Структура цикла модуля stm

Структура цикла модуля STM-1

Рассмотрим логическую структуру модуля STM-1, представленную в виде цикла STM-1 с его заголовками. Модуль STM-1 имеет скорость 155 Мбит/с. Кроме информационной нагрузки модуль STM-1 имеет избыточные сигналы (OH), обеспечивающие автоматизацию функций контроля, управления и обслуживания (ОАМ) и вспомогательные функции. Такие избыточные сигналы называются “заголовками”. Поскольку STM используется в сетевом слое секций, его заголовок называется секционным (SOH). Он подразделяется на заголовки регенерационной (R SOH) и мультиплексной (M SOH) секций. R SOH передаётся между регенераторами, а M SOH между пунктами, в которых формируется и расформировывается STM, проходя регенераторы транзитом. R SOH – выполняет функции цикловой синхронизации, контроля ошибок, указания порядка синхронизируемого модуля, а также создаёт каналы передачи данных, служебной связи и пользователя. M SOH – выполняет функции контроля ошибок и создаёт каналы управления системой автоматического переключения на резерв, передачи данных и служебной связи.

Структура цикла модуля STM-1 приведена на рисунке 1.3.

Цикл STM имеет период повторения 125 мкс. Обычно цикл представляется в виде двумерной структуры (матрицы), формат которой: 9 строк на 270 однобайтных столбцов (9270=2430 элементов). Каждый элемент соответствует одному байту (8 бит) информации и скорости 64 кбит/с. Весь цикл STM-1 имеет скорость передачи равную 642430=155520 кбит/с. Цикл STM-1 состоит из трёх групп полей: поле секционных заголовков – регенерационной секции (R SOH) формата 39 байтов и мультиплексной секции (M SOH) формата 59 байтов; поле указателя AU-4 формата 19 байтов; поле полезной нагрузки формата 9261 байтов.

Блок AU-4 служит для переноса одного виртуального контейнера VC-4, имеющего свой маршрутный (трактовый) заголовок POH (левый столбец размером 9 байтов).

Основное назначение POH – обеспечить целостность на маршруте от точки сборки виртуального контейнера до точки его разборки.

Байты заголовка имеют следующие значения:

байт J1 – используется для передачи в циклическом режиме 648 битовых структур для проверки целостности связи;

байт B3 – BIP-8 код, контролирующий ошибки чётности в предыдущем контейнере;

байт C2 – указатель типа полезной нагрузки. Несёт информацию о наличии полезной нагрузки;

байт G1 – указатель состояния маршрута. Используется для передачи информации о состоянии линии к удалённому терминалу (например, о наличии ошибок или сбоев на дальнем конце);

F2,Z3 – байты, которые могут быть задействованы пользователем данного маршрута для организации канала связи;

H4 – обобщённый индикатор положения нагрузки, используется для организации мультифреймов;

Z4 – байт зарезервирован для возможного развития системы;

Z5 – байт оператора, зарезервирован для целей администрирования сети

Рисунок 1.3 – Структура цикла STM-1 и VC-4

Рассмотрим структуру заголовков цикла STM-1. Заголовок SOH (рисунок 1.4) состоит из двух блоков: R SOH – заголовка регенераторной секции размером 39=27 байт и M SOH – заголовка мультиплексной секции размером 59=45 байт.

Заголовки R SOH и M SOH содержат следующие байты:

байты А1, A1, А1, А2, А2, А2 являются индентификаторами наличия цикла STM-1 в цикле STM-N (A1=11110110, А2=00101000);

байт В1 и три байта В2 формируют две кодовые последовательности, используемые для проверки на чётность 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 трёх В2;

байт С1 определяет значение третьей координаты “с” – глубину интерливинга 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 управлением автоматическим переключением на исправный канал при работе в защищённом режиме – APS;

байты Z1, Z2 являются резервными за исключением бит 5-8 байтов Z1, используемых для сообщений о статусе синхронизации;

байт S1 – байт SSM – Сигнал маркера синхронизации. В нём передаётся информация о качестве источника синхронизации;

шесть байтов, помеченных знаком , могут быть использованы как поля определённые средой передачи;

байты, помеченные звёздочками, не подвергаются (в отличие от остальных) процедуре шифрования заголовка;

все непомеченные байты зарезервированы для последующей международной стандартизации.

Рисунок 1.4 – Структура заголовков SOH цикла STM-1

Вариант формирования структуры цикла передачи STM-N (N = 4, 16, 64, 256), который образуется побайтным объединением N блоков AUG и SOHN  данного модуля STM-N: STM-N

= AUG х N + SOHN, приведен на рис. 2.19. Мультиплексирование STM-1 в  STM-N может

осуществляться каскадно: 4 х STM-1 → SТМ-4, 4 х STM-4 → STM-16, 4 х STM-16 → STM-64,

4  х  STM-64  →  STM-256.  Оно  может  быть  выполнено и  непосредственно   по  схеме, приведенной на рис. 2.19: 4 х STM-1 → STM-4, 16 х STM-1 → STM-16, 64 x STM-1 → STM-64, 256 x STM-1 → STM-256.

Рис. 2.19

При    каскадном    мультиплексировании    формирование   цикла    передачи    STM-N выполняется по  схеме  чередования  групп  байтов,  причем  число  байтов в   группе  равно кратности мультиплексирования предыдущего каскада. Например, если формирование цикла передачи сигнала STM-16  происходит по двухкаскадной схеме (4 х STM-1 → STM-4, 4 х STM-4 → STM-16), то в первом каскаде используется мультиплексирование по байтам, а во втором – по группам, состоящим из четырех байтов, как показано на рис. 2.20.

Рис. 2.20

Очевидно, что если цикл передачи STM-256 строят каскадно т. е. по четырехкаскадной схеме, то первый каскад использует мультиплексирование по байтам, второй – по группам из 4-х байт, третий – по группам из 16-ти байт, а четвертый – по группам, состоящим из 64 байт.

При непосредственном мультиплексировании формирование цикла  передачи сигнала STM-N выполняется по схеме чередования байтов. Например, 16 модулей STM-1 (0, 1, 2, …, 13, 14, 15 или в шестнадцатеричном исчислении А, В, С, D, Е, F, G, H, I, J, К, L, M, N, О, Р) обеспечивают   появление    на     входе     мультиплексора    STM-16    шестнадцати    байт- последовательностей:  «ААААА…, ВВВВВ…, ССССС…, …, NNNNN…, ООООО…, РРРРР…».

Тогда   в     результате   мультиплексирования  на   выходе  модуля   STM-16   будет    байт-

последовательность  вида «ABCDEFGHIJKLMNOPABCD…», как показано на рис. 2.21.

Рис. 2.21

Фактически сигналы удается так просто мультиплексировать только в том случае, когда все модули STM-1 имеют одинаковую структуру полезной нагрузки. Однако  известно (см. рис. 2.6), что сигнал AUG может состоять либо из одного блока AU-4, либо из трех блоков AU-3, а виртуальный контейнер VС-11 может преобразовываться  через субблок TU-11 или TU-12.  Значит  необходимо,  чтобы  при  сетевых  соединениях  сигналов STM-1,  имеющих различное  построение,  соблюдался   некоторый  порядок,  или  правила  бесконфликтной взаимосвязи. Эти правила  установлены  в  Рекомендации ITU-T G.709 и имеют следующую редакцию.

1.      При  мультиплексировании цифровых последовательностей, содержащих  группы AUG, которые базируются на разные блоки (AU-3 или АU-4), предпочтение отдают схемам, использующим блок AU-4. Группы AUG,  состоящие из трех блоков  AU-3, должны быть расформированы   (демультиплексированы) до  уровня групповых субблоков   TUG-2  или виртуальных контейнеров VС-3 и повторно мультиплексированы по пути TUG-3 → VС-4 →

→ AU-4.

2.      При мультиплексировании последовательностей цифровых сигналов,  содержащих VC-11, которые используют различные субблоки (TU-11 или  TU-12),  выбирают путь через TU-11.

Рассмотрим структуру секционных заголовков циклов передачи STM-N.

В отличие  от заголовка SOH цикла передачи STM-1, байты которого  определяются двумя координатами – строкой а и столбцом b, байты секционного заголовка цикла передачи STM-N,   с   учетом   рассмотренных   особенностей   мультиплексирования  (каскадное   или непосредственное), определяются тремя координатами а, b и с, как показано на рис. 2.19 и рис. 2.22 [77], где а – 1…9 (как и в заголовке SOH цикла передачи STM-1)-номер строки; b = 1…9  –  номер   мультистолбца,  объединяющего  с  столбцов (с  =  1,  2,  …,  N).  Получаем расширенную матрицу (рис. 2.22), новые координаты которой определяются по значениям а, b, с: номер строки равен а, а количество байтов в  строке заголовка  SOH  определяется по формуле: KSOH = N (b-1) + с. Например, для цикла передачи STM-4 получим: KSOH = 4(9 – 1) + 4 = 36 байт, а для цикла передачи STM-16: KSOH = 16(9 – 1)+16 =144 байт.

Таким   образом,   структура   SOH4     цикла   передачи   модуля   SТМ-4,    полученная рассмотренным  путем,  имеет  ёмкость  9  х  36  байт  (рис.  2.23),  а  структура  SOH16   цикла передачи STM-16 – ёмкость 9 х 144 байт.

Очевидно, что размер SOH64  цикла передачи модуля STM-64 равен 9 х 576  байт, а размер STM-256 – 9 х 2304 байт.

Рис. 2.22

Рис. 2.23

2.2.2.  Построение цикла передачи субпервичного модуля STM-0 (STM-RR)

Субпервичный, или  нулевой,  транспортный  модуль  STM-0  со  скоростью  передачи сигналов 51,84  Мбит/с  используют  в   тех  случаях,   когда   на  сети  нет  потребности  в сравнительно большой пропускной способности STM-1. Согласно Рекомендации ITU-T G.709 модуль STM-0 можно применять в качестве формата линейного сигнала в радиорелейных и спутниковых линиях передачи, не рассчитанных на модуль STM-1.

В частности, на зоновых радиорелейных участках сети, где ёмкость STM-1 избыточна и трафик   не   выходит  за   пределы   возможностей   VC-3,    целесообразно   использовать радиорелейные линии, рассчитанные на  субпервичный синхронный транспортный модуль STM-RR.

Хотя согласно Рекомендации ITU-T G.707/Y.1322 (2000) модуль STM-0 является новым (нулевым) уровнем системы передачи SDH, он больше известен как особый формат STM-RR синхронного транспортного модуля. Сегодня его  используют и на интерфейсах кабельных сетевых узлов сети SDH [126].

Схема  преобразования сигналов для  получения  структуры  модуля  SТМ-0  (STM-RR) приведена на рис. 2.24. Субпервичные радиорелейные линии (РРЛ) по Рекомендации ITU-T G.709  должны  включаться в   сеть  SDH  с  помощью  интерфейсов STM-1,  а  со  стороны плезиохронных  цифровых  потоков –  иметь  интерфейсы  (согласно  Рекомендации  ITU-T G.703). Как и волоконно-оптические ЦЛТ, тракты РРЛ могут образовывать мультиплексные и   регенерационные  секции,  поддерживая сетевые слои  трактов систем   передачи   SDH, нагрузкой  для  которых  могут  быть  тракты  низших  уровней  систем  передачи  SDH  или сигналы систем передачи PDH.

Рис. 2.24

Схема  перехода  от  STM-RR  к  STM-1  показана  на  рис.  2.25.  По  ней  выполняется демультиплексирование  сигналов цикла передачи STM-RR до уровня TUG-2 или С-3. Затем осуществляется мультиплексирование  по пути TUG-2 → TUG-3 или по пути С-3 → VC-3 → TU-3 → TUG-3 , а далее в обоих случаях по стандартной схеме: TUG – 3 → VC-4 → АU-4 → AUG → SТМ-1.

Рис. 2.25

Структура цикла передачи сигнала STM-RR и его формирование из полезной нагрузки VC-3 изображены на рис. 2.26. Столбцы 30 и 59 виртуального контейнера  VC-3 являются фиксированным балластом.

Рис. 2.26

Источник: Хмелёв К. Ф. Основы SDH: Монография. – К.: ІВЦ «Видавництво «Полігехніка»», 2003.-584 с.:ил.