Лекция 4 (Лекции по системам передачи данных)

Лекция 4.

Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH

Разработанная с учетом указанных общих принципов стандартная схема инкапсуляции PDH трибов в контейнеры и их последующего мультиплексирования при формировании модуля STM-1 появилась в первой редакции 1989 года, затем была упрощена и в редакции 1993 года (ITU-T версия) и в редакции 1992 года (ETSI версия). ITU-T версия, как более общая, представлена на рисунке.

(Файл Сх_мх_SDH)

Обобщенная схема мультиплексирования в технологии SDH (ITU-T 1993г.)

В этой обобщенной схеме мультиплексирования используются следующие основополагающие обозначения:

С-n – контейнеры уровня n (n=1,2,3,4);

VC-n – виртуальные контейнеры уровня n (n=1,2,3,4),

TU-n – трибные блоки уровня n (n=1,2,3),

TUG-n – группы трибных блоков уровня n (n=2,3),

AU-n – административные блоки уровня n (n=3,4);

AUG – группа административных блоков;

STM-1 – синхронный транспортный модуль.

Контейнеры С-n служат для инкапсуляции (размещения с целью последующей передачи) соответствующих трибов PDH на входах. Уровни контейнера n соответствуют уровням PDH иерархии, т.е. n=1,2,3,4, а число типоразмеров контейнеров n должно быть равно числу членов объединеного стандартного ряда, т.е. 6 (Т1, Е1, Т2, Е3, Т3, Е4.). Четвертый уровень PDH имеется только у ЕС иерархии, т.е. С-4 инкапсулирует Е4. Контейнер С-2 инкапсулирует только Т2 АС иерархии. Контейнеры С-1, С-3 должны быть разбиты каждый на два подуровня для инкапсуляции соответствующих трибов АС и ЕС иерархий.

Итак, имеем:

T-n, E-n – трибы PDH уровня n (или компонентные сигналы), соответствующие объединенному стандартному ряду АС и ЕС иерархий PDH, приведенному выше – Т1, Е1, Т2, Е3, Т3, Е4.

С-n – контейнер уровня n – элемент SDH, содержащий триб T-n; контейнеры С-1 и С-3 разбиваются на следующие контейнеры подуровней С-nm:

— С-1 – на контейнеры C-11 и С-12, инкапсулирующие трибы Т1=1,5 Мбит/с и Е1=2 Мбит/с, соответственно;

— С-3 – разбивается на контейнеры C-31 и С32, инкапсулирующие трибы Е3=34 Мбит/с и Т3=45 Мбит/с, соответственно;

Контейнеры можно рассматривать в качестве первых элементов в номенклатуре элементов иерархии SDH. К контейнеру добавляется маршрутный (или трактовый) заголовок. В результате он превращается в виртуальный контейнер VC уровня n, т.е. VC-n.

Существуют следующие виртуальные контейнеры:

VC-1, VC-2 – виртуальные контейнеры нижних уровней 1 или 2 и VC-3, VC-4 – виртуальные контейнеры верхних уровней 3 или 4, формат которых определяется формулой:

POH + PL,

где POH – маршрутный заголовок;

PL – полезная нагрузка.

Виртуальные контейнеры VC-1, VC-3 уровней 1, 3, также как и контейнеры C-1, C-3, разбиваются на виртуальные контейнеры подуровней nm, т.е. VC-nm, а именно:

VC-1 разбивается на VC-11 и VC-12;

VC-3 разбивается на VC-31 и VC-32.

Поля PL и POH виртуального контейнера как логического элемента имеют вид:

PL – поле, размер которого зависит от типа виртуального контейнера, а формат имеет двумерную структуру типа 9хm (9 строк, m столбцов); это поле формируется либо из контейнеров соответствующего уровня (например, для VC-1, 2 оно формируется из С-1, 2 соответственно), либо из других элементов структуры мультиплексирования SDH;

POH – поле, формат которого имеет структуру вида 1хn (например, формат 1х9 байт для VC-4 или VC-32 и формат 1х6 байт для VC-31); это поле составлено из различных по назначению байтов. В нем размещается статистическая информация о процессе прохождении контейнера вдоль пути от его начальной до конечной точки (сообщения об ошибках), а также другие служебные данные, например индикатор установления соединения между конечными точками. В результате размер виртуального контейнера больше, чем соответствующая нагрузка PDH, которую он переносит. Например, виртуальный контейнер VC-12 помимо 32 байт данных потока E-1 содержит еще 3 байта служебной информации.

TU-n – трибутарные блоки (или субблоки) уровня n (n=1,2,3) – элементы структуры мультиплексирования SDH, формат которых определяется формулой:

PTR + VC,

где PTR – указатель трибутарного блока (TU-n PTR), относящийся к соответствующему VC-n, например TU-1 = (TU-1 PTR) + VC-1. Трибутарные блоки уровня n, как и виртуальные контейнеры, делятся на трибутарные блоки подуровней nm, т.е. TU-nm, а именно:

TU-1 разбивается на TU-11 и TU-12;

TU-3 разбивается на TU-31 и TU-32.

TUG-n – группа трибутарных блоков уровня n (n=2,3), формируемая в результате мультиплексирования нескольких трибутарных блоков. На схеме TUG-2 используется для мультиплексирования TU-11, 12, 2, тогда как TUG-3 – для мультиплексирования TU-3 и TUG-2.

Виртуальные контейнеры — единица коммутации мультиплексоров SDH. На каждом мультиплексоре имеется таблица соединений (называемая также таблицей кросс-соединений), где указано, например, что контейнер VC-12 порта P3 связан с контейнером VC-12 порта P4, а контейнер VC-3 порта P7 связан с контейнером VC-3 порта P8. Таблицу соединений формирует администратор сети с помощью системы управления или управляющего терминала на каждом мультиплексоре так, чтобы обеспечить сквозной путь между конечными точками сети, к которым подключено пользовательское оборудование.

Указатели (PTR-pointers) применяются для совмещения в рамках одной сети синхронной передачи кадров STM-N с асинхронным характером переносимых этими кадрами пользовательских данных PDH в технологии SDH. Концепция указателей — ключевая в технологии SDH, она заменяет принятое в PDH выравнивание скоростей асинхронных источников посредством дополнительных бит.

Указатель определяет текущее положение виртуального контейнера в структуре более высокого уровня — трибутарном блоке (Tributary Unit, TU) или административном блоке (Administrative Unit, AU). Его применение позволяет виртуальному контейнеру «смещаться» в определенных пределах внутри своего трибутарного или административного блока, положение которого, в свою очередь, в кадре фиксировано.

Собственно, основное отличие этих блоков (TU и AU) от виртуального контейнера заключается в наличии дополнительного поля указателя. Именно благодаря системе указателей мультиплексор находит положение пользовательских данных в синхронном потоке байт кадров STM-N и на лету извлекает их оттуда, чего механизм мультиплексирования, примененный в PDH, делать не позволяет.

Трибутарные блоки объединяются в группы, а те в свою очередь входят в административные блоки. Группа из N административных блоков AUG и образует полезную нагрузку кадра STM-N. Помимо этого, в кадре имеется заголовок с общей для всех AU служебной информацией.

На каждом шаге преобразования к предыдущим данным добавляется несколько служебных байт: они помогают распознать структуру блока или группы блоков и затем определить, с помощью указателей, начало пользовательских данных.

На рисунке указаны:

коэффициенты мультиплексирования на соответствующих уровнях (х1,х7…)

SDH-отображение – процедура, при помощи которой трибы (трибутарные потоки) размещаются в виртуальных контейнерах на границе сети SDH ( тройная линия);

SDH-выравнивание – процедура, при помощи которой фреймовая информация смещения включается в трибутарные (TU) или административные (AU) блоки, устанавливая указатель в кадре соответствующего уровня (двойная линия);

SDH-мультиплексирование – процедура, при помощи которой сигнальная информация каналов нижнего уровня упорядочивается в канале более высокого уровня или упорядоченный канал высокого уровня размещается внутри мультиплексной секции (одинарная линия).

Структурные единицы кадра SDH, содержащие указатели, даны в жирной рамке, а связь между контейнерами и блоками, допускающая сдвиг данных, показана двойной линией.

Схема мультиплексирования SDH предоставляет разнообразные возможности по объединению пользовательских потоков PDH. Например, для кадра STM-1 можно реализовать такие варианты:

1 поток E4;
63 потока E1;
1 поток E3 и 42 потока E1.

Рассмотрим метод мультиплексирования на примере включения контейнера С-1 в поток STM-N, используя административный блок AU-4 (Стандарт G.707 ITU-T). См. рисунок.

6