1.3. Особенности мультиплексирования

Характерная особенность PDH проявляется в том, что при переходе с одного уровня на другой необходимо выполнить все промежуточные шаги по мультиплексированию, следуя принятой схеме: 2 Мбит/с ´ 4 Þ 8 Мбит/с ´ 4 Þ 34 Мбит/с ´ 4Þ140 Мбит/с (рис. 1.2). Таким образом, для получения потока 140 Мбит/с потребуется шестнадцать мультиплексоров 2Þ 8, четыре мультиплексора 8 Þ 34 и один – 34 Þ 140. Доступ к любому сигналу 2 Мбит/с из сформированного потока 140 Мбит/с возможен только после полного демультиплексирования, для чего необходимо пройти через все ступени преобразований вниз и установить к тому же еще столько же демультиплексоров (в случае, если требуется выделить все 64 первичных сигнала). Причина таких громоздких преобразований состоит в том, что, применяя технику битового выравнивания скоростей на каждом уровне иерархии, невозможно указать точное место нахождения сигнала 2 Мбит/с внутри потока 140 Мбит/с без демультиплексирования каждого уровня (рис. 1.1).

Рис. 1.2. Операции преобразования потока пользователя 2 Мбит/с в поток 140 Мбит/с по схеме PDH

Рис. 1.2. Операции преобразования потока пользователя 2 Мбит/с в поток 140 Мбит/с по схеме PDH

Этот недостаток плезиохронного мультиплексирования порождает проблему гибкости PDH-сетей в предоставлении сервиса, что определяется тем, какие материальные и временные затраты необходимо обеспечить сетевому оператору для удовлетворения потребности пользователя в предоставлении ему выделенной линии 2 Мбит/с.

Следует заметить, что подавляющее большинство современных PDH-мультиплексоров внешне выполнены без одной или даже двух промежуточных ступеней. Например, мультиплексор COM-BIMUX фирмы Lucent Technologies объединяет 16 первичных потоков по схеме 2 Мбит/с ´ 16 Þ 34 Мбит/с, но внутренняя схема преобразований все-таки остается той же.

Принципы плезиохронного и синхронного мультиплексирования

На рис.1.1 представлена условная схема мультиплексирования двух компонентных потоков в результирующий (агрегатный) поток. При плезиохронном мультиплексировании начало кадра каждого компонентного потока никак не связано с началом кадра агрегатного потока. Так как из-за того, что компонентные и агрегатный потоки никак между собой не синхронизированы, возникает необходимость в выравнивании скоростей. Для этого скорость агрегатного потока выбирается несколько большей, чем суммарная скорость компонентных потоков. "Избыточные" биты регулируют длину кадра агрегатного потока и тем самым согласуют разность скоростей независимых генераторов источников (например, 2 Мбит/с) и генераторного оборудования мультиплексора. Это достигается благодаря тому, что в каждом конкретном кадре дополнительные биты могут быть либо заняты информацией, либо "балластом". Естественно, в формате кадра агрегатного потока позиции, в которых размещаются команды согласования скоростей, а также сами биты выравнивания строго зафиксированы.

Схема плезиохронного мультиплексирования строится так, что агрегатные потоки становятся, в свою очередь, компонентными при мультиплексировании на более высоком уровне. При этом используется описанная выше процедура согласования скоростей. Поскольку определить границы кадров исходных компонентных потоков в такой двух- или более ступенчатой схеме невозможно, то, чтобы на приемной стороне "добраться" до первичного потока, необходимо "разобрать" (демультиплексировать) все промежуточные кадровые структуры и удалить избыточные биты.

Идея синхронного мультиплексирования проиллюстрирована на рис. 1.3 и состоит в том, что входные (трибутивные) потоки как бы помещаются в специальные структуры - "виртуальные контейнеры". В составе агрегатного потока существуют указатели (Pointers), занимающие известные постоянные позиции относительно начала кадра и однозначно идентифицирующие первые байты виртуальных контейнеров. Благодаря этому нетрудно найти и выделить любой трибутивный поток внутри группового сигнала независимо от уровня мультиплексирования.

На рис. 1.4 в качестве иллюстрации приведена схема некоего сетевого узла PDH. Допустим, пользователь находится недалеко от сетевого узла, через который проходит скоростная магистраль 140 Мбит/с. Предоставить пользователю канал 2 Мбит/с в этом случае может оказаться не так просто, как это кажется на первый взгляд. Возможно, придется установить еще два дополнительных мультиплексора 2Þ34 с комплектами цифровых распределительных рамок DDF (Digital Distribution Frame) и вручную провести все монтажные работы, связанные с инсталляцией дополнительного оборудования и проключением новых трактов.

Рис. 1.3. Синхронное мультиплексирование

Рис. 1.3. Синхронное мультиплексирование

Вообще любой плезиохронный узел, в том числе и рассмотренный в качестве примера, должен состоять как минимум из одной пары однотипных терминальных мультиплексоров ТМ (Terminal Multiplexer), установленных "спина к спине".

Рис. 1.4. Плезиохронный сетевой узел

Рис. 1.4. Плезиохронный сетевой узел

(OLTE Optical Line Terminal Equipment – оконечное оборудование оптической линии)

В сетях, построенных на основе аппаратуры SDH, задача организации по требованию линий со скоростью 2 Мбит/с (или иными скоростями) значительно упрощается, поскольку синхронный мультиплексор выделяет и вставляет требуемые компонентные сигналы, не разбирая и не собирая весь агрегатный поток. Не вдаваясь в подробности, отметим, что для этого служит так называемый указатель (Pointer), который однозначно идентифицирует местоположение соответствующего потока. У каждого потока есть свой указатель. Указатель в совокупности с принципом синхронного побайтового мультиплексирования позволяет определить положение любого потока в любом месте сети и в любое время. Более детально это показано на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Структура мультиплексирования SDH

Рис. 1.5. Структура мультиплексирования SDH

Рассмотрим синхронный узел сети SDH уровня STM-1 (рис. 1.6). Размещенный в узле мультиплексор ввода-вывода ADM (Add-Drop Multiplexer) имеет два блока линейных интерфейсов LPU (Line Port Unit), что позволяет включать его как бы в разрыв линии. В этом случае централизованная система управления видит такой мультиплексор как единый сетевой элемент NE (Network Element). Доступ к потокам пользователей предоставляют платы ввода-вывода, которые называют трибутивными (Tributary Cards). Матрица коммутации выполняет обычно любые кросс-соединения между линейными и трибутивной сторонами. Причем все работы по установлению или упразднению соединений производятся программно из центра управления в течение нескольких десятков секунд. Таким образом, даже в самом худшем случае, когда аппаратная конфигурация мультиплексора поставлена не в полном объеме, для организации ввода-вывода новых потоков придется доукомплектовать последний лишь одной дополнительной платой трибутивных интерфейсов TPU (Tributary Port Unit).

Рис. 1.6. Синхронный сетевой узел

Рис. 1.6. Синхронный сетевой узел

Мультиплексирование SDH

Прежде всего все исходные сигналы оформляются в виде контейнеров, обозначаемых С-п, где n = 1 – 4. Контейнеры представляют собой группы байтов, выделенных для переноса сигналов со скоростями по рекомендации G.702.

В связи с появлением понятия контейнера возникает необходимость во ведении такого понятия, как "инкапсуляция". Один фрейм SDH можно представить в виде контейнера стандартного размера. Стандартный контейнер имеет заголовок и внутреннюю емкость для размещения полезной нагрузки. В такой контейнер могут помещаться однотипные контейнеры меньшего размера (контейнеры нижних уровней), которые также должны иметь заголовок и полезную нагрузку и так далее (методом последовательных вложений – икапсуляций). Контейнеры С-п служат для инкапсуляции трибов (компонентных потоков). Термин "инкапсуляция" отображает физический смысл процесса, а логически происходит отображение структуры фрейма соответствующего триба на структуру инкапсулирующего его контейнера.

Для передачи сопутствующей (управляющей) информации к каждому контейнеру добавляется заголовок пути РОН (Path Overhead), в результате чего формируется виртуальный контейнер VC: VC = C+POH. Указатель виртуального контейнера, определяющий положение VC внутри кадра STM-1, и сам VC составляют трибутивный блок TU: TU = VC+PTR (PTR - указатель трибутивного блока). Группа трибутивных блоков TUG, получаемая в результате побайтового мультиплексирования блоков TU, позволяет комбинировать TU различного порядка в более емкие структуры: TUG = n´TU. Для VC высших порядков (3-го и 4-го), аналогичные структуры носят названия:

  • административный блок AU-4

AU-4 = VC-4+Pointer,

  • административная группа AUG

AUG = AU-3+AU-4.

Результирующий сигнал STM-N определяется соотношением STM-N = AUG´N+SOH (SOH - секционный заголовок).

Итак, сети SDH представляются более гибкими во всех отношениях - как в плане предоставления услуг, так и в части перемаршрутизации потоков с точки зрения пользователей и оператора сети. Организация новых каналов требует меньше времени и достигается с использованием меньшего количества оборудования. При этом происходит снижение энергопотребления, экономятся производственные площади и уменьшаются затраты на эксплуатацию.

Цифровые интегральные сети связи


*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.