6.2. Синхронная цифровая иерархия

Синхронные транспортные модули. 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 синхрон-ной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy-SDH). Для транспортирования цифрового потока со скоростью 155 Мбит/с создается синхронный транспортный модуль (Synchronous Trasport Module) STM-1. Его упрощенная структура дана на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Структура синхронного транспортного модуля STM-1

Модуль представляет собой фрейм (рамку) 9 x 270 = 2430 байт. Кроме передаваемой информации (называемой в литературе полезной на-грузкой), он содержит в 4-й строке указатель (Pointer, PTR), опреде-ляющий начало записи полезной нагрузки.

Чтобы определить маршрут транспортного модуля, в левой части рамки записывается секционный заголовок (Section Over Head -SОН). Нижние 5 x 9 = 45 байтов (после указателя) отвечают за достав-ку информации в то место сети, к тому мультиплексору, где этот транспортный модуль будет переформировываться. Данная часть заголовка так и называется: секционный заголовок мультиплексора MSОН). Верхние 3 x 9 = 27 байтов (до указателя) представляют собой секционный заголовок регенератора (RSOH), где будут осуществ-ляться 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, свеpxy вниз (так же, как при чтении текста на странице). Продолжи-тельность цикла передачи STM-1 составляет 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 ли нию каждой прямоугольной рамки 125 мкс, то за секунду в линию бу дет передано 9 x 270 x 64 Кбит/с = 155520 Кбит/с, т.е. 155 Мбит/с.

Таблица 6.1. Синхронная цифровая иерархия

Для создания более мощных цифровых потоков в SDH-системах формируется следующая скоростная иерархия (табл. 6.1): 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).

На рис. 6.8 показано формирование модуля STM-16. Сначала каж дые 4 модуля STM-1 с помощью мультиплексоров с четырьмя входа­ми объединяются в модуль STM-4, затем четыре модуля STM-4 муль­типлексируются таким же 4-входовым мультиплексором в модуль STM -16. Однако существует мультиплексор на 16 входов, с помощью которого можно одновременно объединить 16 модулей STM-1 в модуль STM 16.

Рис. 6.8. Формирование синхронного транспортного модуля STM-16

Формирование модуля STM-1. В сети SDH применены принципы контейнерных перевозок. Подлежащие транспортировке сигна-лы предварительно размещаются в стандартных контейнерах (Соntainer- С). Все операции с контейнерами производятся независимо от их содержания, чем и достигается прозрачность сети SDH, т.е. способность транспортировать различные сигналы, в частности, сигналы PDH.

Наиболее близким по скорости к первому уровню иерархии SDH (155,520 Мбит/с) является цифровой поток со скоростью 139,264 Мбит/с, образуемый на выходе аппаратуры плезиохронной цифровой иерархии ИКМ-1920. Его проще всего разместиьт в модуле STM-1. Для этого поступающий цифровой сигнал сначала «упаковывают» в контейнер (т.е. размещают на определенныx позициях его цикла), 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 преобраэуется 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 SОН (рис. 6.9. и рис. 6.7).

Синхронный транспортный модуль STM-1 можно загрузить и плезиохроными потоками со скоростями 2,048 Мбит/с. Такие потоки формируются аппаратурой ИКМ-30, они широко распространены в современных сетях.

Рис. 6.9. Размещение контейнеров в модуле STM-1

Для первоначальной «упаковки» использует ся контейнер С12. Цифровой сигнал размещается на определен­ных позициях этого контейнера. Путем добавления маршрутного, или транспортного, заголовка (РОН) образуется виртуальный кон тейнер VC-12. Виртуальные контейнеры формируются и расфор мировываются в точках окончаниях трактов.

В модуле STM-1 можно разместить 63 виртуальных контейнера VC-12. При этом поступают 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 бло ков 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.

На рис. 6.10 показан также способ размещения в STM-1 трех пото ков от аппаратуры плезиохронной цифровой иерархии ИКМ-480 (34,368 Мбит/с).

Плезиохронные цифровые потоки всех уровней размещаются в контейнерах С с использованием процедуры выравнивания скоро­стей (положительного, отрицательного и двухстороннего).

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 (Add/Drop Multiplexer -ADM) позволяют ответвлять и добавлять любые цифровые потоки.

Рис. 6.10. Ввод плезиохронных цифровых потоков в синхронный транспортный модуль STM-1

Важной особенностью аппаратуры SDH является то, что в трактовых и сетевых заголовках помимо маршрутной информации создается много информации, позволяющей обеспечить наблюдение и управление всей сетью в целом, дистанционные переключения в мультиплексорах по требованию клиентов, осуществлять контроль и диагностику, своевременно обнаруживать и устранять неисправнсности, реализовать эффективную эксплуатацию сети и сохранить высо-кое качество предоставляемых услуг.

Методы асинхронной передачи

Формирование МАП-ячеек. В последнее десятилетие к передаче информации стали предъявляться более широкие требования. Одно­му и тому же абоненту могут быть переданы различные по характеру сообщения: движущиеся изображения (видеотелефон, видеоконфе-ренция); компьютерные данные (файлы); электронная почта; инфор-мация из системы дистанционного обучения (в том числе, мультиме-дийная); фильмы по кабельному телевидению и др. Причем источни-ки этой информации являются, как правило, асинхронными. Информация от одних источников может поступать непрерывно, от других - время от времени. Скорость поступления информации от различных источников различная. Так, речевой поток поступает со скоростью 64 кбит/с, а передача движущегося изображения требует скорости от 1.5 до 100 Мбит/с.

Для согласования всех этих различных требований в 1980-1990-х годах была предложена новая технология передачи, получившая название моды асинхронной передачи (Asynchronous Transfer Mode - АТМ), Эта технология (МАП в русской транскрипции или ATM в анг-

лийской) предполагает запись любого вида информации в ячейки (Cells) фиксированной длины. Ячейки содержат (рис. 6.11) полезную информацию и заголовок (Header). Для заголовка отводится 5 байт, для полезной информации - 48 байт.

Цифровая информация от источников сообщений заполняет ячейки. Поскольку ячейки имеют фиксированную длину, то нет не-обходимости отделять их друг от друга (т.e. определять их начало и конец) с помощью служебной информации. Если у источника отсутствует потребность в пере­даче информации, то передаются пустые ячейки. Небольшие объемы информации, появляющиеся через большие временные интервалы, могут быть собраны для наполнения ячеек либо могут передаваться в отдельных ячейках. В последнем случае в полупустые ячейки добавляется «наполнитель». Ячейки формируются источниками по мере по­требности. В случае непрерывной передачи (речь, видеоконфе ренция и т.п.) ячейки следуют через строго определенное время.

Потоки ячеек от различных источников могут быть объединены с помощью временного мультиплексирования (рис. 6.12).

Передача МАП-ячеек. Для того, чтобы знать, куда направляется МАП-ячейка, в ее заголовке отводится 2 байта под идентификацию виртуального канала (Virtual Channel Identifier - VCI). Виртуальный канал - это фиксированный маршрут движения всех ячеек во время сеанса связи от одного пользователя к другому. Он состоит из по­следовательности портов коммутаторов, через которые эти ячейки проходят.

Преимуществом МАП-ячеек является то, что их очень легко об рабатывать при прохождении через коммутатор. Прочитав идентифи­катор канала в заголовке ячейки, коммутатор переправляет ее из од­ного порта в другой, совершенно не задумываясь о находящейся в ячейке информации.

Коммутатор может переключать целые группы виртуальных кана лов, не тратя времени на анализ информации по каждому каналу в отдельности. Для этого несколько виртуальных каналов, проходя­щих по одному и тому же направлению на каком-либо участке сети связи, объединяют в виртуальный путь. Идентификатор виртуального пути (Virtual Path Identifier - VPI) занимает 12 битовых позиций и рас­полагается, естественно, до идентификатора виртуального канала VCI и VPI образуют уникальный индивидуальный адрес маршрута на каждом отдельном участке сети. Изменение идентификаторов может происходить в каждом промежуточном коммутаторе. Назначение маршрута передачи ячеек может быть осуществлено оператором се­ти или сигнальной системой.

Технология МАП хорошо согласуется с технологией SDH: МАП-ячейки могут быть помещены в синхронный транспортный модуль STM-1. Для этого они сначала «упаковываются» в виртуальный контейнер VC-4, а в заголовке (РОН) этого контейнера отмечается нача-по записи МАП-ячеек (рис. 6.13). Затем контейнер, как обычно, поме­щается в модуль STM-1.

Рис. 6.13. Размещение МАП-ячеек в модуле STM-1

Контрольные вопросы

1. Что такoe плезиохронная цифровая иерархия?

2. Как осуществляется согласование скоростей передачи различных потоков при их объединении в высокоскоростной поток? 3. Какие недостатки имеет плезиохронная цифровая иерархия систем передачи?

4. Что такое синхронный транспортный модуль?

5. Как транспортируются сигналы плезиохронной иерархии по сетям син-хронной иерархии?

6. В чем отличие асинхронной передачи цифровых сигналов с помощью MAП-ячеек от синхронной передачи цифровых сигналов?

Список литературы

1. Синхронная цифровая иерархия / Пер. с итал.; Под ред. Б.И. Крука. - Новосибирск:

Изд-воСибГАТИ, 1998. 2. Введение в SDH / Пер. с англ.; Под ред. Б.И. Крука. - Новосибирск: изд. СибГАТИ,

3. Крук Б.И., Попов Г.Н. ...И мир загадочный за занавесом цифр: Цифровая связь. -

2-е изд., испр. - Новосибирск: ЦЭРИС, 2001. -264 с.

4. Назаров А.Н., Симонов М.В. ATM: Технология высокоскоростных сетей - М.: ЭКО-

Трендз, 1998.-234с.

5. Буасо М., Деманж М., Мюнье Ж.-М. Введение в технологию ATM. - М.: Радио и связь. 1997.-128с.