Лекции по Синхронной цифровой иерархии SDH (СЦИ)   

2. Синхронные цифровые сети на основе технологии SDH

2.2.5. Детальный пример схемы формирования модуля STM-1

Для того, чтобы показать детали процесса формирования по указанной схеме ETSI, на рис.2.6 представлен пример логической схемы формирования модуля STM-1 из потока трибов Е1 (нужно иметь ввиду, что в физической схеме положение отдельных элементов, например указателей, не соответствует их месту в логической схеме, кроме того используется ряд резервных, или фиксирующих элементов, играющих роль "наполнителей", или элементов управления, или элементов выравнивания SDH фрейма.

На этом рисунке символ ® означает операцию конкатенации (физической или логической пристыковки) заголовка или указателя к другим элементам схемы мультиплексирования SDH, а символ < означает операцию мультиплексирования с соответствующим коэффициентом, указанным внутри.

Схема наглядна сама по себе и достаточна на уровне популярного изложения, однако она не всегда отражает реально осуществляемые физические преобразования и для более глубокого понимания нуждается в некоторых пояснениях и замечаниях.

Шаг 1. Все начинается с формирования контейнера С-12, наполняемого из канала доступа, питаемого трибом Е1. Его поток 2,048 Мбит/с, для удобства последующих рассуждений, лучше представить в виде цифровой 32-байтной последовательности, циклически повторяющейся с частотой 8 кГц, т.е. с частотой повторения фрейма STM-1 (это так, если учесть, что 2048000/8000=256 бит или 32 байта, см. также п.1.4.3.).

К этой последовательности в процессе формирования С-12 возможно добавленение выравнивающих бит, а также других фиксирующих, управляющих и упаковывающих бит (условно показанных блоком "биты"). Ясно, что емкость С-12 должна быть больше 32 байт, фактически она в зависимости от режима преобразования VC-12 в TU-12 (см. ниже) будет больше или равна 34 байтам. Для простоты последующих рассуждений примем размер контейнера С-12 равным 34 байтам.

Шаг 2. Далее к контейнеру С-12 добавляется маршрутный заголовок VC-12 РОН длиной в один байт (обозначаемый V5) с указанием маршрутной информации, используемой, в основном, для сбора статистики прохождения контейнера. В результате формируется виртуальный контейнер VC-12 размером 35 байт. (В [46] указана скорость 2224 кбит/с, соответствующая контейнеру С-12, что в пересчете соответствует длине фрейма С-12 равной 34.75 байта; это может быть так, если предположить, что на 4 фрейма мультифрейма VC-12 (см. Замечание 1) используется только один заголовок V5 длиной в один байт, что в пересчете на фрейм VC-12 дает в среднем 0.25 байта дополнительного заголовка, тогда размер виртуального контейнера VC-12 также равен 35 байтам (34.75+0.25 = 35).

Шаг 3. Формально добавление указателя TU-12 PTR длиной в один байт к виртуальному контейнеру VC-12, превращает его в трибный блок TU-12 длиной 36 байтов (логически это удобнее представить в виде двумерной таблицы (матрицы) или фрейма 9х4 байтов, учитывая, что окончательная структура - модуль STM-1 - также представляется в виде фрейма 9х270 байтов с 9 строками и 270 столбцами).

Замечание 1. Преобразование виртуального контейнера VC-12 (также как и VC-11 и VC-2) в трибный блок TU-12 (или соответственно в блоки TU-11 и TU-2) и последующее мультиплексирование может проходить по двум схемам, или в двух режимах: плавающем и фиксированном. Достоинство плавающего режима в том, что он допускает использование указателей для определения истинного положения контейнера в поле полезной нагрузки, а значит допускает определенную асинх-ронность в транспортировке контейнера и является средством гибкого динамического выравнивания положения контейнера внутри структуры, в которую он погружен. Фиксированный режим использует фиксированное синхронное отображение структурированной информации трибных блоков на поле полезной нагрузки контейнеров верхних уровней. Он позволяет однозначно идентифицировать эту информацию с помощью указателей административных блоков AU, соответствующих этим контейнерам, что делает ненужным использование указателей трибных блоков TU-n PTR. Достоинство такого режима - более простая структура TU-n или TUG, допускающая более эффективную последующую обработку. Недостаток очевиден - исключается любая несинхронность при транспортировке контейнера.

Для обеспечения плавающего режима формируется мультифрейм, состоящий из нескольких фреймов, в "рамках" которого мог бы плавать контейнер нижнего уровня (С-11, С-12, С-2). При создании такого мультифрейма допускается три варианта отображения грибов на его структуру: асинхронное, бит-синхронное и байт-синхронное (последнее проработано только для Т1/Е1). Варианты отображения устанавливаются операторами сети, причем по умолчанию используется асинхронное отображение. Бит-синхронное размещение используется для сигналов, не имеющих байтовой (октетной) структуры и не рекомендуется в [12] для международных соединений. Байт-синхронный вариант для триба Е1 имеет две опции: одна соответствует PDH-трибу с внутриканальной сигнализациейCAS (19-ый байт 140 байтного фрейма TU), другая - с сигнализацией по общему каналу CCS {используется сигнализация SS# 7).

Так, для контейнеров VC-12 мультифрейм формируется из четырех последовательных фреймов VC-12. Он имеет период повторения 500 мкс и составную длину 140 байтов, 35 х 4 = 740 (рис. 2-7). Его начальная фаза определяется байтом индикатора положения нагрузки Н4 в заголовке РОН контейнера верхнего уровня. В мультифрейме каждый фрейм имеет заголовок длиной в один байт, из этих заголовков фактически используется только заголовок первого фрейма V5. Остальные заголовки, обозначаемые J2, Z6 и Z7 зарезервированы формально. Внутренняя структура фреймов VC-12n мультифрейма различна в зависимости от варианта отображения [18].

Этот мультифрейм и является основой для формирования грибного блока AU-12. В нем перед заголовком каждого фрейма VC-12 дополнительно помещается указатель TU-12 PTR (они обозначаются как V1, V2, V3 и V4) длиной в один байт. В результате формируется мультифрейм TU-12 с периодом повторения 500 мкс и составной длиной 144 байта.

Указатели V1 и V2 составляют одно общее 16-битное поле, назначение бит в котором следующее (слева-направо): биты 1-4 (биты N) - флаг новых данныхNDF (изменение его нормального значения "ОНО" на инверсное "1001" сообщает, что под действием нагрузки изменилось выравнивание, а возможно и размер TU); биты 5-6 (биты S) - указатель типа грибного блока TU (для TU-12 это последовательность "10"); биты 7-16 (чередующаяся последовательность 1/D бит, где I - биты положительного выравнивания,a D - биты отрицательного выравнивания) - собственно указатель TU-n PTR, для TU-12 его величина может изменяться в диапазоне 0-139. Этот указатель и определяет положение первого фрейма VC-12, располагающегося после V2 в мультифрейме TU-12 (рис. 2-7, нижний, поле 0-34). Указатель V4 является резервным-полем, а V3 фактически используется для выравнивания.

Выравнивание осуществляется по отношению к первому фрейму и может быть как положительным, 'при котором последующие фреймы сдвигаются назад (от V3 к V4), для чего используется байт, следующий за V3, так и отрицательным (от V4 к V3) - для чего используется поле указателя V3 (в этом случае оно интерпретируется как поле данных).

В фиксированном режиме указатели не используются и мультифрейм не формируется. Для такого режима может быть использовано как бит-синхронное, так и байт-синхронное отображения. Причем последний вариант не используется в сетях с вводом/выводом VC-1.

В этом режиме TU-12 представляется в виде фрейма с исходным периодом повторения 125 мкс и длиной 36 байтов, из которых первый байт (обозначаемый как R) условно содержит образы V1, V2, V3, V4, а второй (также R) - образы V5, J2, Z6, Z7.

Шаг 4. Последовательность трибных блоков TU-12 в результате байт-мультиплексирования 3:1 превращается в группу трибных блоковTUG-2 с суммарной длиной последовательности 108 байтов (36х3 = 108). Логически структуру TUG-2 также удобнее представить в виде фрейма 9х12 байтов.

Замечание 2. Фактически при мультиплексировании TU-12 в TUG-2 указатели TU-12 PTR располагаются отдельно от виртуальных контейнеров в начале фрейма, как это показано ниже на рис. 2-9.

Шаг 5. Последовательность TUG-2 подвергается повторному байт-мультиплексированию 7:1, в результате которого формируется группа трибных блоковTUG-3 - фрейм длиной 756 байтов (108х7 = 756), соответствующий фрейму 9х84 байта.

Замечание 3. Фактически TUG-3 соответствует фрейму 9х86, в начале которого добавляется два столбца (2х9 байтов) (рис. 2-8), состоящие из поля индикации нулевого указателя - NPI и фиксированного пустого поля (наполнителя) - FS. В результате формула образования TUG-3 принимает вид: TUG-3 = 7 х TUG-2 + NPI + FStug-3 где индекс TUG-3 используется для отличия FS, применяемых в различных структурах. Таким образом, фрейм TUG-3 имеет длину 774 байта (7х108+3+15=774), что соответствует фрейму 9х86 байтов. Процедура мультиплексирования наглядно показана на рис.2-8, а схема формирования TUG-3 на рис. 2- 9.

Шаг 6. Полученная последовательность вновь байт-мультиплексируется 3:1, в результате чего формируется последовательность блоков TUG-3 с суммарной длиной 2322 байта (774х3 = 2322).

Шаг 7. Происходит формирование виртуального контейнера верхнего уровня VC-4 в результате добавления к полученной последовательности (в соответствии со схемой на рис.2-6) маршрутного заголовка РОК длиной 9 байтов, что приводит к фрейму длиной в 2331 байтов (2322+9 = 2331).

Замечание 4. фактически VC-4 соответствует фрейму 9х261, структура которого состоит из одного столбца (1х9 байтов) РОН, двух столбцов фиксированного пустого поля FS и трех TUG-3 • блока, полученного в результате мультиплексирования. В результате формула образования VC-4 принимает вид: VC-4 = 3 х TUG-3 + рорvc-4 + FSvc-4. Таким образом, последовательность VC-4 име-ет длину 2349 байтов (3х774+9+2х9=2349), что соответствует фрейму 9х261 байт.

Шаг 8. На последнем этапе происходит формирование синхронного транспортного модуля

STM-1. При этом сначала формируется AU-4, путем добавления указателя AU-4 PTR, длиной 9 байтов, который располагается в SОН (см. ниже), а затем группа административных блоков AUG путем формального, в данном конкретном случае, мультиплексирования 1:1 AU-4. К группе AUG добавляется секционный заголовок SОН, который состоит из двух частей: заголовка регенераторной секцииR30H (формат 3х9 байтов) и заголовка мультиплексной секции МSОН (формат 5х9 байтов), окончательно формируя синхронный транспортный модуль SТМ-1, представляемый в виде кадра, имеющего длину 2430 байтов, или в виде фрейма 9 х 270 байтов, что при частоте повторения в 8 кГц соответствует скорости передачи 155,52 Мбит/с.

Итак, если подытожить результаты рассмотренного примера, получаем следующую итоговую формулу преобразования двоичного потока Е1 в схеме мультиплексирования по стандарту ET3I (символьный (верхний) вариант и численный (нижний) вариант, где значения приведены в байтах):

Указанные формулы являются более точной, хотя и менее наглядной (по сравнению с рис.2-6) эквивалентной формой представления процесса формирования модуля ЗТМ-1, которую можно предложить в качестве обобщенного алгоритма процедуры формирования. Их можно получить для всех вариантов сборки такого модуля.



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