Цифровая первичная сеть – принципы построения и тенденции развития

      
 
 
 

4. ПРОЦЕССЫ ЗАГРУЗКИ/ВЫГРУЗКИ ЦИФРОВОГО ПОТОКА

     Рассмотрим  процессы, связанные с загрузкой  и выгрузкой цифрового потока в транспортный модуль системы SDH (транспортный модуль STM-N). Процесс загрузки цифрового  потока в транспортные модули представлен  схематически на рис. 4.1.

       
Рисунок 4.1.Процесс загрузки цифрового потока в синхронные транспортные модули (STM-N)

     В качестве примера рассмотрим процесс  формирования синхронного транспортного  модуля STM-1 из нагрузки потока Е1 (рис.4.2).  
 
 
 
 

      Рисунок 4.2.Формирование синхронного транспортного модуля STM-1 из нагрузки потока Е1.

     Как видно из рисунка, в процессе формирования синхронного транспортного модуля к нагрузке сначала добавляются  выравнивающие биты, а также фиксированные, управляющие и упаковывающие  биты. Ниже более подробно остановимся  на процессе выравнивания скорости нагрузки при формировании контейнера С-n (процессе стаффинга в системе SDH). К сформированному  контейнеру С-12 добавляется заголовок  маршрута VC-12 РОН (Path Overhead), в результате формируется виртуальный контейнер.

     Добавление  к виртуальному контейнеру 1 байта  указателя (PTR) превращает первый в блок нагрузки (TU). Затем происходит процедура  мультиплексирования блоков нагрузки в группы блоков нагрузки (TUG) различного уровня 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 (рис. 3.14), SОН состоит из заголовка  регенераторной секции (RSOH) и заголовка  мультиплексорной секции (MSOH). К структуре заголовка еще вернемся при рассмотрении форматов заголовков, где будут рассмотрены значения байтов SОН.

     Как видно, процесс загрузки цифрового  потока связан с использованием процессов  выравнивания (битового стаффинга), активностью  указателей, а также с использованием заголовков РОН и SOH. В этом разделе  мы рассмотрим процессы выравнивания скорости загружаемого цифрового потока и их влияние на параметры цифровой нагрузки.

     Известно, размер контейнера в системе передачи SDH стандартизирован. Его размер несколько  больше размера, необходимого для загрузки потока PDH соответствующего уровня иерархии с учетом максимально допустимой вариации скорости загружаемого потока. При загрузке цифрового потока производится процедура выравнивания его скорости методом битового стаффинга, для  этого используется часть контейнера.

     Различают два типа битового стаффинга:

• плавающее выравнивание предусматривает не только компенсацию разницы в скоростях загружаемых цифровых потоков, но и ее вариацию. В этом случае полезная нагрузка в контейнере может гибко увеличиваться и уменьшаться, давая возможность грузки в контейнер потока с вариацией скорости. Для обеспечения плавающего выравнивания в нескольких частях контейнера предусматриваются поля переменного стаффинга. Периодически повторяемые индикаторы стаффинга определяют, является ли бит в поле переменного стаффинга информационным или битом выравнивания и подлежит уничтожению в процессе выгрузки;
• фиксированное выравнивание предусматривает добавление в состав контейнера дополнительных битов для того, чтобы его размер соответствовал стандартному. В отличие от процесса плавающего выравнивания, где стаффинговые биты идентифицируются индикаторами, в процессе фиксированного выравнивания индикаторы не используются. Место расположения стаффингового поля определено структурой контейнера.

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

      В качестве примера рассмотрим загрузку потока 140 Мбит/с в транспортный модуль STM-1 (рис. 4.3).

     Рисунок 4.3. Загрузка потока 140 Мбит/с в синхронный транспортный модуль 

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

     Процедура выравнивает вариацию скорости. Допустимые значения вариации скорости загружаемых  потоков иерархии PDH представлены в  табл. 4.1.

     Таблица 4.1.

     Допустимые  значения вариации скорости загружаемого 
потока и различные типы контейнеров 

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

 

      В качестве второго примера рассмотрим загрузку потока 34 Мбит/с (ЕЗ), представленную на рис. 4.4.

      
Рисунок 4.4.Загрузка потока E3 (34 Мбит/с). 

     Как следует из рисунка, загрузка потока ЕЗ в трибутарную группу TUG-3 во многом аналогична загрузке потока Е4, представленной на рис.4.2. И в том, и в другом случае используются виртуальные контейнеры высокого уровня - VC-3 и VC-4 соответственно. В обоих случаях используется процедура стаф-финга, причем как  фиксированного (биты R), так и плавающего или переменного (биты S). Для идентификации  битов переменного стаффинга  используются индикаторы стаффинга (биты С). Существенно, что на рис. 4.3 помимо процедуры стаффинга представлена также структура заголовков, в  частности заголовок маршрута высокого уровня VC-3 РОН. Ниже рассмотрены основные информационные поля, входящие в этот заголовок.

      В качестве примера виртуального контейнера низкого уровня рассмотрим асинхронную  загрузку потока 2 Мбит/с - наиболее часто  используемый вариант загрузки цифрового  потока (рис.4.5). На рис.4.5 представлена побайтовая структура загруженного в синхронный транспортный модуль потока головка РОН (V5, J2, N2 и К4). Как видно  пользуются процедуры фиксированного и плавающего выравнивания.

      
Рисунок 4.5.Асинхронная загрузка потока 2 Мбит/с в синхронный транспортный модуль. 

     Процедуры мультиплексирования внутри иерархии SDH.

     Наиболее  важными потоками иерархии SDH являются потоки STM-1, STM-4 и STM-16. Рассмотрим процедуры  мультиплексирования между этими  уровнями, схематически представленные на рис.4.6.

      Рисунок 4.6.Синхронное мультиплексирование внутри иерархии SDH.

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

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

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

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

     4.1 Структура заголовка POH

 

     Заголовок маршрута РОН выполняет функции  контроля параметров качества передачи контейнера. Он сопровождает контейнер  по маршруту следования от точки формирования до точки расформирования. Структура  и размер заголовка РОН определяются типом соответствующего контейнера. Следовательно, различаются два основных типа заголовков: 
- заголовок маршрута высокого уровня (High-order РОН - НО-РОН), используемый для контейнеров VC-4/VC-3;

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

     Рассмотрим  подробно структуру заголовка маршрута высокого уровня. Структура заголовка  НО-РОН представлена на табл.4.2.

     Таблица 4.2.

     Структура заголовка HO - POH.

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

     Поле  идентификатора маршрута (J1) передается в 16-ти последовательных циклах и состоит  из 15-байтовой последовательности идентификаторов  маршрута и 1 байта суммы CRC-7 для идентификации  ошибок в трассе маршрута. Идентификаторы маршрута представляют собой последовательность ASCII-символов в формате, соответствующем ITU-T E.164, и используются для того, чтобы принимаемый терминал получал  подтверждение о связи с определенным передатчиком (идентификация точки  доступа к маршруту). Структура J1 схематически представлена на табл.4.3.

     Таблица 4.3.

     Структура информационного поля J1 с цикловой структурой. 

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

 

     Рассмотрим  основные информационные поля в составе  НО-РОН. 
Байт BЗ используется для контроля четности (процедура ВIР - 8). Более подробно об этом будет сказано ниже.

     Указатель типа полезной нагрузки С2 определяет тип полезной нагрузки, передаваемой в контейнере. Основные типы полезной нагрузки определены в ITU-T G.707, кроме  того, ITU-T определил несколько дополнительных рекомендаций, связанных с передачей  в системе SDH нагрузки ATM и FDDI). Значения байта С2 и соответствующие типы нагрузки приведены в табл.4.4.  

     Таблица 4.4.

     Значения  указателя типа полезной нагрузки. 

Бинарный  вид	EX	Значение
00000000  00000001  00000010  00000011  00000100  00010010  00010011  00010100  00010101  11111110  11111111	0  01  02  03  04  12  13  14  15  FE  FF	контейнер не загружен контейнер загружен, нагрузка не специфицирована  структура TUG синхронный TU-n асинхронная загрузка 34 или 45 Мбит/с асинхронная загрузка 140 Мбит/с загрузка ATM загрузка MAN (DQDB) загрузка FDDI тестовый  сигнал по O.181 VC - AIS в  случае поддержки ТСМ