2.2.9.
Структура заголовков фреймов STM-N
Заголовок SOH (рис.2-15), состоит из двух блоков: RSOH - заголовка регенераторной секции размером Зх9=27 байтов и MSOH - заголовка мультиплексной секции размером 5х9=45 байтов, Он отвечает за структуру фрейма $ТМ-1 и его связи с мультифреймом в случае мультиплексирования нескольких модулей STM-1.
На рис.2-15 используются следующие обозначения:
— байты А1, А1, А1, А2, А2, А2 являются идентификаторами наличия фрейма STM-1 в фрейме $ТМ-N (А1=11110110, А2=00101000);
— байт В1 и три байта В2 формируют две кодовые последовательности, используемые для проверки на четность с целью обнаружения ошибок в предыдущем фрейме: BIP-8 формирует 8-битную последовательность для размещения в В1 и BIP-24 - 24-битную последовательность для размещения в трех 82;
— байт С1 определяет значение третьей координаты "с" - глубину интерливинга (см. ниже) в схеме мультиплексирования STM-N;
— байты D1-012 формируют служебный канал передачи данных - DCC: 01-03 формируют DCC канал регенераторной секции (192 кбит/с), 04-012 - DCC канал мультиплексной секции (576 кбит/с);
— байты Е1, Е2 могут быть использованы для создания служебных каналов голосовой связи: Е1 для регенераторной секции (64 кбит/с), Е2 для мультиплексной секции (64 кбит/с);
— байт F1 зарезервирован для создания канала передачи данных/голосовой связи для нужд пользователя;
— байты К1, К2 используются для сигнализации и управления автоматическим переключением . на исправный канал при работе в защищенном режиме - APS;
— шесть байтов 11, Z2 являются резервными за исключением бит 5-8 байта Z1 (или S1, см. ~- п.3.4.3.2.), используемых для сообщений о статусе синхронизации (подробнее см. табл.1 [17]);
— шесть байтов, помеченных значком Л, могут быть использованы как поля, определяемые средой передачи;
— байты, помеченные звездочками, не подвергаются (в отличие от остальных) процедуре шифрования (скремблирования) заголовка;
— все непомеченные байты зарезервированы для последующей международной стандартизации.
В отличие от заголовка SOH фрейма STM-1, байты которого могут быть определены двумя ко- ординатами: строка а - столбец b. Байты заголовка SOH фрейма STM-N, учитывая особенности мультиплексирования (прямое или каскадное), описанные выше, определяются тремя координатами (рис.2-16): а, Ь, с, где а (а=1-9) - номер строки (как и раньше), Ь (b=1-9) - номер мультистолбца, объединяющего несколько столбцов, с (с=1,2,...,N) - глубина интерливинга, т.е. номер тайм- слота при мультиплексировании.
В результате мы получаем расширенную матрицу (рис. 2-16), новы
е координаты которой (row, соl) могут быть вычислены по а, Ь, с: row = а, col = N(b-1) + с. Структура заголовка SOH фрейма STM-4, полученная с соблюдением указанных правил, имеет формат 9х36 байтов и приведена на рис.2-17, а аналогичная структура SOH фрейма $ТМ-16 имеет формат 9х144 байта и приведена на рис.2-18. Структуры заголовка SOH для других скоростей формально не стандартизованы, хотя $ТМ-64 уже используется на практике. Она, очевидно, будет иметь формат 9х576 байтов, а внутренняя структура может быть реконструирована на основе общих правил формирования mw.
2.3. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МОДУЛИ СЕТЕЙ SDH
В этом разделе мы опишем основные элементы систем передачи данных на основе SDH, или функциональные модули SDH. Эти модули могут быть связаны между собой в сеть SDH. Связи модулей можно рассматривать с двух сторон: логической и физической. С одной стороны, логика работы или взаимодействия модулей в сети определяет необходимые функциональные связи модулей- топологию, или архитектуру сети SDH. Она позволяет как анализировать общие закономерности функционирования сети, достоинства и недостатки различных топологий, так и выбирать топологию сети оптимальную для решения конкретной задачи. С другой стороны, модули связаны между собой физической средой распространения SDH сигнала, создаваемой кабелем (как правило, волоконно- оптическим) или эфиром при использовании радиосвязи. Это позволяет выявить физические пределы и ограничения на функционирование систем с заданной топологией.
2.3.1. Функциональные задачи и модули
сетей SDH
Сеть SDH, как и любая сеть, строится из отдельных функциональных модулей ограниченного набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминального оборудования. Этот набор определяется основными функциональными задачами, решаемыми сетью:
• сбор входных потоков через каналы доступа в агрегатный блок, пригодный для транспортировки в сети SDH - задача мультиплексирования, решаемая терминальными мультиплексорами - ТМ сети доступа;
• транспортировка агрегатных блоков по сети с возможностью ввода/вывода входных/выходных потоков - задача транспортирования, решаемая мультиплексорами ввода/вывода - ADM, логически управляющими информационным потоком в сети, а физически - потоком в физической среде, формирующей в этой сети транспортный канал;
• перегрузка виртуальных контейнеров в соответствии со схемой маршрутизации из одного сегмента сети в другой, осуществляемая в выделенных узлах сети, - задача коммутации, или кросс - коммутации, решаемая с помощью цифровых коммутаторов или кросс- коммутаторов - DXC;
• объединение нескольких однотипных потоков
в распределительный узел - концентратор (или хаб) - задача концентрации, решаемая
концентраторами;
• восстановление (регенерация) формы и амплитуды сигнала, передаваемого на большие расстояния, для компенсации его затухания - задача регенерации, решаемая с помощью регенераторов - устройств, аналогичных повторителям в LAN;
• сопряжение сети пользователя с сетью SDH - задача сопряжения, решаемая с помощью оконечного оборудования - различных согласующих устройств, например, конвертеров интерфейсов, конвертеров скоростей, конвертеров импедансов и т. д. [26].
Основным функциональным модулем сетей SDH является мультиплексор. Мы будем использовать этот термин как для собственно мультиплексоров, служащих для сборки (мультиплексирования) высокоскоростного потока из низкоскоростных, так и для демультиплексоров, служащих для разборки (демультиплексирования) высокоскоростного потока с целью выделения низкоскоростных потоков.
Мультиплексоры SDH в отличие от обычных мультиплексоров, используемых, например, в сетях PDH, выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств терминального доступа,. позволяя подключать низкоскоростные каналы РОЙ иерархии непосредственно к своим входным портам. Они являются более универсальными и гибкими устройствами, позволяющими решать практически все перечисленные выше задачи, т.е. кроме задачи мультиплексирования выполнять еще и задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказывается возможным в силу модульной конструкции SDH мультиплексора - SMUX, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включенных в спецификацию мультиплексора. Принято, однако, выделять два основных типа SDH мультиплексора: терминальный мультиплексор и мультиплексор ввода/вывода.
Терминальный мультиплексор ТМ является мультиплексором и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующими трибам PDH и SDH иерархий (рис.2-19). Терминальный мультиплексор может или вводить каналы, т.е. коммутировать их со входа грибного интерфейса на ъ-,-- линейный выход, или выводить каналы, т.е. коммутировать их с линейного входа на выход грибного интерфейса. Он может также осуществлять локальную коммутацию входа одного грибного интерфейса на выход другого грибного интерфейса. Как правило эта коммутация ограничена грибами 1.5 и 2 Мбит/с.
Для мультиплексора максимального на данный момент действующего уровня SDH иepapxии (STM-64), имеющего скорость выходного потока 10 Убит/с, максимально полный набор каналов тупа может включать PDH трибы 1.5, 2, 6, 34, 45, 140 Мбит/с и SDH трибы 155, 622 и 2500 Мбит/ соответствующие STM-1,4,16 [27]. Если PDH трибы являются "электрическими", т.е. использующие электрический сигнал для передачи данных, то SDH трибы могут быть как электрическими ($ТМ-1| так и оптическими (STM-1,4,16). Для мультиплексоров SDH уровня $ТМ-16 из этого набора исключатся триб 2500 Мбит/с, для уровня STM-4 из него исключается триб 622 Мбит/с, и, наконец, для уровня - триб 155 Мбит/с. Ясно, что конкретный мультиплексор может и не иметь полного грибов для использования в качестве каналов доступа. Это определяется не только заказчика, но и возможностями фирмы-изготовителя.
Другой важной особенностью SDH мультиплексора является наличие двух оптических линейно выходов (каналов приема/передачи), называемых агрегатными выходами и используемых для создания режима стопроцентного резервирования, или защиты по схеме 1+1 с целью повышения [22]. Эти выходы (в зависимости от топологии сети) могут называться основными и резерв (линейная топология, см. ниже рис.2-25) или восточными и западными (кольцевая , см. ниже рис.2-29). Нужно заметить, что термины "восточный" и "западный", применительно сетям SDH, используются достаточно широко для указания на два прямо противоположных пути рас пространения сигнала в кольцевой топологии: один - по кольцу влево - "западный", другой - вправо - "восточный". Они не обязательно являются синонимами терминов "основной" резервный" (см. например, рис.2-37, где резервные блоки затенены). Если резервирование не используется (так называемый незащищенный режим), достаточно только одного выхода (одного канал приема/передачи). Резервирование 1+1 в сетях SDH является их внутренней особенностью и не имеет ничего общего с так называемым внешним резервированием, когда используется альтернативный (резервный) путь от одного узла сети к другому, как это делается в так называемой ячеистой сети SDH, работающей в незащищенном режиме.
Мультиплексор ввода/вывода ADM может иметь на входе тот же набор грибов, что и терминальный мультиплексор (рис.2-19). Он позволяет вводить/выводить соответствующие
им каналы. Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, ADM позволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях (например, на уровне контейнеров ЧС-4 потоках, поступающих с линейных или агрегатных выходов, т.е. оптических каналов приема/передачи), а также осуществлять замыкание канала приема на канал передачи на обоих сторона ("восточной" и "западной") в случае выхода из строя одного из направлений. Наконец, он позволяют (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Все это дает возможность использовать ADM в топологиях типа кольца.
Концентратор (иногда называемый по-старому - хаб, так как используется в топологических схемах типа "звезда"), представляет собой мультиплексор, объединяющий несколько, как правило однотипных (со стороны входных портов) потоков, поступающих от удаленных узлов сети, в один распределительный узел сети SDH, не обязательно также удаленный, но связанный с основной транспортной сетью (рис.2-20).
Этот узел может также иметь не два, а три, четыре или больше линейных портов типа STM-N или $ТМ-N-1 (рис.2-20а,б,в) и позволяет организовать ответвление от основного потока или кольцо (рис.2-20а), или, наоборот, подключение двух внешних ветвей к основному потоку или кольцу (рис.2- 20б) или, наконец, подключение нескольких узлов ячеистой сети к кольцу SDH (рис.2-20в). В общем случае он позволяет уменьшить общее число каналов, подключенных непосредственно к основной транспортной сети SDH. Мультиплексор распределительного узла в порте ответвления позволяет локально коммутировать подключенные к нему каналы, давая возможность удаленным узлам обмениваться через него между собой, не загружая трафик основной транспортной сети.
Регенератор представляет собой вырожденный случай мультиплексора, имеющего один входной канал - как правило, оптический триб STM-N и один или два (при использовании схемы защиты 1+1) агрегатных выхода (рис.2-21).
Он используется для увеличения допустимого расстояния
между узлами сети SDH путем регенерации сигналов полезной нагрузки. Обычно это
расстояние (учитывая практику использование одномодовых волоконно-оптических
кабелей) составляет 15-