ГЛАВА 1. ЦИФРОВЫЕ ИЕРАРХИИ

1.1. Плезиохронная цифровая иерархия

Плезиохронная цифровая иерархия ПЦИ (PDH) - это принцип построения цифровых систем передачи, которые используют групповой мультиплексированный ИКМ-сигнал, состоящий из цифровых 30-канальных потоков (2,048 Мбит/сек) и требующий синхронизации скоростей цифровых потоков на входе оборудования группообразования.

Под термином «плезиохронные» (то есть «почти синхронные») понимается то, что скорости входных 30-канальных групп немного отличаются друг от друга вследствие допустимой нестабильности задающего генератора каналообразующего оборудования этих потоков. Поэтому прежде чем приступить к объединению этих потоков в 2,048 Мбит/сек, их нужно привести к одной скорости передачи путем добавления специальных синхронизирующих битов выравнивания скоростей. Эта процедура нашла название «битовое выравнивание скоростей»(битовый стаффинг-bit staffing).

Биты выравнивания должны распознаваться на приемной стороне, когда происходит разделение (демультиплексирование) потоков из группового и выделение первоначального сигнала. Такой групповой сигнал, состоящий из нескольких элементарных плезиохронных 30-канальных групп, называется плезиохронной цифровой иерархией ПЦИ (Plesiochronous Digital Hierarchy -PDH).

В соответствии с принятыми в Европе стандартами при построении Цифровых Систем Передачи (ЦСП) объединяются 32 канала по 64 кбит/с. Из них 30 каналов предназначены для передачи пользовательской информации, а два являются служебными и используются для передачи сигналов синхронизации и управления. При этом поочередно из каждого канала передается по одному байту. Длительность цикла составляет 125 мкс, т.е. в групповом сигнале в течение 1 с передаются по 8 000 байт из каждого канала. Это дает цифровой поток, имеющий скорость 8 × 8000 х 32=2048000 бит/с = 2 Мбит/с (далее скорости округляются).

Следующие уровни иерархии образуются мультиплексированием четырех цифровых потоков предыдущего уровня, что приводит к скоростям 8 Мбит/с, 34 Мбит/с и 140 Мбит/с., что соответствует ряду коэффициентов: n=30, m=4, l=4, k=4, i=4. При этом объединение компонентных потоков в агрегатный осуществляется уже не побайтно, а побитно.

Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 30, 120, 480, 1920 и 7680 каналов. Эту схему иерархии будем называть ниже европейской системой иерархии (ЕС).

В Северной Америке и Японии были приняты другие стандарты ПЦИ, в соответствии с которыми в ЦСП первого уровня объединяются 24 канала по 64 кбит/с, что приводит к скорости 1,5 Мбит/с. При переходе ко второму уровню происходит мультиплексирование четырех потоков, а к третьему — семи, в результате чего возникают потоки со скоростями 6 Мбит/с и 45 Мбит/с соответственно. Обе системы ПЦИ приведены в табл. 1. Различия между ними делает весьма затруднительным их взаимодействие между собой.

Стандарты ПЦИ

Таблица 1

Параллельное развитие трех различных иерархий объективно мешало развитию глобальных телекоммуникаций в мире в целом, поэтому комитетом по стандартизации ITU-T, или МСЭ-Т, были сделаны шаги по их унификации и возможному объединению. В результате был разработан стандарт, согласно которому:

1. Были стандартизованы три (не считая основного) первых уровня американской иерархии (DS1-DS2-DS3), четыре уровня японской иерархии (DS1-DS2-DSJ3-DSJ4) и четыре уровня европейской (E1-E2-E3-E4) в качестве базовых и указаны схемы кросс-мультиплексирования иерархий (взаимного перехода из одной иерархии в другие), например, из европейской иерархии в американскую иерархию (с первого на второй уровень) и обратно (с третьего на четвертый уровень), а также из японской иерархии (с третьего уровня) в европейской иерархию (на четвертый уровень), см. рис. 1 (коэффициенты мультиплексирования проставлены на линиях связи блоков).

2. Последние уровни иерархий (274, 397 и 565 Мбит/с, соответственно) не были рекомендованы в качестве стандартных.

3. Была сохранена ветвь 32064 – 97728 кбит/с (приближенно 32 – 98 Мбит/с) в японской иерархии, т.е. уровни DSJ3 и DSJ4, соответствующие уровням DS3 и DS4 в американской иерархии, и Е3 и E4 в европейской иерархии. Уровень DSJ3 фактически соответствует уровню E3, что облегчает кросс-мультиплексирование с третьего уровня (DSJ3) на четвертый (E4).

Характерной особенностью PDH является то, что мультиплексирование потоков осуществляется по шагам:

2 Мбит/с ´ 4 Þ 8 Мбит/с х 4 Þ 34 Мбит/с х 4 Þ 140 Мбит/с (рис.2).

Доступ к любому потоку Е1 (2 Мбит) из сформированного потока Е4 (140 Мбит) возможен только после полного демультиплексирования (расшивки), для чего необходимо пройти через все ступени преобразований вниз, что неизбежно приводит к увеличению количества оборудования. Причиной таких громоздких преобразований является то, что применяя технику побитового выравнивания скоростей на каждом уровне иерархии, невозможно указать точное место нахождения сигнала 2 Мбит/с без демультиплексирования каждого уровня.

Рис. 2. Выделение первичного группового сигнала

из плезиохронного цифрового потока 140 Мбит/с

Недостатки плезиохронной цифровой иерархии

1. Трудность ввода и вывода каналов в промежуточных пунктах.
2. Наличие различных иерархий .

3. Отсутствие средств сетевого автоматизированного контроля и управления, без которых невозможно создать сеть связи, удовлетворяющую современным требованиям к качеству обслуживания и надежности.

4. При нарушениях синхронизации группового сигнала в ПЦИ-PDH

сравнительно большое время требуется на многоступенное восстановление синхронизации компонентных потоков.

5. Небольшое количество служебной информации. Из-за этого становится

невозможной маршрутизация транспортных потоков, что существенно снижает способность транспортной сети к поддержанию связи во время отказов отдельных участков.

Преодолеть недостатки, оставаясь в рамках ПЦИ-PDH, было невозможно. Поэтому, когда в середине 80-х годов применение волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) позволило существенно повысить скорости передачи, а внедрение цифровых коммутационных станций дало возможность создавать полностью цифровые синхронные сети, началась работа по переходу к СЦИ-SDH (sinhronius digital hierarhy).

1.2. Синхронная цифровая иерархия

В 1988 г. МККТТ принял концепцию построения ЦСП, получившую назва­ние "Синхронная Цифровая Иерархия" (СЦИ), разработанную с учетом миро­вого опыта создания цифровых сетей.

Синхронная цифровая иерархия - это иерархический комплекс цифровых структур, предназначенный для транс­портирования специально адаптированной нагрузки по физическим сетям.

Эти цифровые структуры формируются в аппаратуре систем передачи СЦИ. Применение термина "транспортирование" означает, что в сети, помимо передачи информационных цифровых сигналов, обеспечивается выполнение функций контроля качества передачи, управления и обслуживания (Operation, Administration and Menegement - OAM).

Идея СЦИ предложена в 1984 году фирмой "Bellcore". Основой для СЦИ послужила синхронная оптическая сеть США "SONET" (synchronous optical network), в которой, наряду с каналами передачи 64 кбит/с и 2 Мбит/с, образуются ЦК с большими скоростями передачи сигналов.

Синхронная цифровая иерархия получила распространение благодаря развитию технологии волоконно-оптических кабелей, используемых в качестве среды распространения сигнала SDH. За основной формат сигнала SDH был принят синхронный транспортный модуль STM-1, имеющий скорость передачи 155,52 Мбит/с и позволяющий инкапсулировать все сигналы PDH. Выбор скорости передачи первого уровня в 155 Мбит/с обусловлен необходимостью сопряжения с уровнями американской сети SONET (51,84·3=155,52 Мбит/с) и европейской сети - Е4 (140 Мбит/с).

В системах передачи СЦИ, как и во всех существующих ЦСП, реализован иерархический (многоступенчатый) принцип построения (табл. 2). В настоящее время приняты пять уровней иерархии, классификационным признаком которых является скорость передачи многоканального сигнала.

Ступени СЦИ

Таблица 2

Термин "инкапсуляция" определяет принцип передачи сигналов в сети SDH и означает метод последовательных вложений. Транспортный модуль STM-n (n = 1, 4, 16, 64) представляется в виде некоторого контейнера стандартного размера имеющего заголовок (для управления и маршрутизации контейнером) и внутреннюю ёмкость для размещения полезной нагрузки, где размещаются контейнеры меньших размеров, имеющие свои заголовки.

Модуль STM-1 состоит из 2430 байт и обычно изображается в виде таблицы из 9 строк по 270 байт. Период повторения STM-1 составляет 125 мкс, что соответствует частоте повторения 8000 Гц. Каждый байт соответствует каналу со скоростью передачи 64 кбит/с.

STM-1 содержит три основные блока (Рис.3):

секционный заголовок SOH (Section Overhead)

блок нагрузки (payload)

указатель PTR (pointer)

Рис.3. Структура STM-1

Новые информационные структуры в СП-СЦИ:

-контейнер (Conteiner - С);

-виртуальный контейнер (Virtual Conteiner - VC);

-субблок (Tributary Unit - TU);

-групповой субблок (Tributary Unit Group - TUG);

-административный блок (Administrative Unit - AU);

-групповой административный блок (Administrative Unit Group - AUG);

-синхронный транспортный модуль (Synchronous Transport Module STM).

Все указанные структуры являются циклическими с фиксированным периодом повторения (рис. 4).

Первичной информационной структурой является контейнер, который формируется непосредственно из входного сигнала ПЦИ. Все последующие информационные структуры образуются путем добавления к контейнеру служебных сигналов, которые в СП-СЦИ называются «заголовки» (Over Head -ОН) и «указатели» (PoInteR - PTR). Именно с помощью заголовков и указателей реализуются функция контроля качества передачи, управления и обслуживания (ОАМ).

При разработке SDH преемственность технологий была соблюдена, то есть транспортировка потоков PDH поддерживается путем упаковки в стандартные контейнеры SDH.

Рис.4. Мультиплексирование в СЦИ

Системы передачи СЦИ имеют некоторые специфические особенности.

1. Синхронную передачу и мультиплексирование. Элементы сети используют один задающий генератор, поэтому вопросы построения системы синхронизации становятся особо важными.

2. Предусматривает прямой ввод/вывод потока Е1.

3. Надёжность и самовосстанавливаемость сети, обусловленные тем, что, во-первых, сеть использует волоконно-оптические кабели, передача по которым не подвержена действию электромагнитных помех, во-вторых, архитектура и гибкое управление сетями позволяет использовать защищенный режим работы, допускающий два альтернативных пути распространения сигнала с почти мгновенным переключением в случае повреждения одного из них, а также обход поврежденного узла сети, что делает эти сети самовосстанавливающимися.

4. Выделение полосы пропускания по требованию – услуга, которая раньше могла быть осуществлена только по заранее спланированной договоренности, теперь может быть предоставлена в считанные секунды путем переключения на другой канал.

5. Прозрачность для передачи любого трафика, что обусловлено использованием виртуальных контейнеров для передачи трафика, сформированного другими технологиями (АТМ, ISDN, Frame Relay).

6. Гибкость управления сетью, обусловленная наличием большого числа широкополосных каналов управления.

7. Особый способ формирования многоканального сигнала. Здесь в качестве исходных сигналов взяты сигналы ПЦИ.

8. Побайтное объединение входных сигналов.

9. Введен новый термин «мультиплексная секция» (Multiplexer Section - MS).

Недостатки СЦИ:

1. Более сложная технология из-за необходимости фиксации фазовых соотношений между нагрузкой и заголовком.

2. Побайтное выравнивание может приводить к большему джиттеру, чем побитное.

3. Отсутствует однозначный порядок преобразования сигналов всех ПЦИ, что требует дополнительной аппаратной поддержки.

В рамках СЦИ разработана не только новая иерархия скоростей передачи и система преобразования цифровых сигналов, но и перспективная концепция построения и развития сетей связи, поддерживаемая системой международных стандартов.

Концепция СЦИ предполагает использование разработанных методов взаимодействия открытых систем, разделение сетевых ресурсов на отдель­ные уровни, имеющие перспективные интерфейсы (стыки) и протоколы взаи­модействия, которые будут актуальны в условиях непрерывной модерниза­ции сетей электросвязи.

Применение СЦИ в сетях военной связи определено в качестве концепции развития системы управления ВС РФ.

Дата добавления: 2014-10-14; просмотров: 990; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!