1.2. Информационные структуры и схема преобразований

Принципы ТС СЦИ реализуются на аппаратном уровне с помощью информационных цифровых структур, образуемых в сетевых слоях секций и трактов.

1.2.1 Информационные структуры

Термины и определения:

1) Синхронная цифровал иерархия (СЦИ)
Иерархический набор цифровых транспортных структур, стандартизированных для транспортирования соответственно адаптированной нагрузки по физическим сетям передачи.

2) Асинхронный режим переноса (Asynchronjus Transfer Mode, ATM)
Пакетный протокол передачи, использующий технологию асинхронного мультиплексирования разделенных временных интервалов. Базовым транспортным элементом протокола АТМ является информационный блок фиксированной длины (ячейка). Ячейка содержит информационное поле и заголовок. Основное назначение заголовка - идентифицировать ячейки, принадлежащие конкретному виртуальному каналу внутри мультиплексированных временных интервалов. ATM является протоколом, ориентированным на соединение.

3)Синхронныйрежимпереноса (Synchronous Transfer Mode, STM)
Режим переноса, основанный на передаче синхронных транспортных модулей STM-N, представляющий собой набор иерархических структур, полученных с помощью мультиплексирования базовых STM-1.

4) Синхронный транспортный модуль (СТМ)
Информационная структура, используемая для организации соединений в слое секций СЦИ. Состоит из информационной нагрузки и секционного заголовка (SOH), объединенных в блочную цикловую структуру с периодом повторения 125 мкс. Эта информация соответственно подготовлена для последовательной передачи со скоростью, синхронизированной с сетью. Базовый СТМ имеет скорость 155520 кбит/с и называется СТМ-1. Скорости высших СТМ в N раз выше. Определены N = 4, 16, 64 и 256.

СТМ-1 содержит одну группу административных блоков (AUG) и SOH. CTM-N содержит N AUG и SOH.

Значения N соответствуют уровням СЦИ.

5) Виртуальный контейнер (ВК-п)
Информационная структура, используемая для организации соединений в слое трактов СЦИ. Состоит из информационной нагрузки и трактового заголовка (РОН), объединенных в блочную цикловую структуру с периодом повторения 125 или 500 мкс. Информация, определяющая начало цикла ВК-n, обеспечивается обслуживающим сетевым слоем.

Определены два типа виртуальных контейнеров.

Виртуальный контейнер нижнего ранга (m = 12,2, 3) содержит один контейнер С-m плюс заголовок РОН виртуального контейнера нижнего ранга, относящийся к этому уровню.

Виртуальный контейнер верхнего ранга (n = 3,4) содержит либо один контейнер С-n, либо набор групп субблоков (TUG-2 или TUG-3) и заголовок РОН виртуального контейнера, относящийся к этому уровню.

6)Административныйблок (Administrative Unit-n, AU-n).
Информационная структура, обеспечивающая согласование между слоем трактов верхнего ранга и слоем мультиплексных секций. Состоит из информационной нагрузки (виртуальный контейнер верхнего ранга) и указателя административного блока, который обозначает отступ начала цикла нагрузки от начала цикла мультиплексной секции.

Один или более административных блоков, занимающих фиксированное положение в нагрузке СТМ, называются группой административных блоков (AUG).

7) Субблок или компонентный блок (Tributary Unit-m, TU-m)
Информационная структура, обеспечивающая согласование между слоем трактов нижнего ранга и слоем трактов верхнего ранга. Состоит из информационной нагрузки (виртуальный контейнер нижнего ранга) и указателя субблока, который показывает отступ начала цикла нагрузки относительно начала цикла виртуального контейнера верхнего ранга.

TU-m (m = 12,2, 3) состоит из ВК-m плюс указатель субблока.

Один или более субблоков, занимающих фиксированные позиции в нагрузке ВК-n верхнего ранга, называются группой субблоков (TUG). Группы определены так, чтобы получить возможность образования смешанной нагрузки из субблоков разных размеров для увеличения гибкости транспортной сети. TUG-3 содержит однородный набор идентичных TUG-2 или один TU-3.

8) Субсинхронные транспортные модули
Информационные структуры, используемые для организации соединений в слое секций СЦИ. Различают три типа субсинхронных транспортных модулей:

9) Контейнер (С-п).
Информационная структура, формирующая синхронную с сетью информационную нагрузку для виртуального контейнера. Каждому виртуальному контейнеру соответствует свой контейнер. Определены функции адаптации используемых на сети скоростей к ограниченному числу стандартных контейнеров.

10) Указатель (Pointer)
Индикатор, значение которого показывает отступ цикла виртуального контейнера относительно точки отсчета цикла транспортной единицы, которая его обслуживает.

11) Сцепка или конкатенация.
Процедура объединения нескольких виртуальных контейнеров, в результате которой их совокупная емкость может быть использована как один контейнер, в котором обеспечивается целостность последовательности бит.
Сценкой также называют иерархическую структуру, полученную в процессе объединения виртуальных контейнеров, которая передается в слое трактов СЦИ. Различаются два вида сцепки:

12) Тандемпое соединение. (Tandem Connection)
Транспортная сущность СЦИ, представляющая собой виртуальные контейнеры со специальным заголовком, которые передаются через несколько мультиплексных секций с неизменной информационной нагрузкой. Тандемное соединение образует подслой между слоями цифровых трактов и секций. Контроль тандемных соединений (Tandem Connection Monitoring) используется между точками окончания тандемных соединений для определения качества сигналов в зонах различных операторов.

13) СЦИ-размещение или преобразование (mapping)
Процедура адаптирования сигналов нагрузки к виртуальным контейнерам на границах сети СЦИ.

14) СЦИ-мультиплексирование или группообразование
Процедура адаптирования нескольких сигналов слоя трактов нижнего ранга к тракту верхнего ранга или нескольких сигналов слоя трактов верхнего ранга к мультиплексной секции.

15) СЦИ-корректирование или синхронизация (выравнивание)
Процедура, посредством которой в Субблок или административный блок вводится информация об отступе этого цикла от эталонной дочки отсчета цикла обслуживающею слоя.

В настоящее время определено пять синхронных уровней СЦИ, скорости передачи которых (155520 - 622080 - 2488320 - 9953280 39813120 кбит/с) жестко связаны отношением 1:4:16:64:256. Последние числа совпадают с номерами N уровней СЦИ. Скорость N-ого уровня в N раз выше скорости первого.

На рисунке 1.2 показан цикл СТМ-1. Он имеет период повторения Т = 125 мкс. Для удобства обозрения этот цикл изображается в виде прямоугольной таблицы из 9 рядов и 270 столбцов (М = 9 х 270 = 2430 элементов). Каждый элемент изображает 1 байт (8 бит) и соответствует скорости передачи 64 кбит/с, а вся таблица - скорости передачи 1-го уровня СЦИ: 64 х 2430 = 155520 кбит/с (U = 8 М/Т).

Рис. 1.2 Циклы СТМ-1, ВК-4

Первые 9 столбцов цикла СТМ-1 занимают служебные сигналы: секционный заголовок (SOH) и AU-указатель позиции первого байта цикла нагрузки. Остальные 261 столбец - нагрузка.

SOH несет сигналы системы обслуживания СЦИ в сетевых слоях секций и делится на заголовки регенерационной и мультиплексной секций (RSOH и MSOH).

RSOH действует в пределах регенерационной секции, a MSOH проходит прозрачно регенераторы и действует в пределах всей мультиплексной секции - от формирования до расформирования СТМ-1.

На рисунках 1.2 и 1.4 показано размещение контейнера С-4 в СТМ-1, а на рисунке 1.3 показана структура CTM-N со сцепкой контейнеров BK-4-NC.

Рис. 1.3 Структура CTM-N со сцепкой ВК-4- NC

Индикация конкатенации содержится в указателе AU-4-NC и используется для того, чтобы показать, что эта кратная N контейнеру С-4 полезная нагрузка, переносимая в (единственном) контейнере как единое целое. Столбцы со 2-го по N- ый контейнера ВК-4 NC определяются как фиксированная вставка (фиктивная нагрузка). Первый столбец ВК-4- NC используется как трактовый заголовок (РОН).

Перечень ВК- m, n приведен в таблице 1.1 ВК-12 и ВК-2 относятся к нижнему (т) рангу, а ВК-3 и ВК-4 - к верхнему (n). Во второй строке таблицы показан их полезный «объем», т. е. предельная скорость нагрузки, а в нижней строке - скорости передачи сигналов ПЦИ (округленно), размещение которых стандартизовано в этих контейнерах.

Цикл наибольшего виртуального контейнера ВК-4 содержит 9 рядов и 261 столбец. Первый столбец занимает РОН, а остальные 2340 элементов - контейнер С-4 (скорость передачи 2340 х 64 = 149760 кбит/с).

Рис. 1.4 Размещение контейнера С-4 в СТМ-1

Таблица 1.1

Аналогично построен виртуальный контейнер ВК- 3, отличающийся лишь количеством столбцов - 85. Контейнер С-3 имеет 84 столбца и вмещает полезную нагрузку 84 х 9 х 64 = 48384 кбит/с.

Виртуальные контейнеры нижнего ранга используют сверхцикл 500 мкс. На рис. 1.5 показан сверхцикл ВК-12. Байты V5, J2, N2 и К4 образуют заголовок тракта, а четыре группы по 34 байта нагрузки - контейнер С-12 с полезной емкостью 2176 кбит/с. ВК-2 имеет ту же структуру, но содержит 106 байтов в каждой из групп нагрузки.

Рис. 1.5 Сверхцикл ВК-12

Синхронные транспортные модули переносят виртуальные контейнеры верхнего ранга и обмениваются ими в узлах сети. Аналогично сами ВК-3,4 обмениваются контейнерами нижнего ранга. Эти процессы должны обеспечиваться компенсацией возможных на сети колебаний фазы и частоты ВК-n относительно цикла обслуживающей структуры. Упомянутая компенсация дополняется указанием начала цикла контейнера в цикле обслуживающего сетевого слоя. Обе операции выполняются механизмом указателей. Добавлением указателей к виртуальным контейнерам верхнего ранга образуются административные блоки (AU): AU = BK-n + AU-указатель. BK-4 образует блок AU-4, целиком загружающий СТМ-1. ВК-3 образует AU-3. В СТМ-1 вместо ВК-4 можно ввести три AU-3, имеющих собственные указатели и образующие группу AUG. Все AU-указатели занимают фиксированное положение в 4-й строке первых 9 столбцов цикла СТМ- 1.

Аналогичные операции выполняются при объединении сигналов трактов нижнего ранга в тракт верхнего. При этих операциях используются субблоки TU или компонентные блоки, образуемые добавлением указателей к виртуальным контейнерам: TU-m = BK-m + TU-указатель (m= 12,2,3). Один или более субблоков, занимающих определенные Фиксированные места в нагрузке вышестоящего ВК-n, называются группой субблоков TUG. TUG-3 может содержать один субблок TU-3 или однородный набор из семи TUG-2, а каждая TUG-2 -один TU-2 или однородный набор идентичных TU-12 (три). Субблоки побайтно мультиплексируются в цикле группы.

На рисунке 1.6 показана TUG-3 (в данном случае она совпадает с TU-3). Период повторения этой структуры 125 мкс.

Рис. 1.6 Циклы С-3, ВК-3, TUG-3

На рисунке 1.7 показан сверхцикл TU-12. Он представлен в виде ряда из 144 байтов и состоит из четырех циклов по 125 мкс. По сравнению с ВК-12 (рис. 1.4), данный сверхцикл содержит 4 новых байта: VI, V2, V3, которые составляют TU-указатель и V4 (резерв). Положение байтов TU-указателя в сверхцикле определяется байтом 114 заголовка тракта высшего ранга, показанном на рисунке 1.6.

Рис. 1.7 Сверхцикл TU-12

Аналогично построен сверхцикл TU-2, отличающийся от TU-12 числом байт в циклах 125 мкс: 108.

1.2.2 Схема преобразований

Схема преобразований СЦИ приведена на рисунке 1.8. В качестве полезной нагрузки показаны сигналы ПЦИ, хотя вместо них могут использоваться ячейки ATM и др. сигналы. Различные процессы преобразования обозначены тремя видами линий. Эти процессы можно проиллюстрировать на примере преобразования сигнала 139264 кбит/с (округленно 140 Мбит/с).

Размещение нагрузки в контейнерах показано тонкими линиями. Сигнал 140 Мбит/с размещается в С-4 асинхронно. Для подгонки скорости сигнала к скорости контейнера используются балластные биты и цифровое выравнивание. После добавления трактового заголовка РОН образуется виртуальный контейнер ВК-4. Асинхронная нагрузка может размещаться только при использовании плавающего режима мультиплексирования субблоков в контейнеры верхнею ранга, с помощью TU-указателей. Для синхронной нагрузки предусмотрен и фиксированный режим. В этом случае TU-указатели исключаются, места субблоков фиксированы и определяются AU-указателями.

Для сигналов, которые не вмещаются в один контейнер, имеется возможность использования сцепок контейнеров.

Ячейки ATM размещаются в контейнерах и их сцепках так, чтобы октеты ячеек совпадали с байтами контейнеров. Поскольку число байтов ячейки не всегда кратно числу байтов контейнера, ячейки могут выходить за пределы контейнеров. Предварительно поток ячеек скремблируется. Стандартизовано размещение ячеек в контейнерах ВК-4 и их сцепках. Рассматривается специальное использование для этой цели контейнеров ВК-2 и их сцепок.

Рис. 1.8 Схема преобразований СЦИ

Загрузка ВК-4 в СТМ-1 в общем случае требует корректирования фаз и скоростей передачи, т.к. СТМ-1 жестко синхронизируется с циклом секции данной линии, а ВК-4 может поступать с другого участка сети и иметь другую тактовую частоту и дополнительные колебания фазы. Необходимость корректирования показана пунктиром. Она выполняется механизмом указателя. Благодаря этому механизму ВК-4 получает возможность «плавать» внутри СТМ-1, причем начало его цикла определяется по значению указателя. Добавлением этого указателя к ВК-4 образуется административный блок AU-4 (в данном случае совпадает с группой административных блоков AUG). Аналогичные операции с указателями предусмотрены на уровнях TU-3, TU-2 и TU-12.

CTM-N образуется побайтным объединением N административных блоков с добавлением секционного заголовка, содержащего 9N столбцов: CTM-N = N х AUG + SOН. Это операция мультиплексирования. Каждая AUG занимает фиксированное положение в цикле CTM-N. Число объединенных AUG отмечается в RSOH. Мультиплексирование показано двойными линиями. Количество объединяемых блоков и субблоков указано у этих линий.

Взаимодействие сетей СЦИ с ПЦИ должно осуществляться на уровне сигналов, указанных в качестве нагрузки контейнеров С-n на рисунке 1.8.
Для взаимодействия с сетями европейской ПЦИ должны использоваться сигналы ПЦТ 2048 кбит/с (Е1), ТЦТ 34368 кбит/с (Е3) и ЧЦТ 139264 кбит/с (Е4).

Для сигнала Е1 должен использоваться путь преобразования: С-12/ВК-12/TU-12/TUG-2/TUG-3/BK-4/AU-4/AUG/CTM-N.

Для сигнала ЕЗ должен использоваться путь преобразования: C-3/BK-3/TU-3/TUG-3/VC-4/AU-4/AUG/CTM-N.

Для сигнала Е4 должен использоваться путь преобразования: C-4/BK-4/AU-4/AUG/CTM-N.

Соблюдение этих путей - необходимое условие сетевого взаимодействия. Для ПЦИ - сигналов оговариваются только скорости передачи, без ограничений по структурам циклов и др.

Сигналы ЕЗ и Е4 должны размещаться асинхронно, а Е1 -асинхронно, байтсинхронно, битсинхронно. Конкретные способы размещения сигналов Е1 на сети устанавливаются сетевыми операторами в соответствии с условиями, существующими на данных сетях или направлениях связи с учетом нижеследующего.

В отсутствие специального указания (по умолчанию) должно использоваться асинхронное размещение.

Асинхронное размещение сохраняет неизменной среднюю тактовую частоту сигналов при транспортировании через СЦИ-сеть, а потому является наиболее универсальным.

По мере создания синхронных зон, интегрирующих средства передачи и коммутации, возникает целесообразность синхронного размещения. Байтсинхронное размещение обеспечивает прямой доступ к каналам 64 кбит/с. В плавающем режиме мультиплексирования TU-12 в ВК-4 сохраняется возможность раздельного обращения к каждому виртуальному контейнеру, несущему Е1. В фиксированном режиме соответствующие указатели отключаются и доступ к каждому такому контейнеру обеспечивается только после расформирования ВК-4.
Байтсинхронное размещение предназначается для синхронных сигналов. Оно может использоваться в сочетании с двумя режимами мультиплексирования TU-12 в ВК-4:

Битсинхронное размещение предназначено для синхронных сигналов, не имеющих октетной структуры. Оно не должно использоваться для международных соединений.

Сеть СЦИ может использоваться в качестве физического слоя транспортной системы широкополосной цифровой сети с интеграцией служб, использующей ATM. Ячейки ATM должны транспортироваться по сети в качестве нагрузки виртуальных контейнеров и их сцепок, как, например, показано на рисунке 1.8.

В настоящее время определена и возможность передачи информационных структур СЦИ в сети ПЦИ, что позволяет обеспечить единое управление соединением и качеством функционирования на смешанной цифровой сети оператора, состоящей из ранее введенных в эксплуатацию участков сети ПЦИ и вновь вводимых участков сети СЦИ. Для этого в соответствии с Рекомендацией МСЭ-Т G.832 определены схемы преобразования СЦИ/ПЦИ, приведенные на рисунках 1.9 и 1.10.

Рис. 1.9
 

Рис. 1.10