Синхронизация сетей sdh кратко

Обновлено: 05.07.2024

В ходе изучения Цифровых систем передачи, а так же по рекомендации наставника, дабы лучше разобраться в изучаемом материале и разложить всё по полочкам, я постараюсь объяснить этот материал Вам, если это у меня получится, то можно считать, что я его усвоил хорошо. Надеюсь Вам будет интересно.
В статье расскажу кратко о ЦСП и особенностях их построения, ПЦИ(PDH) и более подробно о потоке Е1 и его структуре.

Цифровые системы передачи

Особенности построения цифровых систем передачи

Ни для кого не будет новостью, что основной тенденцией развития телекоммуникаций во всем мире является цифровизация сетей связи, предусматривающая построение сети на базе цифровых методов передачи и коммутации. Это объясняется следующими существенными преимуществами цифровых методов передачи перед аналоговыми:
Высокая помехоустойчивость.

Слабая зависимость качества передачи от длины линии связи.
Стабильность параметров каналов ЦСП.
Эффективность использования пропускной способности каналов для передачи дискретных сигналов.
Возможность построения цифровой сети связи.
Высокие технико-экономические показатели.

Требования к ЦСП определены в рекомендациях ITU-T серии G, так же в этой рекомендации представлено два типа иерархий ЦСП: плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) и синхронная цифровая иерархия (СЦИ). Первичным сигналом для всех типов ЦСП является цифровой поток со скоростью передачи 64 Кбит/с, называемый основном цифровом каналом (ОЦК)[зарубежные источники: Basic Digital Circuit(BDC)], на Хабре уже рассказывалось о том как происходит оцифровка каналов ТЧ в этой статье. Для объединения сигналов ОЦК в групповые высокоскоростные цифровые сигналы используется принцип временного разделения каналов (ВРК)[зарубежные источники: Time Division Multiply Access (TDMA), или Time Division Multiplexing (TDM)].

Плезиохронная цифровая иерархия

Появившаяся исторически первой плезиохронная цифровая иерархия (ПЦИ) [зарубежные источники: Plesiochronous Digital Hierarchy(PDH)] имеет европейскую, северо-американскую и японскую разновидности.

Уровень иерархии	Европа	Северная Америка	Япония
	Скорость Мбит/с	Коэфф. Мультиплекс.	Скорость Мбит/с	Коэфф. Мультиплекс.	Скорость Мбит/с	Коэфф. Мультиплекс.
0	0,064	-	0,064	-	0,064	-
1	2,048	30	1,554	24	1,554	24
2	8,448	4	6,312	4	6,312	4
3	34,368	4	44,736	7	32,064	5
4	139,264	4	-	-	97,728	3

Для цифровых потоков ПЦИ применяют соответствующие обозначения, для северо-американской — T, японской — J(DS), европейской — E. Цифровые потоки первого уровня обозначаются соответственно Т1, E1, J1 второго Т2, Е2, J2 и т.д…
К использованию на сетях связи РФ принята европейская ПЦИ.
На сети связи РФ эксплуатируются ЦСП ПЦИ отечественного и зарубежного производства. Отечественные системы носят название ЦСП с ИКМ (цифровые системы передачи с импульсно-кодовой модуляцией). Вместо уровня иерархии в обозначении системы указывается число информационных ОЦК данной системы. Так, ЦСП первого уровня иерархии обозначается ИКМ-30, второго — ИКМ-120 и т.д.

Основные принципы синхронизации

Сонаправленный интерфейс: по отдельным линиям ведётся дополнительная передача тактовых сигналов;
Противонаправленный интерфейс: один блок (контролирующий) задает другому (подчиненному) рабочую тактовую частоту;
Интерфейс с централизованным задатчиком (задающим генератором): задающий генератор выполняет тактирование всех узлов оборудования.

Поток Е1

Структура потока Е1.

Неструктурированный (нет разделения на канальные интервалы КИ [зарубежные источники: Time Slot], логическая структура не выделяется; поток данных со скоростью 2048Kбит/с); используется при передаче данных;
Поток с цикловой структурой (выделяются канальные интервалы, но сигналы управления и взаимодействия (СУВ) не передаются) – ИКМ-31;
Поток со сверхцикловой структурой (выделяют и цикловую, и сверхцикловую структуру) – ИКМ-30.

Контроль ошибок передачи

Для контроля ошибок передачи используется первый бит нулевого канального интервала.

Содержимое первого бита КИ0 в различных подциклах.

Физический уровень модель OSI в ПЦИ

Е0 – симметричная пара (120 Ом);
Е1 – коаксиальный кабель (75 Ом) или симметричная пара (120 Ом);
E2, Е3, E4 – коаксиальный кабель (75 Ом).

Е0 – AMI;
E1, E2, Е3 – HDB3;
Е4 – CMI.

Маска импульса физического интерфейса потока 2048 Кбит/с.

На этом я считаю можно остановиться. Всем спасибо за внимание, надеюсь Вам было интересно. ~~Подписывайтесь, ставьте лайки.~~ В статье я попытался изложить как можно больше информации в как можно более простом виде(не знаю удалось ли мне) не ныряя слишком глубоко в подробности структур ЦСП и в частности потока Е1.
Если статья понравится то в дальнейшем могу попробывать написать такую же про синхронную цифровую иерархию (СЦИ) [зарубежные источники: Synchronous Digital Hierarchy(SDH)] и синхронный транспортный модуль (СТМ) [зарубежные источники: Synchronous Transport Module(STM)] — STM-1.

Литература

Технологии измерений первичной сети — И.Г. Бакланов;
Современные высокоскоростные цифровые телекоммуникационные системы — В.Н. Гордиенко.
UPD:Немного дополнил статью англоязычными терминами и аббревиатурами.

Важной проблемой при строительстве, настройке и технической эксплуатации цифровых сетей связи, в том числе и SDH, является передача информации с высоким качеством, в соответствии с международными нормами. Так, одним из показателей качества передачи цифровых трактов и каналов является наличие проскальзываний (проскальзывания (slips) - исключение или повторение одного или группы передаваемых по сети двоичных символов), приводящих к потере или неверной передаче части информации. Основной причиной проскальзываний является наличие значительного количества оборудования группообразования, которое подстраивает тактовую частоту данного цифрового канала под свой внутренний задающий генератор. Количество таких подстроек и стабильность задающих генераторов приводят к искажению передаваемой информации.

Данная проблема решается несколькими способами – введением балансных битов, буферов памяти, синхронизацией внутренних задающих генераторов и т. д. Однако, при значительном увеличении скорости передачи информации с одной стороны (количество балансных, применяемых для выравнивания скоростей битов по отношению к полезной информации резко увеличивается) и при объединении цифровых систем передачи (ЦСП) с электронными системами коммутации в единую цифровую сеть, обеспечивающую передачу и коммутацию сигналов в цифровой форме с другой стороны. Вследствие данных причин возникает острая необходимость создания системы тактовой синхронизации сети (ТСС).

Задача ТСС и сводится к устранению искажений в передаваемой информации, вызываемых различием частоты передачи/ обработки этой информации на сети и создающих проскальзывания, занимая как можно меньше ресурсов под балансную нагрузку для исправления нестабильности частоты задающих генераторов.

Исходя из вышесказанного, необходима корректно построенная система ТСС сети SDH и узлов коммутации цифровых каналов.

В данной статье рассматривается система ТСС и некоторые требования по ее построению.

Система ТСС SDH является одним из основных факторов, обеспечивающих высокое качество передачи информации и строится по иерархическому принципу.

Верхний уровень иерархии занимает первичный эталонный задающий генератор (primary reference clock, PRC), который вырабатывает сигнал синхронизации высокого качества (долговременная (см. прим.) стабильность частоты PRC составляет не более, чем 1х10-11.

В качестве PRC чаще всего используется цезиевый стандарт частоты.

Возможен прием и подстройка частоты PRC от глобальной системы позиционирования (global positioning system, GPS), в подчиненных цифровых сетях вместо PRC можно использовать тактовые сигналы генераторов высших сетей.

Второй уровень иерархии занимают ведомые задающие генераторы (synchronization supply unit, SSU), которые синхронизируются от генератора более высокого порядка. Собственая долговременная стабильность частоты SSU составляет не более 10-9 (согласно ITU-T G. 812).

Третьим уровнем иерархии являются задающие генератор(ы) оборудования SDH (SDH equipment clock, SEC), подстраиваемые от внешнего источника.

Синхросигнал между PRC/SSU или PRС /SEC распределяется двумя возможными методами.

- каскадным методом, при котором сигналы синхронизации передаются по так называемым трактам синхронизации (в качестве которых используются линейные тракты STM-N). Линейный сигнал непосредственно не несет информацию о синхронизации; на NE подчиненная аппаратура выделяет сигнал тактовой синхронизации из принимаемого линейного сигнала STM-N и синхронизирует SEC и SSU;

- передачей сигнала 2,048 Мбит/c, используя оборудование PDH и линейный тракт, который синхронизирует SSU и, в свою очередь, распределяет синхронизацию по SEC.

Факторы, влияющие на передачу сигналов синхронизации.

Требования к синхронизации цифровых сетей - это компромис между несколькими конфликтующими параметрами. С одной стороны, это конкретные параметры сигналов синхронизации в аппарате, с другой - выполнение данных параметров на сети в целом. Количество синхронизируемых от одного задающего генератора цифровых сетей может быть безгранично, но в какой-то момент происходит ухудшение следующих параметров (с позиции синхронизации):

- фазовый шум оборудования и тракта синхронизации для SSU, SEC, PRС;

- дрейф фазы тракта синхронизации;

- дрожание фазы тракта синхронизации;

- сдвиги фазы, вызванные переходными процессами, вследствие некоторых операций по преобразованию или испытанию (данные операции происходят в среднем не реже 1 раза в месяц, в связи с перестройками и сбоями системы синхронизации для достаточно разветвленной ТСС; поэтому, для разумного снижения качества, которое входит в международные нормы качества было принято, что сдвиг фазы любой полярности между двумя SSU допускается не более 1 мкс в 25 дней.

С учетом перечисленных выше дестабилизирующих факторов (на основании теоретических и практических исследований) были определены структуры, количество цепей и элементов синхронизации - согласно ETS 300 462-2 один PRC распределяет синхронизацию на десять SSU через 20 SEC (возможен вариант 40 SEC между двумя SSU, но данный случай может вызвать ухудшение качества передачи сигналов синхронизации).

Режимы синхронизации оборудования SDH

В SDH возможны два режима синхронизации оборудования - нормальный и аварийный.

1. Нормальный режим

Система ТСС строится по принципу распределительной древовидной (радиально-узловой) структуры. Синхронизация производится передачей сигнала синхронизации от одного задающего генератора элемента сети (network element clock, NEC) к следующему.

Для обеспечения высоконадежной работы системы синхронизации NEC обязательно резервируется и передается по системам, изолированным от синхронизируемой сети (в идеальном случае).

В качестве переносчиков синхроинформации в системах SDH используются линейные сигналы STM-N, т. к. они не подверженны согласованию указателей (pointer justification). Информацию о синхронизации содержит первый ряд STM-1 SOH (который не скремблируется), в байте S1 (биты 5-8) находится информация о статусе синхронизации. Информация, принятая в байте S1, сравнивается с ожидаемым значением и в случае пяти последовательных несовпадений генерируется аварийный сигнал.

Для обеспечения надежности подачи сигнала синхронизации оборудование SDH имеет возможность синхронизироваться от нескольких источников, для каждого из которых задается соответствующий приоритет использования (так называемая таблица приоритетов). Так, при пропадании источника синхронизации с высшим выбранным приоритетом происходит автоматический переход на более низший.

Ниже показаны возможные приоритеты синхронизации аппарата SDH:

- от внешнего источника 1 - аппарат синхронизируется от внешнего синхросигнала, физически подаваемого на разъем 1;

- от внешнего источника 2 - аппарат синхронизируется от внешнего синхросигнала, физически подаваемого на разъем 2;

- от линии 1 - аппарат синхронизируется по синхросигналу, восстановленному из линейного сигнала STM-N, принимаемого с линии 1;

- от линии 2 - аппарат синхронизируется по синхросигналу, восстановленному из линейного сигнала STM-N, принимаемого с линии 2;

- от порта распределительного блока - аппарат синхронизируется по синхросигналу, восстановленному из одного входного компонентного сигнала (2 Мбит/с, 34 Мбит/с, 140 Мбит/с).

Непосредственно для синхронизации оборудования, расположенного на узлах и станциях цифровой сети, в оборудовании SDH обычно предусматривается несколько выходов синхронизации 2,048 кбит/с.

2. Аварийный режим

Если NE теряет принудительную синхронизацию (внешнюю, линейную), аппаратура способна продолжать синхронизацию передаваемого сигнала от NEC. Так, в случае потери сигналов синхронизации от ведущего NEC ведомый NEC переходит в режим удержания (holdover), что соответствует переходу данного участка сети SDH в плезиохронный режим. В этом режиме частота и фаза отражает последнюю известную частоту и фазу синхронизации еще некоторое время с достаточной точностью с отклонением не более + 2,0 ppm (миллионных долей) в течение около 48 часов, а затем переходит в режим свободного генерирования (free running) c отклонением тактовой частоты от номинальной величины не более + 4,6 ppm.

После устранения неисправности автоматически возвращается источник синхронизации высшего приоритета.

Топология организации системы ТСС

С точки зрения топологии построения синхронной сети необходимо правильно выставить приоритеты синхронизации каждого аппарата (NE) в отдельности и всей сети в целом, так ТСС должна строится по следующим принципам:

- удовлетворять по всем параметрам рекомендациям ITU-T;

- не должна оказывать какие-либо отрицательные влияния на устойчивость сети (предполагаться резервирование наиболееважных синхротрасс и задающих генераторов);

- должна быть рассчитана на работу в условиях постоянно перестраивающейся и модернизирующейся сети и обладать достаточной гибкостью для перестройки и модернизации в режиме действующего трафика.

Рассмотрим организацию передачи сигналов синхронизации по стандартным топологиям сети SDH.

При топологии цепь и звезда сигналы синхронизации обычно передаются в цикле STM-N без резервирования, для резервирования применяются другие сети.

В случае, когда сеть SDH строится по топологии кольцо, появляется возможность в полной мере использовать ресурсы резервирования синхронизации при потере или ухудшении качества синхросигнала. Однако, при неправильной расстановке приоритетов синхронизации и при определенных обстаятельствах ухудшения основного сигнала синхронизации (при переходе на на источник более низкого приоритета) происходит не восстановление системы синхронизации, а переход части аппаратов в режим работы от внутреннего генератора (кольцо по синхронизации).

Поэтому должен выдерживаться строго иерархический принцип распределения синхронизирующего сигнала при установке приоритетов синхронизации. Для избежания изменения системы ТСС синхронизации при нарушениях в работе части кольца и спонтанного перехода аппаратов на другие приоритеты используется протокол информациии о статусе синхронизации (synhronisation status message, SSM).

В байте S1 секционного заголовка STM-N SOH передается информация, являющаяся причиной закрытия внешних выходов синхронизации (распространения синхронизации на другие NEC), когда принимаемый сигнал синхронизации более низкого качества, чем от внутреннего генератора NE.

От SDH к NGSDH

Внедрение сетей SDH, использующих наряду с привычной топологией точка-точка, кольцевую и ячеистую топологии, привнесло дополнительную сложность в решение проблем синхронизации, так как для двух последних топологий маршруты сигналов могут меняться в процессе функционирования сетей.

Сети SDH имеют несколько дублирующих источников синхронизации, которые можно разделить на два класса:

внешние и внутренние.

Внешняя синхронизация:

- сигнал внешнего сетевого таймера, или первичный эталонный таймер PRC, определяемый в

рекомендации ITU-T G.811, т.е. сигнал с частотой 2048 кГц (см. ITU-T G.703, п.13);

- сигнал с трибного интерфейса канала доступа (рассматриваемый здесь как аналог таймера

транзитного узла TNC), определяемый в рекомендации ITU-T G.812, сигнал с частотой

2048 кГц, выделяемый из первичного потока 2048 кбит/с;

- линейный сигнал STM-N, или линейный таймер, сигнал 2048 кГц, выделяемый из линейно-

го сигнала 155,52 Мбит/с или 4n x 155,52 Мбит/с.

Внутренняя синхронизация:

- сигнал внутреннего таймера (рассматриваемый как таймер ведомого локального узла LNC),

определяемый в рекомендации ITU-T G.813 [163], сигнал 2048 кГц;

Что касается точности сигналов внешней синхронизации, то она соответствует стандартам G.811, G.812.

Точность сигналов внутренней синхронизации регламентируется

производителями и для мультиплексоров SDH составляет обычно 4,6·10 -6 .

Учитывая, что трибы 2 Мбит/с, пришедшие из сетей SDH, отображаются в VC-12 и могут

плавать в рамках структуры вложенных контейнеров, использующих указатели, их сигналы должны быть исключены из схемы синхронизации сети SDH. Реализуемая точность внутреннего таймера мала и, учитывая возможность накапливания ошибки в процессе так называемого "каскадирования сигналов таймеров", когда узел сети восстанавливает сигнал таймера по принятому сигналу и передает его следующему узлу, может быть использована только локально. В этом смысле наиболее надежными источниками синхронизации являются сигнал внешнего сетевого таймера и линейный сигнал STM-N.

Синхронизация:

- +/- 4.6*10 -6 с дрейфом не хуже 0.37x10 -6 в день;

- 2048 кГц в соответствии с G.703.10 (импеданс: 120 Ом - симметричное подключение и 75 Ом - коаксиальный кабель);

- линейный сигнал STM-N.

- 2048 кГц (импеданс: 120 Ом - симметричное подключение и 75 Ом - коаксиальный кабель) в соответствии с ITU-T Rec. G.703.10.

В общем случае сеть ТСС включает в себя:

• все цифровые устройства системы телекоммуникаций, которые можно охарактеризовать как генераторы синхросигналов;

• систему путей, по которым передается информация о единой тактовой частоте – сеть синхросигналов;

• сигналы, которые осуществляют передачу информации о тактовой частоте (непосредственно синхросигналы), и сигналы, передающие информацию о статусе синхронизации.

Тип синхросигнала	Значение	Уровень качества Q	Код	Значение
Т0	Сигнал внутреннего задающего генератора	Качество неизвестно. Здесь Q0 соответствует оборудованию прежних выпусков, где байт S1 ещё не был определён
Т1	Синхросигнал, выделяемый из цифрового потока STM-N	ПЭГ (PRC)
Т2, 2048 кбит/с	Предназначен для синхронизации мультиплексора SDH, поступает от коммутационной станции СРЕ или МЗГ	ВЗГ (SSU)
Т3, 2048 кГц	Предназначен для синхронизации ВЗГ или СРЕ	ВЗГ (SEC)
Т4, 2048 кГц	Сигнал с выхода ВЗГ, блока синхронизации цифровой АТС или мультиплексора (СРЕ)	Местный генератор (генератор сетевого элемента в режиме удержания, CPE)
Для синхронизации не использовать

Для выбора опорного источника синхронизации из нескольких доступных используются следующие правила:

1. Из всех доступных источников выбирается источник с наивысшим качеством;

2. Если источников наивысшего качества несколько, то из них выбирается источник с наивысшим приоритетом;

3. Источнику, полученному от аварийного сигнала, соответствует уровень качества Q6 вне зависимости от кода в байте S1;

4. В байтах S1 потока, направляемого навстречу потоку, из которого был выделен опорный сигнал для синхронизации данного мультиплексора (сетевого элемента), устанавливается уровень качества Q6.

Синхронизация – это средство поддержания работы всего цифрового оборудования в сети связи на одной средней скорости. Для цифровой передачи информация преобразуется в дискретные импульсы. При передаче этих импульсов через линии и узлы связи цифровой сети все ее компоненты должны

синхронизироваться. Синхронизация должна существовать на трех уровнях:

битовая синхронизация, синхронизация на уровне канальных интервалов (time slot) и кадровая синхронизация.

Битовая синхронизация заключается в том, что передающий и принимающий концы линии передачи работают на одной тактовой частоте, поэтому биты

считываются правильно. Для достижения битовой синхронизации приемник может получать свои тактовые импульсы с входящей линии. Битовая синхронизация включает такие проблемы как джиттер линии передачи и плотность единиц. Эти проблемы поднимаются при предъявлении требований к синхронизации и системам передачи.

Синхронизация канального интервала (time slot) соединяет приемник и передатчик таким образом, чтобы канальные интервалы могли быть идентифицированы для извлечения данных. Это достигается путем использования фиксированного формата кадра для разделения байтов. Основными проблемами синхронизации на уровне канального интервала являются время изменения кадра

и обнаружение потери кадра.

Кадровая синхронизация вызвана необходимостью согласования по фазе передатчика и приемника таким образом, чтобы можно было идентифицировать

начало кадра. Кадром в сигнале DS1 или Е1 является группа битов, состоящая из 24 или 30 байтов (канальных интервалов) соответственно, и одного

импульса кадровой синхронизации. Время кадра равно 125 микросекундам. Канальные интервалы соответствуют пользователям конкретных (телефонов) каналов связи.

Тактовый генератор сети, расположенный в узле источника, управляет частотой передачи через этот узел битов, кадров и канальных интервалов. Вторичный генератор сети расположенный в принимающем узле, предназначен для управления скоростью считывания информации. Целью тактовой сетевой синхронизации является согласованная работа первичного генератора и

приемника с тем, чтобы принимающий узел мог правильно интерпретировать цифровой сигнал. Различие в синхронизации узлов, находящихся в одной сети, может привести к пропуску или к повторному считыванию принимающим узлом посланной на него информации. Это явление называется проскальзыванием.

Например, если оборудование, передающее информацию, работает на частоте, большей, чем частота принимающего оборудования, то приемник не может отслеживать поток информации. В этом случае приемник будет периодически пропускать часть передаваемой ему информации. Потеря информации называется проскальзыванием удаления.

В случае, если приемник работает на частоте превышающей частоту передатчика, приемник будет дублировать информацию, продолжая работать на своей частоте и все еще осуществляя связь с передатчиком. Это дублирование информации называется проскальзыванием повторения.

Для управления проскальзываниями в потоках DS1 и E1 используются специальные буферы. Данные записываются в буфер принимающего оборудования с частотой первичного генератора, а считываются из буфера тактовой частотой принимающего оборудования. На практике могут применяться

различные размеры буферов. Обычно буфер содержит более одного кадра. В этом случае принимающее оборудование при проскальзывании будет пропускать или повторять целый кадр. Это называется управляемым проскальзыванием.

Хорошая проработка международных стандартов, описывающих структуру сигналов SDH, функции и электрические параметры аппаратуры, обеспечивает совместимость оборудования разных производителей. Это позволяет без проблем осуществлять взаимодействие между операторами различных сетей.

Основные характеристики SDH

Технология SDH описывается в рекомендациях ITU-T (G.702, G.703, G.704, G.707, G.708, G.709, G.773, G.774, G.782, G.783, G.784, G.957, G.958, Q.811, Q.812), ETSI (ETS 300 147). Североамериканская синхронная цифровая иерархия подчиняется системе стандартов SONET, разработанной ANSI (American National Standards Institute) - Американским национальным институтом стандартов.
Рассмотрим структуру сигналов SDH. Это синхронный транспортный модуль STM-N, где N определяется уровнем SDH. В настоящее время широко используются системы STM-1, STM-4, STM-16 и STM-64. Нетрудно заметить, что системы построены с кратностью 4. Таким образом, сформировалась следующая иерархия скоростей.

Синхронная цифровая иерархия

Уровень модуля

Скорость (кбит/с)

Базовым уровнем SDH является STM-1. Он характеризуется своим циклом с периодом повторения 125 мкс. Общепринято рассматривать цикл в виде прямоугольной таблицы, хотя, разумеется, данные передаются по линии последовательно. Как видно из рисунка цикл STM-1 содержит 9 строк по 270 байт (2430 байт). Первые 9 байт в каждой строке образуют заголовок цикла.

К преимуществам SDH следует отнести модульную структуру сигнала, когда скорость уплотненного сигнала получается путем умножения базовой скорости на целое число. При этом структура цикла не меняется и не требуется формирование нового цикла. Это позволяет выделять требуемые каналы из уплотненного сигнала без демультиплексирования всего сигнала.
На рисунке приводится схема мультиплексирования четырех потоков STM-1 в один поток STM-4. Из рисунка видно, что происходит по-байтное мультиплексирование таким образом, что все блоки секционных заголовков, указатель и полезный сигнал размещаются так же как и прежде.

В качестве полезной нагрузки сети, построенной на основе SDH, могут передаваться сигналы PDH, ячейки АТМ, любые неструктурированные цифровые потоки, имеющие скорость от 1,5 до 140 Мбит/с и удовлетворяющие рекомендации G.703. Такая универсальность обеспечивается применением контейнеров, переносящих по сети SDH сигналы нагрузки.
Контейнерный принцип хорошо известен и довольно широко применяется в современной технике связи. Эта идея оказалась очень практичной, ведь все операции на сети производятся с контейнерами и не затрагивают их содержимое. Таким образом, достигается полная прозрачность сети для передаваемой информации.
Формирование контейнеров для передачи данных с различной скоростью рассматривается ниже. Все контейнеры размещаются в части цикла STM-1, называемой Payload.
Во избежание потери синхронизации в аппаратуре SDH предусматривается скремблирование передаваемых сигналов. Дело в том, что в полезной информации могут присутствовать длинные цепочки нулей или единиц. При передаче по линиям электрических сигналов (например, в коаксиальном кабеле) эта проблема снимается выбором соответствующего кода линейного сигнала.
По рекомендации ITU-T G.703 следует применять код CMI (coded mark inversion code, двухуровневый код с инверсией посылок). В этом коде передаваемый ноль всегда представляется отрицательным уровнем в первой половине посылки и положительным уровнем во второй половине. Передаваемая единица представляется либо положительным уровнем, либо отрицательным уровнем в зависимости от значения предыдущего бита.
В подавляющем большинстве случаев для передачи сигналов STM используются оптические линии связи. В них используется линейный код NRZ (non return to zero, код без возврата к нулю).
Именно для обеспечения хронирующих перепадов в передаваемом сигнале STM по оптическим линиям связи используется операция скремблирования. Скремблер преобразует исходный цифровой поток в псевдослучайную последовательность. Генератор псевдослучайной последовательности построен на основе семиразрядного сдвигового регистра, сумматоров по модулю 2 (“исключающее ИЛИ”) и обратных связей согласно полинома 1+Х6+Х7. Скремблированию подвергается весь цикл STM-N кроме первых 9 байт заголовка. В первой строке заголовка передается сигнал цикловой синхронизации, что позволяет осуществлять синхронизацию без предварительного дескремблирования.

Построение сети SDH любой сложности обеспечивается довольно ограниченным набором функциональных узлов. С помощью их выполняются все операции по передаче информации и управлению на сети.
Основным функциональным узлом SDH является мультиплексор, предназначенный для организации ввода/вывода цифровых потоков с полезной нагрузкой. Различают два типа мультиплексоров: терминальные и ввода/вывода. Основное отличие между ними заключается в расположении на сети. Ниже, при рассмотрении типовых схем сетей SDH, это различие будет указано.
Кросс-коннекторы обычно непосредственно не обслуживают ввод/вывод нагрузки, а обеспечивают обмен между транспортными модулями сети SDH. Кросс-коннекторы применяются при объединении сетей или при сложной топологии сети. Кроме специализированных кросс-коннекторов функции локальной коммутации может выполнять мультиплексор.
Ряд функциональных узлов, таких как регенераторы, оборудование линейных трактов и радиорелейных линий обеспечивают функционирование собственно линий передачи сети SDH.
Обязательным функциональным узлом любой серьезной сети SDH является система управления, с помощью которой обеспечивается мониторинг и управление всеми элементами сети и информационными трактами.
В сетях SDH используются две типовых топологических схемы построения: “кольцо” и “цепь”. В их основе лежат мультиплексоры. В схеме “кольцо” применяются только мультиплексоры ввода/вывода (ADM -Add/Drop Multiplexer), а в схеме “цепь” - терминальные мультиплексоры (TM - terminal multiplexer) и ввода/вывода. Как видно из рисунка каждый мультиплексор имеет по две пары магистральных выходов, одна называется “восток”, а другая - “запад”. С помощью их обеспечиваются различные схемы резервирование или защиты.
Схемы защиты типа “1:1” и типа “1+1” образуются за счет организации двух встречных потоков. В первом случае на приеме анализируются сигналы с каждого направления и выбирается лучший для дальнейшей обработки. Во второй схеме существуют два кольца - основное и резервное. При сбоях в основном кольце происходит переключение на резервное, в случае разрыва кольца или выхода из строя мультиплексора образуется новое кольцо за счет организации заворотов на границах поврежденного участка.

Из рассмотренных типовых схем или их разновидностей можно создать сеть SDH любой архитектуры и любой сложности.

На рисунке представлена абстрактная сеть SDH, включающая в себя магистральный участок большой протяженности и подсети на концах этой магистрали.
В городе Б существуют две сети кольцевой архитектуры, объединенные с помощью кросс-коннектора. Через него информационные потоки могут попадать в магистральную сеть, выполненную по схеме “цепь”. В городе А расположена одна сеть кольцевой архитектуры. Обмен данными с магистральной сетью осуществляется с помощью мультиплексора ввода/вывода (ADM). Из-за большой протяженности магистральной сети, при отсутствии потребности в промежуточных пунктах ввода/вывода данных, на ней используются регенераторы, обеспечивающие восстановление формы сигнала. Такая схема организации требуется очень редко. Предпочтительнее вместо регенераторов использовать мультиплексоры ввода/вывода, которые так же обеспечивают регенерацию цифрового сигнала.
Участок сети между двумя терминальными мультиплексорами называют маршрутом. Между двумя соседними мультиплексорами (кросс-коннекторами) - мультиплексорной секцией, а между двумя соседними регенераторами или между регенератором и мультиплексоросм (кросс-коннектором) - регенерационной секцией.

Размещение данных в цикле STM-1 (mapping)

Как отмечалось выше, вся полезная информационная нагрузка (payload) передается при помощи контейнеров. Рассмотрим возможные типы контейнеров, их внутреннюю структуру и принципы формирования.
Определено следующее соответствие контейнеров скоростям передачи полезной информации (в кбит/с):

Читайте также: