Елементи SDH

Узагальнена схема мультиплексування в SDH.

Розроблена з урахуванням загальних принципів стандартна схема інкапсуляції трибів PDH в контейнери та їх подальшого мультиплексування при формуванні модуля STM-1 спочатку мала вигляд, представлений на рис. 1. В ній використовуються наступні позначення: С-N - контейнери рівня n (n =1, 2, 3, 4); VC-N - віртуальні контейнери рівня n (n =1, 2, 3, 4), TU-N - т рибні блоки рівня n (n =1, 2, 3), TUG-N - групи грибних блоків рівня n (n =2, 3),AU-N - адміністративні блоки рівня n (n =3, 4); AUG - група адміністративних блоків і, нарешті, STM-1 - синхронний транспортний модуль, використовуваний в технології SDH.

Рис. 1. Узагальнена схема мультиплексування PDH-трибів в SDH (перша редакція).

Контейнери С-N служать для інкапсуляції (розміщення з метою подальшого перенесення) відповідних сигналів каналів доступу або трибів, що живлять їх входи. Слово "інкапсуляція" більше підкреслює фізичний зміст процесу, тоді як логічно відбувається відображення структури фрейму відповідного триба на структуру контейнера, що його інкапсулює. Рівні контейнера n відповідають рівням PDH ієрархії, тобто n =1, 2, 3, 4, а кількість типорозмірів контейнерів N повинна дорівнювати числу членів об’єднаної стандартної низки, тобто 7. Ці числа узгоджені, так як четвертий рівень PDH за стандартом є тільки в ієрархії ЄС, тобто С-4 інкапсулює Е4, а контейнери С-1, 2, 3 повинні бути розбиті кожен на два підрівня, для інкапсуляції відповідних трибів ієрархій АС і ЄС. Отже, маємо:

1. Т-N, Е-N - стандартні канали доступу або триби рівня n ("компонентні сигнали") - вхідні потоки (або входи) мультиплексору SDH, що відповідають об’єднаній стандартній низці АС і ЄС ієрархій PDH|.

2. С-N - контейнер рівня n- елемент SDH, що містить триб Е-N (Т-N), тобто несе в собі інформаційне навантаження відповідного рівня ієрархії PDH. Контейнери рівня n розбиваються на наступні контейнери підрівнів C-Nm:

- С-1 - розбивається на контейнер С-11, що інкапсулює триб Т1≈1,5 Мбіт/с, і контейнер С-12, що інкапсулює триб Е1≈2 Мбіт/с;

- С-2 - розбивається на контейнер С-21, що інкапсулює триб Т2≈6 Мбіт/с і контейнер С-22, що інкапсулює триб Е2≈8 Мбіт/с;

- С-3 - розбивається на контейнер С-31, що інкапсулює триб Е3≈34 Мбіт/с і контейнер С-32, що інкапсулює триб Т3≈45 Мбіт/с;

- С-4 не має контейнерів підрівнів і інкапсулює триб Е4≈140 Мбіт/с.

У першому варіанті стандарту G.708 контейнери С-N призначалися не лише для інкапсуляції трибів PDH, однак й інших (тоді ще не конкретизованих) широкосмугових сигналів. Вказана багатоваріантність і складність формування модуля STM-1, запропонована в першій редакції, ставила в скрутне становище виробників обладнання SDH і негативно позначилося на його уніфікації, а також номенклатурі підтримуваних трибів PDH. Найменшу підтримку отримали триби Е2 і Т2. Триб Е2 був виключений із списку обов'язкових вже в другій редакції (1991), а триб Т2 залишився в третій редакції лише в узагальненій схемі мультиплексування SONET/SDH і був виключений комітетом ETSI із списку обов’язкових в європейському варіанті узагальненої схеми мультиплексування SDH. Показовою в цьому плані є номенклатура трибів обладнання SDH. З нього видно, що триб Т2 не включений як обов’язків ні в одну специфікацію восьми найбільших виробників SDH-обладнання. Теж саме можна сказати й про 9-ого виробника - Nokia (Фінляндія).

Іншим чинником, що породжує багатоваріантність, було допущення крос-мультиплексування, тобто відображення TUG-21 на VC-31, а також відображення TUG-21 і TUG-22 безпосередньо на VC-4 з різними коефіцієнтами мультиплексування: 5,21 і 16. Для зменшення багатоваріантності схема мультиплексування в редакціях стандартів G.708 і G.709 була спрощена.

Рис. 2.Загальна схема мультиплексування PDH трибів в SDH (редакція ITU-T 1993 р.).

На рис. 2 представлена третя редакція (1993 р.) схеми мультиплексування SDH, яка запропонована в узагальненому вигляді в стандарті G.708 і в детальному вигляді в стандарті G.709, який наведений на цьому рисунку. Основними відмінностями цієї схеми від схеми першої редакції (рис. 3) є:

- відсутність триба Е2 (С-22, що відображується в контейнер) і пов’язаних з ним блоків VC-22 і TU-22 (контейнер С-21, віртуальний контейнер VC-21 і блок TU-21 представлені як С-2, VC-2 і TU-2 відповідно);

- поява блоку TUG-3 і замикання на нього виходу блоку TUG-2 (втрата симетрії, тобто зв’язків TUG-21 - VC-4 і TUG-22 - VC-4);

- несиметричне використання TU-3 у зв’язку з VC-3 тільки для гілки: С-3 - триб Е-3/Т-3 (замість симетричної схеми ТU-31 і ТU-32 - VC-31/VC-32) і відсутність у зв’язку з цим можливості крос-мультиплексування, здійснюваного за зв’язком TUG-21 - VC-31, зважаючи на її відсутність.

Рис. 3. Детальна схема мультиплексування SDH (перша редакція).

Рис. 4. Схема мультиплексування PDH трибів в SDH (редакція ETSI 1992 р.).

Вказані спрощення призвели до того, що тепер від 7-ми можливих варіантів формування STM-1 з трибів Е1 (2 Мбіт/с) залишилося тільки 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.

Ці спрощення стають ще очевиднішими, якщо врахувати, що вказана схема є загальною, об’єднуючою дві схеми мультиплексування: європейську схему мультиплексування SDH, запропоновану ETSI (рис. 4), і американську схему мультиплексування SONET/SDH, яку можна вичленувати з загальної схеми та представити у вигляді підсхеми на рис. 5. Ці дві схеми відрізняються тим, що у них відсутня інваріантність у формуванні STM-1 з набору допустимих трибів.

Для прикладу, що розглядається нами, з трибом Е1 варіант формування STM-1 за схемою ETSI (рис. 4) має вигляд:

Е1 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-2 - TUG-3 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-1,

а за схемою SONET/SDH (рис. 5) має вигляд:

Е1 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-2 - VC-3 - AU-3 - AUG - STM-1.

Отже, на сьогоднішній день загальна схема мультиплексування SDH набула остаточний вигляд (рис. 2), зафіксований в публікації так званої Білої книги рекомендацій ITU-T (МСЕ-Т), а європейська інтерпретація цієї схеми (рис. 4) зафіксована в публікації ETSI. Ці схеми досить формальні, щоб зрозуміти деталі логічних перетворень цифрової послідовності в процесі мультиплексування, тому вона детальніше розглянута на наступних заняттях.

Рис. 5. Схема мультиплексування PDH-трибів в технології SONET/SDH (редакція 1993 р.)

Контейнери можна розглядати в якості перших елементів номенклатури елементів ієрархії SDH. До контейнера (як й до будь-якого пакету, що необхідно відправити по деякому маршруту) додається маршрутний заголовок. В результаті він перетворюється на віртуальний контейнер VC рівня n, тобто VC-N. У номенклатурі елементів ієрархії SDH існують наступні віртуальні контейнери.

І. VC-1, VC-2 - віртуальні контейнери нижніх рівнів 1 або 2; VC-3, VC-4 - віртуальні контейнери рівнів верхів 3 або 4.

Їх структура або формат досить простий і визначається за формулою: РОН+PL, де РОН - маршрутний заголовок (трактовий заголовок); PL - корисне навантаження. Віртуальні контейнери VC-1, 2, 3 рівнів 1, 2, 3, також як і контейнери С-1, 2, 3, розбиваються на віртуальні контейнери підрівнів nm, тобто VC-NM, а саме:

- VC-1 розбивається на VC-11 і VC-12;

- VC-2 розбивається на VC-21 і VC-22;

- VC-3 розбивається на VC-31 і VC-32.

Поля PL і РОН формату віртуального контейнера, як логічного елементу, мають вигляд:

1. PL - поле різного (залежно від типу віртуального контейнера) розміру, формат якого має 2-вимірну структуру за типом фрейму вигляду 9х m (9 рядків, m стовпців). Це поле формується або з контейнерів відповідного рівня (наприклад, для віртуальних контейнерів VC-1, 2 воно формується з контейнерів С-1, 2 відповідно), або з інших відповідних елементів структури мультиплексування SDH.

2. РОН - поле, розміром не більше 9 байт, формат якого має 2-вимірну структуру вигляду 1хn (наприклад, формат 1x9 байт для VC-4 або VC-32 і формат 1x6 байт для VC-31). Це поле складене з різних за призначенням байтів.

ІІ. TU-N - трибні блоки рівня n (n=1, 2, 3) (субблоки). Їх формат простий та визначається за формулою: PTR+ VC, де PTR - покажчик грибного блоку (TU-N PTR), що відноситься до відповідного віртуального контейнера.

Наприклад, TU-1=(TU-1 PTR)+VC-1.

Трибні блоки рівня n, як й віртуальні контейнери, розподіляються на трибні блоки підрівнів nm, тобто TU-NM, а саме:

- TU-1 розбивається на TU-11 і TU-12;

- TU-2 розбивається на TU-21 і TU-22;

- TU-3 розбивається на TU-31 і TU-32.

ІІІ. TUG-n - група трибних блоків рівня n. Спочатку використовувався лише рівень 2, а потім додався рівень 3, що формується внаслідок мультиплексування декілька трибних блоків.

1. TUG-2 - група трибних блоків рівня 2. Це елемент структури мультиплексування SDH, що формується шляхом мультиплексування трибних блоків TU-1, 2 зі своїми коефіцієнтами мультиплексування.

2. TUG-2 також, як й TU-1, 2 розбивається на 2 підрівні - TUG-21 і TUG-22.

Внаслідок використання всіх можливих варіантів, обумовдених наявністю підрівнів, приведена на рис. 1 узагальнена схема розгортається в детальну симетричну відносно контейнера С-4 схему мультиплексування (рис. 3), запропоновану в першому варіанті стандарту G.709. Тут x N - означають коефіцієнти мультиплексування (наприклад, х3 на гілці від блоку AU-32 до блоку AUG означає, що 3 адміністративних блоку мультиплексуються (об’єднуються) в одну групу адміністративних блоків AUG).

У ній для трибів додатково використовуються позначення, відповідні прийнятим для високошвидкісних каналів В-ISDN (Hnm означає в B-ISDN високошвидкісний канал різного типу - це потрібно мати зважаючи на те, щоб остаточно не заплутатися у використовуваних стандартами позначеннях і індексах):

- Н1 - узагальнений канал, відповідний першому рівню (або первинній швидкості) ієрархії PDH. Він розбивається на канал Н11, відповідний американській гілці ієрархії, тобто Н11=Т1≈1,5 Мбіт/с, і канал Н12, відповідний європейській гілці ієрархії, тобто Н12=Е1≈2 Мбіт/с.

- Н2 - узагальнений канал, відповідний 3-му рівню (або третинній швидкості) ієрархії PDH. Він аналогічно розбивається на Н21 і Н22, де Н21=ЕЗ≈34 Мбіт/с, а Н22=ТЗ≈45 Мбіт/с.

- НЗ в класифікації не використовується.

- Н4 - узагальнений канал, відповідний 4-му рівню (або четвертинній швидкості) ієрархії PDH. Він не розбивається на підрівні, тобто Н4=Е4≈140 Мбіт/с.

З цієї схеми видно варіанти мультиплексування групи трибних блоків TUG-2:

- TUG-21 формується або з одного TU-21 (варіант 1xTU-21) або з чотирьох TU-11 (варіант 4xTU-11), або з трьох TU-12 (варіант 3xTU-12);

- TUG-22 формується аналогічно: 1xTU-22 або 4xTU-12, або 5xTU-11.

У свою чергу виходи TUG-21 і TUG-22 можуть бути мультиплексовані для формування корисного навантаження контейнерів рівнів верхів С-3, 4 відповідно до схеми на рис. 3 і вказаних на ній коефіцієнтах. Схема формування віртуальних контейнерів верхнього рівня може бути тепер конкретизована.

ІV. VC-3 - віртуальний контейнер рівня 3. Він розбивається на 2 віртуальні контейнери: VC-31 і VC-32 (поля формату 9x65 байтів - для VC-31, і поля формату 9x85 байтів - для VC-31). Корисне навантаження VC-3 формується або з одного контейнера С-3 (прямий варіант схеми мультиплексування, або шляхом мультиплексування кількох груп TUG-2, а саме:

- VC-31 формується як 1хС31 або 4xTUG-22, або 5xTUG-21;

- VC-32 формується як 1хС32 або 7xTUG-22.

V. VC-4 - віртуальний контейнер рівня 4. Він не розбивається по підрівнях і є полем формату 9x261 байт; його корисне навантаження формується або з контейнера С-4 (прямий варіант схеми мультиплексування), або шляхом мультиплексування кількох груп TUG-2 і TU-3, а саме: VC-4 формується як 1хС4 або 4xTU-31, або 3xTU-32, або 21xTUG-21, або 16xTUG-22.

Зазначені віртуальні контейнери верхніх рівнів VC-3, 4 дозволяють сформувати наступні адміністративні блоки.

VІ. AU-3 - адміністративний блок рівня 3. Він має формат PTR+PL і розбивається на два підрівні AU-31 і AU-32. Їх корисне навантаження PL формуються з віртуального контейнера VC-31 або VC-32 відповідно. При цьому PTR - покажчик адміністративного блоку - AU-3 PTR (AU-31 PTR або AU-32 PTR) визначає адреси початку поля корисного навантаження, а саме VC-31, VC-32 в результаті отримуємо:

- AU-31=AU-31 PTR + VC-31;

- AU-32=AU-32 PTR + VC-32.

VІІ. AU-4 - адміністративний блок рівня 4. Він не має підрівнів та передбачає формат PTR+PL, де PTR - покажчик адміністративного блоку - AU-4 PTR (поле формату 9x1 байт, відповідне 4-му рядку поля секційних заголовків SOH фрейму STM-N), який визначає адреси початку поля корисного навантаження. Корисне навантаження PL формуються або з віртуального контейнера VC-4 (прямий варіант схеми мультиплексування), або в результаті мультиплексування іншими можливими шляхами, а саме: AU-4 формується як 1xVC-4 або 4xVC-31, або 3xVC-32, або 21xTUG-21, або 16xTUG-22, причому фактично для передачі VC-31, 32 і TUG-21, 22 використовується поле корисного навантаження VC-4, в якому при розміщенні VC-32 і TUG-22 4 ліві стовпці (4x9 байтів), а при розміщенні TUG-21 - 8 стовпців (8x9 байт), використовуються під фіксовані вирівнюючи наповнювачі.

VІІІ. AUG - група адміністративних блоків. Це елемент структури мультиплексування SDH, що з’явився в другій редакції стандарту G.709, формується шляхом мультиплексування адміністративних блоків AU-3, 4 з різними коефіцієнтами мультиплексування: AUG формується як 1xAU-4 або 4xAU-31, або 3xAU-32; AUG потім і відображується на корисне навантаження STM-1.

ІХ. STM-1 – синхронний транспортний модуль. Це основний елемент структури мультиплексування SDH, що має формат види: SOH+PL, де SOH - секційний заголовок - 2 поля в блоці заголовка розміром 9x9 байтів (структура SOH буде розглядатись далі), PL - корисне навантаження, сформоване з групи адміністративних блоків AUG (у схемі першої публікації стандарту, замість зв'язки блоків AUG і STM-1 був тільки модуль STM-1, описаний як блок, що формується шляхом мультиплексування AU-3,4 з різними коефіцієнтами мультиплексування (те, що робить зараз блок AUG) і додавання секційного заголовка SOH).

Згідно з основною схемою мультиплексування для ієрархії SDH, Синхронні транспортні модулі STM-1 можуть бути мультиплексовані з коефіцієнтом N в синхронний транспортний модуль STM-N для подальшої передачі по каналу зв’язку. З врахуванням приведених пояснень стає зрозумілішою схема взаємодії різних рівнів PDH ієрархій, які занурені в ієрархію SDH.

Розглянута схема (рис. 3) охоплює всі можливі варіанти формування STM-1 і допускає на вході все стандартні PDH триби, але вона досить складна, хоча-б тому, що число можливих варіантів формування велике. Наприклад, якщо розглянути на цій схемі можливі шляхи формування STM-1 з трибів Н12 (2 Мбіт/с), то їх виявиться 7:

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.

При цьому, варіанти № 2 і 6 найбільш складні.

Розробив:

доцент КІ

к.т.н., доцент Слюсар І.І.

Дата добавления: 2014-01-04