Структура и работа синхронного транспортного модуля.

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 синхрон­ной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy - SDH).

Для транспортирования цифрового потока со скоростью 155 Мбит/с создается синхронный транспортный модуль STM-1. Его упрощенная структура дана на рис. 6.7. Модуль представляет собой фрейм (рамку) 9 • 270 = 2430 байт.Кроме передаваемой информации, он содержит в 4-й строке указатель (Pointer, PTR), опреде­ляющий начало записи полезной нагрузки.

Чтобы определить маршрут транспортного модуля, в левой части рамки записывается секционный заголовок (Section Over Head -SОН). Нижние 5 • 9 = 45 байтов (после указателя) отвечают за достав­ку информации в то место сети, к тому мультиплексору, где этот транспортный модуль будет переформировываться.

Данная часть заголовка так и называется: секционный заголовок мультиплексора (MSOH). Верхние 3•9 = 27 байтов, до указателя представляют собой секционный заголовок регенератора (RSOH), где будут осуществ­ляться 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, сверху вниз.

Продолжи­тельность цикла передачи STM-1составляет 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 линию каждой прямоугольной рамки 125 мкс, то за секунду в линию бу­дет передано 9 • 270 • 64 Кбит/с = 155520 Кбит/с, т.е. 155 Мбит/с.

Для создания более мощных цифровых потоков в SDH-системах формируется следующая скоростная иерархия;

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).

Наиболее близким по скорости к первому уровню иерархии SDH (155,520 Мбит/с) яв-ляется цифровой поток со скоростью 139,264 Мбит/с,образуемый на выходе аппаратуры плезиохронной цифровой иерархии ИКМ-1920.

Его проще всего размес­тить в модуле STM-1. Для этого поступающий цифровой сигнал сначала «упаковывают» в контейнер, 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 преобразуется 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 SOH (рис. 6.9. и рис. 6.7).

Синхронный транспортный модуль STM-1 можно загрузить и плезиохронными потоками со скоростями 2,048 Мбит/с. Такие пото­ки формируются аппаратурой ИКМ-30, они широко распространены в современных сетях. Для первоначальной «упаковки» использует­ся контейнер С12.Цифровой сигнал размещается на определен­ных позициях этого контейнера. Путем добавления маршрутного, или транспортного, заголовка (РОН) образуется виртуальный кон­тейнер VC-12. Виртуальные контейнеры формируются и расфор­мировываются в точках окончаниях трактов.

В модуле STM-1 можно разместить 63 виртуальных контейнера VC-12. При этом посту-пают 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 бло­ков 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.

Плезиохронные цифровые потоки всех уровней размещаются в контейнерах С с использованием процедуры выравнивания скоро­стей.

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 позволяют ответвлять и добавлять любые цифровые потоки.

Как и в ПЦИ, на каждом уровне СЦИ стандартизированы скоро­сти передачи группового сигнала и структуры циклов. МСЭ-Т принял рекомендации по следующим уровням: первый уровеньсо скоро­стью передачи 155,52 Мбит/с; четвертый уровеньсо скоростью передачи 622,08 Мбит/с; шестнадцатый уровеньсо скоростью передачи 2488,32 Мбит/с. Скорости соответствующих уровней получаются умножением скорости первого уровня на число, соот­ветствующее наименованию уровня.

В качестве основного формата сигнала в СЦИ принят синхрон­ный транспортный модуль- СТМ, имеющий скорость передачи 155,52 Мбит/си вклю­чающий в себя цифровые потоки европейского и североамерикан­ского стандартов ПЦИ. Синхронный транспортный модуль представляет собой блочную циклическую структуру с периодом повторения 125 мкс.

Основной модуль STM-1, модули высших уровней STM-4, STM-16, STM-64 и STM-256 кроме основной инфор­мационной нагрузки, несут значительный объем избыточных сигна­лов, обеспечивающих функции контроля, управления и обслуживания и ряд вспомогательных функций.

Структурная схема временного группообразования или мультип­лексирования для STM-N потоков ПЦИ европейского и североаме­риканского стандартов приведена на рис. 11.

Исходная информационная нагрузка пакуется в контейнеры Ссоответствующего уровня, представляющие базовые элементы структуры мультиплексирования SDH, соответствующих уровням ПЦИ. Рассмотрим пример формирования синхронного транспортного модуля N-го уровня.

 

Четверичный цифровой поток европейского стандарта Е4 со ско­ростью передачи 140 Мбит/с, что соответствует 2176 байтам на длительности цикла Тц = 125 мкс, путем добавления выравниваю­щихбайт преобразуется в контейнер уровня С-4;

Третичный циф­ровой поток ЕЗ с числом 537 байт на длительности Тц = 125 мкс путем добавления выравнивающих байт преобразуется в контейнер уровня С-3. Аналогично цифровой поток североамериканского стан­дарта ПЦИ уровня DS3 со скоростью передачи 45 Мбит/с преобразу­ется также в контейнер уровня С-3. Первичный цифровой поток Е1путем добавления выравнивающих бит преобразуется в контейнер типа С-12, а североамериканский DS1 - в контейнер С-11.

Затем контейнеры С-4, С-3, С-12 или С-11 посредством опера­ции размещенияпреобразуются в виртуальные контейнеры VCсоответствующего уровня с периодом 125 или 250 мкс. Виртуальный контейнер VC получается из контейнера Спутем добавления в структуру последнего байт трактового заго­ловка РОН(Path Over Head), обеспечивающего контроль качества тракта и передачу аварийной и эксплуатационной информации.

Условно операция размещения заключается в том, что информа­ция, содержащаяся в контейнере С, размещается на определенных позициях виртуального контейнера, чередуясь с битами трактового заголовка.

Для европейского стандарта СЦИ имеют место следующие типы виртуальных контейнеров:

VC-12,содержащий контейнер С-12 и трактовый заголовок -РОН, который путем выравнивания, заключающегося в добавлении байт указателя PTR(PoinTeR - указатель),преобразуется в ком­понентный блокуровня TU-12(Tributary Unit - TU);

VC-3 - виртуальный контейнер высшего уровня, содержащий контейнер С-3, трактовый заголовок - РОН, и далее выравнивани­ем и добавлением байт указателя PTR преобразуется в компо­нентный блокуровня TU-3;

VC-4 - виртуальный контейнер высшего уровня, содержащий контейнер С-4, трактовый заголовок, и путем выравнивания и добав­ления байт PTR преобразуется в административный блок AU-4(Administrative Unit - AU).

Соответствующим мультиплексированием с коэффициентами мультиплексирования равными 3, 7 и 1, формируются группы компонентных блоков TUG (Tributary Unit Group) второго TUG-2и третьего (высшего) TUG-Зуровней.

Как следует из рис. 11, виртуальный контейнер VC-4 формиру­ется либо на основе контейнера С-4, либо путем мультиплексиро­вания с коэффициентом мультиплексирования, равным 3, из компонентных блоков TUG-З. Виртуальный контейнер VC-4 преоб­разуется в административный блок AU-4, а последний с помощью мультиплексирования преобразуется в группу административных блоков AUG.

Формирование синхронного транспортного модуля уровня N STM-N осуществляется путем мультиплексирования группы адми­нистративных блоков с коэффициентом мультиплексирования, равным N порядку STM, и добавлением в его структуру заголовка регенерационной секции RSOH(Regeneration Section Over Head) и заголовка мультиплексной секции MSOH(Multiplex Section Over Head).