Конфигурации мультиплексоров

Функциональная схема мультиплексора

Лекция № 8 Мультиплексоры СЦТС

Мультиплексоры синхронных цифровых телекоммуникационных систем (синхронные мультиплексоры, СМ) заменяют собой целый набор оборудования сетевых станций и узлов. Они не только осу­ществляют мультиплексирование синхронных потоков всех уров­ней, но и осуществляют оперативные переключения (кросс-коммутацию) на синхронной сети, выполняют функции ввода в син­хронную сеть потоков доступа, функции линейного оборудования и некоторые другие. Каждый конкретный мультиплексор выполняет обычно только часть названных функций в том или ином объеме. Это зависит от конструкции данного мультиплексора и от его кон­фигурации, которая у многих мультиплексоров может достаточно широко изменяться. Полный набор функций синхронного мультип­лексора стандартизирован на международном уровне и может быть представлен в виде обобщенной функциональной схемы, которая включает в себя стандартные функциональные блоки и эталонные точки, через которые проходят стандартные сигналы. В дальней­шем, при рассмотрении функций мультиплексора, в соответствии с европейскими стандартами, будем считать, что к трактам высокого уровня относится только тракт VC-4 (см. рис. 7.5).

На рис. 8.1 представлена обобщенная функциональная схема синхронного мультиплексора. Центральную часть рисунка занима­ют функциональные блоки преобразования сигналов. Сверху рас­положен блок функции транспортного терминала TTF. Через опор­ную точку А проходят транспортные модули STM-N в виде оптиче­ских сигналов. Через эту точку возможна передача и электрических сигналов, но только на уровне STM-1. Функции этого модуля под­робнее будут рассмотрены ниже, здесь отметим только, что через опорную точку F сигналы уже проходят в виде виртуальных контей­неров высокого уровня VC-4 (или, в соответствии с американским стандартом, в виде VC-3 или VC-4). Таким образом, в функцию TTF входит обработка секционного заголовка ЗОН и указателя (указате­лей) PTR AU. Далее расположен блок HCS - его функцией являет­ся дистанционный контроль соединений трактов высокого уровня.

Блок НРС-n представляет функцию переключения трактов высо­кого уровня. Аппаратно функция переключения реализуется как коммутационное поле мультиплексора; его параметры в значитель­ной мере определяют стоимость мультиплексора в целом.

Заголовок РОН тракта высокого уровня создается (и уничтожа­ется на приемном конце) функцией НОА - функцией сборки вирту­альных контейнеров VC-4. Виртуальные контейнеры высокого уровня могут собираться или из контейнеров высокого уровня (по европейским стандартам только из контейнеров С-4), или из транс­портных структур низкого уровня.

Рис. 8.1. Обобщенная функциональная схема мультиплексора:

ОНА - доступ к заголовкам; TTF - транспортный терминал;

SEPTI -физический интерфейс тактового генератора; SETS - тактовый генератор;

MCF - передача сообщений; HCS - дистанционный контроль соединений трактов высокого уровня; НРС-п - переключение трактов высокого уровня;

SEMF - управление оборудованием; НОА - сборки виртуальных контейнеров высокого уровня; LCS - дистанционный контроль соединений трактов низкого уровня; LPC-m - переключатель 'трактов низкого уровня; HOI - интерфейс тракта высокого уровня; LOI, LOA - интерфейс тракта низкого уровня

В первом случае создание вирту­альных контейнеров VC-4 обеспечивается функцией HOI - интер­фейсом тракта высокого уровня (в которую входит и функция НОА -левая ветвь функциональной схемы). Во втором случае (правая ветвь рис. 8.1) функции НОА предшествуют (на передаче) функции трактов низкого уровня LCS, LPC-m и LOI, аналогичные соответст­вующим функциям трактов высокого уровня.

Центральной функцией синхронного мультиплексора является функция управления оборудованием SEMF. Этот блок взаимодей­ствует с другими функциональными блоками через эталонные точки S. Информация, проходящая через точки S, подразделяется на аварийные сигналы, команды и сообщения. Управляющая инфор­мация для блока SEMF и отклики на нее проходят через эталонную точку V от блока MCF - функции обмена сообщениями.

Этот блок имеет интерфейсы F - для подключения рабочей станции, Q - для входа в операционную систему управления, N - для подключения к каналу передачи данных байтами D1 - D3 секционного подзаголов­ка RSOH и Р - для подключения к каналу передачи данных байтами D4 - D12 секционного подзаголовка MSOH.

Формирование тактовых сигналов для всех блоков оборудова­ния обеспечивается функцией тактового генератора SETS. Такто­вые сигналы к оборудованию поступают через точки ТО. В качестве эталонных сигналов для тактового генератора могут выбираться сигналы в точках Т1 - сигнал, выделенный в блоке TTF из посту­пающего линейного сигнала, Т2 - сигнал, выделенный в блоке LOI из сигнала, поступающего из сети доступа, и ТЗ - сигнал, посту­пающий от внешнего источника через блок SEPTI, реализующий функцию физического интерфейса тактового генератора. Генератор может передавать свой сигнал синхронизации во внешнюю среду через точку Т4 и блок SEPTI. Информация о статусе синхронизации (байт S1 заголовка ЗОН) поступает в TTF через точку Y.

Функциональная схема мультиплексора содержит также блок ОНА - функцию доступа к заголовкам. Его основное назначение -организация служебной связи посредством байтов Е1, Е2 и F1 сек­ционного заголовка ЗОН и байтов F2, N1 и N2 трактовых заголовков РОН. Блок ОНА имеет интерфейс внешнего доступа и передает информацию к байтам заголовков через эталонные точки U.

На рис. 8.2 показаны функции, входящие в состав функции TTF. Функция SPI - синхронного физического интерфейса, обеспечивает согласование аппаратуры со средой передачи (с электрическим или оптическим кабелем). На приеме эта функция обеспечивает регенера­цию линейного сигнала, а также выделение тактового синхросигнала. Функция SPI осуществляет контроль сигналов на приеме и передаче.

Основное назначение функции RST - окончания регенераторной секции, прием и генерация подзаголовка RSOH. При этом осущест­вляется цикловая синхронизация, а также скремблирование сигна­ла на передаче и дескремблировние на приеме. Как и для боль­шинства других функций преобразования сигналов, эта функция осуществляет контроль определенных параметров сигнала. В част­ности, здесь производится проверка сигнала на наличие ошибок кодом BIP-8 (подробнее о функциях контроля см. гл. 14).

Функция MST - окончания мультиплексной секции, осуществляет прием и генерацию секционного подзаголовка MSOH. На этом уровне контролируется появление ошибок в сигнале методом BIP-24.

Следующая функция, входящая в блок TTF, функция MSP - ре­зервирования мультиплексной секции, обеспечивает возможность ответвления сигнала на другую линейную систему для целей ре­зервирования. С этой целью здесь производится обработка байтов автоматического переключения на резерв («1 и К2 MSOH).

Заканчивается блок функций транспортного терминала функци­ей MSA - адаптации мультиплексной секции. Основное назначение этой функции - обработка указателей административных блоков PTR AU. В направлении передачи указатели генерируются; в слу­чае необходимости в них вводятся команды согласования скоро­стей. На приеме указатели анализируются с целью определения положения первого байта виртуального контейнера (байт Л РОН) в нагрузочном поле синхронного модуля.

Другим назначением этой функции является на передаче формирование групп администра­тивных модулей AUG и мультиплексирование их в синхронный мо­дуль STM-N. На приеме, естественно, осуществляется обратная операция.

На рис. 8.3 представлен блок функций интерфейсов трактов вы­сокого и низкого уровней. Состав блока, как для высокого уровня, так и для низкого одинаков; отличие заключается лишь в некоторых обозначениях. На рисунке обозначения, относящиеся к тракту низ­кого уровня,взяты в скобки.

Основное назначение функции НРТ - окончания тракта высокого уровня, генерация на передаче и извлечение на приеме трактового заголовка РОН. На этом уровне создается тракт, как объект техни­ческого обслуживания, здесь устанавливается (на передаче) иден­тификатор тракта (байты Л) и анализируется идентификатор на приеме.

Для правой ветви функциональной схемы (блок НОА на рис. 8.1), функция адаптации тракта высокого порядка HPA-n/m обеспечивает формирование и разборку виртуальных контейнеров порядка п с использованием контейнеров меньшего уровня.

Контейнеры низ­ких уровней на передаче формируются в соответствующие структу­ры нагрузочных блоков TU, которые на приеме расформировыва­ются. Следовательно, данная функция обеспечивает также генера­цию и обработку соответствующих указателей (PTR TU). Для левой ветви (блок HOI на рис. 8.1) функция HPA-n/m обеспечивает сборку виртуальных контейнеров VC-4 из контейнеров С-4, поэтому (см. рис. 7.5) генерации и обработки указателей здесь не требуется.

Функция PPI - физического интерфейса, обеспечивает взаимо­связь синхронного мультиплексора с сетью каналов доступа. Здесь осуществляется регенерация сигналов, поступающих из канала доступа, и формирование контейнеров. В противоположном на­правлении функция PPI преобразует контейнеры в сигналы пользо­вателя.

Все функции блока LOI аналогичны рассмотренным функциям блока HOI. Можно отметить, что функция PPI тракта низкого уровня предполагает выделение синхросигнала из канала сети доступа и передачу его в блок тактового генератора SETS через эталонную точку Т2. Однако такие сигналы для синхронизации используются редко.

Функциональная схема дистанционного контроля соединения трактов H(L)CS представлена на рис. 8.4. Блок HCS (LCS) - дис­танционного контроля соединений трактов высокого (низкого) уров­ней включает в себя две функции HPOM-n (LPOM-n) - функцию контроля заголовка тракта и HUG-n (LUG-n) - функцию генерации сигнала необорудованного тракта. Каждая из этих функций может быть отключена оператором сети. Как следует из названия, функ­ция контроля заголовка тракта осуществляет контроль байтов заго­ловка, в частности, для трактов высокого уровня проверяет соот­ветствие метки тракта (байт Л) и метки сигнала (байт С2 - тип на­грузки виртуального контейнера) установленным значениям, прове­ряет наличие ошибок методом BIP-8 (байт ВЗ). Для трактов низкого уровня выполняются аналогичные операции, но с байтами V5 и J2 (см. § 7.5). Основное назначение функции HUG (LUG) - генерация сигнала, имитирующего нагрузку VC-n, и формирование трактового заголовка при отсутствии информационных сигналов на передаче. Создание такого сигнала исключает возможность формирования случайных ложных сигналов при отсутствии сигналов передачи. Ложные сигналы могут быть восприняты приемником как аварий­ные с трудно предсказуемыми последствиями.

Поскольку функции блока HCS (LCS) дублируют некоторые опе­рации функции окончания трактов, этот блок входит обычно в со­став мультиплексоров, образующих на сети такой объект техниче­ского контроля, как «секция тракта высокого (низкого) уровня». Как правило, эти мультиплексоры выполняют задачи аппаратуры опе­ративного переключения (АОП).

Реальные мультиплек­соры могут выполнять лишь часть тех функ­ций, которыми обладает полная схема. Перечень функций, которы­ми обладает данный мультиплексор, определяется его конфигура­цией. В относительно простых мультиплексорах конфигурация не­изменяема, как правило, она задается заказчиком оборудования в соответствии с теми сетевыми задачами, которые призван решать данный мультиплексор. В более сложных, модульных конструкциях, конфигурация может изменяться добавлением и сменой опреде­ленных модулей - блоков, реализующих те или иные функции. Конфигурацию многих мультиплексоров можно изменять на уровне программного обеспечения системы управления. Относительно дорогие мультиплексоры, с возможностью широкого наращивания функций, обычно применяют на интенсивно развивающихся сетях.

Следует отметить, что блоки структурной схемы мультиплексора практически никогда полностью не совпадают с функциональными блоками. Состав структурных блоков зависит от элементной базы, от особенностей производства и ряда других обстоятельств.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся конфигурации син­хронных мультиплексоров. На рис. 8.5 приведена конфигурация мульти- плексора, который обеспечивает функцию трансляции, по­зволяющую контейнерам VC-3, 4 проходить транзитом между сетя­ми, основанных на блоках AU-4. В международных рекомендациях такая конфигурация определена как регенератор.

Однако, в общем случае, функцию регенератора может выполнять более простая конфигурация, состоящая из двух блоков, содержащих функции SPI и RST, и соединенных между собою в эталонной точке С (см. рис. 8.2).

На рис. 8.6,а представлена конфигурация терминального (око­нечного) мультиплексора, обеспечивающего простую функцию группообразования, т.е. объединения сигналов доступа в синхрон­ный транспортный модуль STM-N. Конфигурация лишена функций коммутации (LPC, НРС), поэтому размещение каждого из компо­нентных сигналов в синхронном потоке оказывается фиксирован­ным. Конфигурация терминального мультиплексора с функциями коммутации (рис. 8.6,5) обеспечивает гибкое назначение любого потока доступа на любую позицию в модуле STM-N. Однако стои­мость таких мультиплексоров оказывается значительно выше, чем имеющих конфигурацию, соответствующую рис. 8.6,а.

На рис. 8.7 приведены конфигурации мультиплексоров-концентра­торов, отличающиеся отсутствием (а) или наличием (б) функции ком­мутации потоков высокого уровня (НРС). Такие мультиплексоры обес­печивают возможность объединения нескольких потоков STM-M в один поток STM-N более высокого уровня. Наличие функции коммутации за счет перераспределения потоков VC позволяет объединять несколько частично заполненных потоков STM-N в один поток того же уровня.

Наиболее часто используемые на сети мультиплексоры - муль­типлексоры ввода-вывода. На рис. 8.8 показаны две возможные конфигурации таких мультиплексоров. Первая из них (рис. 8.8,а) обеспечивает доступ к составляющим проходящего потока STM-N

через плезиохронные интерфейсы низкого уровня. Функция НРС может либо использовать сигналы VC-4,3 в сигнале STM-N в каче­стве окончания нагрузки в данном пункте, либо объединять их для дальнейшей передачи.

Она также позволяет вводить генерированные в данном пункте сигналы VC-4,3 на любую свободную позицию синхронных модулей STM-N. Функция LPC соединения трактов низкого порядка позволя­ет использовать контейнеры VC-2,1 (полученные от разборки кон­тейнеров высокого уровня) в данном пункте в качестве окончания нагрузки или преобразовывать их обратно в исходящие контейнеры высокого уровня. Функция LPC позволяет также направлять генери­рованные в этом пункте контейнеры VC-2,1 на любые позиции ис­ходящих контейнеров VC-3, 4.

Наиболее сложными (и дорогими) являются мультиплексоры кросс-коннекторы (аппаратура оперативного переключения АОП), некоторые конфигурации которых показаны на рис. 8.9. Помимо относительно мощных блоков функций НРС и LPC соединения трактов низкого и высокого уровней, эти мультиплексоры снабжа­ются большим количеством блоков с функциями интерфейсов (бло­ками TTF, HOI и LOI). Кроме того, в конфигурацию АОП вводятся функции LCS и HCS - контроля соединения трактов низкого и высо­кого уровня. Конфигурации АОП соответствует рис. 8.9,а, которая обеспечивает кроссовое соединение только потоков высокого уров­ня. Внешний доступ к контейнерам осуществляется посредством блоков TTF для интерфейсов STM-N или HOI для интерфейсов по­токов доступа. В первом случае используется функция контроля соединения трактов высокого уровня HCS.

Конфигурация АОП, представленная на рис. 8.9,6, обеспечивает кроссовое соединение только потоков низкого уровня. Внешний доступ к контейнерам осуществляется посредством блоков TTF и НОА для интерфейсов STM-N или функций LOI для интерфейсов потоков доступа. В первом случае используется функция контроля соединения трактов низкого уровня LCS.

Наконец, на рис. 8.9,в показана конфигурация АОП, которая обеспечивает кроссовое соединение потоков любых уровней. Представление контейнеров VC-3,4 к функции НРС обеспечивается с помощью функций TTF и HOI для сигналов STM-N и потоков дос­тупа соответственно. Представление контейнеров VC-2,1 к функции соединения трактов низкого уровня LPC из функции соединения трактов высокого уровня НРС осуществляется посредством функ­ции сборки контейнеров НОА. Представление контейнеров низкого уровня к функции LPC осуществляется с помощью блока функций интерфейса тракта низкого уровня LOI. Заметим, что как в конфигу­рациях АОП, так и в других, управление функциями соединения трактов осуществляется с помощью функции управления оборудо­ванием SEMF.

Дата добавления: 2014-10-31