Лекция 8_n (Лекции по системам передачи данных)

Лекция 8

Контроль, управление и синхронизация в SDH

1. Общий принцип обнаружения ошибок

Некоторые байты заголовков предназначены для обнаружения ошибок. Подсчет числа ошибок позволяет отслеживать качество передачи на секции. На передающей стороне в соответствии со стандартным алгоритмом для текущего битового потока формируется кодовое слово длиной n бит. Это кодовое слово переносится в заголовке отдельно от пользовательской информации.

Рис. 1. Обнаружение ошибок

На приемной стороне по тому же битовому потоку и аналогичному алгоритму также формируется кодовое слово. Сформированное кодовое слово сравнивается с принятым. Любое различие кодовых слов говорит о наличии ошибок в тракте передачи. Статистика появления неверных кодовых слов позволяет судить о качестве передачи.

Код BIP-N

Для обнаружения ошибок в SDH применен специальный код проверки на четность,

известный как код BIP-N: четность чередующихся бит (Bit-interleaving parity).

Битовый поток (например, STM-N, VC) разбивается на блоки по n бит. Все первые биты блоков суммируются по модулю 2. Результат помещается в первый бит кодового слова BIP-N. Аналогично обрабатываются остальные биты до n-ого.

Рис. 2. Чётность чередующихся бит BIP-N (Bit-interleaving Parity)

2. Секции контроля

В SDH для контроля различных индивидуальных секций тракта используются различные коды BIP-N.

Рис. 3. Секции контроля

Регенерационная секция: В1 в RSOH

Для контроля ошибок используется однобайтное кодовое слово BIP-8. Это слово подсчитывается по всем битам модуля STM-N после скремблирования. Байт BIP-8 вставляется в соответствующую позицию B1 в RSOH последующего модуля перед скремблированием. Этот байт подсчитывается и регенерируется в каждом мультиплексоре и регенераторе.

Мультиплексорная секция: В2 в MSOH

Для контроля ошибок на каждой мультиплексорной секции используется кодовое слово BIP-Nх24 размером Nх3 байта. Кодовое слово BIP-Nх24 подсчитывается до скремблирования для всего модуля STM-N за исключением первых трех строк SOH и вставляется до скремблирования в Nх3 байта В2, предусмотренных для этого в последующем модуле. Байты В2 не изменяются регенераторами.

Рис. 4. Формирование В1 и В2

Тракт VC-3 и VC-4: B3 в POH

Байт В3 предназначен для обнаружения ошибок в пути передачи индивидуальных VC-3 и VC-4. Одно кодовое слово BIP-8 (1 байт) подсчитывается по всем битам виртуального контейнера за исключением бит указателя и вставляется в соответствующий байт В3 POH последующего VC. В случае отрицательного выравнивания биты заголовка, несущие пользовательскую информацию, используются для формирования В3.

Тракт VC-1 и VC-2: Биты 1 и 2 в байте V5 POH

Первые два бита байта V5 POH предназначены для обнаружения ошибок в пути передачи индивидуальных VC-1 и VC-2. Одно кодовое слово BIP-2 (2 бита) подсчитывается по всем битам виртуального контейнера за сверхцикл длительностью 500 мкс и вставляется в соответствующие битовые позиции байта V5 POH последующего VC.

Сообщение об ошибке блока на дальнем конце FEBE (Far End Block Error)

FEBE тракта. Трактовый заголовок POH индивидуальных виртуальных контейнеров содержит один байт (VC-3 и VC-4) или два бита (VC-11/12 и VC-2) для обнаружения ошибок. Как отмечалось выше, для генерации кодовых слов используются операции BIP-8 и BIP-2 соответственно. Если в конце тракта при подсчете кода BIP обнаруживаются ошибки, то в противоположном направлении (к началу тракта) посылается код FEBE с целью сообщить источнику об обнаруженной ошибке.

Для передачи FEBE виртуальных контейнеров VC-3 и VC-4 используются биты 1-4 байта G1 POH. С помощью кода BIP-8 подсчитывается четность по 8 битовых последовательностей, поэтому может быть обнаружено максимум 8 нарушений четности. Соответственно, значение кода FEBE может быть от 0 до 8. Прочие значения воспринимаются как 0.

Для передачи FEBE виртуальных контейнеров VC-11/12 и VC-2 используется бит 3

байта V5 POH. Бит устанавливается в “0”, если нарушения четности с помощью кода BIP-

_{2 не обнаружено. Нарушение четности передается значением “1”.}

FEBE секции. Байт M1 заголовка MSOH используется для передачи числа нарушений четности, обнаруженных на дальнем конце с помощью байт В2.

Значение байта М1 FEBE может принимать значения от 0 до Nх24 в зависимости от уровня передаваемого модуля STM-N.

Сообщение об ошибке приема на дальнем конце FERF (Far End Receive Failure) –

сигнализация об аварии на дальнем конце

FERF тракта. Если при приеме индивидуальных виртуальных контейнеров VC отсутствует собственно принимаемый сигнал или принимается сигнал AIS, то удаленная сторона информируется об этом факте сигнализацией об аварии на дальнем конце (remote alarm).

Сигнализация об аварии на дальнем конце передается значением “1” в бите 5 байта G1 заголовка POH VC-3 и VC-4. Нормальное состояние соответствует значению “0” этого бита.

Сигнализация об аварии на дальнем конце для контейнеров VC-1 и VC-2

переносится битом 8 байта V5 POH.

FERF секции. Если мультиплексор не принимает сигнала STM-N или принимает сигнал AIS, то в противоположном направлении передается код FERF.

Код FERF (110) вставляется в биты 6-8 байта K2.

Сигнал индикации тревоги AIS (alarm indication signal)

При обнаружении ошибки, например пропадании сигнала или потере синхронизации, устройство посылает в прямом направлении сигнал индикации тревоги AIS. Сигнал AIS направляется всем последующим устройствам так же, как до этого передавался рабочий сигнал. Назначением этого сигнала является предотвращение возникновения аварийной сигнализации в последующем оборудовании. Реакция на сигнал AIS (например, блокировка канала) производится только в специальном терминальном оборудовании.

Сигнал AIS аналогичен сигналу потери цикловой синхронизации ПЦИ. При наличии сигнала AIS структура модуля STM-1 сохраняется.

Различают сигналы AIS тракта и секции.

AIS тракта. AIS тракта устанавливается при потере виртуального контейнера. В случае AIS тракта TU весь блок TU-n (n=1,2,3), включая указатель, устанавливается в “1”. В случае AIS тракта AU весь блок AU-n (n=3,4), включая указатель, устанавливается в “1”. Эти состоящие из одних единиц блоки переносятся в модуле STM-1 как реальная нагрузка.

AIS секции. AIS секции устанавливается при потере всего STM-1 или STM-N. Это индицируется в байте К2 установкой бит 6, 7 и 8 в “1”.

3. Синхронизация сети SDH

Устойчивая работа сети SDH во многом зависит от качества синхронизации между ее узлами. В сети SDH применяется иерархический метод принудительной синхронизации с парами "ведущий-ведомый таймер".

Мультиплексор SDH может использовать несколько дублирующих источников синхронизации:

• Сигнал внешнего сетевого таймера с частотой 2048 кГц, называемого также первичным эталонным генератором (ПЭГ или Primary Reference Clock, PRC) в соответствии с рекомендациями G.811. Его точность должна быть не хуже

1х10^-11. Первичный эталонный таймер обычно представляет собой хронирующий атомный источник тактовых импульсов (цезиевые или рубидиевые часы). Его калибруют вручную или автоматически по сигналам мирового скоординированного времени UTC (Universal Time Coordinated).

• Сигнал внутреннего таймера узла SDH. Точность сигналов внутреннего таймера обычно невелика, порядка (1…5) х 10^-6 .

• Сигнал 2048 кГц, выделяемый из линейного (или трибутарного) сигнала STM- N. Обычно точность такого источника синхронизации составляет 5 х 10^-8.

• Сигнал с пользовательского (трибутарного) интерфейса PDH.

Так как сигналы трибутарных потоков 2 Мбит/с "плавают" внутри виртуальных контейнеров VC-12, то их использование в качестве источников синхронизации в сетях SDH нецелесообразно. Низкая точность внутреннего таймера мультиплексора также не позволяет добиться хорошей синхронизации передающего и принимающего узлов SDH.

Рис. 5. Схемы синхронизации мультиплексора SDH

Поэтому основными источниками надежной и точной синхронизации являются сигналы первичного эталонного таймера и сигналы, выделяемые из кадров STM-N. "Скрытое" распространение синхросигналов потоками STM-N является отличием сетей SDH от сетей PDH, в которых синхросигналы распространяются прозрачным образом по специально выделенным интерфейсам. Основные синхронизирующие входы и выходы мультиплексора SDH показаны на рис. 5.

В качестве внешних источников здесь выступают как внешние таймеры, подключаемые к специальным синхронизирующим входам мультиплексора, так и сигналы STM-N линейного входа (и трибутарных, если они поддерживают какой-либо

уровень STM, а не PDH). Одна схема мультиплексора осуществляет выбор источника синхронизации для внутренних элементов мультиплексора, а другая – для внешних.

В синхронных сетях общего пользования используется иерархия задающих генераторов, в которой уровень сигнала каждого генератора синхронизируется по эталону сигнала более высокого уровня.

Иерархия синхронизирующих источников – это сеть, состоящая из нескольких слоев генераторов, называемых также стратум-таймерами (от stratum – слой). Сеть синхронизации содержит один генератор уровня Stratum 1, и несколько генераторов более низких уровней, от Stratum 2 до Stratum 4 (рис. 2.6).

Генератор Stratum 1 посылает эталонные сигналы тактовой частоты нескольким генераторам слоя Stratum 2. В свою очередь, последние посылают сигналы другим генераторам слоя Stratum 2 и слоя Stratum 3. Аналогично, генераторы слоя Stratum 3 синхронизируют другие элементы слоев Stratum 3 и Stratum 4. Генератор, фаза которого подстраивается по входному сигналу, полученному от генератора более высокого или того же уровня качества, называется ведомым задающим генератором (ВЗГ, или Secondary Reference Clock, SRC). Ведомый задающий генератор высшего качества занимает вторую ступень в иерархии слоев синхронизации, т. е. соответствует слою Stratum 2, и устанавливается обычно в транзитных узлах сети. Ведомые генераторы третьего уровня качества Stratum 3 работают, как правило, в локальных (терминальных) узлах сети.

Рис. 6 Уровни Stratum.

Генераторы каждого слоя должны удовлетворять стандартным требованиям к точности частоты, приведенным в табл. 1.