В лекции 3 курса "Оконечные устройства и линии абонентского участка информационной сети" при описании правил мультиплексирования рассмотрены принципы образования группового тракта (мультиплексирования), который позволяет в течение 125 мкс передать информацию 32 каналов (30 пользовательских и 2 служебных). Аппаратура с такими характеристиками получила название ИКМ-30 (ИКМ-импульсно­кодовая система). Однако по мере роста потребностей набор типов аппаратуры расширялся, и увеличивались скорости, достигаемые при передаче по физическим каналам.

Появились устройства, способные за то же время 125 мкс передавать информацию для 120 каналов (ИКМ-120), 480 (ИКМ-480), 1920 (ИКМ-1920) и 7680 каналов (ИКМ-7680). В международных документах они имеют следующие обозначения:

ИКМ-30-E1, ИКМ-120-E2, ИКМ-480-E3, ИКМ-1920-E4, ИКМ-7680-E4.

Для Северной Америки и Канады принята другая иерархия: 24 канала-DS-1, 96 каналов-DS-2, 672 канала-DS-3, 4032 канала-DS-4.

Для Японии принята следующая иерархия: 24 канала-DS-1, 96 каналов-DS-2, 480 канала-DSJ-3, 1440 каналов-DSJ-4.

Эти ряды, перечисляющие возможные иерархии цифровой аппаратуры передачи информации, называются плезиохронной цифровой иерархией ПЦИ (PDH-Plesiochronous Digital Hierarchy).

Ниже в таблице 3.1 приведены основные характеристики систем, входящих в плезиохронную иерархию. Показанные в таблице 3.1 уровни цифровой иерархии имеют следующие названия:

0-й уровень — основной цифровой канал (ОЦК);

1-й уровень — первичный цифровой канал (ПЦК);

2-й уровень — вторичный цифровой канал (ВЦК);

3-й уровень — третичный цифровой канал (ТЦК);

4-й уровень — четвертичный цифровой канал (ЧЦК).

Рассматриваемые системы передачи имели следующие недостатки.

Первый недостаток-многообразие систем передач с различными скоростями требовало согласования систем передач, что в большинстве случаев решалось только переходом к аналоговой форме сигнала и переходу от одной системы передачи к другой. На магистральных международных системах передачи при этом ухудшалось качество передаваемого сигнала.

Такое изменение существенно сказывалось на сбыте продукции, поскольку установка различных систем не могла быть поддержана единой телекоммуникационной транспортной сетью.

Другой способ согласования различающихся скоростей-добавление при передаче выравнивающих бит; при приеме эти биты изымаются. Добавления и изъятия усложняют промежуточный вывод отдельных каналов на транзитных участках. В результате проявляется второй недостаток.

Второй недостаток. После того как цифровые системы начали широко развиваться не только на магистральных направлениях (междугородних и международных), они стали применяться на межстанционных связях, а также для выделения в аренду различным предприятиям, где требуется относительно малое число каналов. Таким образом, выявилось противоречие между выпуском экономически выгодных систем, рассчитанных на большое число каналов, и массовыми потребностями в аренде малого числа каналов.

Третий недостаток плезиохронных систем-небольшое количество служебной информации. Из­за этого становится невозможной маршрутизация транспортных потоков, что существенно снижает способность транспортной сети к поддержанию связи во время отказов отдельных участков.

Для устранения этих недостатков в США разработана и принята система стандартов Синхронной оптической сети-Synchronous Optical Network-(SONET). Эта система была принята в 1985 году комитетом T1/X1 ANSI [13-19], а в 1988 году она была адаптирована ITU-T (International Telecommunication Union-Telecommunication) к Европейским стандартам. Также была разработана единая версия синхронной цифровой иерархии-SONET/SDH (Synchronous Digital Hierarchy). Вначале эта версия предназначалась для применения в оптических сетях, теперь она применяется и при наличии другой широкополосной физической сети.

Основные участки системы SONET/SDH

В системе SONET/SDH определяется три участка передачи [1, 2] и, соответственно, три вида оборудования (рис. 3.1):

• секционное (регенераторное) оборудование;
• линейное (мультиплексное) оборудование;
• маршрутное оборудование.

Термины на рис. 3.1 определяются следующим образом:

Секция (регенерационная секция)-это участок кабельной или волоконно­оптической линии связи между двумя активными элементами, называемыми регенераторами.

Линия связи (мультиплексорная секция)-это несколько секций, расположенных между промежуточными мультиплексорами выделения/добавления каналов (ADM-Add Drop Multiplexer). Они допускают работу в транзитном режиме и в режиме ввода/вывода дополнительных каналов в "проходящий" транзитом сигнал или из него, осуществляемую без демультиплексирования всего сигнала до уровня вводимого или выводимого сигнала.

Маршрут-в данном случае это совокупность линий между оконечными мультиплексорами (TM-Terminal Multiplexer). Этот мультиплексор преобразует вводимые стандартные каналы в сигналы системы SONET/SDH и обратно. В терминологии ANSI оконечные мультиплексоры называют также оконечными точками маршрута (PTE-Path Terminating Element).

Иерархия модулей

Модули разделяются по уровням. В системе SDH известны следующие уровни:

• STM-1-синхронный транспортный модуль первого уровня, имеет скорость 155,52 Мбит/с. Этот модуль является основой системы SDH. Путем мультиплексирования нескольких модулей STM-1 получаются модули более высоких уровней.
• STM-4-синхронный транспортный модуль четвертого уровня, имеет скорость 622,08 Мбит/с.
• В рекомендациях ITU [11] определен модуль STM-N-синхронный транспортный модуль уровня , где , с соответствующим этим коэффициентам увеличением скорости.
• В России на радиорелейных линиях применяется STM-0 синхронный транспортный модуль нулевого уровня. Он имеет скорость 51,84 Мбит/с и не входит в иерархию SDH.

В рамках системы SONET основная единица иерархии-синхронный транспортный сигнал STS1 (Synchronous Transport Signal) уровня 1. Остальные синхронные транспортные сигналы более высоких уровней получаются мультиплексированием и увеличением скорости в n раз. Это число может принимать 14 значений:

. Сигналы порядка выше 3 принято обозначать как OC (Optical Carrier)-оптическая несущая иерархии SONET. При этом сигналы выше 9-го порядка считаются гипотетическими электрическими синхронными транспортными сигналами. Это название указывает на проблемы с реализацией таких сигналов в электрической форме.

Принципы мультиплексирования в иерархии SDH/SONET

Принцип передачи сигналов заключается в том, что каждые 125 мкс передается стандартный синхронный модуль (рис. 3.2), который называется "синхронный транспортный модуль" (STM-Synchronous Transport Module). Рассмотрим детальнее модуль STM1.

При передаче в канал он содержит 9 временных положений, в каждом из которых содержатся 270 байтов (8 битовые единицы).

Таким образом, требуемая скорость равна

Из нескольких циклов, составляющих формат модуля STM-1 (в данном случае это цикл нижнего уровня), может быть составлен мультицикл (сверхцикл), содержащий несколько циклов нижнего уровня. Для объединения нескольких модулей используется конкатенация (сцепление). Каждый из модулей нижнего уровня, входящий в модуль высокого уровня, имеет байты для определения его места как компонента более высокоскоростного канала. Эти указатели местоположения начала модулей нижнего уровня включаются в служебную информацию модуля верхнего уровня. При этом содержание бит каждого временного положения увеличивается. На рис. 3.3 показан модуль STM-4, который объединяет четыре модуля STM-1.

При этом содержание каждого из временных положений увеличивается в 4 раза и составляет по 1080 байт, из них:

• 36 байт - транспортный заголовок;
• 4 байта - маршрутный заголовок;
• 1040 байт - полезная нагрузка.

Линейная скорость увеличивается тоже в 4 раза:

При STM-16 указанные поля формата увеличиваются в 16 раз, и соответственно увеличивается скорость.

Сигнал STM-N создается путем чередования байтов STM-1, которые взаимно синхронизированы (рис. 3.4).

Временное (частотное) выравнивание скоростей производится при генерации каждого STM-1. Если имеются сигналы от другого узла SDH, с другой скоростью или частотой, то для выравнивания их скоростей вставляются выравнивающие байты, чтобы синхронизировать тактовые импульсы местного узла. Поэтому независимо от происхождения трафика перед мультиплексированием все модули STM-1, вставляемые в STM-N, имеют одинаковую скорость передачи, а также один и тот формат.

Заметим, что чередование байтов достаточно просто осуществляется только тогда, когда все STM-1 имеют одинаковую структуру полезной нагрузки, например, несущую только одинаковые данные потока . Особые правила (правила бесконфликтной взаимосвязи) применяются в том случае, если используется каскадное мультиплексирование. Например, четыре STM загружаются в один модуль STM-4 и далее полученные модули загружаются как 4STM-4 в модуль STM-16. В этом случае первый каскад использует мультиплексирование по байтам, а второй - по группам, состоящим из четырех байт.

Содержание служебных заголовков

В качестве примера содержания заголовков рассмотрим значения транспортного заголовка модуля STM-1. Как видно на рис. 3.2, транспортный заголовок передается в каждом из 9 временных положений. Для большей наглядности изложения содержание служебных заголовков принято изображать в виде прямоугольных таблиц. Каждая клеточка такой таблицы обозначает один байт. Байты передаются слева направо сверху вниз.

Чтобы указать связь между рис. 3.2 и таблицей 3.2, в ней приведены номера временных положений, в которых передается эта информация.

Транспортный заголовок (Section Over Head - SOH) разделяется на:

• заголовок регенераторной секции (Regeneration SOH - RSOH);
• заголовок мультиплексной секции (Multiplexer SOH - MSOH).

Информация секционного заголовка

В таблице 3.2 приняты следующие обозначения:

Таблица 3.2. Содержание транспортного заголовка модуля STM-1

Номер строки	Номер положения	Транспортный заголовок
1	0	A1	A1	A1	A2	A2	A2	C1
2	1	B1			E1			F1
3	2	Указатели административного блока H1, H2, H3
5	4	B2	B2	B2	K1			K2
6	5	D4			D5			D6
7	6	D7			D8			D9
8	7	D10			D11			D12
9	8	Z1	Z1	Z1	Z2	Z2	Z2	E2
Байты, зарезервированные для локального (национального) использования
Нешифруемые байты. Они не должны содержать конфиденциальную информацию
Байты, зависящие от системы передачи

• - байты кадровой синхронизации, предаются в 0-вом временном положении так же, как и в системе ИКМ. При этом ;
• - применяется для обозначения порядкового номера модуля STM-1 в последовательности высокого порядка и равен .. В данном случае, когда применяется единственный модуль , он также указывает на место байта, соответствующего каждому модулю STM-1 во временных последовательностях модулей более высокого порядка;
• - байт, позволяющий проводить проверку на четность с целью обнаружения ошибок в предыдущем цикле (по методу BIP-8¹⁾);
• - служебный голосовой канал ИКМ секционного уровня со скоростью 64 Кбит/с
• - внешний канал со скоростью 64 Кбит/с для нужд пользователя;
• D1-D3 - образуют один канал передачи данных со скоростью 192 Кбит/с, используемый при устранении аварии, для контроля и управления между секциями.

Большое число служебных каналов расширяет возможности эксплуатации и устранения неисправностей.

Информация линейного заголовка

- байт, позволяющий проводить проверку на четность с целью обнаружения ошибок в чередовании битов на линии (по методу BIP-8).

- два байта для передачи сигналов при управлении автоматическим переключением.

образуют один канал передачи данных со скоростью 576 Кбит/с, используемый при устранении аварии, для контроля и администрирования на уровне линии.

- резервные байты, за исключением бит 5-8 байтов Z1, используемых для сообщений о статусе синхронизации.

- служебный голосовой канал со скоростью 64 Кбит/c на уровне линии.

Информация маршрутного заголовка и административные указатели будут рассмотрены далее.

Отображение полезной нагрузки

Синхронная иерархия SDH, как уже было сказано, использует для передачи информации транспортные модули, передаваемые каждые 125 мкс. Эти модули строятся по принципу виртуальных контейнеров. "Упаковка" этих контейнеров может быть разнообразной и подчиняется рекомендациям (ITU, ETSI, ANSI). На рис. 3.5 показан пример упаковки контейнеров согласно Европейской версии рекомендаций ITU для иерархии SDH.

На рис. 3.5 видна иерархия вложения контейнеров.

- контейнеры нижнего уровня. В эти контейнеры загружаются данные первичных потоков PDH. В дальнейшем формируются контейнеры следующего уровня.

- контейнеры, которые позволяют разместить данные потоков нижнего уровня в структуре мультиплексирования SDH. Для этого к данным контейнера добавляется маршрутный заголовок (см. рис. 3.2, рис. 3.3, рис. 3.4), позволяющий обработку данных на транзитных участках. Самый крупный виртуальный контейнер позволяет разместить не только контейнеры нижнего уровня, но также блоки более высоких уровней TUG-3, о которых сказано ниже. Например, указанный на рис. 3.5 TUG-3.

Как видно на рис. 3.5, каждый контейнер нижнего уровня обязательно преобразуется в виртуальный контейнер. Например, в , в , в и в .

Для дальнейшего изложения нам понадобится термин "триб", поэтому приведем определение этого термина.

Триб - цифровой поток или сигнал (набор данных), используемый в схеме мультиплексирования PDH или SDH или SONET иерархий для формирования более высокого уровня иерархии.

Трибные блоки (TU -Tributary Unit) - виртуальные контейнеры (один или несколько) могут инкапсулироваться²⁾ в состав трибных блоков (TU - Tributary Unit). Для перехода к трибутарному блоку TU необходимо к информации виртуального контейнера добавить - указатель трибного блока PTR (Pointer).

Каждый из трибных блоков соответствует своему типу виртуального контейнера на рис. 3.5, в , в , в . Если виртуальный контейнер большого размера (на рис. 3.5 ), он может сам инкапсулировать другие трибные блоки.

Группа трибных блоков (Tributary Unite Group) получается путем мультиплексирования трибных блоков. Трибные блоки (см. рис. 3.5) и мультиплексируются в , - в , который, как сказано выше, может инкапсулироваться в виртуальный контейнер . Следует обратить внимание на различие процесса мультиплексирования (в данном случае побайтного) и инкапсулирования, которые уже были рассмотрены выше.

Еще раз напомним, что на рис. 3.5 приводится один из возможных вариантов упаковки информации в модуле STM-1.

Административный блок (AU - Administration Unit) получается путем объединения виртуального контейнера и указателя административного блока (AU-PTR).

Группа административных блоков (AUG - Administration Unit Group) содержит в Европейском варианте схемы мультиплексирования технологии SDH только один административный блок (в вариантах схемы мультиплексирования технологии SONET он состоит из двух административных блоков).

Порядок размещения информации в контейнерах и блоках структуры SDH

Размещение информации в перечисленных контейнерах и блоках структуры SDH подчиняется схемам, которые предложены международными организациями ITU, ETSI и ANSI. Ниже приводится европейская интерпретация ITU упаковки контейнеров в модуле STM-N, принятая ETSI в 1992 году. Она показана на рис. 3.6.

В дальнейшем нас будет интересовать путь формирования модуля STM-1 из триба .

В настоящее время имеется только один путь такого формирования.

Согласно рис. 3.6,

Далее все примеры формирования блоков будут основаны на применении этого пути.

Контейнеры C-n

Типы контейнеров определяются уровнями PDH-иерархии (см. таблицу 3.1). Состав контейнерных блоков и их характеристики приведены в таблице 3.3.

- контейнеры, соответствующие первичному, вторичному, третичному и четвертичному уровням. При этом они могут быть двух типов:

• - контейнеры, позволяющие инкапсулировать цифровые каналы американской иерархии PDH.
• - контейнеры, позволяющие инкапсулировать цифровые каналы европейской иерархии PDH.

Емкость каждого контейнера позволяет периодически загружать информацию указанных выше потоков.

Например, емкость контейнера предназначена для переноса последовательности первичных каналов европейской PDH-иерархии в 32 байта, повторяющегося каждые 125 мкс (интервал такой же, как и всего модуля STM-1).

При загрузке этой информации в контейнер добавляются служебные и при необходимости выравнивающие биты, что увеличивает емкость этого контейнера до 34 байт.

Контейнеры V-n

Каждому из контейнеров соответствует виртуальный контейнер (см. рис. 3.5). Он состоит из полезной нагрузки (PL - PayLoad) и маршрутного заголовка (POH - Path Overhead). Полезная нагрузка формируется из контейнеров либо из других компонентов системы SDH (например, виртуальные контейнеры большой емкости могут содержать трибные блоки, которые будут рассмотрены далее).

Например, на рис. 3.7 показано отображение одного контейнера в виртуальный контейнер модуля STM-1. Он содержит маршрутный заголовок и 4 столбца полезной нагрузки, каждый по 9 байтов (36 байтов). Таким образом, скорость передачи полезной информации равна

Таким способом каждый из 9 временных промежутков, показанных на рис. 3.2, переносит информацию одного потока PDH - E1 занимает 4 бита.

Назначение байтов маршрутного заголовка следующее:

	- канал передачи данных со скоростью 64 Кбит/c; используется для передачи информации терминалу на стороне приема, обеспечивающей проверку целостности всего маршрута; его содержание программируется пользователем;
	- байт, позволяющий проводить проверку на четность с целью обнаружения ошибок на линии (по методу BIP-8);
	- указатель на уровне маршрутного сигнала, показывающий структуру полезной нагрузки для ее интерпретации на стороне приема;
	- байт состояния, посылаемый от приемного оборудования к передающему, несущий информацию о состоянии оконечного оборудования и о наличии ошибок или сбоев на удаленном конце;
	- канал 64 Кбит/c для пользователя данного маршрута;
	- обобщенный индикатор полезной нагрузки, используется при инкапсуляции низкоскоростных каналов в высокоскоростные;
	- зарезервированные байты.

Трибный блок (TU)

Преобразование последовательности виртуальных контейнеров (VC) в трибный блок TU может проводиться в двух режимах - фиксированном и плавающем.

Преобразование в плавающем режиме

При организации трибного блока в плавающем режиме применяется указатель трибного блока - TU-PTR. Рассмотрим такое преобразование на примере формирования TU-12

- этот пример показан на рис. 3.8. Как видно из рис. 3.6, четыре последовательных виртуальных контейнера VC-12 содержат 144 байта. Эти байты показаны на рис. 3.8 в виде четырех столбцов, каждый из которых содержит по 36 байт (4 раза по 9 строк). Столбцы образуют суперкадр длительностью 500 мкс.

Из них четыре - это служебные байты: . Служебные байты имеют фиксированное положение и их адреса определяются последними битами обобщенного индикатора полезной нагрузки в маршрутном заголовке. Оставшиеся 140 байт образуют полезную нагрузку виртуального контейнера . Полезная нагрузка разделена заголовками , отделяющими виртуальные контейнеры . Эти заголовки расположены на одних и тех же относительных позициях поля полезной нагрузки.

Указатели и рассматриваются как единое 16-битовое поле, которое содержит служебные биты и биты выравнивания и указателя ( рис. 3.9).

1-4 биты - флаг новых данных. Указывает на то, что изменилась величина содержимого трибного блока. Его значение равно , а при изменении размеров трибного блока это значение инвертируется - .

5-6 биты указывают тип трибного блока для TU-12 и имеют двоичное значение 10.

7-16 содержат указатель, который может принимать значения от 0-139.

Поля и используются для выравнивания (justification) информации для подстройки в случае изменения из-за расхождения частот генераторов. Это делается путем добавления или удаления специальных подстраивающих битов (см. далее в главе "Синхронизация").

При этом используется для положительного выравнивания (добавления битов), а - для отрицательного (вычитания битов). Байты виртуального контейнера зарезервированы формально и служат только для отметки границы между виртуальными контейнерами.

На рис. 3.10 показана структура поля полезной нагрузки одного виртуального контейнера при передаче сигналов поток в терминальном блоке TU-12.

Как показано на рис. 3.10, полезная нагрузка одного виртуального контейнера трибного блока содержит:

• одно поле 2 байта (заголовок и 1 байт служебного поля);
• три поля по 35 байт (поле каналов - 32 байта и 3 байта служебного поля);
• одно поле 33 байта (поле каналов - 32 байта и 1 байт служебного поля).

Общий объем - 140 бит.

Преобразование в фиксированном режиме

Фиксированный режим (иногда его называют асинхронным) использует механизм вставки битов. Поток битов контейнера непосредственно вставляется в информационные поля. Если потоки виртуальных контейнеров имеют различные скорости, то они мультиплексируются с помощью концепции согласование скоростей. Эта концепция разъясняется с помощью рис. 3.11.

Для упрощения понимания концепции выравнивания на рис. 3.11 показан случай потоков с чередованием бит. Формат кадра выходного потока на этом рисунке имеет 10 бит, включая служебные биты. На вход поступают два входных потока. Канал 1 состоит из бит ; канал 2 - из бит . Они объединяются в один поток по принципу чередования битов (см. обозначения каналов над выходным потоком).

Для обеспечения выравнивания скоростей весь поток в этом примере разбивается на группы по 6 бит, по 3 от каждого входного потока. За этими битами (конец кадра) располагаются:

• и - биты, которые могут содержать следующие информационные биты потоков или биты выравнивания;
• и - биты для управления выравниванием, указывающие тип данных в битах и .
• Например, если то S1 - бит выравнивания, если , то - бит потока. Аналогичная логическая связь между указателем и битом .

Предположим, что из-за неточности генераторов входной поток канала 1 начинает опережать входной поток канала 2. Например, время поступления пятого бита первого канала () начинает совпадать со временем поступления четвертого бита второго канала ().

После того как в будет записан информационный бит первого канала (значение ), в записывается бит заполнения (). Далее идет бит первого канала, (чередование бит каналов нарушается - это называют проскальзыванием). После чего мультиплексирование каналов идет в обычном режиме. Вставка одного бита из общего числа 7 позволяет скорректировать отклонения . Накопление существенного расхождения между потоками в реальных системах не такое обширное, поэтому вставка может производиться при большем числе переданных бит.

При демультиплексировании на приемном конце биты выравнивания удаляются.

Заметим один из недостатков систем с выравниванием. При одиночной ошибке в интерпретации бита вставки (например, интерпретация его как информационного бита) происходит потеря кадровой синхронизации.

Структура поля полезной нагрузки одного виртуального контейнера при передаче сигналов потока в терминальном блоке TU-12 в фиксированном режиме показана на рис. 3.12.

Число битов с фиксированной информацией

Группы трибных блоков (TUG-2, TUG-3)

Группы трибных блоков формируются с помощью трибных блоков нижнего уровня TU-2.

Блоки TUG-2 путем мультиплексирования трех блоков TU-12 переводятся в группу TUG-2, и далее группы блоков TUG-2 - в группу блоков TUG-3.

На рис. 3.13показана процедура мультиплексирования блоков TUG-2 и TUG-3.

В результате мультиплексирования трех блоков TU-2 объемом 36 байт (4 столбца, 9 строк) получается одна группа блоков TUG-2 объемом 108 байт.

Дальнейшее мультиплексирование семи групп TUG-2 в группу TUG-3 дает группу блоков объемом 774 байта ( служебных столбца = 86 столбцов по 9 строк каждый), согласно схеме мультиплексирования PDH-трибов в технологии SDH по рис. 3.13.

Перед переносом в контейнер полученная информация в мультиплексируется () и образуется блок информации байта.

Далее группа трибных блоков отображается в виртуальный контейнер . Это отображение проводится, как это было показано ранее (рис. 3.7): в виртуальный контейнер переносится полезная нагрузка нижнего уровня () и вставляется обычный для виртуального контейнера заголовок. Таким образом, объем нагрузки виртуального контейнера составляет:

- нагрузка трех ;

9 байтов - маршрутный заголовок.

Итого , что составляет столбцов. Для получения полного поля, составляющего , добавляются столбца по байтов каждый. Поэтому полный объем информации виртуального контейнера равен столбцу или байт.

Для получения модуля следует добавить указатели административного блока (для получения блока ) и транспортный заголовок - для получения . Таким образом, получен модуль в виде кадра байтов, что, как было показано, при частоте 8000 байт в секунду составляет скорость передачи 155,52 Мбит/c.

Административный указатель. Синхронизация кадра полезной нагрузки

Маршрутный заголовок виртуального контейнера рассматривается как начало - первый столбец поля полезной нагрузки. Он не обязательно начинается сразу после поля транспортного заголовка

Даже если он при загрузке был выровнен так, чтобы он начинался на исходящем узле административного блока после транспортного заголовка, по мере продвижения по сети, когда полезная нагрузка передается в транзитном канале отдельно от транспортного заголовка, он теряет свое местоположение. Для сохранения такого выравнивания надо было бы при транзите сохранять полный кадр (транспортный заголовок и полезную нагрузку), что вызвало бы дополнительную задержку и затруднило бы промежуточную модификацию (выделение и вставку полезной нагрузки). Положение поля полезной нагрузки определяется значениями указателей административного блока - . Это , ; они вместе содержат 2 байта и позволяют указать на любой байт полезной нагрузки (значения от до байт). На рис. 3.14 показан принцип использования указателя . Поле полезной нагрузки с маршрутным заголовком находится в произвольном месте контейнера. Штриховой линией показана граница 125 мкс интервала между модулями (начало транспортного заголовка). При этом биты и показывают номер бита, с которого начинается поле полезной нагрузки.

В этих условиях большое значение приобретает синхронизация моментов возникновения транспортных заголовков, которое определяется точностью генератора тактовой частоты. В системе предусмотрена процедура подстройки частоты. Она заключается в выравнивании указателей поля полезной нагрузки. Этот процесс совпадает с уже рассмотренным выше процессом согласования скоростей и заключается в дополнении или изъятии бит перед началом маршрутного заголовка виртуального контейнера .

Краткие итоги

• В плезиохронную цифровую иерархию входит аппаратура цифровой передачи, имеющая три ряда скоростей: европейская, содержащая ИКМ-30 - E1, ИКМ-120 - E2, ИКМ-480 -E3, ИКМ-1920 - E4, ИКМ-7680 - E4, Североамериканская, которая включает в себя 24 канала DS-1, 96 каналов, DS-2, 672 канала DS-3, 4032 канала DS-4, и Японская, содержащая 24 канала DS-1, 96 каналов, DS-2, 480 канала DSJ-3, 1440 каналов DSJ-4.
• Системы передачи, входящие в плезиохронную цифровую иерархию, имеют следующие недостатки: многообразие систем передач с различными скоростями; противоречие между выпуском экономически выгодных систем, рассчитанных на большое число каналов, и массовыми потребностями на аренду малого числа каналов; небольшой объем передаваемой служебной информации.
• Для устранения этих недостатков была разработана единая версия синхронной цифровой иерархии - SONET/SDH (Synchronous Digital Hierarchy).
• В системе SONET/SDH определяется три участка передачи и соответственно им - три вида оборудования: секционное (регенераторное) оборудование; линейное (мультиплексное) оборудование; маршрутное оборудование.
• Модули разделаются по уровням, в системе SDH известны следующие уровни: STM-1 (Synchronous Transport Module) - синхронный транспортный модуль первого уровня; STM-4 - синхронный транспортный модуль четвертого уровня; STM-N - синхронный транспортный модуль уровня N, где N = 1, 4, 16, 256.
• Принцип передачи сигналов заключается в том, что каждые 125 мкс передается стандартный транспортный синхронный модуль STM (Synchronous Transport Module).
• Из нескольких циклов, составляющих формат модуля STM-1 (в данном случае это цикл нижнего уровня), может быть составлен мультицикл (сверхцикл), содержащий несколько циклов нижнего уровня. Для объединения нескольких модулей используется конкатенация (сцепление). Каждый из модулей нижнего уровня, входящий в модуль высокого уровня, имеет байты для определения его места как компонента более высокоскоростного канала.
• Формат кадра синхронного транспортного модуля STM-1 содержит 2 заголовка: транспортный и маршрутный. Транспортный заголовок (Section Over Head - SOH) разделяется на секционный заголовок (Regeneration SOH - RSOH), линейный заголовок (заголовок мультиплексной секции, Multiplexer SOH - MSOH).
• Размещение информации в контейнерах и блоках структуры SDH подчиняется схемам, которые предложены международными организациями. В настоящее время имеется только один путь формирования модуля STM-1 из триба E1.
• C-11, C-21, C-31 - контейнеры, позволяющие инкапсулировать цифровые каналы американской иерархии PDH. C-12, C-22, C-32, C-4 - контейнеры, позволяющие инкапсулировать цифровые каналы европейской иерархии PDH.
• Каждому из контейнеров C-n соответствует виртуальный контейнер VC-n. Он состоит из полезной нагрузки (PL - Payload) и маршрутного заголовка (POH - Path Overhead).
• Трибный блок (Tributary Unit - TU) включает в себя несколько виртуальных контейнеров.
• Преобразование последовательности виртуальных контейнеров (VC) в трибный блок TU может проводиться в двух режимах: фиксированном и плавающем.
• При организации трибного блока в плавающем режиме применяется указатель трибного блока - TU-PTR.
• Фиксированный режим (иногда его называют асинхронным) использует механизм вставки битов. Поток битов контейнера C1 непосредственно вставляется в информационные поля.
• Если потоки виртуальных контейнеров имеют различные скорости, то они мультиплексируются с помощью концепции согласование скоростей.
• Группы трибных блоков формируются с помощью трибных блоков нижнего уровня TU-2. Блоки TUG-2 путем мультиплексирования трех блоков TU-12 преобразуются в группу TUG-2, и далее группы блоков TUG-2 - в группу блоков TUG-3.
• Положение поля полезной нагрузки определяется значениями указателей административного блока AU-PTR. Маршрутный заголовок виртуального контейнера VC-4 рассматривается как начало - первый столбец поля полезной нагрузки. Это H1, H2; они вместе содержат 2 байта и позволяют указать на любой байт полезной нагрузки.
• Одно из преимуществ сети SDH заключается в том, что она может передавать мультиплексированные потоки с большим объемом информации без полного демультиплексирования при выделении каналов на транзитных участках.
• Плезиохронные системы использовали выравнивающие биты для выравнивания скоростей. При этом терялась информация, которая указывала на начало каждого трибутарного блока низшего порядка. Поэтому для выделения одного трибутарного блока требовалось полное демультиплексирование всего потока.

Задачи и упражнения

1. Сколько речевых каналов может разместиться в модулях STM-1, STM-4 и STM-16?
2. Для согласования скоростей используется положительная или отрицательная вставка бита в блок полезной нагрузки один бит на 16 кадров. Рассчитайте минимальную и максимальную скорости полезной нагрузки с учетом включения (исключения) в полезную нагрузку этого бита.
3. Определите процент полезной нагрузки в кадре STM -1.