6. Организация служебных каналов в системах SDH

Общая структура аппаратуры SDH представлена на рисунке 2.19. Необходимо отметить, что архитектура аппаратуры SDH для разных скоростей компонентных и агрегатных потоков различна, однако она реализуется одинаковыми функциональными модулями, обозначенными следующим образом:

  • LOI, Lower Order Interface – интерфейс низшего порядка;
  • LPC, Lower Order Path Connection – подключение трактов низшего порядка (коммутационная матрица);
  • LSC, Lower Order Connection Supervision – контроль соединения трактов низшего порядка;
  • HOA, Higher Order Assembler – сборка структур высшего порядка;
  • HOI, Higher Order Interface – интерфейс тракта высшего порядка;
  • HPC, Higher Order Path Connection – подключение трактов высшего порядка (коммутационная матрица);
  • HSC, Higher Order Connection Supervision – контроль соединения трактов высшего порядка;
  • TTF, Transport Terminal Function – функции транспортного терминала.

Каждый из указанных модулей состоит из одного или нескольких функциональных блоков. Кроме функциональных модулей для реализации процедур мультиплексирования/демультиплексирования в системах SDH предусмотрены дополнительные модули для выполнения вспомогательных функций:

  • SEMF, Synchronous Equipment Management Function – функции управления синхронной аппаратуры;
  • MSF, Message Communication Function – функции передачи сообщений;
  • SETS, Synchronous Equipment Timing Source – источник временных интервалов синхронной аппаратуры;
  • SEPTI, Synchronous Equipment Timing Physical Interface – функциональный интерфейс хронирования синхронной аппаратуры;
  • OHA, Overhead Access Function – функции доступа к заголовкам.

Модуль доступа к заголовкам обеспечивает единообразный доступ к отдельным байтам заголовков: RSOH (байты E1, F1); MSOH (байты E2, Z1, Z2); POH VC-4/VC-3 (байты F2, F3, N1), а также к отдельным функциональным блокам: LPT, HPA, LPA.

6.1. Формирование заголовков в модуле транспортного терминала

На рисунке 2.20 приведена структурная схема модуля TTF, на которой подробно отображены функциональные связи и точки стыков блоков. Обозначения функциональных блоков:

  • SPI, SDH Physical Interface – физический интерфейс;
  • RST, Regenerator Section Termination – окончание секции регенерации;
  • MST, Multiplex Section Termination – окончание секции мультиплексирования;
  • MSP, Multiplex Section Protection – защита секции мультиплексирования;
  • MSA, Multiplex Section Adaptation – адаптация секции мультиплексирования.

Физический интерфейс обеспечивает стык между физической средой передачи (оптические волокна – световоды; медные провода; стволы радиорелейных линий) и окончанием регенерационной секции (RST), то есть между точками А и В.

Рисунок. Структурная схема модуля TTF.

Сигналы в точке А нормированы рекомендациями МСЭ-Т, например, для оптической среды G.957. Прохождение информации, связанное с функциями физического интерфейса SPI, рассматриваются от точки В к точке А на передаче и наоборот на приеме. Передаваемые данные в точках А и В представляют собой полностью сформированный сигнал STM-N. Однако в точке В вместе с данными вводится сигнал хронирования функций SPI на передаче. Функциями SPI подготавливаются данные для передачи по конкретной среде, например, электрический сигнал преобразуется в оптический. Параметры, отмечающие состояние физического интерфейса на передаче, такие как нарушение или ухудшение передачи (например, оптический выходной уровень, ток смещения лазера, температура лазера и другие) должны фиксироваться в точке S1, через которую происходит взаимодействие с оборудованием управления аппаратуры SDH.

Принимаемые сигналы из физической среды (сигналы STM-N) могут быть искажены в определенных пределах, не нарушающих информацию. Функциями SPI обеспечивается регенерация сигнала для представления его в точке В и выделение хронирующего эталона тактовых импульсов для синхронизации аппаратуры (точка Т1). В случае нарушения сигнала STM-N в точке стыка со средой (точка А) SPI генерирует состояние потери сигнала LOS (Loss of Signal) и направляет в блок RST и точку S1. Критерием сообщение LOS может быть уменьшение уровня сигнала на приеме ниже допустимого с точки зрения вероятности ошибки.

Блок RST действует как источник и приемник заголовка регенерационной секции. Регенерационная секция SDH образуется между двумя противоположными блоками RST с их включением и представляет собой объект технического обслуживания. Прохождение информации в секции регенерации нормировано рекомендациями МСЭ-Т G.958. Например, нормируется коэффициент ошибок, фазовые дрожания (джиттер) и другие параметры сигнала. Кроме того, в регенераторах SDH могут транслироваться байты А1, А2 и С1 вместо завершения и генерирования. Функции RST реализуются под действием тактирующих импульсов, поступающих от источника синхронизации аппаратуры SDH через точку Т0.

Данные, представляющие собой сигнал STM-N, поступают для передачи из блока MST через точку С вместе с хронирующим сигналом. При этом байты RSOH (байты А1, А2, В1, С1, Е1, F1, D1-D3 и другие) в этом сигнале не определены. Функциями блока RST предусмотрено формирование заголовка RSOH с указанными байтами. После размещения всех байтов RSOH на своих временных позициях в блоке RST производится скремблирование сигнала STM-N для придания ему статической однородности, то есть относительно равномерного распределения активных и пассивных импульсных интервалов. Однако из процесса скремблирования исключается первая строка RSOH STM-N (9хN байтов, включая байты А1, А2, С1 и другие, зарезервированные для национального использования и будущих международных стандартов).

Байты А1 и А2 (3хN каждого вида) циклового синхросигнала генерируются и вводятся в первый ряд заголовка RSOH.

Байты идентификатора STM помещаются на позиции С1 в первом ряду заголовка RSOH. Каждому STM присвоен свой номер для идентификации. При этом С1 устанавливается на двоичный номер, соответствующий порядку его появления в цикле STM-N с побайтовым чередованием. Например, первый байт С1 в цикле имеет идентификатор (00000001), второй (00000010) и так далее. Если передается STM-1, то байт С1 может не использоваться.

Байт контроля ошибки помещается в STM-N для контроля ошибок в регенерационной секции. Этот байт формируется по алгоритму пересчета чередующихся битов (BIP-8). Код BIP-8 рассчитывается по всем битам предыдущего цикла STM-N на выходе RST после скремблирования. Результат расчета помещается в позицию байта В1 заголовка RSOH перед скремблированием.

Служебные каналы F1 и Е1 обеспечиваются через функции блока ОНА в точке U1, через которую байты Е1 И F1 размещаются в RSOH на передаче и извлекаются на приеме. При этом обеспечивается физическая скорость передачи 64 кбит/с в каждом из каналов (Е1 и F1).

Три байта для передачи данных (D1-D3) формируются функциями блока передачи сообщений (MCF) и передаются на позициях байтов D1-D3 заголовка RSOH. Эти байты образуют единичный канал передачи данных со скоростью 192 кбит/с для аварийной сигнализации, технического обслуживания, управления, контроля, административного управления и других потребностей обслуживания секции регенерации, в том числе для реализации полноценных функций сети управления электросвязью (TMN, Telecommunications Management Network).

Если от блока функций MST (или от блока RST в случае использования регенератора в точке С) получен сигнал, состоящий из одних логических единиц, то блок RST формирует сигнал идентификации аварийного состояния секции мультиплексирования (MS-AIS) для передачи извещения на противоположную станцию.

В приемной части блока RST через точку В от блока SPI проходит полностью сформированный и восстановленный сигнал STM-N и хронирующий сигнал. В блоке RST восстанавливается цикловой синхронизм по байтам А1 и А2, дескремблируется STM-N (за исключением первого ряда RSOH). Цикловой синхросигнал непрерывно контролируется с предполагаемой начальной позиции. Отсутствие циклового синхронизма фиксируется состоянием LOF (Loss Of Frame). Процедура поиска циклового синхронизма фиксируется состоянием OFF (Out Of Frame) в интервале времени до 3 мс. О событиях LOF и OFF сообщается в точку контроля S2. В заголовке RSOH присутствуют байты С1 идентификатора STM, однако их обработка в RST не производится.

Байт контроля ошибок В1 выделяется из заголовка RSOH после дескремблирования и сравнивается с кодом BIP-8 по всем битам предыдущего цикла STM-N в точке В до дескремблирования. Все ошибки в байте В1 фиксируются сообщением в точке S2 о числе ошибок в байте В1 на цикл. Байт В1 контролируется и пересчитывается в каждом блоке RST.

Если в приемной части блока RST обнаружены: потеря сигнала (LOS) или потеря цикла (LOF), то на выходе сигнала данных в точке С в направлении блока MST подается сигнал из одних логических единиц. После устранения состояний LOS или LOF этот сигнал должен автоматически сниматься.

Блок MST действует как приемник заголовка секции мультиплексирования (MSOH). Секция мультиплексирования представляет собой объект технического обслуживания между двумя функциями MST с их включением.

Данные в точке D представляют собой сигнал STM-N, но с неопределенными байтами заголовка MSOH и RSOH. Байты MSOH устанавливаются в блоке MST. После этого сигнал STM-N появляется в точке С. Байты контроля ошибок В2 помещаются в сигнал STM-N для выполнения функции контроля ошибок по всем битам секции мультиплексирования. Контроль ошибок реализуется с помощью кода паритета чередующихся битов BIP-24, использующего проверку на четность. Код BIP-24N рассчитывается по всем битам (за исключением битов в байте RSOH) предыдущего цикла STM-N, и результат помещается в 3N соответствующих позиций байта В2 текущего цикла STM-N.

Байты автоматической защиты секции мультиплексирования, выделенные из блока защиты MSP, через точку D помещаются в позиции байтов К1 и К2.

Девять байтов канала передачи данных, исходящие из блока передачи сообщений MSF, размещаются последовательно в позициях байтов

D4-D12. Эти байты используются для передачи сообщений аварийной сигнализации, технического обслуживания, управления, контроля, административного управления, то есть для реализации полноценных функций TMN. Для доступа к этому каналу передачи данных регенераторы не требуются. Возможна выдача девяти байтов канала DCC блокам доступа к заголовку ОНА. Кроме того, блоком ОНА может формироваться канал служебного назначения, для которого предусмотрена позиция байта Е2. Этот канал может быть задействован для речевой связи.

Байт S1 заголовка MSOH переносит информацию о статусе синхросигнала, передаваемого вместе с информацией в STM-N.

Сообщение об ошибках в приемной части блока MST для удаленного блока MST передается в байте М1.

Если на входе блока MST в точке D обнаруживается сигнал, состоящий из одних логических единиц, то на выход MST в точку С подается сигнал аварийного состояния тракта административного блока AU (AU Path AIS).

В приемную часть блока MST со стороны точки С поступает сигнал данных STM-N без байтов RSOH и синхросигнал. Блоком MST определяется заголовок MSOH. Затем сигнал данных STM-N и соответствующий сигнал хронирования представляется в точке D.

Из заголовка MSOH выделяются байты контроля ошибок В2. Для принятого цикла STM-N рассчитывается код BIP-24. Вычисленное значение кода сравнивается с выделенным из следующего цикла байтам В2. В случае обнаружения ошибок формируется сообщение об ошибках для передачи в точку S3, то есть для блока управления аппаратуры. Кроме того, ошибки по BIP-24 обрабатываются блоком MST для формирования сигналов о дефектах: "ухудшение сигнала" (SD) и "повышенный коэффициент ошибок по битам" (BER). Дефект BER формируется при повышении коэффициента ошибок 10-3. Дефект SD формируется при повышении коэффициента ошибок 10-5-10-9.

В блоке MST выделяются байты К1и К2, предназначенные для автоматической защиты секции мультиплексирования блоками MSP взаимодействующих станций. Однако в байте К2 на позициях 6, 7 и 8 битов может передаваться сигнал извещения об аварии секции мультиплексирования (MS-AIS) и сигнал о дефектах (ошибках) на удаленной станции (MS-RDI). Сигнал MS-AIS должен быть принят подряд в трех циклах в виде сочетания логических единиц 111. Аналогично MS-RDI – сочетанием логических символов 110 подряд трижды. При обнаружении блоком MST сигнала MS-AIS в точку D передается сигнал, состоящий из одних логических единиц и сигнал состояния повреждения (SF).

Информация о состояниях MS-AIS и MS-RDI должна передаваться в точку S3 для последующей информационной фильтрации в блоке управления синхронной аппаратуры.

6.2. Контроль соединений трактов высшего порядка

Для контроля соединений трактов высшего порядка, образуемых виртуальными контейнерами VC-4/VC-3, в составе аппаратуры SDH предусмотрены блоки: наблюдения за заголовками трактов высшего порядка (HPOM, Higher order Path Overhead Monitor) и генератор без оборудования тракта высшего порядка (HUG, Higher Unequipped Generator).

Модуль контроля HCS действует как источник сигнала для трактовых заголовков высшего порядка (VC-4/VC-3). Соединение высшего порядка может сохраняться (поддерживаться) как нечто реальное между двумя модулями HCS или между блоком окончания тракта высшего порядка (модуль HOA) и модулем HCS. Функции модуля HCS могут быть в двух состояниях, то есть активизированы и неактивизированы.

В неактивизированном состоянии HCS данные проходят через блоки без контроля. Состояние активности блоков HPOM и HUG может быть взаимнонезависимым. В активном состоянии модуля HCS реализуются следующие функции:

  • наблюдение за трактами высшего порядка по заголовкам высшего порядка на предмет аварийного состояния и информирования в обратном направлении сегмента тракта;
  • окончание незадействованных соединений свободных ресурсов сети;
  • генерация заголовка тракта высшего порядка с сигналом "необорудован";
  • наблюдение за трактами высшего порядка по заголовкам сообщениям о неиспользуемых соединениях.

Эти функции модуля HCS позволяют проконтролировать прямой и обратный тракты высшего порядка и использовать результаты для активизации автоматической защиты трактов в аварийных состояниях. Функции модуля HCS могут быть охвачены от 0% до 100% трактов. Сигнал в Т0 обеспечивает тактирование. Благодаря точкам S16 и S18 возможно включение и выключение блоков HUG и HPOM и контроль их состояния со стороны оборудования управления (SEMF).

6.3. Сборка структур высокого порядка

Модуль сборки структур высокого порядка состоит из двух функциональных блоков (рисунок 6.4):

Рисунок 6.4. Структура модуля НОА.

Рисунок 6.4. Структура модуля НОА.

  • НРТ, Higher order Path Termination – окончание тракта высшего порядка;
  • HPA, Higher order Path Adaptation – адаптация тракта высшего порядка.

Блок НРТ действует как источник и приемник заголовка тракта высшего порядка (РОН для VC-4/VC-3). Тракт высшего порядка представляет собой объект технического обслуживания между двумя окончаниями тракта высшего порядка.

Тракт высшего порядка изображен на рисунке 6.5.

Рисунок 6.6. Структура тракта высокого порядка.

Рисунок 6.6. Структура тракта высокого порядка.

Данные в точке G представляют собой контейнер VC-4/VC-3, который имеет полезную нагрузку и полный заголовок тракта РОН VC-4/VC-3 с байтами J1, B3, C2, G1, F2, H4, F3, K3, N1. Указанные байты устанавливаются и снимаются в блоке НРТ. Со стороны точки Н в НРТ поступает нагрузка без байтов РОН.

При формировании РОН в НРТ информация о маршруте тракта, состоянии тракта и метке сигнала, выделенная из точки S6, помещается в позиции байтов J1, G1 и C2, соответственно. Если в окончании тракта (приемной части) обнаруживается сообщение об ошибках (байт В3 и код паритета BIP-8), то биты 1-4 байта G1 загружаются информацией RЕI.

Код паритета чередующихся битов (BIP-8) рассчитывается по всем битам предыдущего контейнера VC-4/VC-3 и результаты помещаются в позицию байта В3.

Индикатор сверхцикла генерируется и помещается в позицию байта Н4. Байты для связи пользователя выделяются в точке U3 и помещаются в позиции байтов F2 и F3.

В приемной части НРТ байты J1, G1 и C2 выделяются из заголовка РОН VC-4/VC-3 в точке G. При этом соответствующая информация о маршруте тракта, его состоянии и метке сигнала передается через точку S6 к блоку управления синхронной аппаратуры. Из байта G1 (битов 1-4) выделяется сообщение REI и передается в точку S6 как отчет об ошибках окончания тракта. Информация о RDI тракта в бите 5 байта G1 выделяется и сообщается в S6 как индикация аварии на дальнем конце.

Если требуется сообщение о сверхцикловой синхронизации для полезных нагрузок, то в НРТ выделяется индикатор сверхцикла из байта Н4. Нарушение сверхцикла в Н4 отличается сообщением о потере сверхцикла LOM (Loss Of Multiframe), которое передается в точку S6.

Байт контроля ошибок В3 выделяется из сигнала контейнера

VC-4/VC-3. Для цикла VC-4/VC-3 рассчитывается код BIP-8. Значение BIP-8, вычисленное для текущего цикла, сравнивается с выделенным из следующего цикла байтом В3. В точку S6 передается сообщение об ошибке в байте В3 на цикл. Байты F2, F3 могут выделяться и передаваться в точку U3 для связи пользователя.

Через точку Н блок НРТ взаимодействует с блоком НРА путем передачи данных и сигнала хронирования.

В блоке адаптации тракта высшего порядка НРА осуществляется обработка указателя транспортного блока TU-12 илиTU-3.

6.4. Контроль соединения трактов низшего порядка

Для контроля соединений трактов низшего порядка, образуемых виртуальными контейнерами VC-12, в составе аппаратуры SDH предусмотрены блоки:

  • LPOM, Lower order Path Overhead Monitor – наблюдения заголовка тракта низшего порядка;
  • LUG, Lower order Unequipped Generator – генератор без оборудования тракта низшего порядка.

Модуль контроля LCS действует как источник и канал для трактовых заголовков низшего порядка (VC-12, POH). Соединение низшего порядка может сохраняться (поддерживаться) как нечто реальное между двумя модулями LCS или между блоком окончания тракта низшего порядка (модуль LOI) и модулем LCS. Функции модуля LCS могут быть в двух состояниях: активизированы и неактивизированы.

В неактивизированном состоянии LCS данные проходят через блоки без контроля.

Состояние активности блоков LPOM и LUG может быть взаимнонезависимым.

В активном состоянии модуля LCS реализуются следующие функции:

  • наблюдение за трактами низшего порядка по заголовкам низшего порядка на предмет аварийного состояния и информирования в обратном направлении сегмента трактa;
  • окончание незадействованных соединений свободных ресурсов сети;
  • генерация заголовка тракта низшего порядка с сигналом "необорудован";
  • наблюдение трактов низшего порядка по заголовкам, сообщениям и неиспользуемым соединениям.

Эти функции модуля LCS позволяют проконтролировать прямой и обратный тракты низшего порядка и использовать результаты для активизации автоматической защиты трактов в аварийных состояниях. Функциями модуля LCS могут быть охвачено от 0% до 100% трактов.

Сигнал ТО обеспечивает тактирование LCS. Благодаря точкам S17 и S19 возможно включение и выключение блоков LUG и LPOM и контроль их состояния со стороны оборудования управления (SEMF).

6.5. Формирование заголовков в модуле интерфейса низкого порядка

Модуль интерфейса низкого порядка состоит из трех функциональных блоков (рисунок 6.7):

  • LPT, Lower order Path Termination – окончание тракта низшего порядка;
  • LPI, Lower order Path Adaptation – адаптация тракта низшего порядка;
  • PPI, Plesiochronous Physical Interface – плезиохронный физический интерфейс.

Рисунок 6.7. Структура модуля LOI

Рисунок 6.7. Структура модуля LOI

Функциями блока LPT создается виртуальный контейнер VC-12 путем генерирования заголовка РОН и добавления его к контейнеру С-12. В другом направлении передачи функциями блока LPT завершается и обрабатывается заголовок РОН с целью определения состояния атрибутов тракта низшего порядка. В свою очередь тракт высшего порядка может быть составной частью линейного тракта синхронной цифровой системы передачи.

Данные в точке L имеют форму контейнера С-12, который синхронизирован хронирующим сигналом через точку Т0. Кроме того, в точке L имеется информация о смещении цикла контейнера. В блоке LPT к данным добавляется трактовый заголовок, вводимый в байт V5. В этом заголовке биты 5, 6 и 7 загружаются меткой сигнала о загруженности и незагруженности контейнера С-12. Эта метка передается в заголовок от точки S9. Биты 1 и 2 загружаются кодом

BIP-2, который должен быть рассчитан по имеющимся в точке L данным о предыдущем цикле. Если в принимаемых циклах VC-12 со стороны точки К обнаруживаются ошибки, то в бит 3 вставляется сигнал REI.

Бит 8 загружается сигналом RDI в том случае, если из точки К на приеме получен сигнал AIS-TU.

Бит 4 отмечает наличие тракта, но может и не использоваться. В этом случае приемник игнорирует этот бит.

В приемной части блока LPT контролируются все указанные биты заголовка.

Обнаружение сигнала AIS-TU сопровождается не только вводом бита RDI на передаче, но и сообщением в точку S9.

Биты 5, 6 и 7 байта V5 должны выделяться и выдаваться в виде сигнала-метки в точку S9. Биты контроля ошибок BIP-2 выделяются из заголовка и сравниваются с битами контроля BIP-2 для текущего цикла. При этом об обнаруженных ошибках сообщается в точку S9 и вводится сообщение REI на передаче заголовка.

Использование точки U4 блока LPT в настоящее время еще не определено.

6.6. Формирование заголовка в модуле интерфейса высокого порядка

Модуль интерфейса высокого порядка состоит из трех функциональных блоков (рисунок 6.8):

  • HPT, Higher order Path Termination – окончание тракта высшего порядка;
  • LPA, Lower order Path Adaptation – адаптация тракта низшегo порядка;
  • PPI, Plesiochronous Physical Interface – плезиохронный физический интерфейс.

Рисунок 6.9. Структура модуля HOI

Рисунок 6.9. Структура модуля HOI

Блок окончания тракта высшего порядка НРТ модуля HOI действует как источник и приемник заголовка тракта высшего порядка РОН

VC-4/VC-3. Тракт образуется из контейнеров С-3 или С-4 путем присоединения к ним трактовых заголовков. В отличие от блока НРТ модуля HOA в блоке НРТ модуля HOI со стороны точки Н поступают контейнеры С-3 или С-4, сформированные из компонентных информационных потоков 34,068 Мбит/с или 139,268 Мбит/с соответственно. Информация об этом помещается в заголовок РОН в байте С2. Байт Н4 заголовка РОН не используется. Другие функции блока НРТ модуля HOI аналогичны ранее рассмотренным в разделе 6.3.

Выводы по разделу

Структура аппаратуры сети SDH состоит из отдельных функциональных модулей, которые используются для преобразования и контроля сигналов, а также для управления системой в целом. Архитектура аппаратуры SDH для различных скоростей компонентных и агрегатных потоков различна, но она реализуется одинаковыми функциональными модулями. Каждый из модулей состоит из одного или нескольких функциональных блоков, имеющих свои определенные функции (например, распределение контейнеров низшего порядка в тракт высшего порядка, прием и передача заголовков секции мультиплексирования и секции регенерации). Кроме этого, в аппаратуре SDH предусмотрены дополнительные модули для выполнения функций управления синхронной аппаратурой и сообщениями (маршрутизацией).

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите все функциональные блоки общей структуры аппаратуры SDH.

2. Для чего в аппаратуре SDH предусмотрен физический интерфейс?

3. Каковы основные функции блока окончания секции регенерации?

4. Какие функции реализуются в активном состоянии модуля контроля соединений трактов высокого порядка?

5. Что происходит в блоке окончания секции мультиплексирования?

6. Как действует блок НРТ в приемной части тракта высокого порядка?

7. Как осуществляется контроль соединения трактов низшего порядка?

8. Какие функции возложены на блок окончания тракта низшего порядка?

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) - Синхронная цифровая иерархия


*****

© 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.