2.2.1. Общие особенности построения синхронной иерархии
2.2.2. Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH
2.2.3. Виртуальные контейнеры и другие элементы синхронной иерархии
2.2.4. Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH
2.2.5. Детальный пример схемы формирования модуля STM-1
2.2.6. Другие варианты сборки модуля STM-1 по схеме ETSI
2.2.1. Общие особенности построения синхронной иерархии
Рассмотрим общие особенности построения синхронной цифровой иерархии SDH. Несмотря на очевидные преимущества сетей SDH перед сетями PDH, они не имели бы такого успеха, если бы не обеспечивали преемственность и поддержку стандартов PDH. Как мы уже отмечали при разработке технологии SONET обеспечивалась преемственность американской, а при при разработке SDH - европейской иерархий PDH. В окончательном варианте стандарты SONET/SDH поддерживали обе указанные иерархии. Это выразилось в том, что терминальные мультиплексоры и мультиплексоры ввода/вывода сетей SONET/SDH, через которые осуществляется доступ в сеть были расчи-таны на поддержку только тех входных каналов, или каналов доступа, скорость передачи которых соответствовала обьединеному стандартному ряду американской и европейской иерархий PDH, a именно: 1.5, 2, 6, 8, 34, 45, 140 Мбит/с. Цифровые сигналы каналов доступа, скорость передачи которых соответствует указанному ряду, будем называть трибами PDH (или в терминологии связистов компонентными сигналами}, а сигналы, скорость передачи которых соответствует стандартному ряду скоростей SDH - трибами SDH.
Итак, первая особенность иерархии SDH - поддержка в качестве входных сигналов каналов доступа только трибов PDH и SDH.
Другая особенность - процедура формирования структуры фрейма.
Два правила относятся к разряду общих: при наличии иерархии структур структура верхнего уровня может строиться из структур нижнего уровня, несколько структур того же уровня, могут быть объединены в одну более общую структуру. Остальные правила отражают специфику технологии. Например, на входе мультиплексора доступа имеем трибы PDH, которые должны быть упакованы в оболочку фрейма так, чтобы их легко можно было ввести и вывести в нужном месте с помощью мультиплексора ввода-вывода. Для этого сам фрейм достаточно представить в виде некоторого контейнера стандартного размера (в силу синхронности сети его размеры не должны меняться), имеющего сопровождающую документацию - заголовок, где собраны все необходимые для управления и маршрутизации контейнера поля-параметры, и внутреннюю емкость для размещения полезной нагрузки, где должны располагаться однотипные контейнеры меньшего размера (нижних уровней), которые также должны иметь некий заголовок и полезную нагрузку и т. д. по принципу матрешки, или по методу последовательных вложений, или инкапсуляций.
Для реализации этого метода было предложено использовать понятие контейнер, в который и упаковывается триб. По типоразмеру контейнеры делятся на 4 уровня, соответствующие уровням PDH. На контейнер должен неклеиваться ярлык, содержащий управляющую информацию для сбора статистики прохождения контейнера. Контейнер с таким ярлыком используется для переноса информации, т.е. является логическим, а не физическим объектом, поэтому его называют виртуальным контейнером.
Итак, вторая особенность иерархии SDH - трибы должны быть упакованы в стандартные помеченные контейнеры, размеры которых определяются уровнем триба в иерархии PDH.
Виртуальные контейнеры могут объединяться в группы двумя различными способами. Контейнеры нижних уровней могут, например, мультиплексироваться (т. е. составляться вместе) и использоваться в качестве полезной нагрузки контейнеров верхних уровней (т.е. большего размера), которые, в свою очередь, служат полезной нагрузкой контейнера самого верхнего уровня (самого большого размера) - фрейма STM-1.
Такое группирование может осуществляться по жесткой синхронной схеме, при которой место отдельного контейнера в поле для размещения нагрузки строго фиксировано. С другой стороны, из нескольких фреймов могут быть составлены новые (более крупные) образования мультифреймы.
Из-за возможных различий в типе составляющих фрейм контейнеров и непредвиденных временных задержек в процессе загрузки фрейма положение контейнеров внутри мультифрейма может быть, строго говоря, не фиксировано, что может привести к ошибке при вводе/выводе контейнера, учитывая общую нестабильность синхронизации в сети. Для устранения этого факта, на каждый виртуальный контейнер заводится указатель, содержащий фактический адрес начала виртуального контейнера на карте поля, отведенного под полезную нагрузку. Указатель дает контейнеру некоторую степень свободы, т.е. возможность "плавать" под действием непредвиденных временных флуктуаций, но при этом гарантирует, что он не будет потерян.
Итак, третья особенность иерархии SDH - положение виртуального контейнера может определяться с помощью указателей, позволяющих устранить противоречие между фактом синхронности обработки и возможным изменением положения контейнера внутри поля полезной нагрузки.
Хотя размеры контейнеров различны и емкость контейнеров верхних уровней достаточно велика, может оказаться так, что либо она все равно недостаточна, либо под нагрузку лучше выделить несколько (в том числе и с дробной частью) контейнеров меньшего размера. Для этого в SDH технологии предусмотрена возможность сцепления или конкатенации контейнеров (составление нескольких контейнеров вместе в одну структуру, называемую связистами "сцепкой"). Составной контейнер отличается соответствующим индексом от основного и рассматривается (с точки зрения размещения нагрузки) как один большой контейнер. Указанная возможность позволяет с одной стороны оптимизировать использование имеющейся номенклатуры контейнеров, с другой стороны позволяет легко приспособить технологию к новым типам нагрузок, не известных на момент ее разработки.
Итак, четвертая особенность иерархии SDK - несколько контейнеров одного уровня могут быть сцеплены вместе и рассматриваться как один непрерывный контейнер, используемый для размещения нестандартной полезной нагрузки.
Пятая особенность иерархии SDH состоит в том, что в ней предусмотрено формирование отдельного (нормального для технологий пакетной обработки в локальных сетях) поля заголовков размером 9х9=81 байт. Хотя перегруженность общим заголовком невелика и составляет всего 3.33%, он достаточно большой, чтобы разместить необходимую управляющую и контрольную информацию и отвести часть байт для организации необходимых внутренних (служебных) каналов передачи данных. Учитывая, что передача каждого байта в структуре фрейма эквивалентна потоку данных со скоростью 64 кбит/с, передача указанного заголовока соответствует организации потока служебной информации эквивалентного 5.184 Мбит/с.
Естественно, что при построении любой иерархии должен быть определен либо ряд стандартных скоростей этой иерархии, либо правило его формирования и первый (порождающий) член ряда. Если для PDH значение DSO (64 кбит/с) вычислялось достаточно просто, то для SDH значение первого члена ряда можно было получить только после определения структуры фрейма и его размера. Схема логических рассуждений достаточно проста. Во-первых, поле его полезной нагрузки должно было вмещать максимальный по размеру виртуальный контейнер VC-4, формируемый при инкапсуляции триба 140 Мбит/с. Во-вторых, его размер: 9х261=2349 байт и определил размер поля полезной нагрузки STM-1, а добавление к нему поля заголовков определило размер синхронного транспортного модуля STM-1:
9х261 + 9х9=9х270=2430 байт или 2430х8=19440 бит, что при частоте повторения 8000 Гц позволяет определить и порождающий член ряда для иерархии SDH: 19440х8000=155.52 Мбит/с.
2.2.2. Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH
Разработанная с учетом указанных общих принципов стандартная схема инкапсуляции PDH трибов в контейнеры и их последующего мультиплексирования при формировании модуля STM-1 первоначально имела вид, представленный на рис.2-1 [17].
В этой обобщенной схеме мультиплексирования используются следующие основополагающие обозначения: С-n - контейнеры уровня n (n=1,2,3,4); VC-n - виртуальные контейнеры уровня n (n=1,2,3,4), TU-n - трибные блоки уровня n (n=1,2,3), TUG-n - группы трибных блоков уровня n (n=2,3), AU-n - административные блоки уровня n (n=3,4); AUG - группа административных блоков и, наконец, STM-1 - синхронный транспортный модуль, используемые в SDH технологии.
Контейнеры С-п служат для инкапсуляции (размещения с целью последующего переноса) соответствующих сигналов каналов доступа или трибов, питающих их входы. Слово "инкапсуляция" больше подчеркивает физический смысл процесса, тогда как логически происходит отображение структуры фрейма соответствующего триба на структуру инкапсулирующего его контейнера. Уровни контейнера n соответствуют уровням PDH иерархии, т.е. п=1,2,3,4, а число типоразмеров контейнеров N должно быть равно числу членов объединеного стандартного ряда, т.е. 7. Эти числа согласованы, так как четвертый уровень PDH по стандарту [13] имеется только у ЕС иерархии, т.е. С-4 инкапсулирует Е4, а контейнеры С-1,2,3 должны быть разбиты каждый на два подуровня, для инкапсуляции соответствующих трибов АС и ЕС иерархий.
Итак, имеем:
- Т-п, Е-п - стандартные каналы доступа или трибы уровня n (в терминологии связистов "компонентные сигналы") - входные потоки (или входы) SDH мультиплексора, соответствовующие объединеному стандартному ряду АС и ЕС иерархий PDH, приведенному выше.
- С-п - контейнер уровня п - элемент SDH, содержащий триб Т-п, т.е. несущий в себе информационную нагрузку соответствующего уровня иерархии PDH, стандартизованного в [13]; контейнеры уровня п разбиваются на следующие контейнеры подуровней C-nm:
- С-1 - разбивается на контейнер С-11, инкапсулирующий триб Т1=1.5 Мбит/с, и контейнер С-12, инкапсулирующий триб Е1=2 Мбит/с;
- С-2 - разбивается на контейнер С-21, инкапсулирующий триб T2=:6 Мбит/с и контейнер С-22, инкапсулирующий триб Е2=8 Мбит/с;
- С-3 - разбивается на контейнер С-31, инкапсулирующий триб Е3=34 Мбит/с и контейнер С-32, инкапсулирующий триб Т3=45 Мбит/с;
- С-4 не имеет контейнеры подуровней и инкапсулирует триб Е4=140 Мбит/с. В первом варианте стандарта G.708 [17, редакция 1988] контейнеры С-п предназначались не только для инкапсуляции PDH трибов, но и других (тогда еще не конкретизированных) широкополосных сигналов.
2.2.3. Виртуальные контейнеры и другие элементы синхронной иерархии
Контейнеры можно рассматривать в качестве первых элементов в номенклатуре элементов иерархии SDH. К контейнеру (как и к любому пакету, подлежащему отправлению по некоторому маршруту) добавляется маршрутный заголовок. В результате от превращается в виртуальный контейнер VC уровня n, т.е. VC-n. В номенклатуре элементов иерархии SDH существуют следующие виртуальные контейнеры:
- VC-1, VC-2 - виртуальные контейнеры нижних уровней 1 или 2 и VC-3, VC-4 - виртуальные контейнеры верхних уровней 3 или 4 - элементы SDH, структура которых или формат достаточно прост и определяется формулой: РОН + PL, где РОН - маршрутный заголовок (в терминологии связистов трактовый заголовок);PL - полезная нагрузка.
Виртуальные контейнеры VC-1,2,3 уровней 1, 2, 3, также как и контейнеры С-1,2,3, разбиваются на виртуальные контейнеры подуровней nm, т.е. VC-nm, а именно:
- VC-1 разбивается на VC-11 и VC-12;
- VC-2 разбивается на VC-21 и VC-22;
- VC-3 разбивается на VC-31 и VC-32.
Поля PL и РОН формата виртуального контейнера как логического элемента имеют вид:
- PL - поле различного (в зависимости от типа виртуального контейнера) размера, формат которого имеет двумерную структуру по типу фрейма вида 9хm» (9 строк, m столбцов); это поле формируется либо из контейнеров соответствующего уровня (например, для виртуальных контейнеров VC-1,2 оно формируется из контейнеров С-1,2 соответственно), либо из других соответствующих элементов структуры мультиплексирования SDH (см. ниже);
- РОН - поле, размером не более 9 байт, формат которого имеет двумерную структуру вида 1хn (например, формат 1х9 байт для VC-4 или VC-32 и формат 1х6 байт для VC-31); это поле составлено из различных по назначению байтов (см. ниже).
- TU-n - трибные блоки уровня n (п=1,2,3) (в терминологии связистов субблоки) - элементы структуры мультиплексирования SDH, формат которых прост и определяется формулой: PTR + VC, гдеPTR - указатель трибного блока (TU-n PTR), относящийся к соответствующему виртуальному контейнеру, например, TU-1 = (TU-1 PTR) + VC-1. Трибные блоки уровня n, как и виртуальные контейнеры, делятся на трибные блоки подуровней nm, т.е. TU-nm, а именно:
- TU-1 разбивается на TU-11 иТи-12;
- TU-2 разбивается на TU-21 и TU-22;
- TU-3 разбивается на TU-31 и TU-32.
- TUG-n - группа трибных блоков уровня п (первоначально использовался только уровень 2, а затем добавился уровень 3), формируемая в результате мультиплексирования нескольких трибных блоков.
- TUG-2 - группа трибных блоков уровня 2 - элемент структуры мультиплексирования SDH, формируемый путем мультиплексирования трибных блоков TU-1,2 со своими коэффициентами мультиплексирования; TUG-2 также, как и TU-1,2 разбивается на 2 подуровня - TUG-21 и TUG-22.
В результате использования всех возможных вариантов, диктуемых наличием подуровней, приведенная на рис.2-1 обобщенная схема разворачивается в детальную симметричную относительно контейнера С-4 схему мультиплексирования (рис.2-2), предложенную в первом варианте стандарта G.709 [18, редакция 1988]. Здесь xN означают коэффициенты мультиплексирования (например, хЗ на ветви от блока AU-32 к блоку AUG означает, что 3 административных блока мультиплексируются (объединяются) в одну группу административных блоков AUG).
В ней для трибов дополнительно используются обозначения, соответствующие принятым для высокоскоростных каналов широкополосной ISDN - B-ISDN [44] (Hnm означает в B-ISDN высокоскоростной канал различного типа - это нужно иметь ввиду, чтобы окончательно не запутаться в используемых стандартами обозначениях и индексах):
- Н1 - обобщенный канал, соответствующий первому уровню (или первичной скорости) иерархии PDH. Он разбивается на канал НИ, соответствующий американской ветви иерархии, т.е. НИ = Т1 = 1.5 Мбит/с, и канал т 2, соответствующий европейской ветви иерархии, т.е. Н12 = Е1 =2 Мбит/с.
- Н2 - обобщенный канал, соответствующий третьему уровню (или третичной скорости) иерархии PDH. Он аналогично разбивается на Н21 и Н22, где Н21 = ЕЗ = 34 Мбит/с, а Н22 = ТЗ = 45 Мбит/с.
- НЗ в классификации не используется.
- Н4 - обобщенный канал, соответствующий четвертому уровню (или четвертичной скорости)
иерархии PDH. Он не разбивается на подуровни, т.е. Н4 = Е4 = 140 Мбит/с. Из этой схемы видны варианты мультиплексирования группы трибных блоков TUG-2:
- TUG-21 формируется или из одного TU-21 (вариант 1xTU-21) или из четырех TU-11 (вариант 4xTU-11), или из трех TU-12 (вариант 3xTU-12);
- TUG-22 формируется аналогично: 1xTU-22 или 4xTU-12, или 5xTU-11. В свою очередь выходы TUG-21 и TUG-22 могут быть мультиплексированы для формирования полезной нагрузки контейнеров верхних уровней С-3,4 в соответствии со схемой на рис.2-2 и указанными на ней коэффициентами. Схема формирования виртуальных контейнеров верхнего уровня может быть теперь конкретизирована.
- VC-3 - виртуальный контейнер уровня 3 - элемент структуры мультиплексирования SDH, который разбивается на два виртуальных контейнера: VC-31 и VC-32 - поля формата 9х65 байтов - для VC-31, и поля формата 9х85 байтов - для VC-31; полезная нагрузка VC-3 формируется либо из одного контейнера С-3 (прямой вариант схемы мультиплексирования), либо путем мультиплексирования нескольких групп TUG-2, а именно:
- VC-31 формируется как 1хС31 или 4xTUG-22, или 5xTUG-21;
- VC-32 формируется как 1хС32 или 7xTUG-22.
-VC-4 - виртуальный контейнер уровня 4 - элемент структуры мультиплексирования SDH, который не разбивается по подуровням и представляет собой поле формата 9х261 байтов; его полезная нагрузка формируется либо из контейнера С-4 (прямой вариант схемы мультиплексирования), либо путем мультиплексирования нескольких групп TUG-2 и TU-3, а именно: VC-4 формируется как 1хС4 или 4xTU-31, или 3xTU-32, или 21xTUG-21, или 16xTUG-22.
Виртуальные контейнеры верхних уровней VC-3,4 позволяют сформировать соответствующие административные блоки:
- AU-3 - административный блок уровня 3 - элемент структуры мультиплексирования SDH формата PTR + PL, разбивается на два подуровня AU-31 и AU-32, полезная нагрузка которых PL формируются из виртуального контейнера VC-31 или VC-32 соответственно;
- PTR - указатель административного блока - AU-3 PTR (AU-31 PTR или AU-32 PTR) определяет адрес начала поля полезной нагрузки, а именно VC-31, VC-32 в результате получаем:
- AU-31 = AU-31 PTR + VC-31;
- AU-32 = AU-32 PTR -+- VC-32.
- AU-4 • административный блок уровня 4 - элемент структуры мультиплексирования SDH формата PTR + PL, не имеет подуровней, PTR - указатель административного блока - AU-4 PTR (поле формата 9х1 байтов, соответствующее четвертой строке поля секционных заголовковSOH фрейма STM-N), определяет адрес начала поля полезной нагрузки; полезная нагрузка PL формируются либо из виртуального контейнера VC-4 (прямой вариант схемы мультиплексирования), либо в результате мультиплексирования другими возможными путями, а именно: AU-4 формируется как 1xVC-4 или 4xVC-31, или 3xVC-32, или 21xTUG-21, или 16xTUG-22, причем фактически для передачи VC-31,32 и TUG-21,22 используется поле полезной нагрузки VC-4, в котором при размещении VC-32 и TUG-22 четыре левых столбца (4х9 байтов), а при размещении TUG-21 - восемь столбцов (8х9 байт), используются под фиксированные выравнивающие наполнители.
Два последних элемента SDH - AUG и STM-1 определены ниже.
-AUG - группа административных блоков - элемент структуры мультиплексирования SDH, появившийся во второй публикации стандарта G.709 [18, редакция 1991], формируется путем мультиплексирования административных блоков AU-3,4 с различными коэффициентами мультиплексирования: AUG формируется как 1xAU-4 или 4XAU-31, или 3xAU-32; AUG затем и отображается на полезную нагрузку STM-1.
-STM-1- синхронный транспортный модуль - основной элемент структуры мультиплексирования SDH, имеющий формат вида: SOH + PL, где SOH - секционный заголовок - два поля в блоке заголовка размером 9х9 байтов (структуру SOH см. ниже), PL - полезная нагрузка, формируемая из группы административных блоков AUG (в схеме первой публикации стандарта [18, редакция 1988], вместо связки блоков AUG и STM-1 был только модуль STM-1, описанный как блок, формируемый путем мультиплексирования AU-3,4 с различными коэффициентами мультиплексирования (то, что делает сейчас блок AUG) и добавления секционного заголовка ЗОН).
Синхронные транспортные модули STM-1 могут быть, согласно основной схеме мультиплексирования для иерархии SDH, мультиплексированы с коэффициентом N в синхронный транспортный модуль STM-N для последующей передачи по каналу связи. С учетом приведенных пояснений становится более понятной схема взаимодействия различных уровней PDH иерархий, погруженных в SDH иерархию.
Рассмотренная схема (рис. 2-2) охватывает все возможные варианты формирования STM-1 и допускает на входе все стандартные PDH трибы, но она достаточно сложна, хотя бы потому, что число возможных путей формирования велико. Например, если рассмотреть на этой схеме возможные пути формирования STM-1 из трибов Н12 (2 Мбит/с), то их окажется семь:
1) Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-21 - VC-32 - AU-32 - AUG - STM-1
2) Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-21 - VC-32 - AU-32 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-1
3) Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-21 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-1
4) Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-21 - VC-31 - TU-31 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-1
5) Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-22 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-1
6) Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-22 - VC-31 - TU-31 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-1
7) Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-22 - VC-31 - AU-31 - AUG - STM-1
Из них варианты (2) и (6) наиболее сложные. Для того, чтобы подробно показать важные детали процесса формирования, в [27] в качестве гипотетического был рассмотрен именно вариант (6) формирования модуля STM-1 при использовании терминального мультиплексора SDH с каналом доступа 2 Мбит/с. Соответствующая ему логическая схема представлена там же на рис.5, чтобы наглядно продемонстрировать сложность такого формирования.
2.2.4. Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH
На рис. 2-3 представлена третья редакция (1993г.) схемы мультиплексирования SDH, предложенная в обобщенном виде в стандарте G.708 [17, редакция 1993г.] и в более подробном виде в стандарте G.709 [18, редакция 1993г.], который и показан на этом рисунке. Основными отличиями этой схемы от схемы первой редакции (рис. 2-2) являются;
- отсутствие триба Е2 (отображаемого в контейнер С-22) и связанных с ним блоков VC-22 и TU-22 (контейнер С-21, виртуальный контейнер VC-21 и блок TU-21 представлены как С-2, VC-2 и TU-2 соответственно);
- появление блока TUG-3 и замыкание на него выхода блока TUG-2 (потеря симметрии, т.е. связей TUG-21 - VC-4 и TUG-22 - VC-4);
- несимметричное использование TU-3 в связке с VC-3 только для ветви: С-3 - триб E3/T3I (вместо симметричной схемы TU-31/TU-32 VC-31/VC-32) и отсутствие в связи с этим возможности кросс-мультиплексирования, осуществляемого по связи TUG-21 - VC-31, ввиду ее отсутствия.
Указанные упрощения привели к тому, что теперь от семи возможных путей формирования STM-1 из трибов Е1 (2 Мбит/с) осталось только два:
1) Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-2 - TUG-3 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-1
2) Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-2 - VC-3 - AU-3 - AUG - STM-1
Эти упрощения становятся еще более очевидными, если учесть, что указанная схема является общей, объединяющей две схемы мультиплексирования: европейскую схему мультиплексирования ЗОН, предложенную Институтом стандартов ETSI [45] (рис.2-4), и американскую схему мультиплексирования SONET/SDH, которую можно вычленить из общей схемы и представить в виде подсхемы на рис. 2-5. Эти две схемы отличаются тем, что у них отсутствует вариантность в формировании STM-1 из набора допустимых трибов.
Для рассматриваемого нами примера с трибом Е1 вариант формирования STM-1 по схеме ETSI (рис- 2-4) имеет вид:
Е1 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-2 - TUG-3 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-T7 а по схеме SONET/SDH (рис. 2-5) имеет вид:
Е1 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-2 - VC-3 - AU-3 - AUG - STM-1.
Итак, на сегодняшний день общая схема мультиплексирования SDH приобрела окончательный вид (рис.2-3), зафиксированный в публикации так называемой Белой книги рекомендаций ITU-T . (МСЭ-Т) [18,150], а европейская интерпретация этой схемы (рис.2-4) зафиксирована в публикации ETSI [45]. Эти схемы достаточно формальны, чтобы понять детали логических преобразований цифровой последовательности в процессе мультиплексирования, поэтому она более подробно рассмотрена ниже в п.2.2.5.
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.
2.2.6. Другие варианты сборки модуля STM-1 по схеме ETSI
Рассмотрим кратко другие варианты сборки модуля ЗТМ-1 по схеме ET3I, рис.2-4. Их всего четыре:
1 - вариант сборки, порожденный трибом Т1 (1.5 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-11:
Т1 ->С-11 ->VC-11 -> TU-12 -> TUG-2 -> TUG-3 -> VC-4-> AU-4 -> AUG -> 3TM-1;
2- вариант сборки, порожденный трибом ЕЗ (34 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-3:
ЕЗ -> С-3 -> VC-3 ->TU-3 -> TUG-3 -> VC-4 -> AU-4 -> AUG -> ЗТМ-1;
3 - вариант сборки, порожденный трибом ТЗ (45 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-3:
ТЗ -> С-3 -> VC-3 -> TU-3 ->TUG-3 -> VC-4 -> AU-4 -^ AUG -> ЗТМ-1;
(формально путь сборки тот-же, что и в предыдущем варианте);
4- вариант сборки, порожденный трибом Е4 (140 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-4:
Е4 -> С-4 -> VC-4 -> AU-4 -> AUG -> ЗТМ-1.
Варианты 1 и 3 применяются для обеспечения совместимости с сетями 30NET/3DH, использующими американскую иерархию PDH.
Аналогично предыдущему, с небольшими пояснениями, можно привести итоговые формулы преобразования соответствующих двоичных потоков в схеме мультиплексирования ET3I (символьный (первый) вариант и численный (второй) вариант, где значения приведены в байтах или битах). Формулы для варианта 1 имеют вид:
Здесь поток Т1 формально представлен в виде 24-байтной последовательности. С-11 = 25 байт. VC-11 = 26 байт, так как VC-11 РОН = 1 байт. TU-12 PTR = 1 байт. При преобразовании VC-11 в TU-12 добавляется фиксированное пустое поле F3TU-12 = 9 байт (чего не было в варианте сборки, порожденным Е1) в результате чего формируется такой же по формату фрейм TU-12 (9х4 = 36 байт). Последующий процесс тот-же, что и в варианте сборки, порожденным Е1).
Формулы для варианта 2 имеют вид:
Здесь поток ЕЗ (34368 кбит/с) может быть формально представлен в виде 537-байтной последовательности (34368/64=537), которая дополняется 219 байтами до 756-байтной полезной нагрузки (формат 9х84 байта) виртуального контейнера VC-3. Соответствующая ей скорость 48384 кбит/с принимается за скорость контейнера С-3 [46]. При этом контейнер С-3 преобразуется в VC-3 по общей схеме: VC-3 = VC-3 РОН + PL, где PL - полезная нагрузка, представляемая в виде трех идентичных субфреймовSF (формат 3х84 байта), обозначаемых в [18] как Т1, Т2 и ТЗ. Здесь обозначим их как Т, 2з. чтобы не путать с трибами Тп. В соответствии с [18], полезная нагрузка (символьный вариант) формируется по более сложной схеме:
Здесь VC-3| - информационная часть нагрузки SF (1431 бит), FSyc-з " фиксированное пустое поле SF контейнера VC-3 (573 бита), JCByc-з - биты управления выравниванием SF (2х5 бит), JOByc-з -биты возможного выравнивания SF (2 бита).
В результате численный вариант формирования полезной нагрузки примет вид:
Формулы для варианта 3 имеют вид:
Здесь поток ТЗ (44736 кбит/с) может быть формально представлен в виде 699-байтной последовательности (44736/64=699), которая дополняется 57 байтами до 756-байтной полезной нагрузки (формат 9х84 байта) виртуального контейнера VC-3. При этом структура контейнера С-3 преобразуется в VC-3 по той же схеме, что и в варианте 2): VC-3 = VC-3 РОН + PL, но PL представляется в виде девяти идентичных субфреймов SF (формат 1х84 байта). В соответствии с этим полезная нагрузка (символьный вариант) формируется по схеме:
Здесь используются те же обозначения, что и раньше: VC-3) имеет длину 621 бит, FSyc-з " 43 бита, JCBvc-з - 5 бит, JOBvc-з - 1 бит. Дополнительно в SF резервируются поле ОНСус-з длиной 2 бита для организации в будущем канала связи заголовка.
В результате численный вариант формирования полезной нагрузки примет вид:
Формулы для варианта 4 имеют вид:
Здесь поток Е4 (139264 кбит/с) может быть формально представлен в виде 2176-байтной последовательности (139264/64=2176), которая дополняется 164 байтами до 2340-байтной полезной нагрузки (формат 9х260 байт) виртуального контейнера VC-4. При этом контейнер С-4 преобразуется в VC-4 по аналогичной схеме: VC-3 = VC-3 РОН + PL, но PL представляется в виде девяти идентичных субфреймов SF (формат 1х260 байт), разделенных на 20 блоков по 13 байт каждый. В соответствии с этим полезная нагрузка (символьный вариант) формируется по наиболее сложно формализуемой схеме (рис. 2-Ю):
Обозначения те же: VC-4) - суммарная длина на один SF - 1934 бита (20*12*8 (поля 961) + 8 (байт W) + 6 (байт Z)), FSvc-4 - 1'30 бит (13*8 (байты Y) + 5*5 (байты X) + 1 (байт Z)), JCBx - 5 бит (5*1 - байты X), JOBz - 1 бит (байт Z), ОНСх - 10 бит (5*2 - байты X), байты: W (I I I I I I I I), Х (С R R R R R О О), Y (R R R R R R R R), Z (I I I I I I S R); I - информационный бит, С - бит управления выравниванием, R - бит заполнения пустого поля, О - бит канала связи заголовка, S - бит возможного выравнивания.
В результате численный вариант формирования полезной нагрузки примет вид:
Аналогично могут быть описаны варианты сборки модуля STM-1 по схеме на рис. 2-5. 1 - вариант сборки, порожденный трибом Т1 (1.5 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-11:
Т1 ->С-11 -> VC-11 -> TU-11 -> TUG-2 -> VC-3 -> AU-3 -> AUG -> STM-1;
2- вариант сборки, порожденный трибом Е1 (2 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-12:
E1 ->С-12 ->VC-12 ->TU-12-> TUG-2 -> VC-3 -> AU-3 -> AUG -> STM-1;
3 - вариант сборки, порожденный трибом Т2 (6 Мбит/с), отображаемым на контейнер С-2:
Т2 -> С-2 -> VC-2 -» TU-2 -> TUG-2 -> VC-3 -> AU-3 -> AUG -> STM-1;
4- вариант сборки, порожденный трибами ЕЗ/ТЗ (34/45 Мбит/с), отображаемыми на контейнер С-3:
ЕЗ/ТЗ ->С-3 -> VC-3 -> AU-3 -> AUG -> STM-1;
5- вариант сборки, порожденный трибом Е4 (140 Мбит/с):
Е4 -> С-3 -> VC-3 -> AU-3 -> AUG -> STM-1.
Сборка модулей STM-1 является одним из основных этапов в структуре мультиплексирования SDH. Для первого уровня синхронной иерархии он является последним этапом мультиплексирования, тогда как для последующих уровней необходимо рассмотреть как из модуля первого уровня собирается модуль требуемого уровня. Это рассмотрено в следующем разделе.
2.2.7. Сборка модулей STM-N
Выбор ряда скоростей STM-N иерархии SDH, то-есть дальнейшее стандартное наращивание скоростей передачи, первоначально предполагалось осуществлять по формально соответствующей схеме SONET, используя фактически скорости кратные STM-1, с коэффициентами кратности 1, 4, 8, 12, 16. Два уровня SDH иерархии STM-1 = 155.52 Мбит/с и STM-4 = 622.08 Мбит/с были зафиксированы в 1988г. в стандарте CCITT Rec. G.707 [16, версия 1988 г.] и назывались соответственно первым и четвертым уровнем иерархии SDH (хотя логично было бы называть их первым и вторым уровнем, так как промежуточных уровней между ними нет). Последущее развитие практики разработки и применения этого стандарта, показало, что коэффициенты кратности 8 и 12, имеющие скорости 1244.16 и 1866.24 Мбит/с, предложенные в [16, версия 1988 г.], не были приняты на практике, а сам ряд SDH скоростей из арифметической прогрессии, заложенной в SONET, трансформировался в геометрическую прогрессию вида 1,4, 16, 64, 256, диктуемую желанием иметь постоянный коэффициент мультиплексирования - 4. Следуя этому ряду коэффициентов, в настоящее время эксплуатируются или разрабатываются SDH системы со скоростями, соответствующими окончательной версии SDH иерархии: STM-1, STM-4, STM-16, STM-64, STM-256 или 155.52, 622.08, 2488.32, 9953.28, '39813.12 Мбит/с. Три первых уровня (называемых по-старому первым, четвертым и шестнадцатым) были "де-юре" стандартизованы в последней версии ITU-T Rec. G.707 [16, версия 1993].
Мультиплексирование STM-1 в STM-N может осуществляться как каскадно: 4х1 —> 4, 4х4 -> 16, 4х16 -> 64, 4х64 -> 256, так и непосредственно по схеме N:1 ->N, где N = 4, 16, 64, 256. При этом для схемы непосредственного мультиплексирования используется чередование байтов.
Например, если шестнадцать STM-1 каналов (0, 1, 2, ... 13, 14, 15 или в шестнадцатиричном исчислении 0, 1, 2, ... D, E, F) на входе мультиплексора STM-16 генерируют шестнадцать байт-последовательностей:
то в результате мультиплексирования на выходе STM-16 формируется байт-последовательность:
. Фактически так просто удается мультиплексировать только тогда, когда все STM-1 имеют одинаковую структуру полезной нагрузки, если нет, то нужно, чтобы соблюдались некоторые правила бесконфликтной взаимосвязи. В стандарте G.708 (версия 1988г.) требовалось, чтобы все STM-1 принадлежали к одной из трех категорий:
1 - AU-3 (разного типа), несущие С-3 в качестве полезной нагрузки;
2 - AU-n (разного типа), но несущие тот же тип TUG-2 в качестве полезной нагрузки;
3 - Различные типы TUG-2 в качестве полезной нагрузки.
В том же стандарте последней версии (1993г.) в связи с различиями схем мультиплексирования ETSI и SONET/SDH (рис. 2-4, 2-5) правила бесконфликтной взаимосвязи STM-N последовательностей еще более ужесточаются, а именно:
- при мультиплексировании последовательностей, содержащих AUG, которые базируются на разных AU-n (AU-4 или AU-3), предпочтение отдается схемам, использующим AU-4. Те же схемы, что используют AU-3 должны быть демультиплексированы до уровня TUG-2 или VC-3 (в зависимости от полезной нагрузки) и повторно мультиплексированы по схеме: TUG-3 -> VC-4 -> AU-4;
- при мультиплексировании последовательностей, содержащих VC-11, которые используют различные TU-n (TU-11 или TU-12), предпочтение отдается схемам, использующим TU-11.
Если при формировании модуля STM-N используется каскадное мультиплексирование, то оно осуществляется по схеме чередования групп байтов, причем число байтов в группе равно кратности мультиплексирования предыдущего каскада. Например, если формирование STM-16 происходит по двухкаскадной схеме 4xSTM-1 -> STM-4, 4xSTM-4 -» STM-16, то первый каскад использует мультиплексирование по байтам, а второй - по группам, состоящим из четырех байтов. Если предположить,
что на вход каждого из четырех STM-4, питающих STM-16, поступают последовательности {bij}
(здесь подстрочные индексы i=0,1,2,3 - номера входов, а надстрочные индексы j= 1,2,3,4 - номера мультиплексоров STM-4), то процесс формирования осуществляется следующим образом:
Ясно, что если формирование STM-64 происходит по трехкаскадной схеме 4xSTM-1 -> STM-4, 4xSTM-4 -> STM-16, 4xSTM-16 -> STM-64, то первый каскад использует мультиплексирование по байтам, второй - по группам, состоящим из четырех байтов, а третий по группам из 16 байтов.
2.2.8. Структура фреймов STM-N
Все варианты мультиплексирования, с которыми мы ознакомились, сводились к формированию физического модуля STM-1, а затем STM-N. Рассмотрим логическую структуру модуля STM-1, представленную в виде фрейма STM-1 с его заголовками.
Структура фрейма модуля STM-1 приведена на рис.2-11. Фрейм для удобства рассмотрения обычно представляется в виде двумерной структуры (матрицы), формат которой: 9 строк на 270 однобайтных столбцов. Структуру можно развернуть в виде одномерной (повторяющейся с частотой выборки 8000 Гц) цифровой последовательности, или кадра, длиной 2430 байтов (9*270=2430). Такая развертка (соответствующая отображению матрицы на одномерный массив) осуществляется построчно (в соответствии со схемой мультиплексирования). Фрейм состоит из трех групп полей: поля секционных заголовковSOH формата 3х9 и 5х9 байтов, поля указателя AU-4 формата 1х9 байтов и поля полезной нагрузки формата 9х261 байтов.
Согласно рис.2-4 и рис.2-5 существует единственная возможность фиксированного отображения группы административных блоков AUG на общее поле, составленное из поля указателя AU-n (AU-n PTR - строка размером 1х9) и поля полезной нагрузки (9х261). Для фрейма STM-1 существует две возможности отображения на то же общее поле административных блоков AU-n (а значит и виртуальных контейнеров VC-n), а именно: отображение одного AU-4 (рис. 2-11) или трех AU-3, мультиплекси-рованных по схеме байт-интерливинга (рис.2-12). При этом строка указателей AU-n PTR содержит либо AU-4 PTR для блока AU-4, либо три AU-3 PTR для AU-3.
Фаза контейнеров VC-n не фиксирована, так как указатели AU-n (n=3,4) задают положение первых байтов контейнеров VC-n по отношению к их (указателей) фиксированным позициям, что позволяет виртуальным контейнерам VC-n "плавать" внутри AU-n и компенсировать не только разности фаз VC и SOH, но и разности скоростей составляющих их фреймов (по 3 байта зарезервированы для положительного и отрицательного выравнивания).
Блок AU-4 имеет полезную нагрузку 9х261 байтов и служит для переноса одного виртуального контейнера VC-4, имеющего свой маршрутный заголовок РОН (левый столбец размером 9 байтов). Основное назначение РОН - обеспечить целостность связи на маршруте от точки сборки виртуального контейнера до точки его разборки.
Первые 6 байтов заголовка имеют следующее назначение:
- байт Л используется в рамках формируемого в национальной сети 16-байтного кадра для передачи маркера начала фрейма (байт 1) и идентификатора точки маршрутного доступа (байты 2-16), представленного строкой ASCII-символов в формате, соответствующем рекомендации ITU-T E.164 [139] и используемого для того, чтобы принимающий терминал получал постоянное подтверждение о связи с определенным передатчиком (в международных сетях используется 64-байтная строка, в которую и преобразуется 16-байтная "национальная" строка);
- байт ВЗ - ВIР-8 код, контролирующий ошибки четности в предыдущем контейнере;
- байт С2 - указатель типа полезной нагрузки контейнера, например, TUG, C-3, фиксированный TU, АТМ, MAN, FDDI и др. [17];
- байт G1 - состояние маршрута, дает информацию обратной связи от терминальной к исходной точке формирования маршрута (например, о наличии ошибок или сбоев на удаленном конце FEBE, FERF);
- F2, Z3 - байты, которые могут быть задействованы пользователем данного маршрута для организации канала связи;
- Н4 - обобщенный индикатор положения нагрузки, используется при организации муль-тифреймов, например, указывает на номер фрейма VC-1,2 в мультифреймах TU-1,2;
- байт Z4 - зарезервирован для возможного развития системы;
- байт Z5 - байт оператора сети, зарезервирован для целей администрирования сети.
Полезной нагрузкой VC-4 может быть либо один контейнер V-4 (формата 9х260 байтов), либо три TUG-3 (формата 9х86 байтов), мультиплексированные по схеме на рис. 2-13.
Группы TUG-3, в свою очередь, могут быть сформированы из семи групп TUG-2, как это показано на рис.2-8, либо одного виртуального контейнера VC-3, имеющего формат 9х85 байтов и точно вписывающегося в поле полезной нагрузки (рис.2-14). Структура заголовка VC-3 РОН такая же, как и у VC-4 РОН.
Первый столбец группы TUG-3 состоит из указателей Ш, Н2, НЗ (по 1 байту) и фиксированного наполнителя FS (6 байтов).
Мы описали только основные структуры фреймов и варианты их мультиплексирования (вложения), более подробно см. рекомендацию G.709.
2.2.9. Структура заголовков фреймов STM-N
Заголовок ЗОН (рис.2-15), состоит из двух блоков: RSOH - заголовка регенераторной секции размером 3х9=27 байтов и MSOH - заголовка мультиплексной секции размером 5х9=45 байтов. Он отвечает за структуру фрейма STM-1 и его связи с мультифреймом в случае мультиплексирования нескольких модулей STM-1.
На рис.2-15 используются следующие обозначения:
- байты А1, А1, А1, А2, А2, А2 являются идентификаторами наличия фрейма STM-1 в фрейме STM-N
(А1=11110110, А2=00101000);
- байт В1 и три байта В2 формируют две кодовые последовательности, используемые для проверки на четность с целью обнаружения ошибок в предыдущем фрейме: BIP-8 формирует 8-битную последовательность для размещения в В1 и BIP-24 - 24-битную последовательность для размещения
в трех В2;
- байт С1 определяет значение третьей координаты "с" - глубину интерливинга (см. ниже) в схеме мультиплексирования STM-N;
- байты D1-D12 формируют служебный канал передачи данных -DCC: D1-D3 формируют DCC канал регенераторной секции (192 кбит/с), D4-D12 - DCC канал мультиплексной секции (576
кбит/с);
- байты Е1, Е2 могут быть использованы для создания служебных каналов голосовой связи: Е1 для регенераторной секции (64 кбит/с), Е2 для мультиплексной секции (64 кбит/с);
- байт F1 зарезервирован для создания канала передачи данных/голосовой связи для нужд пользователя;
- байты К1, К2 используются для сигнализации и управления автоматическим переключением на исправный канал при работе в защищенном режиме - APS;
- шесть байтов Z1, Z2 являются резервными за исключением бит 5-8 байта Z1 (или S1, см. п.3.4.3.2.), используемых для сообщений о статусе синхронизации (подробнее см. табл.1 [17]);
- шесть байтов, помеченных значком Д, могут быть использованы как поля, определяемые средой передачи;
- байты, помеченные звездочками, не подвергаются (в отличие от остальных) процедуре шифрования (скремблирования) заголовка;
- все непомеченные байты зарезервированы для последующей международной стандартизации.
В отличие от заголовка ЗОН фрейма STM-1, байты которого могут быть определены двумя координатами: строка а - столбец b. Байты заголовка SОН фрейма STM-N, учитывая особенности мультиплексирования (прямое или каскадное), описанные выше, определяются тремя координатами (рис.2-16): а, Ь, с, где а (а=1-9) - номер строки (как и раньше), b (b=1-9) - номер мультистолб-ца, объединяющего несколько столбцов, с (c=1,2,...,N) - глубина интерливинга, т.е. номер тайм-слота при мультиплексировании.
В результате мы получаем расширенную матрицу (рис. 2-16), новые координаты которой (row, соl) могут быть вычислены по а, b, с: row = a, col = N(b-1) + с. Структура заголовка SОН фрейма STM-4, полученная с соблюдением указанных правил, имеет формат 9х36 байтов и приведена на рис.2-17, а аналогичная структура SОН фрейма STM-16 имеет формат 9х144 байта и приведена на рис.2-18. Структуры заголовка SОН для других скоростей формально не стандартизованы, хотя SТМ-64 уже используется на практике. Она, очевидно, будет иметь формат 9х576 байтов, а внутренняя структура может быть реконструирована на основе общих правил формирования row, col, проиллюстрированных на рис.2-16.
