17. Структуры цикла вторичного цифрового сигнала. (стр. 254)

Цикл передачи ИКМ-120, представленный на рис. 6.11, содержит 1056 импульсных позиций, из которых 1024 занимают информационные символы, и 32 – служебные. Весь цикл разбит на 4 группы. В каждой группе 264 позиции, 256 из которых отведены под передачу информационных сигналов, а 8 позиций занимают служебные сигналы. Таким образом, в каждой группе передается 64 символа от каждого из четырех компонентных потоков.

18. Синхронная цифровая иерархия. Предпосылки создания.

Как уже отмечалось ранее, широкое внедрение волоконно-оптических линий привело к созданию синхронной цифровой иерархии – SDH, предусматривающей, в отличие от PDH, использование синхронного объединения цифровых потоков. При группообразовании в системах SDH на каждой ступени формируется агрегатный сигнал, имеющий определенную структуру (цикл передачи) и названный синхронным транспортным модулем (STM). В качестве базовой скорости в SDH принята скорость сигнала STM первого уровня иерархии (STM-1), равная 155520 кбит/с, а каждая следующая иерархическая скорость ровно в четыре раза превышает предыдущую. В соответствии с этим, различают следующие уровни иерархии:

STM-1 – 155520 кбит/с;

STM-4 – 622080 кбит/с;

STM-16 – 2488320 кбит/с;

STM-64 – 9953280 кбит/с;

STM-256 – 39813120 кбит/с.

Исключение составляет введенный несколько позже STM-0, скорость которого в три раза меньше, чем у STM-1, и равна 51840 кбит/с.

ПРЕДПОСЫЛКИ

Цифровые системы передач PDH в свое время являлись значительным шагом в развитии связи по сравнению с аналоговыми системами. Системы PDH изначально создавались для передачи телефонных сообщений на соединительных линиях между АТС в виде цифровых сигналов с ИКМ. В качестве среды распространения использовался симметричный или коаксиальный кабель, коэффициент затухания, которого возрастал при увеличении тактовой частоты (скорости передачи). При построении более высокоскоростных систем снижалась длина регенерационного участка и требовалась увеличение числа регенераторов, что приводило к существенному увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.

Благодаря появлению в середине 80-х годов современных волоконно-оптических кабелей оказались достижимыми высокие скорости передачи в линейных трактах ЦСП с одновременным удлинением секции регенерации. Производительность таких линейных трактов превышает производительность цифровых трактов на кабелях с металлическими парами во много раз, что увеличивает их экономическую эффективность. Однако использование существующей плезиохронной системы группообразования цифровых потоков для получения высокоскоростных сигналов приводило к громоздким и малонадежным решениям.

Системы PDH обладают несколькими существенными недостатками.

1. Наличие сразу нескольких иерархий (европейской, американской и японской).

Как видно, из данной таблицы, каждая иерархия имеет различные скорости передачи на разных уровнях иерархии, что затрудняет установление международных соединений.

2. Плезиохронный характер мультиплексирования, обуславливающий трудность ввода и вывода каналов в промежуточных пунктах. Для доступа к составляющим (компонентным) цифровым потокам требуется многоступенчатое расформирование группового сигнала. Кроме того, при нарушении синхронизации группового сигнала в PDH сравнительно много времени требуется для многоступенчатого восстановления синхронизации компонентных потоков.

3. Отсутствие возможностей организации дополнительных каналов. В результате этого, почти полное отсутствие средств сетевого автоматизированного контроля и управления, без которых невозможно создать надежную сеть связи с высоким качеством обслуживания.

Преодолеть недостатки, оставаясь в рамках PDH, было невозможно. Поэтому, когда применение волоконно-оптических линий связи позволило существенно повысить скорости передачи, а внедрение цифровых коммутационных станций дало возможность создавать полностью цифровые синхронные сети, началась работа по переходу к SDH.

Впервые структуру новой синхронной сети разработала в 1986 году комиссия ANSI (American National Standards Institute – американский национальный институт стандартов). Эта сеть была зарегистрирована как SONET (Synchronous Optical Network – Синхронная оптическая сеть), она базируется на основном иерархическом уровне STS-1 (Synchronous Transport Signal) для электрического сигнала или OC-1 (Optical Carrier) для оптического со скоростью цифрового потока 51,84 Мбит/с. Однако иерархия SONET не была приспособлена для передачи плезиохронных потоков европейской иерархии.

Для создания единой цифровой сети, удовлетворяющей как американским требованиям, предусматривающим передачу сигнала на скорости 51,84 Мбит/с, так и европейским, предусматривающим передачу сигнала на скорости 139,268 Мбит/с, был определен основной иерархический уровень новой структуры мультиплексирования, равный 155,520 Мбит/с, что является результатом умножения в три раза скорости 51,84 Мбит/с. В ноябре 1988 года ITU-T был принят первый пакет соглашений по новой сети SONET/SDH (или просто SDH), который объединяет европейский стандарт ETSI (European Telecommunication Standards Institute – европейский институт телекоммуникационных стандартов) и американский стандарт ANSI.

Выводы

С развитием волоконно-оптической техники появилась возможность построения более гибких высокоскоростных систем. Однако существующие на сетях системы PDH обладали рядом существенных недостатков, которые оказались непреодолимыми, и было принято решение начать работу по переходу к синхронным системам.

Первой синхронной сетью была созданная ANSI – SONET со скоростью цифрового потока 51,84 Мбит/с. Однако иерархия SONET была не приспособлена для передачи плезиохронных потоков европейской иерархии. В 1988 году ITU-T был определен основной иерархический уровень систем SDH равный 155,520 Мбит/с, который удовлетворяет для передачи сигналов всех существующих плезиохронных иерархий.

В качестве компонентных сигналов при формировании STM-1 используются потоки, соответствующие европейской и американской плезиохронным цифровым иерархиям (исключением является только европейский вторичный поток со скоростью 8448 кбит/с, использование которого в системах SDH не предусмотрено).

19. "Классическая" схема группообразования в СЦИ. Назначение заголовков и указателей. Использование указателей.

20. Структура синхронного транспортного модуля. Образование транспортных модулей более высокого уровня.

Модуль представляет собой фрейм (рамку) 9 • 270 = 2430 байт. Кроме передаваемой информации (называемой в литературе полезной на­грузкой), он содержит в 4-й строке указатель (Pointer, PTR), опреде­ляющий начало записи полезной нагрузки.

Чтобы определить маршрут транспортного модуля, в левой части рамки записывается секционный заголовок (Section Over Head -SOH). Нижние 5 • 9 = 45 байтов (после указателя) отвечают за достав­ку информации в то место сети, к тому мультиплексору, где этот транспортный модуль будет переформировываться. Данная часть заголовка так и называется: секционный заголовок мультиплексора (MSOH). Верхние 3 • 9 = 27 байтов (до указателя) представляют собой секционный заголовок регенератора (RSOH), где будут осуществ­ляться восстановление потока, «поврежденного» помехами, и ис­правление ошибок в нем.

Один цикл передачи включает в себя считывание в линию такой прямоугольной таблицы. Порядок передачи байтов - слева направо, сверху вниз (так же, как при чтении текста на странице). Продолжи­тельность цикла передачи STM-1 составляет 125 мкс, т.е. он повторя­ется с частотой 8 кГц. Каждая клеточка соответствует скорости пере­дачи 8 бит • 8 кГц = 64 кбит/с. Значит, если тратить на передачу в линию каждой прямоугольной рамки 125 мкс, то за секунду в линию бу­дет передано 9 • 270 • 64 Кбит/с = 155520 Кбит/с, т.е. 155 Мбит/с.

Для создания более мощных цифровых потоков в SDH-системах формируется следующая скоростная иерархия:

- 4 модуля STM-1 объединяются путем побайтового мультиплек-сирования в мо­дуль STM-4, передаваемый со скоростью 622,080 Мбит/с;

- 4 модуля STM-4 объединяются в модуль STM-16 со скоростью пе­редачи 2488,320 Мбит/с;

- 4 модуля STM-16 могут быть объединены в высокоскоростной модуль STM-64 со скоростью 9953,280 Мбит/с.

21. Функции контроля и управления (на примере VC-4 POH)

Заголовок маршрута РОН выполняет функции контроля параметров качества передачи контейнера. Он сопровождает контейнер по маршруту следования от точки формирования до точки расформирования. Структура и размер заголовка РОН определяются типом соответствующего контейнера. Следовательно, различаются два основных типа заголовков:

--- заголовок маршрута высокого уровня (High-order РОН - НО-РОН), используемый для контейнеров VC-4/VC-3;

--- заголовок маршрута низкого уровня (Low-order РОН - LO-POH), используемый для контейнеров VC-3/VC-2/VC-1.

Структура заголовка HO - POH.

J1	Индикатор маршрута
B3	Мониторинг качества (код BIP-8)
C2	Указатель типа полезной нагрузки
G1	Подтверждение ошибок передачи
F2	Сигналы обслуживания
H4	Индикатор сверхцикла
F3	Автоматическое переключение
K3	Подтверждение ошибок передачи
N1	Мониторинг взаимного соединения (ТСМ)

Поле идентификатора маршрута (J1) передается в 16-ти последовательных циклах и состоит из 15-байтовой последовательности идентификаторов маршрута и 1 байта суммы CRC-7 для идентификации ошибок в трассе маршрута. Идентификаторы маршрута представляют собой последовательность ASCII-символов в формате, соответствующем ITU-T E.164, и используются для того, чтобы принимаемый терминал получал подтверждение о связи с определенным передатчиком (идентификация точки доступа к маршруту). Структура J1 схематически представлена на табл.4.3.

Байты J1, номера битов
1 0 0	C X X	C X X	C X X	C X X	C X X	C X X	C X X	Байт 1 Байт 2 . . Байт 16
	ССССССС - контрольная сумма CRC-7 предыдущего цикла XXXXXXX - идентификатор точки доступа к маршруту (кодирование ASCII).

Таблица 4.3.Структура информационного поля J1 с цикловой структурой.

Рассмотрим основные информационные поля в составе НО-РОН.

Байт BЗ используется для контроля четности (процедура ВIР - 8). Более подробно об этом будет сказано ниже.

Указатель типа полезной нагрузки С2 определяет тип полезной нагрузки, передаваемой в контейнере. Основные типы полезной нагрузки определены в ITU-T G.707, кроме того, ITU-T определил несколько дополнительных рекомендаций, связанных с передачей в системе SDH нагрузки ATM и FDDI). Значения байта С2 и соответствующие типы нагрузки приведены в табл.4.4.

Бинарный вид	HEX	Значение
00000000 00000001 00000010 00000011 00000100 00010010 00010011 00010100 00010101 11111110 11111111	00 01 02 03 04 12 13 14 15 FE FF	контейнер не загружен контейнер загружен, нагрузка не специфицирована структура TUG синхронный TU-n асинхронная загрузка 34 или 45 Мбит/с асинхронная загрузка 140 Мбит/с загрузка ATM загрузка MAN (DQDB) загрузка FDDI тестовый сигнал по O.181 VC - AIS в случае поддержки ТСМ

Таблица 4.4.Значения указателя типа полезной нагрузки.

Байт G1 служит для передачи сигналов подтверждения ошибок передачи, обнаруженных в конце маршрута. Предусмотрено использование байта G1 для передачи данных об ошибках двух категорий (рис.4.7.)

FEBE (Far End Block Error) - наличие блоковой ошибки на удаленном конце; сигнал, посылаемый в ответ на получение на удаленном конце ошибки четности по BIP-8;

FERF (Far End Receive Failure) -наличие неисправности на удаленном конце; сигнал, посылаемый в случае возникновения на удаленном конце нескольких неисправностей.

Рис. 4.7.Значения байта G1.

Байты F2 и F3 используются оператором для решения внутренних задач обслуживания системы передачи и образуют выделенный служебный канал.

Байт Н4 является указателем и используется при организации сверхциклов SDH, например, он указывает на номер цикла VC-1, VC-2 в сверхцикле TU-1, TU-2. Этот байт также используется в процедуре смещения указателей, что будет описано ниже.

Индикатор автоматического переключения (Automatic Protection Switching - APS) КЗ используется для оперативного резервирования в системе SDH. Индикатор обеспечивает передачу команды перехода на резерв даже в случае отсутствия системы самодиагностики SDH. Более подробно механизмы резервного переключения рассмотрены в разделе, посвященном процедурам резервного переключения.

Байт мониторинга взаимного соединения (Tandem Connection Monitoring - ТСМ) N1 был впервые определен в 1996 г. в рекомендациях ITU-T. Необходимость введения процедуры ТСМ была связана с тем, что байт ВЗ, обеспечивающий контроль четности, устанавливается только для начала и конца маршрута и обеспечивает контроль качества сквозного соединения. В случае, если маршрут проходит через несколько секций, принадлежащим различным операторам, требуется не только сквозной, но и посекционный мониторинг параметров качества. До последнего времени средства секционного мониторинга не обеспечивали этих функций, поэтому была введена дополнительная процедура - ТСМ. Согласно этой процедуре сетевой узел обеспечивает контроль четно- сти по НО-РОН и LO-POH (контроль BIP-N), а затем передает информацию об ошибках предыдущему узлу в байте N1 (для заголовков высокого уровня) или N2 для заголовков низкого уровня.

22. Структура VC-12 при асинхронном преобразовании компонентного сигнала 2048 кбит/с.

23. Современная общая схема группообразования в СЦИ (G.707/ Y.1322, G.708), применение сцепок.

24. Современная общая схема группообразования в СЦИ (G.707/ Y.1322, G.708), применение sSTM-1n; 2k

28. Спектральное разделение. Основные методы.

Мультиплексирование со спектральным разделением — принцип разделения спектрального ресурса оптического волокна между длинами световых волн с последующим мультиплексированием, позволяющий одновременно передавать несколько информационных каналов по одному оптическому волокну на разных несущих частотах.

Если разделить общую полосу пропускания на множество частотных каналов, скорость передачи каждого из которых сохранится на прежнем уровне, то объем данных, передаваемых по волокну в единицу времени, увеличится. Именно этот подход реализован в технологии WDM. Технология плотного спектрального разделения получила название DWDM.

n входных потоков данных модулируют с помощью оптических модуляторов оптические несущими. Модулированные несущие мультиплексируются с помощью мультиплексора WDM Mux в агрегатный поток, который после усиления подается в ОВ. На приемном конце поток с выхода ОВ усиливается предварительным усилителем – ПУ, демультиплексируется на модулированные несущие, которые детектируются с помощью детекторов Дi, и демодулируются демодуляторами ДMi, формирующими на выходе исходные кодированные цифровые импульсные последовательности.

Существующие средства мультиплексирования/демультиплексирования позволяют вводить канальные потоки в многоканальный поток или выделять (выводить) из него заданные каналы без повторного мультиплексирования/демультиплексирования остальных каналов. Эти устройства называются мультиплексорами ввода/вывода (ADM) и служат для связи местных сетей с опорными. WDM не исключает мультиплексирования по времени: обычно пропускная способность канала делится между его подканалами на основе временного разделения (TDM) c использованием технологии SDH, а скорости в каналах соответствуют определенному уровню иерархии SDH.

Если упрощенно представить многоуровневую модель взаимодействия основных технологий SDH, ATM, IP, осуществляющих транспортировку сигнала в глобальных цифровых сетях, и WDM, то до появления последней она состояла из трех уровней и оптической среды передачи и показывала, что для транспортировки трафика верхнего уровня (ATM и IP) по оптической среде передачи он должен быть размещен в транспортные модули STM-N технологии SDH.

После появления систем WDM модель имеет четыре уровня, не считая оптической среды передачи. Появился промежуточный уровень WDM, который, как и SDH, обеспечивает физический интерфейс, позволяющий через физический уровень выйти в оптическую среду передачи не только технологии SDH, но и технологиям ATM и IP.