Материал: Телекоммуникационные системы и сети - КНИГА

Если местные «часы» системы передачи (тактовые импульсы) подводятся и в ту, и в другую сторону, то одной команды: «Внимание! Произошло согласование скоростей» будет мало. Нужно еще сообщить на приемную станцию, какое согласование произошло: положи-тельное или отрицательное, вставлен ложный импульс или исключен информационный. Для этой цели вводят команду «Вид согласования посылая по другому служебному каналу 1 при положительном согласовании и 0 при отрицательном. Для надежности ее также по-вторяют 3 раза. Комбинация 111 во втором служебном канале (орга-низованном также за счет части «пустых» интервалов) будет воспринята как сигнал о том, что в цифровой поток вставлен ложный им-пульс как комбинация 000 - что из потока «вырезан» информационный бит устройства распознания команд выполнены таким образом, что они сработают даже в том случае, когда в командах «выживут» всего по одному биту, а остальные «погибнут» в борьбе с помехами.

Так что же, исключенный на передаче информационный бит пропадет совсем? Нет. Его посылают вдогонку по третьему служебному каналу, причем для верности тоже повторяют 3 раза. Итак, приемник цифровой системы передачи по первой команде (комбинация 111) что, что произошло согласование, по второй команде поймет, что нужно или ликвидировать ложный импульс (комбинация 000), или восстановить пропущенный информационный (комбинация ,а по информации, взятой из третьего служебного канала, определит, какой бит пропущен - 1 (комбинация 111) или 0 (комбинация-000).

Объединение потоков с выравниванием скоростей получило на-звание плезиохронного (почти синхронного), а существующая иерархия скоростей передачи цифровых потоков, а, значит, и систем пере-дачи типа ИКМ - плезиохронной цифровой иерархией (в англоязыч-

ном написании Plesiohronous Digital Hierarhy - PDH).

Плезиохронная цифровая иерархия была разработана в начале 90-х годов прошлого столетия. На системы передачи данной иерархии возлагались большие надежды. Однако она оказалась очень негибкой чтобы вводить в цифровой поток высокоскоростной или выводить из него низкоскоростные потоки, необходимо полностью «расшивать», а затем снова «сшивать» высокоскоростной поток. Это требует установки большого числа мультиплексоров и демультиплексоров. Ясно, что делать эту операцию часто весьма дорого. На рис. 6.6 показана операция выделения потока со скоростью 2 Мбит/с из PDH потока со скоростью 140 Мбит/с.

В этом случае пришлось один поток со скоростью 140 Мбит/с демультиплексировать в четыре потока со скоростями 34 Мбит/с; затем один поток в 34 Мбит/с - в четыре потока 8 Мбит/с и только после это-го расшить» один поток 8 Мбит/с на четыре потока со скоростями 2 Мбит/с.

Рис. 6.6. Выделение сигнала со скоростью 2 Мбит/с из плезиохронного цифрового потока 140 Мбит/с

Только таким сложным путем можно вывести или ввести поток пользователя в PDH-системах передачи.

Недостатком систем передачи плезиохронной цифровой иерархии является также то, что при нарушении синхронизации группового сиг нала восстановление синхронизации первичных цифровых потоков происходит многоступенчатым путем, а это занимает довольно много времени. В настоящее время среди систем передачи PDH «выживают» только системы первого уровня иерархии, снабженные новой ап паратурой так называемого гибкого мультиплексирования, которая обеспечивает кроссовые соединения каналов 64 кбит/с; выделение и ввод отдельных каналов 64 кбит/с в любом наборе; пользовательские интерфейсы от двухпроводных окончаний для телефона до оконча­ний базового доступа в цифровую сеть с интеграцией услуг; видео-конференцсвязь и многое другое. Можно сказать, что гибкие мульти­плексоры немного продлили жизнь PDH систем.

Но самое главное, что заставило уже в середине 80-х годов XX в. искать новые подходы к построению цифровых иерархий систем пе­редачи, это почти полное отсутствие возможностей автоматически контролировать состояние сети связи и управлять ею. А без этого создать надежную сеть связи с высоким качеством обслуживания практически невозможно. Все эти факторы и побудили разработать еще одну цифровую иерархию.

6.2. Синхронная цифровая иерархия

Синхронные транспортные модули. Новая цифровая иерархия была задумана как скоростная информационная автострада для транспортирования цифровых потоков с разными скоростями. В этой иерархии объединяются и разъединяются потоки со скоростями 155,520 Мбит/с и выше. Поскольку способ объединения потоков был выбран синхронный, то данная иерархия получила название синхрон-ной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy-SDH). Для транспортирования цифрового потока со скоростью 155 Мбит/с создается синхронный транспортный модуль (Synchronous Trasport Module) STM-1. Его упрощенная структура дана на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Структура синхронного транспортного модуля STM-1

Модуль представляет собой фрейм (рамку) 9 x 270 = 2430 байт. Кроме передаваемой информации (называемой в литературе полезной на-грузкой), он содержит в 4-й строке указатель (Pointer, PTR), опреде-ляющий начало записи полезной нагрузки.

Чтобы определить маршрут транспортного модуля, в левой части рамки записывается секционный заголовок (Section Over Head -SОН). Нижние 5 x 9 = 45 байтов (после указателя) отвечают за достав-ку информации в то место сети, к тому мультиплексору, где этот транспортный модуль будет переформировываться. Данная часть заголовка так и называется: секционный заголовок мультиплексора MSОН). Верхние 3 x 9 = 27 байтов (до указателя) представляют собой секционный заголовок регенератора (RSOH), где будут осуществ-ляться восстановление потока, «поврежденного» помехами, и ис­правление ошибок в нем.

Один цикл передачи включает в себя считывание в линию такой прямоугольной таблицы. Порядок передачи байтов - слева направо, свеpxy вниз (так же, как при чтении текста на странице). Продолжи-тельность цикла передачи STM-1 составляет 125 мкс, т.е. он повторя­ется с частотой 8 кГц. Каждая клеточка соответствует скорости пере­дачи 8 бит • 8 кГц = 64 кбит/с. Значит, если тратить на передачу в ли нию каждой прямоугольной рамки 125 мкс, то за секунду в линию бу дет передано 9 x 270 x 64 Кбит/с = 155520 Кбит/с, т.е. 155 Мбит/с.

Таблица 6.1. Синхронная цифровая иерархия

Для создания более мощных цифровых потоков в SDH-системах формируется следующая скоростная иерархия (табл. 6.1): 4 модуля STM-1 объединяются путем побайтового мультиплексирования в мо­дуль STM-4, передаваемый со скоростью 622,080 Мбит/с; затем 4 модуля STM-4 объединяются в модуль STM-16 со скоростью пе­редачи 2488,320 Мбит/с; наконец 4 модуля STM-16 могут быть объединены в высокоскоростной модуль STM-64 (9953,280 Мбит/с).

На рис. 6.8 показано формирование модуля STM-16. Сначала каж дые 4 модуля STM-1 с помощью мультиплексоров с четырьмя входа­ми объединяются в модуль STM-4, затем четыре модуля STM-4 муль­типлексируются таким же 4-входовым мультиплексором в модуль STM -16. Однако существует мультиплексор на 16 входов, с помощью которого можно одновременно объединить 16 модулей STM-1 в модуль STM 16.

Рис. 6.8. Формирование синхронного транспортного модуля STM-16

Формирование модуля STM-1. В сети SDH применены принципы контейнерных перевозок. Подлежащие транспортировке сигна-лы предварительно размещаются в стандартных контейнерах (Соntainer- С). Все операции с контейнерами производятся независимо от их содержания, чем и достигается прозрачность сети SDH, т.е. способность транспортировать различные сигналы, в частности, сигналы PDH.

Наиболее близким по скорости к первому уровню иерархии SDH (155,520 Мбит/с) является цифровой поток со скоростью 139,264 Мбит/с, образуемый на выходе аппаратуры плезиохронной цифровой иерархии ИКМ-1920. Его проще всего разместиьт в модуле STM-1. Для этого поступающий цифровой сигнал сначала «упаковывают» в контейнер (т.е. размещают на определенныx позициях его цикла), который обозначается С-4.

Рамка контейнера С-4 содержит 9 строк и 260 однобайтовых столбцов. Добавлением слева еще одного столбца – маршрутного или трактового заголовка (Path Over Head - РОН) - этот контейнер преобраэуется в виртуальный контейнер VC-4. Наконец, чтобы поместить виртуальный контейнер VC-4 в модуль STM -1, его снабжают указателем (PTR), образуя таким образом административный блок AU-4 (Administrative Unit), а последний помещают непосредственно в модуль STM-1 вместе с секционным заголовком SОН (рис. 6.9. и рис. 6.7).

Синхронный транспортный модуль STM-1 можно загрузить и плезиохроными потоками со скоростями 2,048 Мбит/с. Такие потоки формируются аппаратурой ИКМ-30, они широко распространены в современных сетях.

Рис. 6.9. Размещение контейнеров в модуле STM-1

Для первоначальной «упаковки» использует ся контейнер С12. Цифровой сигнал размещается на определен­ных позициях этого контейнера. Путем добавления маршрутного, или транспортного, заголовка (РОН) образуется виртуальный кон тейнер VC-12. Виртуальные контейнеры формируются и расфор мировываются в точках окончаниях трактов.

В модуле STM-1 можно разместить 63 виртуальных контейнера VC-12. При этом поступают следующим образом. Виртуальный кон­тейнер VC-12 снабжают указателем (PTR) и образуют тем самым транспортный блок TU-12 (Tributary Unit). Теперь цифровые потоки разных транспортных блоков можно объединять в цифровой поток 155,520 Мбит/с (рис. 6.10). Сначала три транспортных блока TU-12 путем мультиплексирования объединяют в группу транспортных бло ков TUG-2 (Tributary Unit Group), затем семь групп TUG-2 мультиплек­сируют в группы транспортных блоков TUG-3, а три группы TUG-3 объединяют вместе и помещают в виртуальный контейнер VC-4. Да­лее путь преобразований известен.

На рис. 6.10 показан также способ размещения в STM-1 трех пото ков от аппаратуры плезиохронной цифровой иерархии ИКМ-480 (34,368 Мбит/с).

Плезиохронные цифровые потоки всех уровней размещаются в контейнерах С с использованием процедуры выравнивания скоро­стей (положительного, отрицательного и двухстороннего).

Наличие большого числа указателей (PTR) позволяет совершенно четко определить местонахождение в модуле STM-1 любого цифрового потока со скоростями 2,048; 34,368 и 139,264 Мбит/с. Выпускаемые про­мышленностью мультиплексоры ввода-вывода (Add/Drop Multiplexer -ADM) позволяют ответвлять и добавлять любые цифровые потоки.

Рис. 6.10. Ввод плезиохронных цифровых потоков в синхронный транспортный модуль STM-1

Важной особенностью аппаратуры SDH является то, что в трактовых и сетевых заголовках помимо маршрутной информации создается много информации, позволяющей обеспечить наблюдение и управление всей сетью в целом, дистанционные переключения в мультиплексорах по требованию клиентов, осуществлять контроль и диагностику, своевременно обнаруживать и устранять неисправнсности, реализовать эффективную эксплуатацию сети и сохранить высо-кое качество предоставляемых услуг.