5. Передача ячеек в транспортной сети

Самый нижний уровень в модели ATM это физический уровень. Главная задача этого уровня состоит в накоплении АТМ ячеек, посылаемых уровнем АТМ, и трансляции их физическому средству передачи. В противоположном направлении передачи физический уровень выделяет ячейки из потока битов, передаваемых средствами передачи, и посылает их уровню АТМ.

Физический уровень состоит из подуровней физической среды и конвергенции с системой передачи.

Физические среды АТМ специфицированы рядом международных организаций по стандартизации (АТМ-Forum, ITU-T, ANSI, ETSI). Пример спецификации приведен в таблице 5.1.

Через физическую среду транслируется тактовый синхронизм в сети АТМ. Качество синхронизма определяется тактовым генератором и средствами передачи.

В частности линейным кодированием:

  • CMI, кодом с инверсией групп символов;
  • HDB-3 – троичным 2-х полярным кодом с чередованием полярности и вставками;
  • NRZ-скремблированным – первым стандартом на линейное кодирование для транспортных сетей в глобальном масштабе.

Для размещения ячеек ATM на физическом уровне применяются следующие методы, рекомендованные ITU-T:

Таблица 5.1. Примеры стандартов физического уровня АТМ

Структура передачи Скорость Мбит/с Средство передачи Длина волны или волновое сопр. Кодирование
STM-4 622.080 Одномодовое стекловолокно 9/125 мкм 1300 нм (2-60 км) Скремблер NRZ
STM-1 155.520 Одномодовое стекловолокно 9/125 мкм 1300 нм (2-60 км) Скремблер NRZ
STM-1 155.520 Коаксиальный кабель 75 Ом CMI
E4 139.264 Коаксиальный кабель 75 Ом CMI
E3 34.368 Коаксиальный кабель 75 Ом HDB-3
E1 2.048 Витая пара или коаксиальный кабель 120 Ом или 75 Ом HDB-3

прямое размещение в среде передачи с выравниванием скоростей;
размещение в структуре STM-N;
размещение в структуре цикла передачи PDH;
размещение в структуре кадра PLCP и другие [1, 49].

5.1. Прямые размещения в среде

С помощью этого метода ячейки передаются непосредственно по подходящей физической среде, например, по медному или оптическому кабелю. Для выравнивания скорости битов и тем самым сохранения синхронизации применяются пустые ячейки, не несущие информации (рисунок 5.1).

Пример стандартизированых скоростей передачи: 155 Мбит/с, 622 Мбит/с. Перед передачей возможно скремблирование.

Метод прямого размещения в среде передачи рекомендован к использованию на участке пользовательсеть (интерфейс UNI).

5.2. Размещение в структуре STM-N

Для отображения ячеек ATM в структуре STN-N, где N = 1, 4, 16, 64, они вставляются непосредственно в контейнер С4. При этом каждый байт ячейки ATM занимает один байт для передачи информации в С4. Поскольку число байтов для передачи информа-ции в С4 не кратно числу байтов в одной ячейке, ячейки могут перемещаться в пределах контейнера. Пример размещения приведен на рисунке 5.2. При использовании STM-1 для ячеек отведен виртуальный контейнер VC4. Выделяемая при этом скорость передачи составляет (9*60*8)/(125*10-6) = 149,76 Мбит/c.

Для STM-4 пропускная способность составляет 4*149.76= 599,04 Мбит/с. В заголовке виртуального контейнера VC4 байт Н4 отмечает начало размещения ячеек АТМ. Адресное пространство размещения ячеек в VC4 ограничено числом 0-52 после Н4. В бай-те С2 заголовка VC4 делается отметка о загрузке ячеек АТМ.

Двоичная комбинация С2 будет соответствовать: 00010011.

Рисунок 5.1. Ячейки АТМ в среде передачи

Рисунок 5.1. Ячейки АТМ в среде передачи

Рисунок 5.2. Размещение ячеек АТМ в STM-1

Рисунок 5.2. Размещение ячеек АТМ в STM-1

Обозначения на рисунке 5.2:

RSOH, MSOH – заголовки секций регенерации и мультиплексиро-вания;
J1, B3, C2, G1, F2, F3, H4, K3, N1 – байты маршрутного заголовка виртуального контейнера VC4;
STM-1 – синхронный транспортный модуль, передаваемый через физическую среду на скорости 155,520 Мбит/с [16].

Ячейки мультиплексируются в циклы VC4 (длительность цикла 125 мкс) одна за одной без свободных промежутков. В случае от-сутствия информационных ячеек емкость VC4 заполняется пусты-ми ячейками. При этом разграничение ячеек происходит по байтам HEC и пустыми ячейками. В некоторых случаях возможно разгра-ничение ячеек регулярными кадровыми структурами, как показано ниже, кадрами PLCP.

5.3. Размещение в структуре циклов передачи PDH

Ячейки ATM могут вставляться в сигналы PDH со скоростями 2,048 Мбит/с; 34,368 Мбит/с; 139,264 Мбит/с.

Это стало возможным после принятия дополнений к рекомендациям ITU-Т G.804, G.832 и ETSI ETS 300 337. Разработанные новые циклы для 34,368 Мбит/с и 139,264 Мбит/с получили длительность 125 мкс, а также структуру и заголовки, аналогичные принятым в SDH.

Рисунок 5.3. Отображение ячеек АТМ в сигнале Е1

Рисунок 5.3. Отображение ячеек АТМ в сигнале Е1

5.3.1. Ячейки АТМ в сигнале 2,048 Мбит/с (Е1)

Ячейки ATM вставляются с байтовой синхронизацией в канальные интервалы 1-15 и 17-31 цикла передачи 2,048 Мбит/с, т.е. каждый байт ячейки передается точно одним временным каналом из 8 бит. Для каждой ячейки требуется примерно два цикла 2,048 Мбит/с.

На рисунке 5.3 показано отображение ячеек ATM в сигнал 2,048 Мбит/с (Е1).

Байты синхронизации и сигнализации сохраняют свои функции при загрузке Е1 байтами ячеек АТМ.

Согласно рекомендации I.432.3 возможно скремблирование Е1 для повышения защищенности ячеек.

5.3.2. Ячейки АТМ в сигнале 34,368 Мбит/с (Е3)

Ячейки ATM вставляются с байтовой синхронизацией в байты поля информации кадра 34 Мбит/с (ЕЗ). Структура кадра аналогична структуре, применяемой в SDH. Он изображается в виде строк и столбцов (рисунок 5.4). В кадре предусмотрены дополнительные байты для управления и обслуживания (7 байтов), из которых байты FA1 и FA2 служат для синхронизации, байт ЕМ для контроля ошибок, байт TR для метки тракта, байт МА для обслу-живания и управления, байт NR для оператора сети, байт GC для общей связи.

Рисунок 5.4. Отображение ячеек АТМ в сигнале Е3

Рисунок 5.4. Отображение ячеек АТМ в сигнале Е3

5.3.3. Ячейки ATM в сигнале 34,368 Мбит/с (ЕЗ), вводимые через кадры PLCP

При этом методе размещения ячеек в сигнале 34,368 Мбит/с цикл передачи PDH несколько видоизменяется, но структура кадра сохраняется.

Видоизменение основано на процедуре преобразования физического уровня PLCP (Physical Layer Convergence Procedure). Структура цикла передачи приведена на рисунке 5.5 и кадр PLCP на рисунке 5.6.

В структуре цикла передачи сигнала 34,368 Мбит/с биты 13-16 каждого цикла заполняются фиксированной последовательностью битов. Для каждого цикла передачи PLCP имеется 190 байтов. Поэтому кадр PLCP может быть вставлен с побайтовой синхронизацией.

Заголовок кадра PLCP содержит 4 байта.

Рисунок 5.5. Структура цикла передачи

Рисунок 5.5. Структура цикла передачи

Рисунок 5.6. Кадр PLCP

Рисунок 5.6. Кадр PLCP

Первые два байта каждого заголовка PLCP перед ячейками ATM являются цикловым синхросигналом для каждой из 9 ячеек ATM. Третий байт представляет собой индикатор трактового заголовка.

Четвертый байт: резервируется для ячеек 1...3; образует канал пользователя длячетвертой ячейки; контролирует трассировку кадра PLCP перед пятой ячейкой; определяет статус трассировки перед шестой ячейкой; содержит информацию управления для сети персональных компьютеров перед ячейками 7 и 8; содержит байт проверки заполнения перед ячейкой 9. Хвост кадра PLCP, состоящий из 18-20 байтов, создает возможность цифрового выравнивания.

5.3.4. Ячейки ATM в сигнале 139,264 Мбит/с (Е4)

В качестве кадра 139,264 Мбит/с используется стандартный цикл передачи длительностью 125 мкс. Структура кадра, похожая на цикл SDH (9 строк), делится на отдельные байты (242 в строке), рисунок 5.7. Поскольку продолжительность каждого кадра составляет ровно 125мкс, каждый байт характеризуется пропускной способностью 64кбит/с.

Дополнительная информация вкладывается между 2160 байтами кадра. Они составляют 16 байтов. Ячейки ATM вставляются в кадр Е4 с побайтовой синхронизацией. Обозначения на рисунке 5.7:

FA1, FA2 – цикловая синхронизация кадра;
ЕМ – контроль ошибок;
TR – метка тракта (трассировка);
МА – обслуживание и управления;
NR – байт оператора сети;
GC – байт общей связи;

Рисунок 5.7. Отображение ячеек АТМ в сигнале Е4

Рисунок 5.7. Отображение ячеек АТМ в сигнале Е4

P1, P2 – автоматическое резервирование.

На физическом уровне сети АТМ важнейшее значение придаётся тактовой синхронизации, которая должна формироваться в первичных эталонных генераторах (атомных часах, например цезиевых) и гарантированно распространяться на все узлы цифровой транспортной сети по наикротчайшим путям с наименьшим накоплением фазовых дрожаний. Подробную информацию по тактовой сетевой синхронизации можно найти в [28, 31, 61].

Контрольные вопросы

1. Какие стандарты физического уровня предусмотрены для передачи ячеек АТМ?
2. Что характерно для прямой передачи ячеек АТМ через физическую среду?
3. Сколько ячеек можно разместить в VC4?
4. Каким образом опознается трафик АТМ в структуре STM-N?
5. Каким образом ячейки АТМ размещаются в циклах Е1?
6. Что представляет собой кадр PLCP?
7. Каким образом ячейки АТМ могут быть включены в циклы Е3 и Е4?
8. С какой целью ячейки перед размещением в физическую среду скремблируются?
9. Каким образом возможно разделение потока ячеек на приемной стороне?
10. Сколько ячеек размещается в циклах Е1, Е3, Е4 и кадре PLCP?
11. Какое значение имеет в сети АТМ тактовая синхронизация?

Основы асинхронного режима передачи


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