2.2. Базовый цикл stm-1

Базовый цикл, называемый STM-1 разбит на байты. Базовый цикл STM-1 для удобства восприятия представляют в виде двухмерной структуры (матрицы) с форматом 9 строк на 270 однобайтных столбцов (рис. 2.5), которая называется фреймом. Байты нагрузки считываются слева на право и сверху вниз.

Его основными характеристиками являются :

- Общая длина: 9 x 261 + 9 x 9 = 2430 байт

При частоте повторений 8000 Гц можно определить порождающий член ряда для иерархии SDH: 2430 x 8000=19440000 байт

19440000 x 8 (1 байт - 8 бит) =155,52 Мбит/с;

- Длительность: 125 мкс (частота повторения 8 кГц);

- Скорость передачи: 155,520 Мбит/с;

- Полезная нагрузка: 2349 байт (скорость 150,336 Мбит/с).

Рис. 2.5. Структура фрейма STM – 1

Данную структуру можно развернуть в виде одномерной повторяющейся с частотой выборки 8000 Гц цифровой последовательности или кадра, длиной 2430 байт (9 х 270 = 2430). Такая развертка, соответствующая отображению матрицы на одномерный массив, осуществляется построчно в соответствии со схемой мультиплексирования, начиная с 1 строки по 9 (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Структура цикла STM-1

Структура фрейма STM – 1 состоит из трех секционных полей:

Поле секционных заголовков MSOH (мультиплексорная секция) формата 5х9 и RSOH (регенеративная секция) формата 3х9;

Поле указателя формата 1х9 байт;

Поле полезной нагрузки формата 9х261 байт.

Заголовок SOH отвечает за структуру фрейма STM и его связи с мультифреймом в случае мультиплексирования нескольких модулей STM. Заголовок регенеративной секции RSOH, который расформировывается и формируется функциями регенератора на границах регенераторной секции. Заголовок мультиплексорной секции MSOH, который проходит прозрачно через регенераторы, разбирается и собирается на границах мультиплексорных секций.

Рассмотрим назначения байт, входящих в состав RSOH и MSOH (рис. 2.7):

Рис. 2.7. Структура заголовка фрейма STM - N

- байты А1, А1, А1, А2, А2, А2 являются идентификаторами наличия фрейма STM – 1 в фрейме STM – N (А1=11110110, А2=00101000);

- байт JO используется для трассировки регенераторной секции, осуществляемой путем периодической передачи идентификатора точки доступа секции (SAPI) с тем, чтобы приемник секции мог непрерывно контролировать наличие связи с передатчиком; в рамках национальной сети или сети одного оператора SAPI может использовать один байт с кодом (0-255) или 16-байтовый формат идентификатора точки доступа (API), определенный в рекомендации G . 831, последний формат обязателен, если пересекаются границы указанных сетей;

- байт В1 – байт BIT – 8 – формирует 8-битную кодовую последовательность, вычисляемую по всем битам предыдущего фрейма после процедуры скремблирования, и помещает ее в байт В1 текущего фрейма до скремблирования, BIT – 8 используется для проверки на четность с целью обнаружения ошибок;

- байты Е1, Е2 могут быть использованы для создания цифровых служебных каналов голосовой связи (64 кбит/с):

Е1 (как часть RSOH) для регенераторной секции, Е2 (как часть MSOH) для мультиплексной секции;

- байт F1 зарезервирован для создания временного канала передачи данных/голосовой связи для нужд пользователя;

- байты D1 – D12 формируют служебный канал передачи данных (DCC): D1 – D3 формируют DCC канал регенераторной секции (192 Кбит/с), D4 – D12 – DCC канал мультиплексной секции (576 Кбит/с):

- три байта В2 (как часть MSOH) используются для формирования 24-битной кодовой последовательности BIP – 24, вычисляемой по всем битам предыдущего фрейма за исключением поля RSOH после процедуры скремблирования, которая помещается в байты В2 текущего фрейма до скремблирования, BIT – 24 используется для проверки на четность с целью обнаружения ошибок;

- байты К1, К2 (биты 1 - 5) используются для сигнализации и управления автоматическим защитным переключением (APS) на исправный канал при работе в защищенном режиме;

- байт К2 (биты 6 - 8) используется для индикации дефекта на удаленном конце мультиплексорной секции (MS – RDI) путем размещения в битах 6 – 8 кода “110” и передачи от приемника дефектной MS (или в случае приема MS - AIS) к передатчику;

- байт S1 (биты 5 - 8), используется для передачи сообщения о статусе синхронизации;

- байт М1 используется для индикации ошибки на удаленном конце мультиплексной секции (MS - REI), байт передает номера блоков (0 - 255), в которых процедурой BIP – 24 были обнаружены ошибки;

- байты, помеченные значком Х, используются для нужд национальных сетей;

- шесть байтов, помеченных значком ∆, могут быть дополнительно использованы в зависимости от среды передачи;

- байты, помеченные звездочками (*), не подвергаются (в отличие от остальных) процедуре скремблирования заголовка;

Общий объем заголовка составляет 90 (81 + 9) байт. Использование каждого байта эквивалентно формированию канала емкостью 64 Кбит/с. Все указанные байты могут быть разделены на три типа: - байты, которые не могут эксплуатироваться пользователями SDH оборудования (их 36);

- байты, к которым пользователь имеет доступ, но функции которых не регламентированы стандартами (их 38);

- байты, которые специально предназначены для использования в служебных целях или для создания служебных каналов (их 16).

К ним относятся канал DCC_R (D1, D2, D3), имеющий скорость 192 Кбит+с для обслуживания регенераторных секций, канал DCC_M (D4 – D12) – 576 Кбит/с для обслуживания мультиплексных секций, кроме того существуют еще 4 байта – Е1, Е2 и F1, F2, зарезервированные для создания четырех каналов емкостью 64 Кбит/с.

Далее рассмотрим логическую структуру модуля STM-1. Структура фрейма модуля STM-1 представлена на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Структура фрейма модуля STM – 1

Для фрейма STM-1 существует две возможности отображения на тоже общее поле административных блоков AU-n, а именно:

- отображение одного AU-4;

- отображение трех AU-3, мультиплексированных по схеме байт интерливинга.

При этом строка указателей AU-n PTR содержат либо AU-4 PTR для AU-4, либо AU-3 PTR для AU-3.

Фаза контейнеров VC-n не фиксирована, т.к. указатели AU-n (n=3,4) задают положение первых байтов VC-n по отношению к их (указателей) фиксированным позициям, что позволяет VC-n ''плавать'' внутри AU-n и компенсировать не только разности скоростей составляющих их фреймов (по 3 байта для положительного и отрицательного выравнивания). Блок AU-4 имеет полезную нагрузку 9х261 байт и служит для переноса одного VC-4, имеющего свой маршрутный заголовок POH. Основное назначение POH – обеспечить целостность связи на маршруте от точки сборки до точки разборки VC.

Байты заголовка имеют следующее назначение:

j1 – используется как маркер начала фрейма (''национальная строка'') в 16 байт. Первый байт – это передача маркера начала фрейма. Второй – идентификатор точки маршрутного доступа (строка в формате ASCII – символов; используется для того, чтобы принимающий терминал получал постоянное подтверждение о связи с определенным передатчиком).

B3 – BIP-8, код контролирующий ошибки четности в предыдущем контейнере.

С2 – указатель типа полезной нагрузки контейнера, например, группа трибных блоков TUG, C-3, фиксированный ATM или FDDI.

G1 – состояние маршрута, дает информацию обратной связи от терминальной к исходной точке формирования маршрута (например, о наличие ошибок или сбоев на удаленном конце).

F2, Z3 – байты, используемые для организации связи (канала) на данном маршруте.

H4 – обобщенный индикатор положения нагрузки, используется при организации мультифреймов. Например, указывает на номер фрейма виртуального контейнера VC-12 в трибном блоке TU-12.

Z4 – резерв для развития систем.

Z5 – байт оператора сети, для организации администрировании сети.

Полезной нагрузкой VC-4 может быть либо контейнер С-4 (9х261 байт), либо 3 TUG-3 (9х86), мультиплексирования по схеме, показанной на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Схема мультиплексирования TUG – 3 в виртуальный контейнер VC – 4

Группа TUG-3, в свою очередь, могут быть сформированы из семи групп TUG-2 или одного VC-3, формата 9х85 байт. Структура заголовка VC-3 POH такая же, как у VC-4 POH (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Структура заголовка виртуального контейнера VC – 3: Н1, Н2, Н3 - указатели (байт), FS – фиксированный наполнитель (6 байт)

Сигналы, транспортируемые в пределах синхронной сети передачи, сначала форматируются, образуя “контейнер” (с). Этому контейнеру, в целях управления и эксплуатации, назначается заголовок тракта (POH). Контейнер со своим заголовком образуют виртуальный контейнер (VC). Важно понимать, что сеть SDH осуществляет управление виртуальными контейнерами независимо от транспортируемых в них сигналов.

Существуют два типа виртуальных контейнеров:

- виртуальные контейнеры высокого порядка (HO VC)  (VC3.4);

- виртуальные контейнеры низкого порядка (VC LO)  (VC-1.2).

Формат виртуального контейнера VC = POH_{маршрутный заголовок} + PL (нагрузка).

С4 - не имеет контейнеров подуровней, триб Е4 (140 Мбит/с).

На входе мультиплексора доступа, например, имеем трибы PDH, которые должны быть упакованы в оболочку фрейма так, чтобы их можно ввести и вывести в нужном месте с помощью мультиплексора ввода-вывода. Для этого сам фрейм представить в виде некоторого контейнера стандартного размера (т.к. сеть синхронная, то его размеры не должны меняться), имеющий сопровождающую документацию – заголовок, где собраны все необходимые для управления и маршрутизации контейнера поля – параметры. Внутренняя емкость предназначена для размещения полезной нагрузки, где должны располагаться однотипные контейнеры меньшего размера (нижних уровней), которые тоже имеют заголовок и полезную нагрузку и т. д. по принципу инкапсуляций (метод последовательных вложений) или «матрешка». На контейнер наклеивается ярлык, содержащий управляющую информацию для сбора статистики прохождения контейнера (VC – является логическим объектом).

Несколько фреймов могут быть объединены в мультифреймы. Из-за различий в типе составляющих фрейма – контейнеров, могут возникать ошибки при вводе/выводе контейнера. Для устранения этого, на каждый VC заводится указатель, содержащий фактический адрес начала контейнера на карте поля, отведенного под нагрузку (т. е. VC может «плавать» по нагрузке). Матрица мультиплексирования потоков PDH в базовую структуру SDH - STM-1 представлена на рис. 2.11.

Рис. 2.11. Схема мультиплексирования потоков в SDH: C – контейнер;VC – виртуальные контейнеры; TU – трибные блоки; TUG - группы трибные блоки; AU - административные блоки; AUG - группа административных блоков; STM – синхронный транспортный модуль; С_n – контейнер, содержащий триб уровня стандартного ряда AC и EC иерархии PDH; C1 – разбивается на С-11, использующей триб Т1-1,5 Мбит/с и С-12, триб Е1; С2 – разбивается на С-21, триб 6 Мбит/с и С-22, триб 8 Мбит/с; С3 – разбивается наС-31,триб 34 Мбит/с = Е4 и С-32, триб 45 Мбит/с.

Трибные потоки PDH (от 2 до 140 Мбит/с) передаются в области полезной нагрузки (9х261=2349 байт). Указатели PTR – определяют фазовые соотношения между полезной нагрузкой и циклом STM, что позволяет локально выделять трибные потоки.

Три основных этапа:

- мультиплексирование;

- размещение в контейнере;

- выравнивание.

Перед передачей в цикле STM-1 полезная информация упаковывается в ''С'', контейнер согласовывает с циклом STM-1 с помощью выравнивания (стаффинга) скоростей сигналов. Контейнер передается каждые 125 мкс.

Трибный блок – указатель осуществляет выравнивание (синхронизацию) скорости VC. Пред включением в VC HO блоки TV объединяют в одну группу, уплотняясь по байтам, такая группа называется группой трибных блоков.

AU – административный блок. Указатель AU фиксирует соотношение фазы между циклом и VC-4. существуют AU3 и AU-4.

AUG – групповой административный блок (когда есть только VC-4, то AU соответствует STM-1), когда есть VC-3, то тогда формируется AVG.

TU – транспортный блок – это структура временного блока кадра, которая создается для согласования между уровнями низкого и высокого порядков.

TUG – группа транспортных блоков, структура, создаваемая посредством объединения однородных цифровых потоков, находящихся в транспортных блоках (TU) низкого иерархического уровня, в одну группу.

AU – административный блок – структура, служащая для размещения групп транспортных блоков (TUG) или виртуальных контейнеров VC высокого порядка в синхронном транспортном модуле STM-1.

Указатель PTR позволяет идентифицировать виртуальный контейнер VC, когда тот помещен в структуру цикла STM-1 и осуществлять согласование скоростей.

STM-1 – состоит из полезной информации, которой является AU, и служебной информации, называемой секционным заголовком (SOH) и содержит:

- служебный канал 64 Кбит/с;

- цифровой синхросигнал;

- байты оценки вероятности ошибки;

- каналы передачи сигналов управления;

- идентификатор STM-1.

Рассмотренная модель транспортной сети SDH состоит из следующих подуровней: подуровень контейнеров нижнего уровня SDH, подуровень контейнеров верхнего уровня SDH и секционного уровня (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Модель транспортной сети SDH