2.3. Сборка модулей stm-n

Мультиплексирование STM-1 в STM-N может осуществляться как каскадно 4х1->4, 4х4->16, 4х16->64, 4x64->256, так и непосредственно по схеме N:1->N, где N=4, 16, 64, 256. При этом для схемы непосредственного мультиплексирования используется чередование байтов.

Например, если шестнадцать STM-1 каналов (0, 1…15 или 0, 1, 2…D, E, F) на входе мультиплексора STM-16 генерируют шестнадцать байтовых последовательностей: b_ob_ob_o…, b₁b₁b₁…, b₂b₂b₂…, b_Db_Db_D…, b_Eb_Eb_E…, b_Fb_Fb_F…, то в результате мультиплексирования на выходе STM-16 формируется байт – последовательность b_оb₁b₂b₃…b_Db_Eb_Fb_ob₁…. Фактически так удается мультиплексировать только тогда, когда все STM-1 имеет одинаковую структуру полезной нагрузки, если же нет, то нужно соблюдать правила бесконфликтной взаимосвязи, а именно:

1. При мультиплексировании последовательностей, содержащих AUG, которые базируются на разных AU-n (AU-4, AU-3) предпочтение отдается схемам, использующим AU-4. Те же схемы, что используют AU-3, должны быть сначала демультиплексиваны до уровня TUG-2 или VC-3 (в зависимости от полезной нагрузки) и повторно мультиплексированы по схеме TUG-3 -> VC-4 -> AU-4;

2. При мультиплексировании последовательностей, содержащих VC-11, которые используют различные TU-n (TU-11 или TU-12), предпочтение отдается схемам, использующим TU-11.

Если при формировании модуля STM-N используется каскадное мультиплексирование, то оно осуществляется по схеме чередования групп байтов, причем число байтов в группе равно кратности мультиплексирования предыдущего каскада. Например, если формирование STM-16 происходит по двухкаскадной схеме 4хSTM->STM-4, 4xSTM-4->STM-16, то первый каскад использует мультиплексирование по байтам, а второй – по группам, состоящим из четырех байтов. Если предположить, что на вход каждого из четырех STM-4 , питающих STM-16, поступают последовательности (где подстрочные индексы i=0, 1, 2, 3 - номера входов, а надстрочные индексы j=1, 2, 3, 4 - номера мультиплексоров STM-4), то процесс формирования осуществляется следующим образом (рис. 2.13):

Рис. 2.13. Процесс формирования модуля STM N

2.4. Размещение потоков e1 pdh в модуле stm-1

Контейнер С12 организует последовательную передачу информационных битов, появляющихся на выходе аппаратуры асинхронной иерархии со скоростью 2.048 К4бит/с. Структура контейнера представляется в виде матрицы, названной матрицей полезной нагрузки (PAYLOAD) и содержащей 140 байт (1 байт = = 8 битам).

Байты организованы в 4 кадра протяженностью 125 мкс каждый, образуя таким образом мультикадр длительностью 500 мкс.

Каждый кадр состоит из матрицы в 35 байтов, содержащей 4 столбца и 9 строк.

Структура контейнера С12 приведена на рис. 2.14.

Рис. 2.14. Структура контейнера С12 Эквивалентными определениями кадра и мультикадра являются цикл и сверхцикл (прим редактора); 4 байта, обозначенные номерами 0. 35, 70 и 105. относящиеся к структуре контейнера С12, отведены под трактовый заголовок (Path Overhead, POH) виртуального контейнера VC12

На рис. 2.15 байты представлены в последовательной форме, что позволяет лучше оценить размещение информации в матрице полезной нагрузки PAYLOAD.

Рис. 2.15. Размещение в контейнере С12; R - балластный бит; G - байты, образованные R битами; I - информационные биты сигнала 2.048 Мбит/с ; W - байты, сформированные из битов информационных сигналов 2.048 Мбит/с (W =11111111); О - бит заголовка; C1, C2 - биты сообщения о выравнивании (согласовании) скоростей; S2- бит отрицательного выравнивания; S1 - бит положительного выравнивания

Чтобы компенсировать различие в скоростях поступающего цифрового потока (2,048 Мбит/с) и сигнала, относящегося к контейнеру С12, необходимо осуществлять процедуру выравнивания (согласования) скоростей, называемую стаффингом.

С этой целью в матрице С12 предусмотрены биты С1 и С2, указывающие на наличие или отсутствие согласования скоростей, и биты S1 и S2, указывающие на вид согласования скоростей (положительное или отрицательное).

Виртуальный контейнер VC12. Структура VC12 состоит из полезной нагрузки (PAYLOAD), сформированной в контейнере С12, и присоединенных к ней служебных байт, которые получили название заголовка (Overhead) и обозначены на рис. 2.16 аббревиатурами V5, J2, Z6 и Z7.

Рис. 2.16. Структура виртуального контейнера VC12; V5 - байт трактового заголовка (РОН): J2 -байт для контроля исправности VC12; Z6 - байт, используемый для повышения качества связи; Z7 - резервный байт

Биты трактового заголовка V5 используется для следующих целей:

B1, B2 - биты для контроля ошибок;

FEBE - (Far End Block Error) указание на ошибку, имеющую место на дальнем конце;

RFI - (Remote Failure Indication) бит для индикации аварии на дальнем конце; при аварии бит принимает значение "1";

LI, L2, L3 - биты для идентификации структуры VC;

FERF - (Far End Receive Failure) индикация ошибок или аварии на дальнем конце;

0 - нет ошибки;

1 - в случае ошибки при приеме сигнала на дальнем конце или в случае сигнала аварии (AIS).

Рис. 2.17. Структура байта V5

Структура байта V5 показана на рис. 2.17. В частности, биты L1, L2 и L3 указывают на то, как устроен данный виртуальный контейнер VC12; в таблице 2.1 приведены различные сочетания этих битов, соответствующие различному оснащению контейнера.

Таблица 2.1

L1	L2	L3	Значение
0	0	0	VC не загружен
0	0	1	VC, загруженный полезной нагрузкой, точно не определен
0	1	0	VC загружен данными 2,048 Мбит/с, не синхронными с синхросигналом сети SDH
0	1	1	VC загружен данными 2,048 Мбит/с, синхронными с синхросигналом сети SDH
1	0	0	VC состоит из данных 2,048 Мбит/с, синхронных с синхросигналом сети SDH, но организованных в структуру цикла 30+2 канала по 64 Кбит/с

Транспортный блок TU12. Транспортный блок TU12 - это матрица, состоящая из 144 байтов, распределенных в 4 кадра длительностью 125 мкс каждый (рис. 2.18).

В начале каждого кадра расположены байты, обозначенные буквами VI, V2. V3 и V4 и представляющие собой заголовок блока TUOP (Tributary Unit Overhead).

Рис. 2.18. Структура транспортного блока TU12; V4 - резервный байт

Структура виртуального контейнера VC12 включается в матрицу TU12 на позициях, находящихся между двумя байтами V2.

Рис. 2.19. Размещение транспортного блока TU12

Рисунок 2.19 показывает, что байт VI всегда занимает первую позицию в последнем кадре структуры TU12 (после байта 104).

Применяется для индикации сверхцикла при загрузке сигнала 2.048 Мбит/с с выделенным каналом синхронизации 27. Байты, обозначенные аббревиатурами VI и V2. несут два различных вида информации:

- тип TU па момент проверки (TU12 или TU2);

- начало структуры VC12 внутри TU12.

Рассмотрим назначение различных компонентов байтов VI и V2 (рис. 2.20):

Рис. 2.20. Структура байтов VI и V2; NDF – флаг новых данных (New Data Flag)

Идентификатор типа транспортного блока TU. Идентификатор типа TU состоит из двух битов, которые образуют различные логические комбинации и определяют тип транспортного блока, участвующего в синхронном мультиплексировании в SDH (рис. 2.21):

Рис. 2.21. Идентификатор типа TU

Указатель транспортного блока TU12. Данный указатель состоит из 10 бит (рис. 2.22). Число, записанное в этих 10-ти двоичных разрядах, переведенное в десятичную систему исчисления, указывает начало расположения виртуального контейнера VC12 внутри транс­портного блока TU12.

Рис. 2.22. Указатель транспортного блока TU12

Полезная нагрузка располагается между 0 и 139 байтами (включены крайние пределы) и соответствует количеству байтов, находящихся в одном мультикадре структуры TU12 за исключением байтов VI, V2, V3 и V4 (рис. 2.23).

Рис. 2.23. Количество байтов в мультикадре TU12

Если из общего числа байтов (144), находящихся в мультикадре вычесть байты VI, V2, VЗ и V4, то получим: 144 - 4= 140 байт - количество байтов, подлежащих загрузке в структуре TU12

Эти 140 байтов нумеруются с 0 по 139, причем байт с номером 0 следует сразу за байтом V2 (рис. 2.24).

Рис. 2.24. Структура транспортного блока TU12

Флаг новых данных TU12. Итак, функция указателя состоит в том, чтобы отмечать начало виртуального контейнера VC12 внутри цифрового потока, образованного транспортным блоком TU12.

Изменения начала контейнера VC12, вводимого в структуру TU12, сигнализируются с помощью флага новых данных (New Data Flag, NDF).

Флаг новых данных состоит из 4 бит, которые обычно располагаются следующим образом (рис. 2.25):

Рис. 2.25. Биты флага новых данных

Чтобы обратить внимание на новое содержание указателя, биты флага новых данных инвертируются в трех следующих друг за другом кадрах (рис. 2.26):

Рис. 2.26. Инверсия битов флага новых данных

На рисунке 2.27 приведен пример, поясняющий функции флага новых данных.

Рис. 2.27. Функции флага новых данных

Примеры указателя TU12.

Рис. 2.28. Пример № 1

Рис. 2.29. Пример № 2

Группа транспортных блоков TUG2. Группа транспортных блоков TUG2 - это структура, формируемая побайтовым объединением трех различных блоков ТU2 (рис. 2.30).

Рис. 2.30. Принцип формирования группы транспортных блоков TUG2

Чтобы лучше понять принцип объединения, рассмотрим только по одному кадру (125 мкс) каждого блока TU12, состоящему из 9 строк и 4 столбцов. Компоненты структуры TUG2 формируются путем мультиплексирования трех отдельных блоков TU12 (рис. 2.31). Компоновка TUG2 продолжается в этом случае 125 мкс.

Рис. 2.31. Побайтное мультиплексирование структуры TUG2

С помощью мультиплексирования, приведенного выше, формируется структура TUG-2, состоящая из 432 байт, распределенных в интервале 500 мкс.

Группа транспортных блоков TUG3 - это структура, получаемая путем побайтного объединения семи блоков TUG2. Формирование группы TUG3 представлено на рис. 2.32.

Рис. 2.32. Принцип формирования группы транспортных блоков TUG3

Для лучшего усвоения принципа объединения на рис. 2.33 последовательно рассматриваются только по одному кадру каждой TUG2 (125 мкс), состоящему из 9 строк х 12 столбцов.

Компоненты TUG3 получаются мультиплексированием семи отдельных TUG2. В данном случае образуются 9 строк х 86 столбцов.

Рис. 2.33. Побайтное мультиплексирование структуры TUG3

Первые две колонки (18 байт) состоят из:

-15 байтов фиксированной нагрузки;

-3 байта, обозначенных буквами Y, Q и n.

Назначения этих байтов указаны в таблице 2.2

Таблица 2.2

Байт	Логическое состояние битов	Функция
Y	1001nn11	NPI
Q	11100000
n	не обозначено
n	неопределенный бит

NPI - (Null Pointer Indication) индикатор нулевого указателя, который определен, если TUG3 содержит структуры TUG2 или TU3.

Виртуальный контейнер VC4 - это структура, формируемая побайтным объединением трех различных TUG3 с последовательной вставкой 9 байтов трактовою заголовка (Path Overhead, POH). Формирование виртуального контейнера VC4 представлено на рис. 2.34.

Рис. 2.34. Принцип формирования виртуального контейнера VC4

Структура виртуального контейнера VC4 образована из байтов, относящихся к блокам TUG3, к которым добавлены 18 байт балласта и 9 байт, относящихся к трактовому заголовку (Path Overhead, POH).

Также и в этом случае для лучшего понимания принципа объединения на рис. 2.35 показаны только по одному кадру каждого TUG3 (125 мкс), состоящему из 9 строк и 86 столбцов.

Виртуальный контейнер VC4 получается мультиплексированием трех отдельных блоков TUG3; в результате компоновки контейнера, длящейся 125 мкс, образуется структура из 9 строк х 261 столбца.

Структура побайтного мультиплексирования VC4 представлена на рис. 2.35.

Рис. 2.35. Побайтное мультиплексирование структуры VC4

В виртуальном контейнере высокого порядка VC4 трактовый заголовок (РОН) состоит из 9 байтов, распределенных следующим образом (рис. 2.36):

Р ис. 2.36. Размещение байтов в трактовом заголовке контейнера VC4; - байты балластной загрузки; J1 - (Path Trace) -индикатор тракта, используемый для циклической передачи сверхцикла из К байтов, из которых первый содержит код контроля CRC7*, а оставшиеся 15 используются для кодирования идентификатора тракта; В3 - байт, используемый для оценки вероятности ошибки (вычисляется из предшествующею передачи VC); С2 - (Signal Label) - байт, называемый сигнальной меткой и используемый как индикатор заполнения VC4: 00000000 = VC4 не заполнен; 11111111 = VC4 заполнен; G1 - (Path Status) - байт контроля состояния тракта, используемый для передачи информации об ошибке или аварии на дальнем конце.

Структура байта G1 приведена ниже на рис. 2.37

Рис. 2.37. Структура байта G1;2 - байт пользователя; Н4 - байт-указатель мультикадра, используемый только для VC4, составленных из блоков TU; Z3 - байт пользователя; Z4 - байт, которому можно найти применение; Z5 - байт, используемый для целей эксплуатации

Административный блок AU4 – это структура, в которую помещается, сформированный предварительно, виртуальный контейнер VC4. Данная структура состоит из:

матрицы полезной нагрузки (PAYLOAD), состоящей из 261 столбца и 9 строк, т.е. из 2349 байтов, в которые входят и байты VC4;

служебная емкость, называемая заголовком блока (Administrative Unit Overhead, AUOH) и состоящая из 9 байт, последовательно присоединяемых к четвертой строке матрицы полезной нагрузки (PAYLOAD).

Структура административного блока AU4 показана на рис. 2.38.

Рис. 2.38. Структура административного блока AU4.

9 байт указателя AU4 имеют следующие назначения:

HI и Н2 - фиксация значения указателя; НЗ - отрицательное выравнивание скоростей; Y - загрузка числа 1 0 0 1 n n 1 1; U - загрузка числа 11111111.

Функции указателя определяются байтами HI и Н2; на рис. 2.39 показано использование битов, образующих HI и H2:

Рис. 2.39. Указатель блока AU4

Указатель состоит из 10 бит; десятеричное значение записанного в указателе числа указывает на начало виртуального контейнера VC4 внутри административного блока AU4. Эти 10 бит могут выражать числа от 0 до 1023.

Поскольку вся матрица полезной нагрузки (PAYLOAD) блока AU4 состоит из 2349 байтов, то указатель не в состоянии отразить все номера байтов, составляющих матрицу.

Поэтому всю матрицу PAYLOAD делят на группы по 3 байта, т.е. на триады (2349:3=783 триады).

Заметим, что деление полезной нагрузки на группы по 3 байта удобно не только по вышеупомянутой причине, но также и для того, чтобы достичь совместимости между американской цифровой иерархией (SONET) и европейской (SDH).

Значения, допустимые для указателя, заключены в пределах от 0 до 782; они соответствуют числу триад байтов в структуре полезной нагрузки (PAYLOAD). Триаду байтов, следующую сразу же за байтом НЗ, идентифицируют байтом под номером 0.

Так как триада под номером 0 расположена в начале четвертой строки матрицы полезной нагрузки (PAYLOAD), то 783 триады располагаются в 2-х кадрах, как это показано на рис. 2.40:

Рис. 2.40. Нумерация байтов AU4

О возможных отклонениях начала контейнера VC4 внутри структуры AU4 сигнализирует флаг новых данных (New Data Flag, NDF).

Рис. 2.41. - Структура байтов HI и Н2

Флаг новых данных состоит из 4 бит. которые обычно образуют следующие логические состояния: 0110

Если необходимо просигнализировать о новом значении указателя, то биты флага новых данных в кадре инвертируются, т.е. меняются следующим образом: 1001

Примеры указателя АU4. Ниже приведены примеры определения матрицы полезной нагрузки (PAYLOAD) (рис. 2.42, 2.43), показывающие, что функция указателя состоит в том, чтобы идентифицировать начало виртуального контейнера VC4 внутри цифрового потока AU4.

Рис. 2.42. Пример №1

Рис. 2.43. Пример № 2

Синхронный транспортный модуль STM-1 состоит из полезной нагрузки (AU4) и служебных байтов, называемых секционным заголовком (Section Overhead, SОН). Секционный заголовок SОН содержит следующую информацию:

линейный синхросигнал;

информацию для оценки вероятности ошибки;

каналы передачи данных для автоматического обмена;

идентификатор секции;

каналы передачи данных для управляющей информации.

Структура STM-1 состоит из 9 строк и 270 столбцов и имеет протяженность 125 мкс (рис. 2.44 и 2.45).

Рис. 2.44. Структура транспортного модуля STM-1

Секционный заголовок делится на две части:

- RSOH - заголовок регенерационной секции, состоящий из 27 байтов;

- MSOH - заголовок секции мультиплексирования, состоящий из 45 байтов.

Рис. 2.45. Структура транспортного модуля STM-1

В RSOH расположены следующие байты:

А1 - байты линейного синхросигнала: 11110110;

А2 - байты линейного синхросигнала: 00101000;

B1 - байт контрольной суммы, подсчитанной по всему предыдущему кадру STM-1;

JO - идентификатор структуры STM-1 в кадре STM-N;

Dl, D2, D3 - байты, используемые как каналы передачи данных со скоростью 192 Кбит/с (3 х 64 Кбит/с) для передачи управляющей информации;

Е1 - байт для организации речевого служебного канала;

F1 - байт для организации канала управления;

М - байт для специального использования (например, в PontiRadio как служебный канал для управления изменениями конфигурации n+1);

* - резервный байт для будущих стандартов:

Х - байты для национального использования.

В MSOH расположены следующие байты:

B2 - байты контрольной суммы, подсчитанной по предыдущему кадру STM-1 за исключением байтов SОН в строках 1, 2 и 3;

D4 ... D12 - байты для организации каналов передачи данных со скоростью 576 Кбит/с (9 х 64 Кбит/с) для передачи управляющей информации;

Е2 - байты для организации служебного речевого канала;

K1, K2 - каналы передачи данных для автоматического обмена;

Z1, Z2 - каналы передачи данных для будущих применений;

M1 - байт, используемый для указания ошибок на удаленном терминале (секция FЕВЕ);

S1 - байт, используемый для указания типа синхронного сигнала в STM-1;

* - резервный байт для будущих стандартов;

Х - байты для национального использования.