638_Nosov_V.I._RRL_STSI_Osnovy_TSPS__i_postroenija_RRL_

нить изложенные в параграфе 2.1 недостатки плезиохроныых цифровых иерархий.

Принципами СЦИ предусматривается создание на сети связи универсальной транспортной системы (ТС), органически объединяющей сетевые ресурсы, которые выполняют функции передачи информации, контроля и управления (оперативного переключения, резервирования и др.). ТС является базой для всех существующих и планируемых служб, интеллектуальных, персональных и других сетей.

Информационной нагрузкой ТС СЦИ могут быть сигналы любой из существующих ПЦИ, потоки ячеек АТМ или иные цифровые сигналы. Аналоговые сигналы должны быть предварительно переведены в цифровую форму, что может быть выполнено с помощью имеющегося на сети или нового оборудования.

Универсальные возможности транспортирования разнородных сигналов достигаются в СЦИ благодаря использованию принципа контейнерных перевозок. В ТС СЦИ перемещаются не сами сигналы нагрузки, а новые цифровые структуры – виртуальные контейнеры, в которых размещаются сигналы нагрузки. Сетевые операции с контейнерами выполняются независимо от их содержания. После доставки на место и выгрузки из контейнеров сигналы нагрузки обретают исходную форму. Поэтому ТС СЦИ является всемерно прозрачной и может немедленно использоваться для развития любых действующих сетей.

ТС СЦИ содержит информационную сеть и систему контроля и управления (далее кратко - систему обслуживания) [5,8].

2.2.1 Информационная сеть

Архитектура информационной сети установлена в Рекомендации МСЭ-Т G.803. Информационная сеть СЦИ построена по функциональным слоям, связанным отношениями клиент/слуга. Клиентом для верхнего слоя сети является потребитель. Сам верхний слой, в свою очередь, выступает в роли клиента для следующего и т.д. Все слои выполняют определенные функции и имеют стандартизованные точки доступа. Каждый слой оснащен собственными средствами контроля и управления, что минимизирует операции при авариях и снижает влияние аварий на другие слои. Функции каждого слоя не зависят от способа физической реализации нижнего обслуживающего слоя. Каждый слой может создаваться и развиваться независимо. Указанное послойное построение облегчает создание и эксплуатацию сети и позволяет достичь наиболее высоких тех- нико-экономических показателей [1,3,4].

Сеть СЦИ содержит три топологически независимых слоя (рис. 2.3) каналов, трактов и среды передачи, которые разделяются на более специализиро-

81

ванные.

Рисунок 2.3 – Послойное строение сети СЦИ

Сети слоя каналов соединяют различные комплекты оконечной аппаратуры СЦИ и терминалы потребителей. Слой каналов поддерживает такие службы, как служба аренды каналов, служба пакетной коммутации (ATM, Ethernet, IP), коммутации основных цифровых каналов и др.

Ниже лежит слой трактов. Он делится на два слоя: трактов нижнего и верхнего ранга. Сети трактов полностью независимы от физической среды и могут иметь собственную топологию. В слое трактов осуществляется программный и дистанционный контроль и управление соединениями. Все тракты оканчиваются в аппаратуре оперативного переключения (АОП), входящей в мультиплексоры СЦИ (либо автономной), с помощью которой тракты резервируются, вводятся и ответвляются. При этом возможно создание и обслуживание кольцевых, разветвленных и других эффективных сетевых конфигураций.

Слой среды передачи делится на два: слой секций (верхний) и слой физической среды. Секции выполняют все функции, которые обеспечивают передачу информации между двумя узлами слоя трактов. В качестве физической среды используются волоконно-оптические (ВО) или радио линии. В слое секций СЦИ имеются два слоя: слой мультиплексных секций (MS) и слой регенерационных секций (RS). MS обеспечивает от начала до конца передачу информации между пунктами, где оканчиваются либо переключаются тракты, а RS - передачу информации между регенераторами или между регенераторами и пунктами окончания или коммутации трактов. В слое секций также возможно резервирование (например, по системе 1+1).

Сеть СЦИ в каждом своем слое может быть разделена на подсети (нацио-

82

нальные, региональные, местные и пр.). Деление на подсети позволяет упростить процессы эксплуатации сети, ввести более экономичное нормированиея и т.д.

2.2.2 Система обслуживания

Создание сетевых конфигураций, контроль и управление отдельными станциями и всей информационной сетью осуществляются программно и дистанционно с помощью системы обслуживания СЦИ. Эта система является подсистемой общесетевой системы обслуживания TMN (Telecommunication Management Network) и использует общие принципы последней, которые изложены в Рек. М.20 и М.3010, а для СЦИ конкретизированы в Рек.G.774 и G.784. Система решает задачи обслуживания современных сетей связи: оптимизирует эксплуатацию аппаратуры разных фирм в зоне одного оператора и обеспечивает автоматическое взаимодействие зон разных операторов [4].

Система обслуживания делится на подсистемы, обслуживающие отдельные участки информационной сети СЦИ. Доступ к каждой СЦИ-подсистеме осуществляется через главный в этой подсистеме (шлюзовой) узел или станцию СЦИ.

Физической основой системы являются входящие в аппаратуру CЦИ кон- трольно-управляющие микропроцессоры, Q-интерфейсы обслуживания, встроенные в циклы служебные каналы и программное обеспечение. Протоколы связи по встроенным служебным каналам установлены в Рек.G.784, а для Q- интерфейсов - в Рек.G.773, Q.8I1 и Q.812. Все операции по обслуживанию сети и каждого узла (станции) СЦИ могут выполняться как из центра, так и из других пунктов, которым такое право предоставлено.

2.3 Информационные структуры и схема преобразований

Принципы ТС СЦИ реализуются на аппаратном уровне с помощью информационных цифровых структур, образуемых в сетевых слоях секций и трак-

тов [5,6,7,8].

2.3.1 Информационные структуры

2.3.1.1 Слой трактов.

Слой трактов состоит из сети трактов нижнего ранга и сети трактов высшего ранга.

2.3.1.1.1 Сеть трактов нижнего ранга.

Схема преобразований в тракте нижнего ранга представлена на рис. 2.4. В тракте нижнего ранга формируются контейнеры нижнего ранга С-11, С-12 и С- 2. Контейнер – это циклическая структура с длительностью цикла ТЦ = 125 мкс,

83

которая предназначена для загрузки в него цифрового потока с определенной скоростью.

Стандартной загрузкой контейнеров нижнего ранга являются потоки плезиохронных цифровых иерархий: 1,544 Мбит/с (Американская и Японская иерархии) для контейнера С-11; 2,048 Мбит/с (Европейская иерархия) для контейнера С-12; 6,312 Мбит/с (Американская и Японская иерархии) для контейнера С-2.

Рассмотрим, что же представляет собой, например, контейнер С-12? В СЦИ принята побайтная обработка сигналов, а не побитная как в ПЦИ. В контейнер с-12 загружается поток Е1 (2М), в котором передаются 30 информационных и 2 служебных канала. Каждый канал в цикле объединенного цифрового потока представлен 8 битами, т.е. одним байтом.

+POH

+PTR

Рисунок 2.4 Схема преобразований в тракте нижнего ранга

И этот 32-байтный сигнал загружается в контейнер С-12. Необходимо отметить, что поток Е1 является потоком ПЦИ и имеет относительную нестабильность тактовой частоты f/fT = 5·10-5, а контейнер С-12 является структурой СЦИ и имеет относительную нестабильность тактовой частоты f/fT = 5·10-11. Т.е. тактовая частота потока Е1 изменяется относительно тактовой частоты контейнера С-12 в достаточно больших пределах. По этой причине при загрузке потока Е1 в контейнер С-12 необходимо провести согласование их скоростей, для чего в контейнере необходимо предусмотреть дополнительные служебные каналы (байты). С учетом этих двух дополнительных каналов в цикле контейнера С-12 будет уже 34 байта рис. 2.5. Согласование скоростей осуществляется за сверхцикл, состоящий из четырех циклов.

После загрузки контейнера С-12 к нему добавляется заголовок тракта нижнего ранга POH (Path Over Head) и в результате получается новая циклическая структура, которая получила название виртуальный контейнер VC рис. 2.4

84

Рис.2.5 Структура сигналов при загрузке тракта нижнего ранга

85

Трактовый заголовок реализуется добавлением одного служебного канала (байта) в цикле и полностью формируется за сверхцикл из четырех циклов, т.е. содержит в своей структуре 4 байта рис.2.5. Эти 4 служебных канала используются для организации контроля и управления в тракте нижнего ранга.

После добавления к виртуальному контейнеру указателя PTR (Pointer) в виде еще одного служебного канала (байта) в цикле получается новая циклическая структура получившая название трибутарный блок TU (Tributary Unit)

рис.2.4

Указатель формируется так же за сверхцикл, состоящий из 4 циклов и следовательно содержит в своем составе 4 байта. Указатель используется для указания местоположения первого байта виртуального контейнера в информационном поле трибутарного блока, которое состоит из 140 байт рис. 2.5.

2.3.1.1.2 Сеть трактов верхнего ранга.

Схема преобразований в тракте верхнего ранга представлена на рис. 2.6. В тракте верхнего ранга формируются высокоскоростные контейнеры верхнего ранга С-3, и С-4.

Стандартной загрузкой контейнеров верхнего ранга являются потоки плезиохронных цифровых иерархий: 34,368 Мбит/с 44,736 Мбит/с (Европейская и Американская иерархии) для контейнера С-3; 139,264 Мбит/с (Европейская иерархия) для контейнера С-4.

+PTR

Рисунок 2.6 Схема преобразований в тракте верхнего ранга

86

Рассмотрим, что же представляет собой, например, контейнер С-4? В контейнер С-4 загружается поток Е4 (140М), в котором передаются согласно (1.25) 1920 информационных и 256 служебных каналов (байт)

[(1920IC+128SC E1+64SC E2+36SC E3) +28SC E4)]) = 1920IC + 256 SC = 2176

И этот 2176 байтный сигнал загружается в контейнер С-4. В цикле контейнера С4 2340 байт, из которых 164 байта используются для согласования скоростей потока Е4 и контейнера С-4.

После загрузки контейнера С-4 к нему добавляется заголовок тракта верхнего ранга POH (Path Over Head) и в результате получается новая циклическая структура, которая получила название виртуальный контейнер VC-4 рис.

2.6

Трактовый заголовок реализуется добавлением девяти служебных каналов (байт) в цикле. Эти 9 служебных каналов используются для организации контроля и управления в тракте верхнего ранга.

После добавления к виртуальному контейнеру указателя PTR в виде еще девяти служебных каналов (байт) в цикле получается новая циклическая структура, получившая название административный блок АU-4 рис.2.6.

Указатель используется для указания местоположения первого байта виртуального контейнера в информационном поле административного блока, которое состоит из 2349 байт.

2.3.1.2 Слой среды передачи

Слой среды передачи содержит в своем составе мультиплексные и регенерационные секции.

Мультиплексная секция включает в себя часть линии передачи между двумя соседними мультиплексными станциями, на которых производится ввод и вывод цифровых потоков в мультиплексном оборудовании. Для организации контроля и управления в процессе передачи на мультиплексной секции формируется заголовок мультиплексной секции MSOH (Multiplexer Section Over Head), который имеет в своем составе 45 каналов (байт) по 64 кбит/с каждый.

Регенерационная секция включает в себя часть линии передачи между двумя соседними регенерационными станциями, на которых производится регенерация цифрового сигнала. Для организации контроля и управления в процессе передачи на регенерационной секции формируется заголовок регенера-

ционной секции RSOH (Regenerator Section Over Head), который имеет в своем составе 27 каналов (байт) по 64 кбит/с каждый.

После добавления заголовков мультиплексной MSOH и регенерационной RSOH секций получается синхронный транспортный модуль STM – 1 (Synchronous Transport Module) рис.2.7.

На рисунке 2.7 показан цикл STM-1, который имеет период повторения 125 мкс. Для удобства обозрения этот цикл изображается в виде прямоугольной

87

таблицы из 9 рядов и 270 столбцов (9х270=2430 элементов). Каждый элемент изображает 1 байт (8 бит) и соответствует скорости передачи ОЦК 8бит·8000раз/с = 64 кбит/с, а вся таблица соответствует скорости передачи 1-го уровня СЦИ 64кбит/с·2430 = 155520 кбит/с. В линию сигнал передается рядами рис. 2.8.

Первые 9 столбцов цикла STM-1 занимают служебные сигналы секционного заголовка (SOH) и AU-указатель позиции первого байта цикла нагрузки. Остальные 261 столбец – нагрузка.

SOH несет сигналы системы обслуживания СЦИ в сетевых слоях секций и делится на заголовки регенерационной и мультиплексной секций (RSOH и MSOH).

RSOH действует в пределах регенерационной секции, а MSOH проходит прозрачно регенераторы и действует в пределах всей мультиплексной секции - от формирования до расформирования STM-1.

Рисунок 2.7 – Циклы STM-1 и VC-4

Рисунок 2.8 Передача STM – 1 в линии

Итак, в слое секций используются самые крупные структуры СЦИ – син-

88

хронные транспортные модули STM-N, представляющие собой форматы линейных сигналов. Они же используются на интерфейсах сетевых узлов и регламентированы в Pек.G.708. Число N означает уровень СЦИ.

Внастоящее время SDH EC иерархия, принятая в Европе, содержит пять синхронных уровней, скорости передачи которых (155520 – 622080 – 2488320 – 9953280 - 39813120 кбит/с ) жестко связаны отношением 1:4:16:64:256. Последние числа совпадают с номерами N уровней СЦИ, скорость N-го уровня в N раз выше скорости первого рис.2.9. В этой иерархии для передачи цифрового потока по зоновым радиорелейным линиям введен дополнительный иерархический уровень STM-RR со скоростью 51,84 Мбит/с. Этот модуль так же называется

STM-0 или SubSTM.

ВSDH SONET иерархии, принятой в США, все иерархические уровни получаются умножением на любое целое число первого иерархического уровня STS – 1. Причем уровни 3, 12, 48, 192 и 768 данной иерархии совпадают с уровнями 1, 4, 16, 64 и 256 европейской иерархии.

SDH SONET

иерархия

STM-RR 51,84

SDH EC

иерархия

Рисунок 2.9 Синхронная цифровая иерархия

2.3.2 Схема преобразований в СЦИ

Схема преобразований СЦИ по Рек G.709 дана на рис. 2.10. Эта схема является схемой оконечного мультиплексора. В качестве полезной нагрузки показаны сигналы ПЦИ, хотя вместо них могут использоваться ячейки АТМ и другие сигналы. Различные процессы преобразования обозначены тремя видами линий. Эти процессы можно проиллюстрировать на примере преобразования сигнала 139264 кбит/с (округленно 140 Мбит/с).

Размещение нагрузки в контейнерах показано тонкими линиями. Сигнал

89

140 Мбит/с размещается в С-4 асинхронно. Для подгонки скорости сигнала к скорости контейнера используются балластные биты и цифровое выравнивание согласно Peк.G.709. После добавления трактового заголовка РОН образуется виртуальный контейнер VC-4.

Рек G.709 указывает способы асинхронного размещения всех указанных на схеме сигналов ПЦИ. Кроме того, сигналы 1.5, 2 и 6 Мбит/с могут быть размещены в контейнерах синхронно, а сигналы 1,5 и 2 Мбит/с с октетной структурой - и байтсинхронно (последнее обеспечивает прямой доступ к каналам 64 кбит/с). Асинхронная нагрузка может размещаться только при использовании плавающего режима мультиплексирования субблоков в контейнеры верхнего ранга с помощью TU-указателей. Для синхронной загрузки предусмотрен и фиксированный режим. В этом случае TU-указатели исключаются, места субблоков фиксированы и определяются AU-указателями.

Рисунок 2.10 – Схема преобразования СЦИ по МСЭ-Т и МСЭ-Р

Для сигналов, которые не вмещаются в один контейнер, имеется возможность использования сцепок (concatenations) контейнеров. В Рек. G.709 стандартизованы сцепки VC-4nC из n контейнеров VC-4, удобные для транспортирования высокоскоростных сигналов.

Рассматриваются сцепки VC-2mC (TU-2mC), состоящие из m (m=2,3, …, 7) контейнеров VC-2, которые создают серию транспортных объемов m 6,784 Мбит/с между VC-2 и VC-3. Возможны три варианта таких сцепок: сцепки со-

90