Виды мультиплексоров sdh. Технологии SDH. "Транспортные и распределительные сети"

SDH изначально создавалась для передачи большого числа относительно низкоскоростных цифровых каналов (Е1, Е2, ЕЗ). Однако в новых поколениях SDH реализованы методы (сцепка виртуальных контейнеров), позволяющие передавать и высокоскоростные потоки любого трафика (ATM, IP) на скоростях вплоть до 10 Гбит/с. За счет этого TDM-трафик телефонных сетей и трафик данных передаются интегрировано и оборудование SDH приобрело мультисервисные свойства. Немаловажное значение имеет высокая отказоустойчивость и малое время восстановления работоспособности SDH-сетей.

Технология получила массовое распространение - на сегодняшний день в мире построено более 150 тыс. сетей SDH и около 150 тыс. сетей SONET в США. Таким образом, SDH можно считать доминирующей технологией в магистральных сетях и сетях масштаба города (Metropolitan Access Network - MAN). Дополнительным достоинством SDH является существенное снижение стоимости решений, которое произошло в результате наращивания объемов производства этого оборудования.

1. Цифровая первичная сеть - принципы построения и тенденции развития

Первичной сетью называется совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи, образованная на базе сетевых узлов, сетевых станций, оконечных устройств первичной сети и соединяющих их линий передачи системы электросвязи. В основе современной системы электросвязи лежит использование цифровой первичной сети, основанной на использовании цифровых систем передачи. Как следует из определения, в состав первичной сети входит среда передачи сигналов и аппаратура систем передачи. Современная первичная сеть строится на основе технологии цифровой передачи и использует в качестве сред передачи электрический и оптический кабели и радиоэфир.

Рассмотрим ту часть первичной, которая связана с передачей информации в цифровом виде. Как видно из рис. 1.1, современная цифровая первичная сеть может строиться на основе трех технологий: PDH, SDH и ATM.

Рис. 1.1. Место цифровой первичной сети в системе электросвязи

Первичная цифровая сеть на основе PDH/SDH состоит из узлов мультиплексирования (мультиплексоров), выполняющих роль преобразователей между каналами различных уровней иерархии стандартной пропускной способности (ниже), регенераторов, восстанавливающих цифровой поток на протяженных трактах, и цифровых кроссов, которые осуществляют коммутацию на уровне каналов и трактов первичной сети. Схематично структура первичной сети представлена на рис. 1.2. Как видно из рисунка, первичная сеть строится на основе типовых каналов, образованных системами передачи. Современные системы передачи используют в качестве среды передачи сигналов электрический и оптический кабель, а также радиочастотные средства (радиорелейные и спутниковые системы передачи). Цифровой сигнал типового канала имеет определенную логическую структуру, включающую цикловую структуру сигнала и тип линейного кода. Цикловая структура сигнала используется для синхронизации, процессов мультиплексирования и демультиплексирования между различными уровнями иерархии каналов первичной сети, а также для контроля блоковых ошибок. Линейный код обеспечивает помехоустойчивость передачи цифрового сигнала. Аппаратура передачи осуществляет преобразование цифрового сигнала с цикловой структурой в модулированный электрический сигнал, передаваемый затем по среде передачи. Тип модуляции зависит от используемой аппаратуры и среды передачи.

Рис. 1.2. Структура первичной сети.

Таким образом, внутри цифровых систем передачи осуществляется передача электрических сигналов различной структуры, на выходе цифровых систем передачи образуются каналы цифровой первичной сети, соответствующие стандартам по скорости передачи, цикловой структуре и типу линейного кода.

Обычно каналы первичной сети приходят на узлы связи и оканчиваются в линейно-аппаратном цехе (ЛАЦе), откуда кроссируются для использования во вторичных сетях. Можно сказать, что первичная сеть представляет собой банк каналов, которые затем используются вторичными сетями (сетью телефонной связи, сетями передачи данных, сетями специального назначения и т.д.). Существенно, что для всех вторичных сетей этот банк каналов един, откуда и вытекает обязательное требование, чтобы каналы первичной сети соответствовали стандартам.

Cовременная цифровая первичная сеть строится на основе трех основных технологий: плезиохронной иерархии (PDH), синхронной иерархии (SDH) и асинхронного режима переноса (передачи) (ATM). Из перечисленных технологий только первые две в настоящее время могут рассматриваться как основа построения цифровой первичной сети.

Технология ATM как технология построения первичной сети является пока молодой и до конца не опробованной. Эта технология отличается от технологий PDH и SDH тем, что охватывает не только уровень первичной сети, но и технологию вторичных сетей (рис. 1.1), в частности, сетей передачи данных и широкополосной ISDN (B-ISDN). В результате при рассмотрении технологии ATM трудно отделить ее часть, относящуюся к технологии первичной сети, от части, тесно связанной со вторичными сетями.

Рассмотрим более подробно историю построения и отличия плезиохронной и синхронной цифровых иерархий. Схемы ПЦС были разработаны в начале 80х. Всего их было три: 1) принята в США и Канаде, в качестве скорости сигнала первичного цифрового канала ПЦК (DS1) была выбрана скорость 1544 кбит/с и давала последовательность DS1 - DS2 - DS3 - DS4 или последовательность вида: 1544 - 6312 - 44736 - 274176 кбит/с. Это позволяло передавать соответственно 24, 96, 672 и 4032 канала DS0 (ОЦК 64 кбит/с); 2) принята в Японии, использовалась та же скорость для DS1; давала последовательность DS1 - DS2 - DSJ3 - DSJ4 или последовательность 1544 - 6312 - 32064 - 97728 кбит/с, что пзволяло передавать 24, 96, 480 или 1440 каналов DS0; 3) принята в Европе и Южной Америке, в качестве превичной была выбрана скорость 2048 кбит/с и давала последовательность E1 - E2 - E3 - E4 - E5 или 2048 - 8448 - 34368 - 139264 - 564992 кбит/с. Указанная иерархия позволяла передавать 30, 120, 480, 1920 или 7680 каналов DS0.

Комитетом по стандартизации ITU - T был разработан стандарт, согласно которому: -- во-первых, были стандартизированы три первых уровня первой иерархии, четыре уровня второй и четыре уровня третьей иерархии в качестве основных, а также схемы кросс-мультиплексирования иерархий; -- во-вторых,последние уровни первой и третьей иерархий не были рекомендованы в качестве стандартных.

Указанные иерархии, известные под общим названием плезиохронная цифровая иерархия PDH, или ПЦИ, сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1.Три схемы ПЦС: АС-американская; ЯС-японская; ЕС-европейская.

Но PDH обладала рядом недостатков, а именно: -- затруднённый ввод/вывод цифровых потоков в промежуточных пунктах; -- отсутствие средств сетевого автоматического контроля и управления; -- многоступенчатое востановление синхронизма требует достаточно большого времени; Также можно считать недостатком наличие трёх различных иерархий.

Указанные недостатки PDH, а также ряд других факторов привели к разработке в США ещё одной иерархии - иерархии синхронной оптической сети SONET, а в Европе аналогичной синхронной цифровой иерархии SDH, предложенными для использования на волоконно-оптических линиях связи(ВОЛС).Но из-за неудачно выбранной скорости предачи для STS-1 , было принято решение -- отказаться от создания SONET, а создать на её основе SONET/SDH со скоростью передачи 51.84 Мбит/с первого уровня ОС1 этой СЦИ. Врезультате OC3 SONET/SDH соответствовал STM-1 иерархии SDH.Скорости передач иерархии SDH представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2.Скорости передач иерархии SDH.

Иерархии PDH и SDH взаимодействуют через процедуры мультиплексирования и демультиплексирования потоков PDH в системы SDH.

Основным отличием системы SDH от системы PDH является переход на новый принцип мультиплексирования. Система PDH использует принцип плезиохронного (или почти синхронного) мультиплексирования, согласно которому для мультиплексирования, например, четырех потоков Е1 (2048 кбит/с) в один поток Е2 (8448 кбит/с) производится процедура выравнивания тактовых частот приходящих сигналов методом стаффинга. В результате при демультиплексировании необходимо производить пошаговый процесс восстановления исходных каналов. Например, во вторичных сетях цифровой телефонии наиболее распространено использование потока Е1. При передаче этого потока по сети PDH в тракте ЕЗ необходимо сначала провести пошаговое мультиплексирование Е1-Е2-ЕЗ, а затем - пошаговое демультиплексирование ЕЗ-Е2-Е1 в каждом пункте выделения канала Е1.

В системе SDH производится синхронное мультиплексирование/демультиплексирование, которое позволяет организовывать непосредственный доступ к каналам PDH, которые передаются в сети SDH. Это довольно важное и простое нововведение в технологии привело к тому, что в целом технология мультиплексирования в сети SDH намного сложнее, чем технология в сети PDH, усилились требования по синхронизации и параметрам качества среды передачи и системы передачи, а также увеличилось количество параметров, существенных для работы сети. Как следствие, методы эксплуатации и технология измерений SDH намного сложнее аналогичных для PDH.

Международным союзом электросвязи ITU-T предусмотрен ряд рекомендаций, стандартизирующих скорости передачи и интерфейсы систем PDH, SDH и ATM, процедуры мультиплексирования и демультиплексирования, структуру цифровых линий связи и нормы на параметры джиттера и вандера (рис- 1.3).

Рис. 1.3. Стандарты первичной цифровой сети, построенной на основе технологий PDH, SDH и ATM.

Рассмотрим основные тенденции в развитии цифровой первичной сети.В настоящий момент очевидной тенденцией в развитии технологии мультиплексирования на первичной сети связи является переход от PDH к SDH. Если в области средств связи этот переход не столь явный (в случае малого трафика по-прежнему используются системы PDH), то в области эксплуатации тенденция к ориентации на технологию SDH более явная. Операторы, создающие большие сети, уже сейчас ориентированы на использование технологии SDH.Следует также отметить, что SDH дает возможность прямого доступа к каналу 2048 кбит/с за счет процедуры ввода/вывода потока Е1 из трактов всех уровней иерархии SDH. Канал Е1 (2048 кбит/с) является основным каналом, используемым в сетях цифровой телефонии, ISDN и других вторичных сетях.

2. Технология SDH

Особенности технологии SDH: предусматривает синхронную передачу и мультиплексирование. Элементы первичной сети SDH используют для синхронизации один задающий генератор, как следствие, вопросы построения систем синхронизации становятся особенно важными;

Предусматривает прямое мультиплексирование и демультиплексирование потоков PDH, так что на любом уровне иерархии SDH можно выделять загруженный поток PDH без процедуры пошагового демультиплексирования. Процедура прямого мультиплексирования называется также процедурой ввода-вывода;

Опирается на стандартные оптические и электрические интерфейсы, что обеспечивает лучшую совместимость оборудования различных фирм-производителей;

Позволяет объединить системы PDH европейской и американской иерархии, обеспечивает полную совместимость с существующими системами PDH и, в то же время, дает возможность будущего развития систем передачи, поскольку обеспечивает каналы высокой пропускной способности для передачи ATM, MAN и т.д.;

Обеспечивает лучшее управление и самодиагностику первичной сети. Большое количество сигналов о неисправностях, передаваемых по сети SDH, дает возможность построения систем управления на основе платформы TMN.Технология SDH обеспечивает возможность управления сколь угодно разветвленной первичной сетью из одного центра.

Выделим общие особенности построения синхронной иерерхии:

Поддержка в качестве входных сигналов каналов доступа только трибов(прим. от trib, tributary - компонентный сигнал, подчинённый сигнал или нагрузка, поток нагрузке) PDH и SDH;

Трибы должны быть упакованы в стандартные помеченные контейнеры, размеры которых определяются уровнем триба в иерархии PDH;

Положение виртуального контейнера может определяться с помощью указателей, позволяющих устранить противоречие между фактом синхронности обработки и возможным изменением положения контейнера внутри поля полезной нагрузки;

Несколько контейнеров одного уровня могут быть сцепленывместе и рассматриваться как один непрерывный контейнер, используемый для размещения нестандартной полезной нагрузки;

Предусмотрено формирование отдельного поля заголовков размером 81 байт.

Иерархия SDH включает в себя несколько уровней STM. В качестве примера использования уровней в сети SDH на рис.2.1 показана первичная сеть SDH, включающая кольца магистральной сети, построенной на потоках STM-16, региональных сетей, построенных на потоках STM-4,и локальных сетей с потоками STM-1.

Рис.2.1. Пример первичной сети, построенной на технологии SDH

В процессе внедрения технологии SDH на первом этапе вероятно появление комбинированных сетей SDH/PDH. Технология SDH внедряется обычно в виде "островов", объединенных каналами существующей первичной сети (рис. 2.2). На втором этапе "острова" объединяются в первичную сеть на основе SDH. В результате на современном этапе необходимо не только рассматривать технологию SDH, но и ориентироваться на изучение комбинированных сетей и процессов взаимодействия SDH и PDH.

Рис.2.2.Пример комбинированной первичной сети PDH/SDH

3. Состав сети SDH. Топология и архитектура

Состав сети SDH.

Сеть SDH, как и любая сеть, строиться из отдельных функциональных модулей ограниченного набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминального оборудования. Этот набор определяеться основными функциональными задачами, решаемыми сетью:

Сбор входных потоков через каналы доступа в агрегатный блок, пригодный для транспортировки в сети SDH - задача мультиплексирования, решаемая терминальными мультиплексорами - ТМ сети доступа;

Транспортировка агрегатных блоков по сети с возможностью ввода/вывода входных/выходных потоков - задача транспортирования, решаемая мультиплексорами ввода/вывода - ADM, логически управляющими информационным потоком в сети, а физически - потоком в физической среде, формирующей в этой сети транспортный канал;

Перегрузка виртуальных контейнеров в соответствии со схемой маршрутизации из одного семента сети в другой, осуществляемая в выделенных узлах сети, - задача коммутации, или кросс-коммутации, решаемая с помощью цифровых коммутаторов или кросс-коммутаторов - DXC;

Объединение нескольких однотипных потоков в распределительный узел - концентратор (или хаб) - задача концентрации, решаемая концентраторами;

Восстановление (регенерация) формы и амплитуды сигнала, передаваемого на большие растояния, для компенсации его затухания - задача регенерации, решаемая с помощью регенераторов - устройств, аналогичных повторителям в LAN;

Сопряжение сети пользователя с сетью SDH - задача сопряжения, решаемая с помощью оконечного оборудования - различных согласующих, устройств, например, конверторов интерфейсов, конверторов скоростей, конверторов импедансов и т.д.

Мультиплексор. Основным функциональным модулем сетей SDH является мультиплексор.

Мультиплексоры SDH выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств терминального доступа, позволяя подключать низкоскоростные каналы PDH иерархии непосредственно к своим входным портам. они являются универсальными и гибкими устройствами, позволяющие решать практически все перечисленные выше задачи, т.е. кроме задачи мультиплексирования выполнять задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это оказываеться возможным в силу модульной конструкции SDH мультиплексора - SMUX, при которой выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом модулей, включённых в спецификацию мультиплексора. Принято, однако, выделять два основных типа SDH мультиплексора: терминальный мультиплексор и мультиплексор ввода/вывода. Терминальный мультиплексор TM является мультиплексором и оконечным устройством SDH сети с каналами доступа, соответствующим трибам доступа PDH и SDH иерархии (рис.3.1.). Терминальный мультиплексор может либо вводить каналы, т.е. коммутировать их со входа трибного интерфейса на линейный выход, или выводить каналы, т.е. коммутировать с линейного входа на выход трибного интерфейса. Мультиплексор ввода/вывода ADM может иметь на входе тот же набор трибов, что и терминальный мультиплексор (рис.3.1.). Он позволяет вводить/выводить соответствующие им каналы. Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, ADM позволяет осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях, а также осуществлять замыкание канала приёма на канал предачи еа обоих сторонах ("восточный" и "западный") в случае выхода из строя одного из направлений. Наконец, он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора) пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Всё это даёт возможность использовать ADM в топологиях типа кольца.

Рис. 3.1.Синхронный мультиплексор (SMUX):

терминальный мультиплексор ТМ или мультиплексор ввода/вывода ADM.

Регенератор представляет собой вырожденный случай мультиплексора, имеющего один входной канал - как правило, оптический триб STM-N и один или два агрегатных выхода (рис.3.2.). Он используется для увеличения допустимого растояния между узлами сети SDH путём регенерации сигналов полезной нагрузки. Обычно это растояние составляет 15 - 40 км. для длины волны порядка 1300 нм или 40 - 80 км. - для 1500 нм.

Рис. 3.2.Мультиплексор в режиме регенератора.

Коммутатор. Физически возможности внутренней коммутации каналов заложены в самом мультиплексоре SDH, что позволяет говорить о мультиплексоре как о внутреннем или локальном коммутаторе. На рис.3.3., например, менеджер полезной нагрузки может динамически изменять логическое соответствие между трибным блоком TU и каналом доступа, что равносильно внутренней коммутации каналов. Кроме этого, мультиплексор, как правило, имеет возиожность коммутировать собственные каналы доступа, (рис.3.4.), что равносильно локальной коммутации каналов. На мультиплексоры, например, можно возложить задачи локальной коммутации на уровне однотипных каналов доступа, т.е. задачи, решаемые концентраторами (рис.3.4.). В общем случае приходиться использовать специально разработанные синхронные коммутаторы - SDXC, осуществляющие не только локальную, но и общую или проходную (сквозную) коммутацию высокоскоростных потоков и синхронных транспортных модулей STM-N (рис.3.5). Важной особенностью таких коммутаторов является отсутствие блокировки других каналов при коммутации, когда коммутация одних групп TU не накладываетограничений на процесс обработки других групп TU. такая коммутация называется неблокирующей.

Рис. 3.3.Мультиплексор ввода/вывода в режиме внутреннего коммутатора.

Рис. 3.4.Мультиплексор ввода/вывода в режиме локального коммутатора.

Рис. 3.5.Общий или проходной коммутатор высокоскоростных каналов.

Можно выделить шесть различных функций, выполняемых коммутатором:

Маршрутизация (routing) виртуальных контейнеров VC, проводимая на основе использования информации в маршрутном заголовке ROH соответствующего контейнера;

Консолидация или объединение (consolidation/hubbing) виртуальных контейнеров VC, проводимая в режиме концентратора/хаба;

Трансляция (translation) потока от точки к нескольким точкам, или к мультиточке, осуществляемая при использовании режима связи "точка - мультиточка";

Сортировка или перегрупировка (drooming) виртуальных контейнеров VC, осуществляемая с целью создания несколких упорядоченных потоков VC из общего потока VC, поступающего на коммутатор;

Доступ к виртуальному контейнеру VC, осуществляемый при тестировании оборудования;

Ввод/вывод (drop/insert) виртуальных контейнеров, осуществляемый при работе мультиплексора ввода/вывода;

Топология сети SDH.

Топология "точка-точка".

Сегмент сети, связывающий два узла A и B, или топология "точка - точка", является наиболее простым примером базовой топологии SDH сети (рис.3.6.). Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как по схеме без резирвирования канала приёма/передачи, так и по схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приёма/передачи).

Рис. 3.6.Топология "точка-точка", реализованная с использованием ТМ.

Топология "последовательная линейная цепь".

Эта базовая топология используеться тогда, когда интенсивность трафика в сети не так велика и существует необходимость ответвлений в ряде точек линии, где могут вводиться каналы доступа. Она может быть представлена либо в виде простой последовательной линейной цепи без резервирования, как на рис.3.7., либо более сложной цепью с резервированием типа 1+1. Последний вариант топологии часто называют "упрощённым кольцом".

Рис. 3.7.Топология "последовательная линейная цепь", реализованная на ТМ и TDM.

Топология "звезда", реализующая функцию концентратора.

В этой топологии один из удалённых узлов сети, связанный с центром коммутации или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль концентратора, или хаба, где часть трафика может быть выведена на терминалы пользователя, тогда как оставшаяся его часть может быть распределена по другим удалённым узлам (рис.3.9.)

Рис. 3.9.Топология "звезда" c мультиплексором в качестве концентратора.

Топология "кольцо".

Эта топология (рис.3.10.) широко используется для построения SDH сетей первых двух уровней SDH иерархии (155 и 622 Мбит/с). Основное приемущество этой топологии - лёгкость организации защиты типа 1+1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX двух пар оптических каналов приёма/передачи: восток - запад, дающих возможность формирования двойного кольца со встречными потоками.

Рис. 3.10.Топология "кольцо" c защитой 1+1.

Линейная архитектура для сетей большой протяженности.

Для линейных сетей большой протяженности растояние между терминальными мультиплексорами больше или много больше того растояния, которое может быть рекомендованно с точки зрения максимально допустимого затухания волоконно-оптического кабеля. В этом случае на маршруте между ТМ (рис.3.14) должны быть установленны кроме мультиплексоров и проходного коммутатора ещё и регенераторы для востановления затухающего оптического сигнала. Эту линеёную архитектуру можно представить в виде последовательного соединения ряда секций, специфицированных в рекомендациях ITU-T G.957 и ITU-T G.958.

Рис. 3.14.Сеть SDH большой протяженности со связью типа "точка-точка" и её сегментация.

В процессе развития сети SDH разработчики могут использовать ряд решений, характерных, для глобальных сетей, таких как формирование своего "остова" (backbone) или магистральной сети в виде ячеистой (mush) структуры, позволяющей организовать альтернативные (резервные) маршруты, используемые в случае возникновения проблем при маршрутизации виртуальных контейнеров по основному пути. Это наряду с присущими сетям SDH внутренним резирвированием, позволяет повысить надёжность всей сети в целом. Причём при таком резервировании на альтернативных маршрутах могут быть использовнны альтернативные среды распространения сигнала.

Методы контроля чётности и определения ошибок в системе SDH

В системе SDH используется метод контроля параметров ошибки без отключения канала, который получил название метода контроля четности (Bit Interleaved Parity - В1Р). Этот метод, также как и CRC, является оценочным, но он дает хорошие результаты при анализе систем передачи SDH. Алгоритм контроля четности достаточно прост (рис.5.1). Контроль четности выполняется для конкретного блока данных цикла в пределах групп данных по 2, 8 и 24 бита (BIP-2, BIP-8 и В1Р-24 соответственно). Эти группы данных организуются в столбцы, затем для каждого столбца рассчитывается его четность, т.е. четное или нечетное количество единиц в столбце. Результат подсчета передается в виде кодового слова на приемную сторону. На приемной стороне делается аналогичный расчет, сравнивается с результатом и делается вывод о количестве ошибок четности. Результат сравнения передается в направлении, обратном передаче потока.

Рис.5.1.Алгоритм контроля чётности.

Метод контроля четности является оценочным, поскольку несколько ошибок могут компенс ровать друг друга в смысле контроля четности, однако этот метод дает приемлемый уровень оценки качества цифровой системы передачи. Поскольку технология SDH предусматривает создание секционных заголовков и заголовк пути, метод контроля четности дает возможность тестирования параметров цифровой системы передачи от секции к секции и от начала до конца маршрута. Для этого используются специальные байты (см. выше) в составе заголовков SОН и РОН. Например, количество ошибок, обнаруженно в канале В3 передается в байте G1 РОН VC-4 следующего цикла. На рис.5.2 представлена cxема посекционного мониторинга параметра ошибки BIP. Используемые для контроля четности байты связанные с ними участки цифровой системы передачи приведены в табл.5.1.

Литература

И.Г.Бакланов "Технологии измерений первичной сети. Часть 1. Системы Е1,PDH, SDH."; ЭКО-ТРЕНДЗ, 2000

«Транспорт-S1» - полнофункциональный SDH-мультиплексор, предназначенный для построения транспортных сетей SDH уровня STM-1. Мультиплексор может работать по одному или двум одномодовым или многомодовым оптическим волокнам.

Основные особенности.

Надежность - средний срок наработки на отказ более 20 лет, гарантия - 3 года.

Блоки питания и тракты E1 выдерживают разряды статического электричества 50 кВ, без изменения параметров.

Удобство монтажа - все разъемы, включая предохранители и болт заземления, выведены на переднюю панель.

Реализация трактов E1 обладает пониженным значением джиттера, что обеспечивает соблюдение норм для E1, при дрейфе синхронизации и даже при нарушении синхронизации системы SТМ-1 . Система коммутации сохраняет работоспособность даже при нарушении синхронизации. Например, вполне работоспособным будет вариант из нескольких пунктов связи, в каждом из которых изделие будет работать со своей частотой.

Возможно конструктивное исполнение мультиплексора для работы по одному волокну.

Технические характеристики.

Топология:
Точка-точка, кольцо, цепь
Линейные интерфейсы:
Тип интерфейса	E1	Ethernet 10/100BaseT	STM-1	Дополнительный Ethernet 10/100BaseT
	рек. ITU-T G.703	протокол GFP, поддержка VCAT, LCAS	рек. ITU-T G.957/G.958	Поддерживает передачу любых пакетов, в т.ч. и VLAN. Можно использовать для управления внешним оборудованием.
Количество интерфейсов	21 ... 63	1 ... 18
Скорость передачи, Мбит/с	2,048	n*VC12, где n=1..21	155, 520	0,192 (DCCR) 2,048 (VC-12,Е1) 48, 384 (VC-3)
Линейный код	HDB3		NRZ
Импеданс, Ом	120
Кол-во мест под платы расширения
Управление:
Порт управления		TCP/IP, 10/100BaseT
Интерфейс нижнего уровня		Vt100, X-modem, TelNet. Используя интерфейс нижнего уровня, пользователь может адаптировать «Транспорт-S1» к своей системе управления, или написать собственное программное обеспечение
Интерфейс верхнего уровня		Программное обеспечение: «Центр управления "Транспорт-S1» разработки «1РТК».
Каналы удаленного доступа		VC-12 или DCCM, прозрачность неиспользуемого канала
Синхронизация:
Источники синхронизации		L1.1, L1.2, любой из потоков Е1, от входа внешней синхронизации 2048 кГц
Вход внешней синхронизации
Выход внешней синхронизации		2048 кГц, рек. ITU-T G.703.10 (120 Ом сбалансированный)
Управление синхронизацией		Поддержка SSM
Матрица коммутации:
Емкость		252х252 VC-12, 12х12 VC-3
Вид защиты		SNCP 1+1 на уровне VC-12
Обслуживание станционной сигнализации:
1 вход для внешних аварийных сигналов		Гальванически развязанный датчик напряжения
1 выход к станционной сигнализации		Релейный контакт
Интерфейс служебной связи:
Тип интерфейса		FxS, FxO, канал ТЧ (RJ-11)
Скорость передачи		64 кбит/с
Требования к электропитанию:
Напряжение электропитания		60 В (диапазон -36 ... 72 В) постоянного тока и 220 В переменного тока 50 Гц. Возможность включения от двух источников одновременно.
Потребляемая мощность		до 45 Вт
Габариты:
Корпус для 19” стойки (ВхШхГ), мм		56х482х282
Условия эксплуатации:
Температурный диапазон работы		5 ... +40°С
Относительная влажность		< 85% при t = +25°С

Характеристика оптического интерфейса STM-1 в соответствии с рек. ITU-T G.957 и G.958 (работа по 2-м оптическим волокнам).

Тип оптического интерфейса	L1.1
Оптический разъем
Оптический передатчик
	1310 (1550 c DFB лазером - опционально по спецзаказу)
Средняя мощность передачи, дБм
Оптический приемник
Чувствительность приемника при коэффициенте ошибок 10 -10, дБм
	0 ... 80
Максимальная расчетная длина ВОЛС, при использовании стандартного оптического передатчика с лазером на 1310 нм, км
Максимальная расчетная длина ВОЛС, при использовании оптического передатчика с DFB лазером на 1550 нм, км

Характеристика оптического интерфейса STM-1 с модулем WDM (работа по одному оптическому волокну)

Тип оптического интерфейса	нет
Оптический разъем	SС
Оптический передатчик
Направление передачи	Запад	Восток
Диапазон рабочих длин волн, нм	1550	1310
Средняя мощность передачи, включая запас на старение: максимум, дБм минимум, дБм
Оптический приемник
Чувствительность приемника при коэффициентe ошибок 10 -10, дБм
Максимальный уровень, допустимый на входе, дБм
Длина волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), включая 2 дБ на соединения и запас на восстановление волоконно-оптического кабеля (ВОК), км	0 ... 60

Состав оборудования. Конструктивное исполнение. Назначение.

Код заказа	Название продукции	Назначение
РТК.36.1	Базовый модуль №1 с двумя оптическими приемопередатчиками, каждый работает по двум волокнам	Базовый модуль №1 содержит: Источник питания от постоянного напряжения от -36 В до - 72 В и от переменного напряжения 220 В 50 Гц; Два оптических приемопередатчика, работающих по двум одномодовым или Многомодовым волокнам с лазерами на 1310 нм или на 1550 нм; Систему индикации;
РТК.36.2	Базовый модуль №2 с двумя оптическими приемопередатчиками, каждый работает по одному волокну, с лазерами на 1550 нм и на 1310 нм	Базовый модуль №2 содержит: Источник питания от постоянного напряжения от -36 В до -72 В и от переменного напряжения 220 В 50Гц; Два оптических приемопередатчика, работающих по одному одномодовому или Многомодовому волокну с лазерами на 1310 нм и на 1550 нм; Центральный процессор и полнодоступный кросс-коммутатор потоков Е1; Интерфейс дополнительного потока Ethernet; Интерфейс Ethernet для контроля и управления аппаратурой; Систему индикации; 3 слота для подключения плат модулей расширений; 1 слот для подключения платы служебной связи
РТК.36.3	Модуль расширения на 21 поток Е1	Выделение 21 потока Е1 из группового потока
РТК.35.36	Модуль расширения на 6 портов Ethernet 10/100 Base-T	Выделение 6 портов Ethernet из группового потока. Пропускная способность каждого порта задается индивидуально, в пределах N*2,048 Мбит/с, N=1..21 с учетом условия, что пропускная способность всех 6 портов не должна превышать 21*2,048 Мбит/с
РТК.35.43	Модуль служебной связи и канала ТЧ	1 канал с интерфейсом задаваемым пользователем: FxS (абонентский комплект); FxO (станционный комплект); Канал ТЧ 2-х проводной. Канал используется для организации внутренней связи между полукомплектами аппаратуры, с использованием обычного телефонного аппарата, или для связи любого полукомплекта с офисной АТС и ТФОП, или специальным каналом связи
РТК.35.41	Модуль передачи данных, содержащий 2 канальных окончания, каждое из которых поддерживает работу следующих интерфейсов: V.35; V.36; X.21; RS-530A; RS-530; RS-232С/V.24/V.28	Модуль передачи данных поддерживает следующие последовательные интерфейсы V.35; V.36; X.21; RS-530A; RS-530; RS-232С/V.24/V.28. Выбор скорости передачи и типа интерфейса каждого канала производится пользователем программно
РТК.35.45	Заглушка модуля служебной связи	Предназначена для закрытия модуля служебной связи, если он не используется
РТК.35.46	Заглушка модуля расширения	Предназначена для закрытия пустых мест для модулей расширения

Гарантия.

Гарантийный срок в России: 3 года с момента отгрузки.

В течение этого срока мы гарантируем бесплатный ремонт вышедшего из строя оборудования и бесплатное обновление программного обеспечения.

Технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) позволяет создавать надежные транспортные сети и гибко формировать цифровые каналы в широком диапазоне скоростей - от нескольких мегабит до десятков гигабит в секунду. Основная область ее применения - первичные сети операторов связи. Мультиплексоры SDH с волоконно-оптическими линиями связи между ними образуют среду, в которой администратор сети SDH организует цифровые каналы между точками подключения абонентского оборудования или оборудования вторичных (наложенных) сетей самого оператора - телефонных сетей и сетей передачи данных. Технология SDH находит также спрос в крупных корпоративных и ведомственных сетях, когда имеются технические и экономические предпосылки для создания собственной инфраструктуры цифровых каналов, например в сетях предприятий энергетического комплекса или железнодорожных компаний.

Каналы SDH относятся к классу полупостоянных (semipermanent) - формирование (provisioning) канала происходит по инициативе оператора сети SDH, пользователи же лишены такой возможности, поэтому такие каналы обычно применяются для передачи достаточно устойчивых во времени потоков. Из-за полупостоянного характера соединений в технологии SDH чаще используется термин «кросс-коннект» (cross-connect), а не коммутация.

Сети SDH относятся к классу сетей с коммутацией каналов на базе синхронного мультиплексирования с разделением по времени (Time Division Multiplexing, TDM), при котором адресация информации от отдельных абонентов определяется ее относительным временным положением внутри составного кадра, а не явным адресом, как это происходит в сетях с коммутацией пакетов.

С помощью каналов SDH обычно объединяют большое количество периферийных (и менее скоростных) каналов плезиохронной цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH). Сети SDH обладают многими достоинствами. Назовем главные среди них.

Гибкая иерархическая схема мультиплексирования цифровых потоков разных скоростей позволяет вводить в магистральный канал и выводить из него пользовательскую информацию любого поддерживаемого технологией уровня скорости без демультиплексирования потока в целом - а это означает не только гибкость, но и экономию оборудования. Схема мультиплексирования стандартизована на международном уровне, что обеспечивает совместимость оборудования разных производителей.

Отказоустойчивость сети. Сети SDH обладают высокой степенью «живучести» - технология предусматривает автоматическую реакцию оборудования на такие типичные отказы, как обрыв кабеля, выход из строя порта, мультиплексора или отдельной его карты, при этом трафик направляется по резервному пути или происходит быстрый переход на резервный модуль. Переключение на резервный путь осуществляется обычно в течение 50 мс.

Мониторинг и управление сетью на основе включаемой в заголовки кадров информации обеспечивают обязательный уровень управляемости сети вне зависимости от производителя оборудования и создает основу для наращивания административных функций в системах управления производителей оборудования SDH.

Высокое качество транспортного обслуживания для трафика любого типа - голосового, видео и компьютерного. Лежащее в основе SDH мультиплексирование TDM обеспечивает трафику каждого абонента гарантированную пропускную способность, а также низкий и фиксированный уровень задержек.

Сети SDH заняли прочное положение в телекоммуникационном мире. Сегодня они составляют фундамент практически всех крупных сетей - региональных, национальных и международных. Это положение еще более укрепилось в результате появления технологии спектрального мультиплексирования DWDM, поскольку сети SDH могут легко интегрироваться с этим новым типом оптических магистралей с поддержкой очень высоких скоростей в сотни гигабит в секунду. В магистральных сетях с ядром DWDM сети SDH будут играть роль сети доступа, т. е. выполнять те же функции, которые сети PDH играют по отношению к SDH.

Технологии SDH свойственны, конечно, и недостатки. Сегодня чаще всего говорят о ее неспособности динамически перераспределять пропускную способность между абонентами сети - свойстве, обеспечиваемом пакетными сетями. Значимость этого недостатка будет возрастать по мере увеличения доли и ценности трафика данных по отношению к стандартному голосовому.

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ

Технология синхронной цифровой иерархии первоначально была разработана компанией Bellcore под названием «синхронные оптические сети» (Synchronous Optical NETs, SONET) и по сути является развитием технологии PDH, появление которой в 60–е гг. позволило создать качественные и относительно недорогие цифровые каналы между телефонными станциями. PDH долгое время хорошо справлялась со своими обязанностями в качестве магистральной технологии, предоставляя пользователям каналы T1 (1,5 Мбит/с) - T3 (45 Мбит/с) в американском варианте, или каналы E1 (2 Мбит/с) - E3 (34 Мбит/с) - E4 (140 Мбит/с) в европейском и международном вариантах. Быстрое развитие телекоммуникационных технологий привело к необходимости расширения иерархии скоростей PDH и максимального использования всех возможностей, которые предоставляла новая среда - волоконно-оптические линии связи.

Одновременно с расширением линейки скоростей нужно было освободиться от выявленных за время эксплуатации этих сетей недостатков PDH, прежде всего, от принципиальной невозможности выделения отдельного низкоскоростного потока из высокоскоростного без полного демультиплексирования последнего. Сам термин «плезиохронный», т. е. «почти» синхронный, говорит о причине такого явления - отсутствии полной синхронности потоков данных при объединении низкоскоростных каналов в более скоростные. Для выравнивания скоростей нескольких низкоскоростных каналов с рассогласованными частотами, технология PDH предусматривает вставку нескольких дополнительных бит между кадрами каналов с относительно меньшими скоростями. Затем эти кадры одинаковой частоты мультиплексируются с чередованием бит в составной кадр второго и более высоких уровней иерархии. В результате для извлечения пользовательских данных из объединенного канала необходимо полностью демультиплексировать кадры объединенного канала. Например, если требуется получить данные одного абонентского канала на 64 Кбит/с из кадров канала E3, эти кадры придется демультиплексировать до уровня кадров E2, затем - до уровня кадров E1, и, наконец, демультиплексировать и сами кадры E1. Если сеть PDH используется только в качестве транзитной магистрали между двумя крупными узлами, то операции мультиплексирования и демультиплексирования выполняются исключительно в конечных узлах, и проблем не возникает. Но если необходимо выделить один или несколько абонентских каналов в промежуточном узле сети PDH, то эта задача простого решения не имеет. Как вариант предлагается установка двух мультиплексоров уровня T3/E3 и выше в каждом узле сети. Первый выполняет полное демультиплексирование потока и отвод части низкоскоростных каналов абонентам, а второй опять собирает оставшиеся каналы вместе с вновь вводимыми в выходной высокоскоростной поток. При этом количество работающего оборудования удваивается.

Другой вариант - «обратная доставка» (back hauling). В промежуточном узле, где нужно выделить и отвести абонентский поток, устанавливается единственный высокоскоростной мультиплексор, который просто передает данные транзитом дальше по сети без их демультиплексирования. Эту операцию выполняет только мультиплексор конечного узла, после чего данные соответствующего абонента возвращаются по отдельному физическому каналу на промежуточный узел. Естественно, такие взаимоотношения коммутаторов усложняют организацию сети, требуют ее тонкого конфигурирования, что ведет к большому объему ручной работы и ошибкам, а также не обеспечивают необходимую гибкость - для отвода данных абоненту необходим отдельный физический канал.

Кроме этого, в технологии PDH не были предусмотрены встроенные средства обеспечения отказоустойчивости и управления сетью.

Все эти недостатки были учтены и преодолены разработчиками технологии SONET, первый вариант стандарта которой появился в 1984 г. Затем она была стандартизована комитетом T1 ANSI. Международная стандартизация технологии проходила под эгидой Европейского института телекоммуникационных стандартов (ETSI) и CCITT, совместно с ANSI и ведущими телекоммуникационными компаниями Америки, Европы и Японии. Основной целью разработчиков международного стандарта было создание технологии, способной передавать трафик всех существующих цифровых каналов уровня PDH (как американских T1–T3, так и европейских E1–E4) по высокоскоростной магистральной сети на базе волоконно-оптических кабелей и обеспечить иерархию скоростей, продолжающую иерархию технологии PDH до скорости в несколько Гбит/с.

В результате длительной работы удалось создать международный стандарт на синхронную цифровую иерархию (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) - спецификации ITU-T G.702, G.703, G.704, G.707, G.708, G.709, G.773, G.774, G.782, G.783, G.784, G.957, G.958, Q.811, Q.812 и ETSI - ETS 300 147. Стандарты SONET также были усовершенствованы, и теперь оборудование и сети SDH и SONET стали совместимыми и могут мультиплексировать входные потоки практически любого стандарта PDH - и американского, и европейского.

ИЕРАРХИЯ СКОРОСТЕЙ И МЕТОДЫ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ

Поддерживаемая технологией SONET/SDH иерархия скоростей представлена в Таблице 1.

Таблица 1. Поддерживаемые скорости SDH/SONET.

В стандарте SDH все уровни скоростей (и, соответственно, форматы кадров для этих уровней) имеют общее название: Synchronous Transport Module level N (STM-N). В технологии SONET существует два обозначения для уровней скоростей: Synchronous Transport Signal level N (STS-N) в случае передачи данных в виде электрического сигнала, и Optical Carrier level N (OC-N) в случае передачи данных по волоконно-оптическому кабелю. Далее для упрощения изложения будем ориентироваться на STM-N.

С момента своего появления в странах бывшего «Cоюза» технология ISDN мгновенно спровоцировала бурный интерес к себе со стороны сетевых специалистов, что в первую очередь было обусловлено распространенностью данной технологии в Европе и, конечно же, превосходными скоростными и физическими показателями.

ISDN (Integrated Services Digital Network) – цифровые сети с интегральными (встроенными) услугами. Эта технология относится к сетям, в которых режим коммутации каналов является основным, а данные обрабатываются в цифровой форме. Идеи перехода телефонных сетей общего пользования (ТфОП) на полностью цифровую обработку данных высказывались давно. Сначала предполагалось, что абоненты этой сети будут передавать только голосовые сообщения. Такие сети получили название IDN (Integrated Digital Network). Термин «интегрированная сеть2 относился к интеграции цифровой обработки информации сетью с цифровой передачей голоса абонентом. Идея такой сети была предложена еще в 1959 году. Затем было решено, что такая сеть должна предоставлять своим абонентам не только возможность поговорить между собой, но и воспользоваться другими услугами: факсимильной связью, телексом (передача данных между двумя терминалами), видеотекстом (получение хранящихся в сети данных на свой терминал), голосовой почтой и рядом других. Предпосылка для создания такого рода сетей сложилась в середине 70-х годов. К этому времени уже широко применялись цифровые каналы Т1 для передачи цифровых данных между АТС, а первый мощный цифровой коммутатор телефонных каналов 4ESS был выпущен компанией Western Electric в 1976 году.

В результате работ, проводимых по стандартизации интегральных сетей в ССITT, в 1980 году появился стандарт G.705, в котором излагались общие идеи такой сети. Конкретные спецификации сети ISDN появились в 1984 году в виде серии рекомендаций I. Этот набор спецификаций был неполным и не подходил для построения законченной сети. К тому же в некоторых случаях он допускал неоднозначность толкования или был противоречивым, то есть в целом все эти спецификации на то время были «сырыми2 и требовали доработки. В результате, хотя оборудование ISDN и начало появляться с середины 80-х годов, оно часто было несовместимым, особенно если производилось в разных странах. В 1988 году рекомендации серии I были пересмотрены и приобрели более детальный и законченный вид, хотя некоторые неоднозначности сохранились. Не так давно – в 1992 и 1993 годах – стандарты ISDN были еще раз пересмотрены и дополнены.

Само внедрение данной технологии началось в конце 80-х годов, однако высокая технологическая сложность пользовательского интерфейса, отсутствие единых стандартов на многие жизненно важные функции, а также необходимость крупных капиталовложений для переоборудования телефонных АТС и каналов связи привели к тому, что процесс развития данной технологии затянулся на многие годы, и даже сейчас, когда прошло уже более 15 лет, распространенность сетей ISDN в нашей стране оставляет желать лучшего. Дольше всего в национальном масштабе эти сети работают в таких странах, как Германия и Франция.

Если судить о тех или иных типах глобальных сетей по коммуникационному оборудованию для корпоративных сетей, то может сложиться ложное впечатление, что технология ISDN появилась где-то в 1994-95 годах, так как именно в эти годы начали появляться первые маршрутизаторы, поддерживающие технологию ISDN.

Архитектура сети ISDN предусматривает несколько видов служб:

n некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);

n коммутируемая телефонная сеть общего пользования;

n сеть передачи данных с коммутацией каналов;

n сеть передачи данных с коммутацией пакетов;

n сеть передачи данных с трансляцией кадров;

n средства контроля и управления работой сети.

Как видно из приведенного списка, транспортные службы сетей ISDN действительно поддерживают очень широкий спектр услуг, включая популярные услуги frame relay. Кроме того, большое внимание уделено средствам контроля сети, которые позволяют маршрутизировать вызовы для установления соединения с абонентом сети, а также осуществлять мониторинг и управление сетью. Управляемость сети обеспечивается интеллектуальностью коммутаторов и конечных узлов сети, поддерживающих стек протоколов, в том числе и специальных протоколов управления.

Заметка

T1 - это системы (каналы), которые имеют пропускную способность, соответствующую 24 аналоговым каналам с полосой 0-3.3 кГц (американская версия стандарта). Частота бит в канале Т1 составляет 193*8000=1,554 Мбит/с (это стандарт США). Его европейский аналог - Е1 имеет 32 канала (30B+D+H) и пропускную способность 2048 кбит/c. В ISDN каналы 1,544 и 2,048 Мбит/с, форматы которых здесь описаны, называются первичными. вСкорости передачи 1,544 (кодирование B8ZS) и 2,048 Мбит/с (HDB3) называются первичными скоростями.

Oсновным элементом сети SDH является мультиплексор (см. Рисунок 1). Обычно он оснащен некоторым количеством портов PDH и SDH: например, портами PDH на 2 и 34/45 Мбит/с и портами SDH STM-1 на 155 Мбит/c и STM-4 на 622 Мбит/c. Порты мультиплексора SDH делятся на агрегатные и трибутарные. Трибутарные порты часто называют также портами ввода/вывода, а агрегатные - линейными. Эта терминология отражает типовые топологии сетей SDH, где имеется ярко выраженная магистраль в виде цепи или кольца, по которой передаются потоки данных, поступающие от пользователей сети через порты ввода/вывода (т. е. втекающие в агрегированный поток: tributary дословно означает «приток»).

Мультиплексоры SDH обычно делят на терминальные (Terminal Multiplexor, TM) и ввода/вывода (Add-Drop Multiplexor, ADM). Разница между ними состоит не в составе портов, а в положении мультиплексора в сети SDH. Терминальное устройство завершает агрегатные каналы, мультиплексируя в них большое количество каналов ввода/вывода (трибутарных). Мультиплексор ввода/вывода транзитом передает агрегатные каналы, занимая промежуточное положение на магистрали (в кольце, цепи или смешанной топологии). При этом данные трибутарных каналов вводятся в агрегатный канал или выводятся из него. Агрегатные порты мультиплексора поддерживают максимальный для данной модели уровень скорости STM-N, значение которой служит для характеристики мультиплексора в целом, например мультиплексор STM-4 или STM-64.

Иногда различают так называемые кросс-коннекторы (Digital Cross-Connect, DXC) - в отличие от мультиплексоров ввода/вывода, они выполняют коммутацию произвольных виртуальных контейнеров, а не только контейнера из агрегатного потока с соответствующим контейнером трибутарного потока. Чаще всего кросс-коннекторы реализуют соединения между трибутарными портами (точнее - виртуальными контейнерами, формируемыми из данных трибутарных портов), но могут применяться кросс-коннекторы и агрегатных портов, т. е. контейнеров VC-4 и их групп. Последний вид мультиплексоров пока встречается реже, чем остальные, так как его применение оправдано при большом количестве агрегатных портов и ячеистой топологии сети, а это существенно увеличивает стоимость как мультиплексора, так и сети в целом.

Большинство производителей выпускает универсальные мультиплексоры, которые могут использоваться в качестве терминальных, ввода/вывода и кросс-коннекторов - в зависимости от набора установленных модулей с агрегатными и трибутарными портами. Однако возможности использования таких мультиплексоров в качестве кросс-коннекторов весьма ограничен, поскольку производители часто выпускают модели мультиплексоров с возможностью установки только одной агрегатной карты с двумя портами. Конфигурация с двумя агрегатными портами является минимальной, обеспечивающей работу в сети с топологией кольцо или цепь. Такая конструкция мультиплексора не слишком дорога, но способна усложнить проектирование сети, если требуется реализовать ячеистую топологию на максимальной для мультиплексора скорости.

Кроме мультиплексоров в состав сети SDH могут входить регенераторы, они необходимы для преодоления ограничений по расстоянию между мультиплексорами, зависящих от мощности оптических передатчиков, чувствительности приемников и затухания волоконно-оптического кабеля. Регенератор преобразует оптический сигнал в электрический и обратно, восстанавливая при этом форму сигнала и его временные параметры. В настоящее время регенераторы SDH применяются достаточно редко, так как стоимость их ненамного меньше стоимости мультиплексора, а функциональные возможности несоизмеримы.

Стек протоколов SDH состоит из протоколов четырех уровней.

• Физический уровень, названный в стандарте фотонным (photonic), имеет дело с кодированием бит информации с помощью модуляции света.
• Уровень секции (section) поддерживает физическую целостность сети. Под секцией в технологии SDH подразумевается каждый непрерывный отрезок волоконно-оптического кабеля, посредством которого пара устройств SONET/SDH соединяется между собой, например мультиплексор и регенератор, регенератор и регенератор. Ее часто называют регенераторной секцией, имея в виду, что от оконечных устройств не требуется выполнение функций этого уровня мультиплексора. Протокол регенераторной секции имеет дело с определенной частью заголовка кадра, называемой заголовком регенераторной секции (RSOH), и на основе служебной информации может проводить тестирование секции и поддерживать операции административного контроля.
• Уровень линии (line) отвечает за передачу данных между двумя мультиплексорами сети. Протокол этого уровня работает с кадрами уровней STS-n для выполнения различных операций мультиплексирования и демультиплексирования, а также вставки и удаления пользовательских данных. Он осуществляет также проведение операций реконфигурирования линии в случае отказа какого-либо ее элемента - оптического волокна, порта или соседнего мультиплексора. Линию часто называют мультиплексной секцией.
• Уровень тракта (path) контролирует доставку данных между двумя конечными пользователями сети. Тракт (путь) - это составное виртуальное соединение между пользователями. Протокол тракта должен принять поступающие в пользовательском формате данные, например формате E1, и преобразовать их в синхронные кадры STM-N.

Хорошая проработка международных стандартов, описывающих структуру сигналов SDH, функции и электрические параметры аппаратуры, обеспечивает совместимость оборудования разных производителей. Это позволяет без проблем осуществлять взаимодействие между операторами различных сетей.

Основные характеристики SDH

Технология SDH описывается в рекомендациях ITU-T (G.702, G.703, G.704, G.707, G.708, G.709, G.773, G.774, G.782, G.783, G.784, G.957, G.958, Q.811, Q.812), ETSI (ETS 300 147). Североамериканская синхронная цифровая иерархия подчиняется системе стандартов SONET, разработанной ANSI (American National Standards Institute) - Американским национальным институтом стандартов.
Рассмотрим структуру сигналов SDH. Это синхронный транспортный модуль STM-N, где N определяется уровнем SDH. В настоящее время широко используются системы STM-1, STM-4, STM-16 и STM-64. Нетрудно заметить, что системы построены с кратностью 4. Таким образом, сформировалась следующая иерархия скоростей.

Синхронная цифровая иерархия

Базовым уровнем SDH является STM-1. Он характеризуется своим циклом с периодом повторения 125 мкс. Общепринято рассматривать цикл в виде прямоугольной таблицы, хотя, разумеется, данные передаются по линии последовательно. Как видно из рисунка цикл STM-1 содержит 9 строк по 270 байт (2430 байт). Первые 9 байт в каждой строке образуют заголовок цикла.

К преимуществам SDH следует отнести модульную структуру сигнала, когда скорость уплотненного сигнала получается путем умножения базовой скорости на целое число. При этом структура цикла не меняется и не требуется формирование нового цикла. Это позволяет выделять требуемые каналы из уплотненного сигнала без демультиплексирования всего сигнала.
На рисунке приводится схема мультиплексирования четырех потоков STM-1 в один поток STM-4. Из рисунка видно, что происходит по-байтное мультиплексирование таким образом, что все блоки секционных заголовков, указатель и полезный сигнал размещаются так же как и прежде.

В качестве полезной нагрузки сети, построенной на основе SDH, могут передаваться сигналы PDH, ячейки АТМ, любые неструктурированные цифровые потоки, имеющие скорость от 1,5 до 140 Мбит/с и удовлетворяющие рекомендации G.703. Такая универсальность обеспечивается применением контейнеров, переносящих по сети SDH сигналы нагрузки.
Контейнерный принцип хорошо известен и довольно широко применяется в современной технике связи. Эта идея оказалась очень практичной, ведь все операции на сети производятся с контейнерами и не затрагивают их содержимое. Таким образом, достигается полная прозрачность сети для передаваемой информации.
Формирование контейнеров для передачи данных с различной скоростью рассматривается ниже. Все контейнеры размещаются в части цикла STM-1, называемой Payload.
Во избежание потери синхронизации в аппаратуре SDH предусматривается скремблирование передаваемых сигналов. Дело в том, что в полезной информации могут присутствовать длинные цепочки нулей или единиц. При передаче по линиям электрических сигналов (например, в коаксиальном кабеле) эта проблема снимается выбором соответствующего кода линейного сигнала.
По рекомендации ITU-T G.703 следует применять код CMI (coded mark inversion code, двухуровневый код с инверсией посылок). В этом коде передаваемый ноль всегда представляется отрицательным уровнем в первой половине посылки и положительным уровнем во второй половине. Передаваемая единица представляется либо положительным уровнем, либо отрицательным уровнем в зависимости от значения предыдущего бита.
В подавляющем большинстве случаев для передачи сигналов STM используются оптические линии связи. В них используется линейный код NRZ (non return to zero, код без возврата к нулю).
Именно для обеспечения хронирующих перепадов в передаваемом сигнале STM по оптическим линиям связи используется операция скремблирования. Скремблер преобразует исходный цифровой поток в псевдослучайную последовательность. Генератор псевдослучайной последовательности построен на основе семиразрядного сдвигового регистра, сумматоров по модулю 2 (“исключающее ИЛИ”) и обратных связей согласно полинома 1+Х6+Х7. Скремблированию подвергается весь цикл STM-N кроме первых 9 байт заголовка. В первой строке заголовка передается сигнал цикловой синхронизации, что позволяет осуществлять синхронизацию без предварительного дескремблирования.

Построение сети SDH любой сложности обеспечивается довольно ограниченным набором функциональных узлов. С помощью их выполняются все операции по передаче информации и управлению на сети.
Основным функциональным узлом SDH является мультиплексор, предназначенный для организации ввода/вывода цифровых потоков с полезной нагрузкой. Различают два типа мультиплексоров: терминальные и ввода/вывода. Основное отличие между ними заключается в расположении на сети. Ниже, при рассмотрении типовых схем сетей SDH, это различие будет указано.
Кросс-коннекторы обычно непосредственно не обслуживают ввод/вывод нагрузки, а обеспечивают обмен между транспортными модулями сети SDH. Кросс-коннекторы применяются при объединении сетей или при сложной топологии сети. Кроме специализированных кросс-коннекторов функции локальной коммутации может выполнять мультиплексор.
Ряд функциональных узлов, таких как регенераторы, оборудование линейных трактов и радиорелейных линий обеспечивают функционирование собственно линий передачи сети SDH.
Обязательным функциональным узлом любой серьезной сети SDH является система управления, с помощью которой обеспечивается мониторинг и управление всеми элементами сети и информационными трактами.
В сетях SDH используются две типовых топологических схемы построения: “кольцо” и “цепь”. В их основе лежат мультиплексоры. В схеме “кольцо” применяются только мультиплексоры ввода/вывода (ADM -Add/Drop Multiplexer), а в схеме “цепь” - терминальные мультиплексоры (TM - terminal multiplexer) и ввода/вывода. Как видно из рисунка каждый мультиплексор имеет по две пары магистральных выходов, одна называется “восток”, а другая - “запад”. С помощью их обеспечиваются различные схемы резервирование или защиты.
Схемы защиты типа “1:1” и типа “1+1” образуются за счет организации двух встречных потоков. В первом случае на приеме анализируются сигналы с каждого направления и выбирается лучший для дальнейшей обработки. Во второй схеме существуют два кольца - основное и резервное. При сбоях в основном кольце происходит переключение на резервное, в случае разрыва кольца или выхода из строя мультиплексора образуется новое кольцо за счет организации заворотов на границах поврежденного участка.

Из рассмотренных типовых схем или их разновидностей можно создать сеть SDH любой архитектуры и любой сложности.

На рисунке представлена абстрактная сеть SDH, включающая в себя магистральный участок большой протяженности и подсети на концах этой магистрали.
В городе Б существуют две сети кольцевой архитектуры, объединенные с помощью кросс-коннектора. Через него информационные потоки могут попадать в магистральную сеть, выполненную по схеме “цепь”. В городе А расположена одна сеть кольцевой архитектуры. Обмен данными с магистральной сетью осуществляется с помощью мультиплексора ввода/вывода (ADM). Из-за большой протяженности магистральной сети, при отсутствии потребности в промежуточных пунктах ввода/вывода данных, на ней используются регенераторы, обеспечивающие восстановление формы сигнала. Такая схема организации требуется очень редко. Предпочтительнее вместо регенераторов использовать мультиплексоры ввода/вывода, которые так же обеспечивают регенерацию цифрового сигнала.
Участок сети между двумя терминальными мультиплексорами называют маршрутом. Между двумя соседними мультиплексорами (кросс-коннекторами) - мультиплексорной секцией, а между двумя соседними регенераторами или между регенератором и мультиплексоросм (кросс-коннектором) - регенерационной секцией.

Размещение данных в цикле STM-1 (mapping)

Как отмечалось выше, вся полезная информационная нагрузка (payload) передается при помощи контейнеров. Рассмотрим возможные типы контейнеров, их внутреннюю структуру и принципы формирования.
Определено следующее соответствие контейнеров скоростям передачи полезной информации (в кбит/с):

Этот ряд контейнеров соответствует международным рекомендациям (ITU-T G.709) и объединяет европейскую и североамериканскую схемы системы SDH (SONET). В европейский стандарт не входит контейнер С2.
На рисунке показана общая схема размещения сигналов в синхронной цифровой иерархии.

Сигнал PDH со скоростью 140 Мбит/с (139 264 кбит/с) при передаче через сеть SDH размещается в контейнерах С-4. Контейнеры С-4 следуют с периодом 125 мкс. Размер контейнера С-4 точно определен и составляет 2340 байт (9 строк по 260 байт) или 18720 бит. В то же время для размещения всех бит сигнала PDH со скоростью 140 Мбит/с требуется контейнер емкость всего 17408 бит (139 264 кбит/с: 8 кГц). Величина 8 кГц соответствует периоду повторения в 125 мкс. Таким образом, в контейнере С-4 остается еще место, которое не было заполнено сигналом PDH. Это пространство содержит:

• биты и байты грубого выравнивания (постоянный стаффинг) для согласования скорости плезиохронного сигнала с более высокой скоростью контейнера;
• биты точного выравнивания, используется положительный стаффинг (добавление бит);
• биты с информацией о наличии точного выравнивании;
• биты “балласта”, которые не имеют функционального назначения.

Для передачи в потоке STM-1 контейнера С-4 к нему добавляется путевой или трактовый заголовок РОН (Path OverHead) размером 9 байт. В результате этой операции образуется так называемый виртуальный контейнер VC-4, имеющий размер 2349 байт (9 строк по 261 байту).
Поскольку циклы STM-1 формируются непрерывно и синхронно по отношению ко всей сети, то для обеспечения передачи плезиохронных сигналов используют гибкую укладку виртуальных контейнеров VC-4 в потоке STM-1. Как будет показано ниже начало VC-4 размещается в одном цикле STM-1, остаток в следующем цикле.

Информация о начале виртуального контейнера VC-4, расположении его первого байта содержится в указателе PTR (Pointer). Подробнее указатели рассматриваются ниже.
В цикле STM-1 указатель PTR и Payload вместе называются административным блоком AU-4.

Указатель носит название AU-4 указатель (AU-4 PTR). Для получения полной структуры цикла STM-1 к блоку AU-4 добавляются секционные заголовки (SOH). На рисунке показана взаимосвязь между составляющими цикла STM-1 при размещении контейнера С-4.

В цикле STM-1 может быть передано 3 контейнера сигналов PDH co cкоростью 34 Мбит/с (34 368 кбит\с). Эти контейнеры носят название С-3. Если посмотреть с позиции скорости, то цикл STM-1 может передавать 4 сигнала со скоростью 34 Мбит/с, однако для совместимости с североамериканской системой SONET используется только 3 контейнера С-3.
Контейнер С-3 имеет размер 756 байт (9 строк по 84 байта) или 6048 бит. Период следования контейнера С-3 - 125 мкс. Для передачи сигнала PDH со скоростью 34 Мбит/с требуется емкость контейнера всего 4296 бит (34 368 кбит/с: 8 кГц). Контейнер С-3 также предназначается для размещения сигнала DS-3 североамериканской иерархии (44 Мбит/с). Для этого в контейнере С-3 задействуется только 5593 бита (44 736 кбит/с: 8 кГц).
Свободные биты, оставшиеся после размещения полезной нагрузки, используются так же как в контейнере С-4. Только для точного выравнивания используется двухсторонний стаффинг (добавление и вычитание бит).
К каждому контейнеру С-3 добавляется заголовок РОН и в результате получается виртуальный контейнер VC-3, имеющий размер 765 байт (9 строк по 85 байт).
Существует два способа размещения контейнера VC-3 в цикле STM-1. При первом способе каждому виртуальному контейнеру VC-3 в цикле STM-1, точнее в его указателе PTR, соответствует отдельный 3-х байтный указатель. Совокупность контейнера VC-3 и 3-х байтного указателя образует административный блок АU-3. Указатель называется указатель АU-3 (АU-3 PTR) и показывает начало соответствующего VC-3 в цикле STM-1. В стандартах ETSI, описывающих SDH, этот способ не рекомендуется для применения.
Второй способ основан на преобразовании трех блоков VC-3 в один блок VC-4. Для этого к виртуальному контейнеру VC-3 добавляется 3-х байтный указатель, получается трибутарный блок TU-3. При добавлении к нему 6 фиксированных выравнивающих байтов получается группа трибутарного блока TUG-3.

Для передачи по сети SDH, три полученных блока TUG-3 по-байтно мультиплексируются в виртуальный контейнер VC-4. На рисунке показан этот процесс.

Заметим, что для согласования размеров контейнеров (и, следовательно, для согласования скоростей) в контейнере VC-4 после РОН размещаются две колонки фиксированных байтов выравнивания. На рисунке приводится взаимосвязь между составляющими цикла STM-1 при размещении контейнеров С-3, согласно рекомендациям ETSI.

В цикле STM-1 может быть передано 63 контейнера сигналов PDH co скоростью 2 Мбит/с (2 048 кбит\с). Контейнер для передачи этого сигнала называется С-12. Период следования этого контейнера равен 125 мкс.
Емкость контейнера 34 байта (8 строк по 4 байта плюс 1 строка в 2 байта) или 272 бита. Для передачи сигнала PDH 2 Мбит/с требуется 256 бит (2 048 кбит/с: 8 кГц).
Свободные биты, оставшиеся после размещения полезной нагрузки, используются так же как в контейнерах С-4 и С-3, применяется двухсторонний стаффинг для точного выравнивания.
Виртуальный контейнер VC-12 образуется добавлением РОН размером в 1 байт в начало контейнера. При этом в 9 строке контейнера становится 3 байта, т.е. вся информация сдвигается назад на 1 байт.
Виртуальные контейнеры VC-12 передаются в составе сверхцикла (или мультифрейма), имеющего период в 500 мкс. Отметим, что сверхцикл передается за несколько циклов STM-1. Байты РОН каждого контейнера VC-12 одного сверхцикла составляют суммарный заголовок РОН. На рисунке показан составляющие сверхцикла. Значение байтов РОН (V5, J2, Z6 и Z7) будет пояснено при описании заголовка.

Трибутарный блок TU-12 образуется за счет добавления байта указателя к контейнеру VC-12. Размер TU-12 равен 36 байт (9 строк по 4 байта). Из сверхцикла контейнеров VC-12 образуется сверхцикл TU-12 путем добавления четырех байт указателя (TU-12 PTR). Значение имеют только первые три байта указателя, четвертый в настоящее время не имеет определенных функций. Подробнее данные указатели будут описаны ниже.
Три блока TU-12 путем по-байтного мультиплексирования образуют группу TUG-2 размером 108 байт (9 строк по 12 байт). Семь групп TUG-2 таким же образом объединяются в группу TUG-3 (рис. 5.13), при этом добавляется одина колонка фиксированных байтов выравнивания.

В полученной группе TUG-3 три байта, соответствующие указателю TU-3 PTR, называются NPI (Null Pointer Indicator) - индикатор “пустого” (не имеющего значения) указателя.
Из блоков TUG-3 формируется цикл STM-1 рассмотренным выше образом.

Указатели контейнеров (pointer)

Механизм указателей в SDH служит для синхронизации между различными трибутарными сигналами и циклом STM. Благодаря указателям не требуется взаимное согласование начала цикла SDH и цикла трибутарного сигнала, упакованного в виртуальный контейнер.
Указатели всегда размещаются на точно определенных местах в структуре сигнала SDH, благодаря чему возможен доступ к информации без демультиплексирования всего сигнала. Для выравнивания отклонений фазы и скорости передачи применяется двухсторонний стаффинг указателей.
Всего имеется три типа указателей:

указатели административного блока AU, AU-4 PTR и AU-3 PTR. Последний указатель применяется в североамериканской версии SDH и подробно рассматриваться не будет. Указатель AU-4 определяет размещение виртуального контейнера VC-4 в цикле STM-1;

указатель трибутарного блока TU-3, TU-3 PTR. Данный тип указателя используется размещения трех виртуальных контейнеров VC-3 в виртуальном контейнере VC-4;

указатели трибутарных блоков TU-11, TU-12 и TU-2. Эти указатели служат для размещения соответствующих виртуальных контейнеров VC-11, VC-12 и VC-2. Каждый их этих указателей передается по одному байту в трех первых циклах по 125 мкс в одном сверхцикле по 500 мкс. Байт на месте указателя в четвертом цикле сверхцикла не имеет значения и зарезервирован для будущих применений.

Байты указателей AU-4 PTR и TU-3 PTR содержат следующую информацию:

адрес начала соответствующего виртуального контейнера;

флаг новых данных;

биты точного выравнивания;

метка типа указателя (AU-4 PTR, AU-3 PTR или TU-3 PTR). В настоящее время эта метка не используется и должна иметь фиксированное значение;

байты, применяющиеся при использовании отрицательного выравнивания.

Байты указателей TU-11 PTR, TU-12 PTR и TU-2 PTR содержат информацию об адресе начала соответствующего виртуального контейнера и поле для возможности отрицательного выравнивания.

Значения указателя AU-4 PRT позволяют адресоваться только к каждому третьему байту области payload цикла STM-1. Диапазон адресов в котором возможно “плавающее” начало контейнера VC-4 начинается следом за блоком AU-4 PTR с адреса 0 и заканчивается адресом 782 в следующем цикле STM-1. На рисунке показано начало виртуального контейнера МС-4 с адреса 88.

Ниже представлена структура указателя AU-4 PTR.

Байты Н1 и Н2 содержат следующие поля:

поле флага новых данных, биты N. Данное поле может содержать два значения статуса “1001” и “0110”. Активный статус (“1001”) служит для уведомления приемника, что значение указателя было изменено. В последующих циклах и во время процедуры выравнивания используется неактивный статус (“0110”);

поле метки типа указателя, биты S. В настоящее время не используются и должны иметь фиксированное значение “10”;

поле значения указателя, 10 бит I и D. Эти биты имеют двойное назначение. Они могут определять значение указателя от 0 до 782 в десятичном исчислении. После передачи активного статуса в битах N значение указателя должно совпадать минимум в трех циклах. Для осуществления отрицательного выравнивания все D - биты инвертируются и в следующем AU-4 PTR значение указателя уменьшается на 1 (операция декремента). При положительном выравнивании инвертируются все I - биты и в следующем цикле осуществляется операция инкрементирования (значение указателя увеличивается на 1). Корректировка указателя допускается только один раз на четыре цикла для обеспечения подтверждения верности указателя.

Согласно рекомендациям ETSI байты “Y” и “1” не применяются и должны иметь постоянное значение. Байт “Y” содержит 1001SS11, где SS совпадают с полем метки типа указателя и имеют их же значение. Таким образом байт “Y” = “10011011”. Байт “1” всегда содержит “11111111”. В североамериканском варианте эти байты могут использоваться как дополнительные указатели.
Байты Н3 являются резервными байтами для передачи информации в момент отрицательного выравнивания.

Указатели TU-3 PTR используются при варианте размещения трех контейнеров VC-3 в одном контейнере VC-4. В этом случае из виртуального контейнера VC-3 образуются группа трибутарного блока TUG-3 путем добавления 3-х байтного указателя (TU-3 PTR) и 6 фиксированных байтов выравнивания.

На рисунке представлена схема адресации с помощью указателей TU-3 PTR. В контейнере VC-4, вслед за байтами маршрутного заголовка POH и фиксированными байтами выравнивания, следуют по-байтно мультиплексированные три группы TUG-3. Диапазон адресов начала контейнера VC-3 внутри группы TUG-3 простирается от 0 до 764.
В примере на этом рисунке первый контейнер VC-3 начинается с адреса 0, второй контейнер - с адреса 85, а третий - с адреса 594.
Структура байтов Н1, Н2 и Н3 указателя TU-3 PTR полностью совпадает со структурой AU-4 PTR и используется аналогичный механизм выравнивания фаз и скоростей сигналов.

Как ранее указывалось, виртуальные контейнеры VC-12 свехцикла образуют сверхцикл TU-12 при добавлении указателя TU-12 PTR. Роль этого указателя аналогична указателям AU-4 PTR и TU-3 PTR, а именно зафиксировать начало виртуального контейнера. В данном случае - начало сверхцикла виртуальных контейнеров VC-12. На рисунке изображено размещение сверхцикла VC-12 в свехцикле TU-12.
Назначение и структура байтов V1, V2 и V3 такое же как байтов Н1, Н2 и Н3. Отличие заключается в только в битах SS. Для рассматриваемого класса указателей значения этих битов несут смысловую нагрузку и определяют идентифицируют конкретный тип указателя. Для TU-11 PTR значение должно равняться “11”, для TU-12 PTR - “10” и для TU-2 PTR - “00”.
Десятиразрядное поле значения указателя TU-12 PTR может содержать значение от 0 до 139. Из этого следует, что сверхцикл VC-12 может быть передан с помощью 4-х или 5-ти циклов STM-1. В примере на рисунке значение указателя равно 0, т.е. сверхцикл VC-12 начинается сразу за байтом V2 указателя и для его передачи потребуется только 4 цикла STM-1. Байт V3 являются резервным и служит для передачи информации в момент отрицательного выравнивания. Механизм выравнивания аналогичен рассмотренным выше.
При передаче виртуальных контейнеров VC-12 в цикле STM-1 используется еще один специальный указатель. Это так называемый NPI указатель, появляющийся на месте указателя TU-3 PTR при объединении контейнеров VC-12 в группу TUG-3.
В NPI указателе поле флага новых данных содержит активный статус (“1001”), а десятиразрядное поле значения указателя имеет постоянное, ничего незначащее значение - “1111100000”. Байт Н3 естественно не используется в этом случае, так как все процедуры выравнивания осуществляются на уровне указателей TU-12 PTR.

Заголовки контейнеров и сигналов (overhead)

Заголовки играют важную роль в процессе передачи полезной информации с помощью циклов SDH. Заголовок всегда отделен от передаваемой нагрузки. Благодаря этому байты заголовка могут быть считаны, изменены или дополнены без затрагивания самой информации.
Известно, что заголовок цикла STM-1 состоит из трех частей:

• PTR - указатель административного блока (AU), определяющий положение отдельных уплотненных сигналов (контейнеров VC-4 и VC-3) в цикле STM-1.
• RSOH - заголовок регенерационной секции, содержащий сигналы управления, контроля и цикловой синхронизации для обеспечения работоспособности участков регенерации.
• MSOH - заголовок мультиплексорной секции, обеспечивают взаимодействие между мультиплексорами. Через регенераторы проходят без изменений.

Совместно RSOH и MSOH составляют секционный заголовок (SOH -Section Overhead). За счет этого заголовка в сигнале STM образуются сети управления и синхронизации, которые обеспечивают передачу сигналов синхронизации, сетевого управления, мониторинга и технического обслуживания, поддерживают служебные каналы связи.
На рисунке представлена карта распределения байтов заголовков RSOH и MSOH.

Рассмотрим назначения этих байтов:

• А1, А2 - сигналы выравнивания, цикловая синхронизация. Байт А1 содержит значение “11110110”, А2 - “00101000”.
• В1 - контроль ошибок регенерационной секции. Этот байт (контроль четности) создается на базе всех бит предыдущего цикла после скремблирования и записывается в текущем цикле до скремблирования.
• В2 - контроль ошибок мультиплексорной секции. Данные байты формируются на базе всего нескремблированного цикла за исключением байтов, входящих в заголовок RSOH. Результат записывается в соответствующие позиции перед скремблированием.
• С1 - идентификатор цикла STM-1. Присваивается каждому STM-1 перед уплотнением в STM-N.
• D1 - D3 - образуют канал передачи данных со скоростью 192 кбит/с в регенерационных секциях (DCC-R). Используются только в первом STM-1 цикла STM-N. Канал DCC-R служит для передачи управляющих команд и сигналов контроля между регенераторами и центром управления сетью.
• D4 - D12 - образуют канал передачи данных со скоростью 576 кбит/с в мультиплексорных секциях (DCC-M). Используются только в первом STM-1 цикла STM-N. Канал DCC-M создает линию связи между мультиплексорами и центром управления согласно рекомендации ITU-T G.784.
• Е1 - образует локальный служебный канал, который используется для речевой связи между регенераторами.
• Е2 - аналогично Е1, только между мультиплексорами.
• F1 - канал оператора сети SDH. Предусматривается для собственных нужд, возможна передача данных или речи. Используются только в первом STM-1 цикла STM-N.
• К1, К2 - байты сигнализации в системе автоматического переключения на резерв (APS). Используются только в первом STM-1 цикла STM-N. Кроме функции обеспечения автоматического переключения в байте К2 биты 6, 7 и 8 устанавливаются в “1” при передачи сигнала аварии AIS (Alarm Indication Signal). Поясним назначение сигнала AIS, он формируется если обнаружена ошибка, например потеря цикловой синхронизации STM-1 - секционный AIS или ошибка в виртуальном контейнере - трактовый AIS. Сформированный AIS посылается в том же направлении передачи как и неискаженные сигналы. Его цель - предотвратить генерацию сигналов аварии в последующем оборудовании. Если приемник мультиплексора не принимает сигнал или был принят сигнал AIS, то через биты 6, 7, 8 байта К2 передается комбинация “110”. Таким образом удаленной стороне сообщается об ошибках приема.
• S1 - служит для индикации наличия синхросигнала (например, от мастер-генератора) во входящем потоке STM-N. Используются только в первом STM-1 цикла STM-N.
• М1 - называется FEBE (Far End Block Error) и содержит число блоков с ошибками, обнаруженными с помощью байтов В2. Для STM-1 имеют смысл значения от 0 до 24, а для STM-4 - от 0 до 96. Остальные значения не должны формироваться.
• Z1, Z2 - зарезервированы для еще неопределенных функций.
• N - зарезервированы для национального применения.
• Остальные байты зарезервированы для будущего использования.

Кроме секционного заголовка SOH рекомендации ETSI определяют три вида трактовых заголовков (POH -Path Overhead), это VC-4 POH, VC-3 POH и VC-12 POH.
Заголовок РОН добавляется к соответствующим контейнерам С, образуя виртуальные контейнеры. На рисунке ниже приведены байты данных заголовков.

Рассмотрим назначение указанных байтов для VC-4 POH и VC-3 POH:

• J1 - этот байт является первым байтом виртуального контейнера и служит для передачи 64-байтной информации о трассе прохождения такого контейнера. Передача этой информации осуществляется циклически по одному байту в течении каждых 64 циклов.
• B3 - контрольный байт для обнаружения ошибок в виртуальном контейнере. Перед процедурой скремблирования виртуального контейнера по всем его байтам вычисляется данный контрольный байт, используется метод контроля четности. Сформированный байт записывается в поле В-3 последующего контейнера опять же перед процедурой вычисления контрольного байта и скремблированием.
• C2 - сигнальная метка. Служит для индикации содержимого виртуального контейнера. Определены следующие значения этой метки:
  - С2 = 00h - тракты контейнеров VC-3 и VC-4 не сформированы.
  - C2 = 01h - тракты контейнеров VC-3 и VC-4 сформированы, но отсутствует полезная информация.
  - C2 = 02h - тракт VC-4 сформирован для передачи 3-х групп TUG-3.
  - C2 = 12h - тракт VC-4 сформирован для передачи сигнала 140 Мбит/с.
  - C2 = 13h -тракт VC-4 сформирован и служит для передачи ячеек АТМ.
  - Все остальные значения зарезервированы для будущих применений.
• G1 - данный байт используется для сигнализации ошибок в обратном направлении. С помощью этого байта в сторону начала тракта передается сообщение о его состоянии и качественных показателей. Первые четыре бита называются FEBE (Far End Block Error) и передают число дефектных блоков, определенных с помощью контрольного байта В3. Имеют смысл значения от 0 до 8, все остальные интерпретиру.тся как 0, т.е. как отсутсвие ошибок. Пятый бит является индикатором аварии и называется FERF (Far End Receive Failure) и устанавливается в “1” при приеме AIS, пропадании или ошибки в сигнале, при неправильно сформированных сквозных трактах. Остальные биты байта G1 неиспользуются.
• F2, Z3 - зарезервированы для целей организации служебных линий связи оператора сети. В настоящее время еще нет точной спецификации этой возможности.
• H4 - индикатор (счетчик) положения полезной информации, распределенной по нескольким циклам (сверхцикл при передачи виртуального контейнера VC-12). С помощью этого индикатора можно определить наличие сверхцикла и идентифицировать отдельные циклы сверхцикла.
• Z4 - не используется, зарезервирован.
• Z5 - зарезервирован для эксплуатационных целей. Используется оператором сети как для подсчета входящих ошибок, так и для организации канала связи.

Трактовый заголовок виртуального контейнера VC-12 формируется в процессе передачи сверхцикла и состоит из четырех байтов. Ранее на рисунке приводится распределение этих байтов в составе сверхцикла.
V5 - данный байт заголовка служит для обнаружения ошибок, передает сигнальную метку и показывает состояние тракта. Для каждой задачи предопределены соответствующие биты этого байта. Биты 1 и 2 используются для обнаружения ошибок методом контроля четности. Бит 1 обеспечивает контроль четности нечетных (по счету в байте - 1, 3, 5 и 7) битов всех байтов предыдущего виртуального контейнера VC-12. Соответственно, бит 2 используется для контроля четности четных (по счету в байте - 2, 4, 6 и 8) битов. Контроль четности не производится по байтам V1, V2, V3 и V4, образующих указатель TU-12. Исключением является байт V3 в случае наличия отрицательного выравнивания. Бит 3 является индикатором FEBE, устанавливается приемной стороной и оценивается передающей. Является своего рода обратной связью. При обнаружении хотя бы одной ошибки с помощью 1 и 2 бита он устанавливается в значение “1” и этим сообщаеттся источнику тракта о наличии ошибок. Если ошибки не были обнаружены, то его состояние -”0”. Бит 4 не используется. Биты 5, 6 и 7 передают сигнальную метку. Значение “000” сообщает, что тракт контейнера VC-12 не сформирован. Значение “001” - тракт сформирован, но не определен (передается не стандартный сигнал). Значение “010” - передается асинхронный сигнал. Значение “100” - передается синхронный сигнал. Остальные комбинации значений (“101”, “110”, “111”) сообщают, что тракт сформирован и зарезервирован для использования в будущем. Бит 8 является индикатором аварии, сигнал FERF. Устанавливается в “1” и сообщает передающей стороне о пропадании сигнала или о приеме AIS.
J2 - используется для передачи трактовой метки, позволяющей отслеживать непрерывность соединения по тракту.
Z6, Z7 - зарезервированы для будущего использования.

На рисунке представлены участки “ответственности” каждого типа заголовка.

Контроль ошибок и управление в сетях SDH

С помощью соответствующих байтов и битов заголовков циклов STM и виртуальных контейнеров осуществляются процедуры контроля и управления на сети SDH.

Для обнаружения битовых ошибок используется процедура контроля четности или BIP (Bit Interleaved Parity). Эта процедура основывается на методе добавления “1” до четного числа. Если в некой битовой последовательности присутствует нечетное число “1”, то в контрольном разряде устанавливается дополнительная “1”. И наоборот, если число “1” - четное, то в контрольном разряде устанавливается “0”.
В SDH для обеспечения контроля по четности используются кодовые слова различной длины. Принцип формирования этих слов одинаков. Вся контролируемая битовая последовательность условно разбивается на блоки, равные длине конкретного кодового слова. Затем полученные блоки складываются по-битно в соответствии с правилом “исключающего ИЛИ”. Полученный результат представляет собой искомое контрольное кодовое слово. Другими словами происходит подсчет числа “1”, стоящих на соответствующих битовых позициях.
Полученное кодовое слово передается в соответствующем заголовке следующего цикла STM или виртуального контейнера. На приемной стороне вновь вычисляется кодовое слово и сравнивается с принятым словом из последующего информационного блока. Если эти слова совпали, то делается вывод о приеме без искажений. Используемые в SDH кодовые слова приведены на рисунке:

На участке регенерационной секции используется слово BIP-8, располагающееся в байте B1 заголовка RSOH. Это слово формируется из всех битов цикла после операции скремблирования и помещается в байт В1 следующего цикла перед скремблированием. Напомним, что операции скремблирования подвергается весь кадр за исключением первых 9 байт заголовка RSOH. Слово BIP-8 проверяется в каждом мультиплексоре и регенераторе.
На участке мультиплексорной секции используется кодовое слово BIP24, которое располагается в байтах В2 заголовка MSOH. Это справедливо для цикла STM-1. При использовании STM-N кодовое слово будет равно BIP-Nx24. Кодовое слово BIP-24 формируется перед операцией скремблирования из всего цикла STM-1 за исключением первых 3-х рядов SOH (это RSOH). Полученное значение помещается в байты В2 следующего цикла перед его скремблированием. Таким образом, значение BIP-24 не изменяется в регенераторах.
Для виртуальных контейнеров VC-3 и VC-4 используется кодовое слово BIP-8, располагающееся в байте В3 трактового заголовка POH. Это слово формурется из всех битов виртуального контейнера и помещается в РОН следующего контейнера. При формировании BIP-8 не учитываются биты указателя.
Для виртуального контейнера VC-12 используется кодовое слово BIP2, которое размещается в битах 1 и 2 байта V5 трактового указателя РОН. Слово BIP-2 формируется из всего сверхцикла VC-12 и размещается в последующем сверхцикле. На рисунке показаны действия каждого типа BIP.

Принимаемая сторона формирует несколько типов сигналов, несущих аварийную информацию. Имеются два вида сигналов - индикаторов ошибок. Это FEBE (Far End Block Error) - ошибка блока на дальнем конце и FERF (Far End Receive Failure) - отказ при приеме на дальнем конце. Различают путевые и секционные сигналы.
Для начала рассмотрим условия формирования сигнала FEBE. Этот сигнал посылается передающей стороне для уведомления об обнаруженных ошибках с помощью кодовых слов BIP.
Для передачи трактового FEBE виртуальных контейнеров VC-3 и VC-4 используются биты 1 - 4 байта G1 заголовка РОН. Для BIP-8 максимально может быть обнаружено 8 нарушений четности. Код FEBE содержит число таких нарушений и может принимать значение от 0 до 8. Все другие значения интерпретируются как 0.
Бит 3 байта V5 трактового заголовка РОН используется для передачи FEBE виртуального контейнера VC-12. Если этот бит равен “0”, то нарушений четности в кодовом слове BIP-2 не было обнаружено.
Для передачи секционного FEBE цикла STM-1 используется байт М1 заголовка MSOH. Для STM-1 значение FEBE может быть от 0 до 24, а для STM-N - от 0 до Nx24.
Сигнал FERF посылает уведомление передающей стороне об обнаружении на приемной стороне сигнала AIS или о невозможности осуществлять прием. Здесь речь идет о приеме сигналов от миультиплексоров SDH, расположенных далее по цепочке. Т.е. сигнал аварии FERF двигается сонаправлено передаваемому сигналу.

Для виртуальных контейнеров VC-3 и VC-4 путевой сигнал FERF передается в бите 5 байта G1. Для этого он устанавливается в “1”. Для виртуального контейнера VC-12 сигнал FERF передается битом 8 байта V5. Трактовый сигнал FERF устанавливается, если:

для BIP-8 норма битовых ошибок (Bit Error Rate) BER больше или равен 10 -4 ;

имеется ошибка в байте J1, искажение информации о трассе прохождения виртуального контейнера;

отсутствует сигнал виртуального контейнера.

Сигнал FERF для STM-1 передается в битах 6 - 8 байта К2, значение равно 110. Секционный FERF устанавливается, если:

для BIP-24 значение BER больше или равен 10 -3 ;

обнаружен сигнал AIS в секционном заголовке;

потеря сигнала цикловой синхронизации FAS;

потеря сигнала STM-1.

Сигнал AIS (Alarm Indication Signal) - сигнал индикации аварийного состояния формируется при обнаружении целого ряда ошибок в принимаемом сигнале. Цель сигнала AIS -предотвратить генерацию сообщений об ошибках в последующих по цепочке мультиплексорах или регенераторах. Прием сигнала AIS вызывает ответные действия (такие как блокировка канала) только в определенном терминальном оборудовании.
Сигнал AIS используется в PDH и SDH. В SDH при обнаружении сигнала AIS цикл STM-1 или STM-N полностью сохраняется и передается далее. В PDH этот сигнал показывает невозможность цикловой синхронизации FAS на дальнейших участках. Это происходит потому, что байты цикловой синхронизации и сложебное слово PDH заполняются лог. “1” для предачи сигнала AIS.
В SDH различают трактовый AIS и секционный AIS. Трактовый AIS соответствует виртуальным контейнерам иерархии SDH. Для трибутарных блоков TU - 1, 2, 3 указатель устанавливается в “1” в случае AIS TU. Для административных блоков AU - 3, 4 указатель устанавливается в “1” при AIS AU. Эти постоянные сигналы передаются в цикле STM-1 как искаженные трибутарные блоки.

Сигналы управления и контроля на сетях SDH передаются в заголовках RSOH и MSOH с помощью D байтов. В цикле STM-N для передачи этих сигналов используются D байты только первого STM-1.
Для организации технологической связи между составными частями территориально распределенной сети SDH используются каналы речевой связи. Эти каналы образуются за счет Е байтов заголовков RSOH и MSOH.