрицы, приведена на рисунке 2.26. Данная матрица имеет формат 9 строк на 270·N столбцов (2430·N байт), имеет длительность T=125 мкс и скорость передачи B=155520·N кбит/с.

Рисунок 2.26 – Структура цикла STM-N

STM-N всех уровней иерархий построены аналогично. 1/30 часть цикла STM-N занимают служебные сигналы (RSOH – 9·3·N=27·N байт, MSOH – 9·5·N=45·N байт, AU PTR – 9·1·N=9·N байт), остальные байты предназначены для информационной нагрузки.

STM-N образуется путем мультиплексирования STM-1, которое может осуществляться двумя способами: покаскадно и непосредственно.

При покаскадном мультиплексировании поток STM более высокого уровня иерархии получается путем объединения 4 STM предыдущего уровня иерархии, то есть, возможны следующие преобразования – 4·STM-1 → STM-4; 4·STM-4 → STM-16; 4·STM-16 → STM-64; 4·STM-64 → STM-256.

При непосредственном мультиплексировании поток STM-N можно получить путем объединения N потоков STM-1, то есть преобразованием N·STM-1→ STM-N, где N=16, 64, 256.

При непосредственном мультиплексировании используется чередование байтов, а при каскадном чередование групп байтов, при чем число байт в группе равно кратности мультиплексирования предыдущего каскада. Сравнение покаскадного и непосредственного мультиплексирования приведено на рисунке 2.27.

Рисунок 2.27 – Сравнение непосредственного и покаскадного мультиплексирования на примере формирования STM-16

Выводы по подразделу

Цикл STM-1, который можно представить в одномерной или матричной форме имеет период следования T=125 мкс, скорость передачи B=155520 кбит/с и состоит из 2430 байт. Из 2430 байт – 2349 предназначены для информационной нагрузки, а 81 несут служебные сигналы.

Цикл STM-N состоит из 2430·N байт, имеет длительность T=125 мкс и скорость передачи B=155520·N кбит/с. При этом STM-N всех уровней иерархий строятся аналогично. STM-N можно образовать из STM-1 путем покаскадного или непосредственного мультиплексирования.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие элементы структуры мультиплексирования используются в SDH?
2. Назначение и виды C, VC?
3. Назначение TU, TUG, AU, AUG, AU и STM?
4. Какое место занимают элементы структуры мультиплексирования на сетевой модели SDH?
5. Какие операции производятся в структуре мультиплексирования SDH?
6. Какие возможности обеспечивает структура мультиплексирования SDH?
7. Что такое сцепки и зачем они применяются?
8. Чем отличаются смежная и виртуальная сцепки?
9. Сколько различных потоков европейской PDH можно преобразовать в STM-1?
10. Какие этапы преобразования потоков E1, E3, E4 в STM-1
11. Чем отличается асинхронное и синхронное размещение потоков?
12. Для чего применяют сверхцикл?
13. Каково назначение балластных байтов?
14. Как определяется скорость передачи различных структур?
15. Сколько байт в VC-12, VC-3, VC-4?
16. Какая скорость передачи TU-12, TU-3, AU-3, AU-4?
17. Сколько столбцов в TUG-2, TUG-3, AUG?
18. Какова структура циклов STM-1, STM-N?
19. В чем отличие непосредственного и покаскадного мультиплексирования?

Пример 1

Вычислить максимальное количество VC-12, которые можно разместить в цикле STM-64.

Решение:

Количество VC-12 в STM-1 – 63

Количество STM-1 в STM-64 – 64

Количество VC-12 в STM-64 – 63·64=4032

Пример 2

Сколько ячеек ATM (ячейка имеет размер 53 байта) можно разместить в VC-4.

Решение:

Емкость VC-4 – 2349 байт

Емкость информационной нагрузки VC-4 – 2340 байт

Число ячеек ATM –

Пример 3

Определить смежную сцепку, при помощи которой целесообразно передать цифровую последовательность, состоящую из 350 байт.

Решение:

Смежные сцепки определены для VC-2 и VC-4

Максимальная скорость сигнала, передаваемая в VC-2 –

= 6784 кбит/с

Скорость передачи 350 байт – кбит/с

Смежная сцепка для VC-2 имеет вид: VC-2-Xc.

Коэффициент сцепки –

Искомая сцепка – VC-2-4c

Задача 1

Определить максимальное число ОЦК (B=64 кбит/с), которые можно передать в цикле STM-1, размещая ОЦК в VC-11.

а) 2520

б) 2016

в) 1890

г) 1512

Задача 2

Какая скорость передачи информации в сцепке VC-12-8v

а) 12800 кбит/с

б) 16384 кбит/с

в) 17408 кбит/с

г) 17920 кбит/с

Задача 3

Сколько бит содержит указатель PTR блока TU-3

а) 3

б) 8

в) 24

г) 81

Задача 4

Сколько VC-3 можно разместить в цикле STM-16.

а) 16

б) 48

в) 50

г) 64

Задача 5

Сколько байт занимает RSOH в STM-4.

а) 27

б) 72

в) 81

г) 108

Задача 6

Определить скорость передачи POH в VC-4

а) 64 кбит/с

б) 576 кбит/с

в) 149760 кбит/с

г) 150336 кбит/с

Задача 7

Определить место положения второго байта, третьего из семи TUG-2 мультиплексируемого в TUG-3, в цикле TUG-3.

а) 2

б) 6

в) 9

г) 11

Задача 8

Сколько STM и какого уровня иерархии можно использовать для передачи 2·E4, 9·E3 и 260·E1.

а) 1·STM-16

б) 2·STM-4

в) 1·STM-4

г) 10·STM-1