Synchronous Digital Hierarchy SDH 2014 Модель сети

Synchronous Digital Hierarchy SDH 2014

Модель сети, предложенная МСЭ-Т

Функциональная схема сети 3

Модель взаимодействия открытых систем Тип данных Уровень (layer) Функции 7. Прикладной (application) Доступ к сетевым службам 6. Представительский (presentation) Представление и шифрование данных 5. Сеансовый (session) Управление сеансом связи 4. Транспортный (transport) Прямая связь между конечными пунктами и надежность Пакеты 3. Сетевой (network) Определение маршрута и логическая адресация Кадры 2. Канальный (data link) Физическая адресация Биты 1. Физический (physical) Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данным Данные Сегменты

Телекоммуникационная транспортная сеть • Транспортная сеть – часть сети, которая выполняет функции прозрачной транспортировки (переноса) всех видов сообщений от источников из одной сети доступа к получателям сообщений в другой сети доступа. Транспортная сеть включает системы передачи, относящиеся к ним средства контроля, оперативного переключения, резервирования, управления. • Основной задачей транспортной сети является осуществление транспортной функции – доставка информации по назначению: от порта одной сети доступа к порту другой сети доступа. • Сеть доступа – это та часть сети, которая связывает источник (приемник) сообщений с узлом доступа, являющимся граничным между сетью доступа и транспортной сетью. Наряду с передачей пользовательской информации обеспечивает управление передачей и коммутацией (сигнализация, управление, маршрутизация вызовов).

Характерные особенности транспортных сетей • постоянный рост пропускной способности, связанный с увеличением объема передаваемого трафика; • все более широкое использование технологий пакетной коммутации, поддерживающих передачу всех видов трафика с заданными параметрами качества; • управление полосой пропускания для каждого соединения при достаточно редких запланированных изменениях; • полная прозрачность для передаваемого трафика (данные не изменяются, не анализируется их содержание, данные одного пользователя изолированы от данных другого, сохраняется их исходное упорядочение); • быстрое реагирование на аварийные ситуации и восстановление своей работоспособности за несколько десятков миллисекунд.

Иерархическое представление сети 7

8

SDH • Синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy - SDH) является всемирным стандартом технологии передачи. Определена рекомендациями (стандартами) ITU-T G. 707. • Первичным цифровым потоком SDH является синхронный транспортный модуль STM-1 (Synchronous Transport Module). • Скорость передачи STM-1 – 155, 52 Мбит/с. • Дальнейшее увеличение скорости передачи достигается мультиплексированием с коэффициентом 4. • Образуются модули STM-N. В настоящее время стандартизированы модули с N=1, 4, 16, 64, 256. 9

Иерархия SDH Уровень SDH Скорость, Мбит/с STM-1 155, 520 STM-4 622, 08 STM-16 2 488, 32 STM-64 9 953, 28 STM-256 39 813, 12 10

Особенности SDH • Синхронизация сетевых элементов (оборудования сети) от одного прецизионного задающего генератора. • Побайтное синхронное объединение (мультиплексирование) на основе указателей. • Фазовые соотношения между циклом STM-n и пользовательской информацией фиксируется посредством указателей. Обработка указателей обеспечивает возможность доступа к любому сигналу в высокоскоростном потоке STM-n без дополнительных ступеней мультиплексирования/ демультиплексирования. 11

Особенности SDH • Возможность функционирования в плезиохронном режиме. Фазовое соотношение регулируется положительным, нулевым или отрицательным побайтным выравниванием. • Побайтное выравнивание может приводить к большему джиттеру, чем побитное. • Мультиплексирование выполняется таким образом, что структура результирующего модуля STM-n во многом повторяет структуру STM-1. 12

Уровневая архитектура сети SDH 13

Слой каналов (КК, КП, аренда каналов) VC-12 VC-3 VC-4 Слой трактов низшего порядка VC-12 Слой трактов высшего порядка Транспорт SDH Мультиплексорная секция Регенераторная секция Слой среды передачи ОВ, радиолинии 14

Структура тракта SDH 15

Европейская схема мультиплексирования SDH 16

VC-n = C-n + POH TU-n = VC-n + TU PTR AU-4 = VC-4 + AU PTR AUG = AU-4 STM-N = N AUG + SOHSTM-N VC - Virtual Container POH - Path Overhead TU - Tributary Unit PTR - Pointer TUG - Tributary unit group AU - Administrative Unit AUG - AU group STM - Synchronous Transport Module SOH - Section Overhead 17

Схема мультиплексирования SDH Е 4 Е 31 Е 32 С-2 Е 21 Размещение Е 12 Е 11 18

19

20

Контейнер C-n • Для передачи в составе модуля STM-N исходный цифровой сигнал должен быть помещен в соответствующий контейнер. • Термин "контейнер" описывает циклическую информационную структуру синхронной сети определенной емкости, требуемую для передачи цифрового сигнала. • Размер контейнера указывается в байтах. • Все байты одного цикла контейнера передаются за 125 мкс (VC-4, VC-3) или 500 мкс (VC-12). • Изначально размеры контейнеров соответствовали цифровым потоками PDH С-11 100 500 1 544 С-12 136 500 2 048 С-2 424 500 6 312 С-3 756 125 44 736 или 34 368 С-4 2340 125 139 264 21

Контейнер C • • Размещение в контейнерах выполняется с помощью побитного выравнивания для сигналов PDH, причем используется как положительное, так и двустороннее выравнивание. Контейнер содержит: – Собственно передаваемую нагрузку (например, цифровой поток PDH) – Фиксированные байты и биты выравнивания (фиксированная вставка). Эти байты и биты никогда не переносят нагрузки и используются только для приближенного увеличения скорости передачи до скорости передачи соответствующего контейнера. – Биты цифрового выравнивания. В этих битах по необходимости могут размещаться биты нагрузки или биты вставки. – Биты управления выравниванием показывают приемнику, что именно в данный момент располагается в битах цифрового выравнивания: биты нагрузки или биты вставки. 22

Размещение сигналов PDH в контейнерах С-n • • • Потоки PDH согласуются со скоростями передачи контейнеров с помощью побитного и побайтного выравнивания. Скорость передачи контейнера всегда выше скорости передаваемого потока PDH. Контейнеры могут рассматриваться как некий кадр, в котором передаются потоки PDH. В состав контейнера входят – – – • • • информационные биты (I) биты выравнивания (S) биты управления выравниванием (C), биты заголовка биты фиксированной вставки. Позиции всех бит в контейнере точно определены. Скорость потока PDH приблизительно выравнивается со скоростью контейнера с помощью бит фиксированной вставки, а биты выравнивания используются для точного согласования скоростей. Под размещением потока ПЦИ в контейнере понимается конкретное расположение указанных бит. 23

Виртуальный контейнер VC-n • При формировании VC-n (Virtual Container) к контейнеру С-n добавляется трактовый (маршрутный) заголовок POH (Path Overhead). • VC-n передается по сети как неизменяемая единица. • В POH содержится служебная информация, позволяющая отслеживать надежность транспортировки VC-n через сеть от источника к получателю, а также служебная информация для целей контроля и управления сетью. • POH добавляется в начале тракта при формировании VC-n и устраняется в конце тракта при его расформировании. • В зависимости от размера виртуальный контейнер может транспортироваться в модуле STM-N непосредственно или может быть объединен в больший VC, который затем непосредственно транспортируется в STM-1. 24

• Различают виртуальные контейнеры высшего уровня HO (high-order) и низшего уровня LO (low-order). • Все контейнеры, передаваемые в составе одного “большого” контейнера относятся к контейнерам нижнего уровня LO. Контейнерами уровня LO являются VC-11, VC-12 и VC-2. VC-3 относят к уровню LO, если этот контейнер передается в составе VC-4. • Контейнеры, непосредственно переносимые в модуле STM -1, относятся к уровню HO. VC-4 - контейнер уровня HO. • На основе VC-n организуются тракты высшего и низшего порядка 25

Компонентный блок TU • VC нижнего уровня могут «плавать» внутри VC высшего уровня. (начало VC низшего уровня может смещаться по фазе относительно начала VC высшего уровня) • Для отражения фазовых соотношений между VC используются указатели (TU pointer), помещаемые в фиксированном месте VC высшего уровня. • Компонентным блоком TU (Tributary Unit) называется информационная структура, используемая для описания составляющих виртуального контейнера высшего уровня HO, внутри которого может «плавать» VC низшего уровня LO • Стандартизированы компонентные блоки TU-11, TU-12, TU-2, TU-3. • При формировании TU-n реализуется механизм выравнивания на основе указателей компонентных блоков TU pointer. 26

Группа компонентных блоков TUG • Перед объединением в контейнер высшего уровня несколько TU синхронно побайтно объединяются в одну группу. Такая группа называется группой компонентных блоков TUG (Tributary unit group). • Определены TUG-2 и TUG-3. 27

Административный блок AU • Для транспортировки виртуальных контейнеров высшего порядка VC 4 и VC-3 непосредственно в STM-N создается новая структура – административный блок AU-n (Administrative Unit). • AU-n содержит указатель pointer (AU_PTR) и полезной нагрузки. • АU отражают фазовые соотношения между модулем STM-N и соответствующим виртуальным контейнером высшего порядка. • Различают AU-4 и AU-3. В модуле STM-1 можно передать один AU-4 или три AU-3. • Передача VC-3 возможна непосредственно в STM-1 3 AU-3=AUG • или путем следующих преобразований VC-3→TUG-3→VC-4→AUG. . 28

Группа административных блоков AUG • Несколько AU могут быть синхронно побайтно объединены в одну группу AU (AUG - AU group). • AUG представляет собой информационную структуру, соответствующую STM-1 без SOH. • AUG может состоять из одного AU-4 или трех AU-3 • STM-N формируется путем побайтного синхронного мультиплексирования N AUG и добавлением SOH соответствующего уровня. 29

Общая характеристика элементов STM Контейнер размер, байты скорость, кбит/с С-11 25 1600 С-12 34 2176 С-2 106 6784 С-3 756 48384 С-4 2340 149760 Виртуальный контейнер размер, байты скорость, кбит/с VC-11 26 1664 VC-12 35 2240 VC-2 107 6848 VC-3 765 48960 VC-4 2349 150336 Компонентный блок размер, байты скорость, кбит/с TU-11 27 1728 TU-12 36 2304 TU-2 108 6912 TU-3 768 49152 Группа компонентных блоков размер, байты скорость, кбит/с TUG-2 108 6912 TUG-3 774 49536 Административный блок размер, байты скорость, кбит/с AU-3 786 50304 AU-4 2358 150912 Группа административных блоков, размер, байты скорость, кбит/с AUG 2358 150912 30

Стандартизированные базовые элементы SDH C-n n = 11, 12, 2, 3, 4 VC-n = C-n + POH n = 11, 12, 2, 3, 4 TU-n = VC-n + TU PTR n = 11, 12, 2, 3 TUG-k = m*TU-n k = 2, 3 m = 1, 3, 4, 7 n = 11, 12, 2, 3 AU-n = VC-n + AU PTR n = 3, 4 AUG = 1*AU-4 или 3*AU-3 STM-N = N AUG + SOHSTM-N 31

Размещение потока 2 Мбит/с в С-12 • Для цифрового потока Е 12 со скоростью 2, 048 Мбит/с в составе С-12 используются – асинхронное, – бит-синхронное и – байт-синхронное размещения. • C-12 передается за сверхцикл длительностью 500 мкс. • Пи асинхронном размещении согласование скоростей выполняется при помощи двустороннего выравнивания. • При передаче байт-синхронного потока каждый из каналов со скоростью 64 кбит/с занимает один байт контейнера С-12 и, соответственно, STM-1. В этом случае при соответствующей обработке указателей возможен ввод/вывод каналов со скоростью 64 кбит/с непосредственно из STM-1. Однако, необходима обработка двух указателей (AU и TU PTR). 32

Формирование С-12 и VC-12 С-12 VС-12 R 32 байта (I) R R 32 байта (I) C 1 C 2 O O R R R 32 байта (I) J 2 R 136 байт, 500 мкс V 5 C 1 C 2 O O O O R R 32 байта (I) R R N 2 C 1 C 2 R R R S 2 C 1 C 2 O O R R S 1 I I I I 32 байта (I) 31 байт (I) R R K 4 140 байт, 500 мкс C 1 C 2 R R R S 2 S 1 I I I I 31 байт (I) R 33

Согласование скоростей С 1 111 С 2 111 000 000 S 2 S 1 Вид СС Бит ПСС вставки Бит Информ. Нет СС вставки бит Информ. ОСС бит 34

Байт-синхронное размещение сигнала Е 12 35

Маршрутный заголовок POH VC-12 VС-12 R 32 байта (I) R 125 мкс V 5 32 байта (I) R C 1 C 2 O O R R 32 байта (I) R 125 мкс N 2 C 1 C 2 R R R S 2 S 1 I I I I 31 байт (I) R 125 мкс K 4 500 мкс 140 байтов C 1 C 2 O O R R 125 мкс J 2 • Заголовок трактов нижнего порядка содержит байты V 5, J 2, N 2 и К 4. • Байт V 5 является первым байтом сверхцикла и его расположение указывается указателем компонентного блока. • Байт V 5 содержит информацию о контроле ошибок, статусе тракта VC-12 и метку сигнала. 36

Байт V 5 REI - remote error indication, извещение об удаленной ошибке RFI - remote failure indication, извещение об удаленном повреждении RDI - remote defect indication, извещение об удаленной аварии 37

Сигнальная метка b 5 b 6 b 7 Сигнал 0 0 0 Не определен 0 0 1 Неспецифическая полезная нагрузка 0 1 0 Асинхронное размещение 0 1 1 Бит-синхронное размещение 1 0 0 Байт-синхронное размещение 1 0 1 Совместно с байтом К 4 при виртуальной конкатенации 1 1 0 Тест-сигнал (ПСП) 1 1 1 VС AIS 38

POH VC-12 • J 2 – идентификатор точки доступа в тракт низшего порядка; используется для повторяющейся передачи метки пункта доступа тракта нижнего ранга, чтобы приемное оборудование тракта могло проверять непрерывность соединения с требуемым передатчиком; • N 2 – байт оператора сети; • К 4 – несет следующую информацию: – биты 1, 2 – при виртуальной конкатенации – биты 3 -4 – автоматическое защитное переключение; – биты 5 -7 - RDI: • • 001 – нет аварий; 010 – авария удаленной нагрузки (PLM); 101 – авария удаленного сервера (AIS, LOP); 110 – авария удаленного соединения (TIM, UNEQ); – бит 8 – для будущего использования. 39

Принцип объединения цифровых потоков с использованием указателей , буферная память 40

41

• VC-12 может плавать в пределах TU-12. • Указатель TU-12 содержит адрес заголовка POH контейнера VC-12. 42

TU-12 R J 2 C 1 C 2 O O R R 32 байта (I) R N 2 C 1 C 2 O O R R 32 байта (I) R K 4 V 2 0 … V 5 поз Х … 34 V 3 35 … 69 V 4 C 1 C 2 R R R S 2 70 S 1 I I I I … 31 байт (I) R 125 мкс 139 500 мкс 144 байта 32 байта (I) … 125 мкс R 105 125 мкс V 5 V 1 104 125 мкс VС-12 V 1 105 … 43

Структура TU-12 44

Мультиплексирование 45

Формирование TUG-3 46

Формирование VC-4 из TUG-3 47

Схема нумерации Нумерация для VC_12 – Tributary #1 – TU-12 (1, 1, 1) – Tributary #2 – TU-12 (1, 1, 2) – Tributary #3 – TU-12 (1, 1, 3) – Tributary #4 – TU-12 (1, 2, 1) – : – Tributary #63 - TU-12 (3, 7, 3) 48

Адрес 111 112 113 211 212 213 311 312 313 121 122 123 221 222 223 321 322 323 131 132 133 231 232 233 331 332 333 141 142 143 241 242 243 341 342 343 151 152 153 251 252 253 351 352 353 161 162 163 261 262 263 361 362 363 171 172 173 271 272 273 371 372 373 49

Формирование STM-N из VC-12 50

VC-4 • Маршрутный заголовок POH (Path Overhead) добавляется к контейнеру С-4. • Маршрутный заголовок используется для: – создания установления маршрутизации VC-4; – передачи информации о состоянии тракта; – мониторинга качества в рамках VC; – функций обслуживания сети. • Информация о состоянии тракта может быть получена обработкой содержимого POH. 51

Маршрутный заголовок POH VC-3/4 J 1 B 3 C 2 G 1 F 2 H 4 F 3 K 3 N 1 Идентификатор тракта BIP-8 Сигнальная метка Состояние тракта Канал пользователя тракта Индикатор сверхцикла Канал пользователя тракта APS Байт оператора сети 52

• J 1 - идентификатор тракта - контроль прохождения VC-3/VC-4 по тракту. Первый байт виртуального контейнера, положение которого указывается указателем административного или компонентного блока. Используется для повторяющейся передачи метки пункта доступа тракта верхнего порядка, чтобы приемное оборудование тракта могло проверять непрерывность соединения с требуемым передатчиком. • B 3 – байт наблюдения за трактовой ошибкой, получается в результате побитового контроля ошибок по четности VC-3/VC-4 BIP-8. Вычисляется по всем битам предыдущего цикла VC после скремблирования и вписывается в байт В 3 текущего цикла перед скремблированием; • C 2 - метка сигнала, определяет содержание VC-3 или VC-4 (создан или не создан VC, загружен или нет и пр). 53

54

Байт C 2 Код сигнальной метки Вид нагрузки 0000 00 Не определена 00000001 01 резерв 00000010 02 TUG структура 00000011 03 TU-n 00000100 04 Асинхронное размещение в С-3 00010010 12 Асинхронное размещение в С-4 00010011 13 ATM размещение 00010101 15 FDDI размещение 00011000 18 HDLC/LAPS структура 00011010 1 А Размещение 10 G bit/s Ethernet 00011011 1 В GFP размещение 11111110 FE Teст-сигнал O. 181 1111 FF VC-AIS 55

• G 1 - статус тракта. Байт для извещения передатчика тракта о состоянии и качественных показателях оборудования окончания тракта. Передается приемной стороной непосредственно в точку формирования виртуального контейнера. Дает возможность контролировать статус и качество полного дуплексного тракта на любом конце и в любом промежуточном пункте тракта. Все промежуточные станции читают этот байт для оценки состояния тракта. – биты 1 -4 – извещение об удаленной ошибке (REI); отображают наличие и число ошибок в VC; сообщают число бит, которые отмечены в качестве ошибочных с помощью кода ВIP-8, передаваемого в байте B 3; – бит 5 – извещение об удаленной аварии (RDI); оповещают о том, что в VC принят неверный сигнал; сигнал аварии на дальнем конце тракта должен посылаться виртуальным контейнером, как только он не получит правильного сигнала. Сигнал передается, как “ 1” в бите 5, в противном случае этот бит имеет значение “ 0”. Условием генерации сигнала является прием сигнала аварийного замещения АIS, пропадание сигнала и т. д. ; – биты 6 -8 – не используются (все неиспользуемые биты имеют значение "1"); 56

• F 2, F 3 – канал пользователя тракта со скоростью 64 кбит/с, организованный между элементами сети; • H 4 - позиционный указатель (указатель положения сверхцикла для VC-1/VC-2). Изменяются только биты 7 и 8; Используется при виртуальной конкатенации. • K 3: – биты 1 -4 - APS VC-4; для защиты на уровне VC-n; – биты 5 -8 - зарезервировано для будущего использования; • N 1 - байт оператора сети для эксплуатационных целей. 57

Индикатор сверхцикла H 4 Используется в случае распределения нагрузки между несколькими кадрами. Показывает, какой цикл (кадр) из сверхцикла присутствует в текущем VC-4. Например, на рисунке показано, что заголовок TU распределен между четырьмя кадрами TU, составляющими сверхцикл, а TU-1/2 передается за 4 кадра VC-3/VC-4. 58

Размещение потока Е 4 в С-4 • Поток PDH со скоростью 139, 264 Мбит/с размещается в контейнере С 4 с помощью побитного положительного выравнивания. • На каждую строку контейнера приходится 1 бит выравнивания и 5 бит управления выравниванием. Контейнер С-4 имеет размер 260 9 8 бит и передается за 125 мкс. • Точная скорость потока PDH составляет 139, 264 Мбит/с или 17408 бит, передаваемых за 125 мкс, т. е. на одну строку контейнера приходится 1934, 222 бита. • Каждая строка контейнера С-4 содержит 1934 информационных бита и 1 бит выравнивания (вставки). • Каждая строка содержит биты управления выравниванием, биты заголовка и фиксированной вставки. • Одна строка контейнера содержит 2080 бит. 59

Размещение потока 140 Мбит/с в С-4 CCCCC = 00000 определяет S 1 как информационный бит CCCCC = 11111 определяет S 1 как бит вставки 60

Формирование VC-4 61

Размещение потока 34 Мбит/с в С-3 • • Для передачи цифрового потока со скоростью 34 Мбит/с в контейнере C-3 используется метод двустороннего выравнивания. Для этого предусмотрены 2 бита точного выравнивания на каждые 3 строки контейнера. Три строки контейнера С-3 содержат 2016 бит. – – • • • 1431 информационный бит (I), 2 бита точного выравнивания (S), 2 5 бит управления выравниванием, биты заголовка и фиксированной вставки. Точная скорость потока PDH составляет 34, 368 Мбит/с, т. е. в трех строках контейнера С-3 должно передаваться по 1432 бита исходного потока с номинальной скоростью. Для этого используются 1431 бит I и один из битов выравнивания S (второй). Если скорость исходного потока ниже номинальной, то второй бит выравнивания S (используемый как бит I при номинальной скорости) также используется для вставки (положительное выравнивание). Если скорость исходного потока выше номинальной, то первый бит выравнивания S используется как бит I (отрицательное выравнивание). 62

63

С 1 С 2 S 1 S 2 Вид СС 11111 бит вставки ПСС 11111 00000 бит вставки информационный бит Нет СС 00000 информационный бит ОСС 64

Указатели Функции указателей • • Указатели используются для синхронизации нагрузочных блоков и кадров (структур) высшего уровня. Нагрузочный поток, упакованный в виртуальный контейнер, может быть передан с фазой, отличающейся от фазы кадра. Фазовое соотношение между кадром и виртуальным контейнером фиксируется в байтах указателя. Байты указателя располагаются на фиксированных позициях в кадре и содержат адрес первого байта VC (первый байт POH) в кадре. Использование указателей позволяет вставлять нагрузочные потоки, упакованные в виртуальные контейнеры, в кадры высшего уровня без преобразования и буферизации. Любое изменение фазы и скорости передачи может быть скомпенсировано изменением значения указателя совместно с побайтным положительным, нулевым и отрицательным выравниванием. Доступ к виртуальным контейнерам высшего уровня (HO VC) возможен непосредственно после обработки указателя AU. Для доступа к виртуальным контейнерам низшего уровня (LO VC) необходимо обработать дополнительные указатели. В результате использование указателей позволяет производить ввод/вывод индивидуальных каналов (или потоков более низкого уровня) без демультиплексирования всего потока. 65

Выравнивание по указателю • • • При размещении виртуального контейнера в кадре высшего уровня необходимо компенсировать различия скоростей передачи и начальных фаз с помощью побайтного положительного, нулевого и отрицательного выравнивания. Например, это необходимо при совместной обработке в одном сетевом узле нескольких несинхронизированных с сетью модулей STM-1. Так, при объединении нескольких STM-1 в один модуль STM-N необходимо адаптировать контейнеры высшего уровня VC каждого из STM-1 к кадру STM-N. Нулевое выравнивание. Если внедряемый в кадр высшего порядка VC синхронен, то выравнивания не требуется. Фазовое различие между кадром и началом VC (фиксируемое в значении указателя) остается неизменным. Это называется нулевым выравниванием. Положительное выравнивание. Если скорость передачи VC ниже скорости передачи кадра, то при необходимости для выравнивания скоростей на определенных позициях кадра передаются 3 байта выравнивания (не содержащих информации). Это соответствует операции положительного выравнивания. Начало VC (первый байт POH) задерживается на 3 байта относительно кадра. Значение указателя должно быть увеличено на 1. Отрицательное выравнивание. Если скорость передачи VC выше скорости передачи кадра, то при необходимости соответствующая пропускная способность должна быть обеспечена в самой структуре кадра. Для этого предусмотрены байты точного выравнивания указателя, в которых могут размещаться 3 байта содержимого VC. Фазовое различие между кадром и VC уменьшается на 3 байта и значение указателя должно быть уменьшено на 1. Коррекция указателя может производиться в каждом четвертом кадре, т. е. должно быть по меньшей мере 3 последовательно следующих кадра с одним и тем же значением указателя между двумя сменами его значения. 66

АU PTR 1* All 1 s byte Y 1001 SS 11 (S bits are unspecified) 67

H 1+H 2 – слово указателя N – биты - изменение индикации указателя: 0110 – нормальная работа 1001 –новое значение указателя S –биты – индикация типа компонентного блока 10 – AU-4, AU-3, TU-3 Положительное выравнивание индицируется инверсией пяти I-бит, отрицательное – инверсией пяти D-бит в слове указателя. 68

Положительное выравнивание AU-4 69

Отрицательное выравнивание AU-4 70

Мультиплексирование VC-4 в AUG 71

Мультиплексирование N AUG в STM-N 72

Формат кадра STM-1 73

74

Структура кадра STM-1 75

76

Секционный заголовок SOH • Блок SOH состоит из восьми строк по 9 байт • Первые три строки содержат заголовок регенерационной секции RSOH, пять последних - заголовок мультиплексной секции MSOH. • В четвертой строке расположен указатель AU (pointer - PTR), который не является компонентом секционного заголовка. • Доступ к SOH возможен сразу после установления синхронизма по синхросигналу STM-N. • Байты RSOH используются для контроля и управления регенерационных секций. Эти байты создаются в каждом регенераторе и, при необходимости, транслируются в следующую секцию. Для этого регенератор должен синхронизироваться по принимаемому сигналу STM. • Байты MSOH действуют от мультиплексора до мультиплексора и не изменяются регенераторами. 77

78

• • • • А 1, А 2 - байты циклового синхросигнала (определяют начало STM-1); для STM-1 определена байтовая последовательность цикловой синхронизации - А 1 А 1 А 1 А 2 А 2 А 2 (А 1 - 11110110, А 2 - 00101000); B 1 - результат контроля ошибок регенерационной секции STM-1 по BIP-8. ВIР-8 вычисляется по всем битам предыдущего цикла STM-N после скремблирования и вписывается в байт В 1 перед скремблированием. B 2 - результат контроля ошибок для STM-1 (мультиплексорной секции) по BIP-24. ВIР-24 вычисляется по всем битам предыдущего цикла STM-1, кроме трех первых рядов SOH и помещается в байты В 2 перед скремблированием; J 0 - идентификатор (определитель) точки доступа в пределах зоны одного оператора (национальной сети). при прохождении через границу определяется по взаимному соглашению сторон (G. 831). В случае, когда байт не определен J 0=00000001; D 1 -D 12 – каналы передачи данных (data communications channel, DCC): – D 1 -D 3 - канал передачи данных 192 кбит/с для обслуживания и управления регенераторами; – D 4 -D 12 - канал передачи данных 576 кбит/с для обслуживания и управления мультиплексорами; E 1, E 2 - каналы служебной связи 64 кбит/с: – E 1 - возможен доступ на регенераторах и мультиплексорах; – E 2 - возможен доступ только на мультиплексорах; F 1 - канал связи пользователя 64 кбит/с; позволяет создавать временные телефонные соединения и передавать данные для специальных эксплуатационных нужд; K 1, K 2 - управление автоматическим защитным переключением (automatic protection switching, APS) STM-1 для защиты мультиплексорной секции (multiplex section protection, MSP): S 1 (биты 5 -8) - статус (уровень качества) синхронизации, значение этого байта определяет пригодность данного STM-1 сигнала, как источника синхронизации. M 1 (биты 2 -8) - MS-REI - извещение об удаленной ошибке мультиплексорной секции (кодированный результат подсчета неправильно чередуемых разрядных блоков по В 2: от х0000000=0 до x 0011000=24 ошибок); Z 1, Z 2 - зарезервированы для нужд пользователя под национальное использование; X - байты национального использования; Х# - байты, которые не подлежат скремблированию, следует следить за их содержанием, т. к. они не должны содержать длинных серий нулей и единиц; - байты, зависимые от среды передачи (радио). 79

Заголовок SOH STM-N 80

SOH STM-4 X - Bytes reserved for national use * - Unscrambled bytes. Therefore care should be taken with their content NOTE – All unmarked bytes are reserved for future international standardization (for media 81 dependent, additional national use and other purposes).

SOH STM-4 X - Bytes reserved for national use * - Unscrambled bytes. Therefore care should be taken with their content NOTE – All unmarked bytes are reserved for future international standardization (for media dependent, additional national use and other purposes). 82

Предварительная коррекция ошибок FEC (Forward Error Correction) • До скорости 2, 5 Гбит/с методы улучшения BER в системах SDH не применялись. • Однако начиная с 2, 5 Гбит/с они стали использоваться, поскольку факт перехода на более высокую скорость требовал пропорционального увеличения отношения сигнал/шум в канале • Используются блочные коды, позволяющие сохранить структуру информационного блока в процессе кодирования 83

• Кодовое слово блочного кода (длиной n символов) состоит из двух блоков: • информационного (длиной k символов) • следующего за ним кодового (длиной n-k символов). • Общее обозначение блочных кодов (n, k, d), где • d – минимальное кодовое расстояние , характеризующее корректирующую способность кода, т. е. помехоустойчивость системы. • Для двоичных блочных кодов число корректируемых случайных ошибок равно целой части от (d-1)/2 84

Глаз-диаграмма сигнала на выходе ОЭП 85

Коды Боуза - Чоудхури - Хоквингхема (БЧХ-коды) • класс циклических кодов, применяемых для защиты информации от ошибок, а именно обнаружения и исправления ошибок). • Возможно построение кода с заранее определёнными корректирующими свойствами. • Частным случаем БЧХ-кодов является код Рида - Соломона. 86

Коды Рида-Соломона (RS) • Имеют кодовое слово вида (2 m-1, k, d), где d=n-k+1, и являются кодами с максимально достижимым d. • Способны исправлять до (n-k)/2 случайных одиночных ошибок и пакет ошибок длиной (n-k). • RS (255, 239, 17) позволяет корректировать до 8 одиночных ошибок и пакет длиной из 16 ошибок на длине информационного блока из 239 бит. • Вносимая дополнительная избыточность составляет 6, 7%. • Выигрыш от использования кода - 6, 5 д. Б. • BER=10 -4 на входе и BER=10 -15 на выходе декодера. 87

88

89

Заголовки • Заголовки выполняют следующие функции: – Формирование структуры – Мониторинг состояния – Обеспечение функционирования и управления • Структура информационных модулей STM-N такова, что заголовок всегда отделен от пользовательской информации. В результате возможно анализировать, менять и добавлять байты заголовков отдельных каналов в любое время без демультиплексирования всего модуля. • Применяются: – секционные заголовки SOH (Section Overhead) – маршрутные заголовки POH (Path Overhead) верхнего и нижнего уровней. 90

3 х9 – RSOH, 5 x 9 – MSOH, 9 – POH VC-3/4, 4 - POH VC-12 Оптический интерфейс G. 957; Электрический интерфейс G. 703; 91

Общий принцип обнаружения ошибок 92

Код BIP-n • Для обнаружения ошибок в SDH применен специальный код проверки на четность, известный как код BIP-n: четность чередующихся бит (Bit-interleaving parity). • Битовый поток (блок данных) разбивается на блоки по n бит. • Все первые биты блоков суммируются по модулю 2. • Результат помещается в первый бит кодового слова BIP-N. • Аналогично обрабатываются остальные биты до n-ого. • Полученное кодовое слово BIP-n вставляется в соответствующий заголовок. 93

Четность чередующихся бит BIP-n (Bit-interleaving parity) 94

95

96

LOS Потеря сигнала (Loss Of Signal) TSE (BIT ERR) Ошибка в ПСП (Test Sequence Error - Bit Error) LSS(NO-PATT) Потеря синхронизации ПСП (Loss Of Sequence Synchronization) Регенераторная секция OOF Потеря цикла (Out Of Frame) А 1, А 2 LOF B 1 (8 бит) RS-TIM Потеря цикловой синхронизации (Loss Of Frame) Ошибка B 1 Потеря идентификатора трассы (Trace Identifier Mismatch) А 1. А 2 B 1 JO Ошибки в А 1 и А 2 более 625 мкс Если OOF более 3 мс Контроль четности Идентификация из тракта Мультиплексорная секция В 2 (24 бита) MS-REl MS-AIS MS-RDI Ошибка В 2 Ошибка на удаленном конце М 1 мультиплексорной секции (Mux Section Remote Error Indication) AIS мультиплексорной секции (Mux К 2 Section AIS) Индикация дефекта К 2 мультиплексорной секции на удаленном конце (Mux Section RDI) Контроль четности Биты 1 … 8 содержат данные с ошибкой по четности В 2 ТХ: все биты, кроме RSOH, равны 1 RX: биты К 2 6 -8 = 111 Биты 6, 7, 8= 110 97

Административный модуль (AU) AU-LOP Потеря указателя AU (Loss Of AU pointer) AU-AIS административного модуля Н 1, Н 2 8 -10 некорректных указателей AU вкл. ТХ: все биты AU 4 =1 Н 1, Н 2, НЗ RX: Н 1, Н 2=1 Тракт высокого порядка (НО-РАТН) ВЗ (8 бит) Ошибка ВЗ HP-REI Ошибка на удаленном конце НО (НО Path Remote Error Indication) ВЗ G 1 HP-RDI Индикация дефекта НО на удаленном конце G 1 HP-RDI-EP Индикация дефекта, связанного с нагрузкой G 1 (НО Path Enchanced RDI Payload Defect) HP-RDI-ES Индикация дефекта, связанного с сервером G 1 (НО Path Enchanced RDI Server Defect) HP-RDI-EC Индикация дефекта, связанного со G 1 связностью (НО Path Enchanced RDI Connectivity Defect) НР-ТIМ Потеря идентификатора трассы (Trace J 1 Identifier Mismatch) HP-PLM Потеря идентификатора типа нагрузки (НО С 2 Path Payload Label Mismatch) HP-UNEQ Нет индикации типа нагрузки (НО Path С 2 Unequipped VC Indication (VC 3/4)) Контроль четности Биты 1 -4 содержат. данные с ошибкой по четности ВЗ Биты 5 -7 =100 Биты 5 -7 =010 Биты 5 -7 = 101 Биты 5 -7 = 110 Идентификация из тракта Ошибка данных в С 1 С 2=00 98

Трибутарный модуль (TU) TU-LOP TU-AIS Потеря указателя TU (Loss Of TU pointer) V 1. V 2 8 -10 некорр. указат. AIS административного модуля TU вкл. V 1 ТХ: все биты TU =1 RX: -V 2 V 1, V 2 = 1 TU-LOM Потеря сверхцикла TU (Loss Of TU Н 4 Биты 7, 8 не Multiframe) 00, 01, 10, 11 Тракт низкого порядка (LО-РАТН) В 1 Р-2 Ошибка В 1 Р-2 V 5 Контроль четности LP-REI Ошибка на удаленном конце LO (LO Path G 1/V 5 VC 3: b 1 -b 4 G 1 приняты с Remote Error Indication) ошибкой по четности В 3 VC-12, b. З V 5=1 LP-RDI Индикация дефекта LO на удаленном G 1/V 5 VC 3: биты. G 1 5 -7=100 VC конце 11, 12, 2: 8 бит. V 5=1 LP-RDI-EP Индикация дефекта, связанного с G 1/V 5/K 4 VC 3: биты G 1 5 -7=010 нагрузкой (LO Path Enchanced RDI Payload VC 11, 12, 2: 8 бит. V 5=0 Defect) биты К 4 5 -7 = 010 LP-RDI-ES Индикация дефекта, связанного с G 1/V 5/K 4 VC 3: биты. G 1 5 -7=101 VC сервером (LO Path Enchanced RDI Server 11, 12, 2; 8 бит. V 5=0 Defect) биты К 45 -7= 101 LP-RDI-EC Индикация дефекта, связанного со G 1/V 5/K 4 VC 3: биты G 1 5 -7= 110 связностью (LO Path Enchanced RDI VC 11, 12, 2: 8 бит. V 5=0 Connectivity Defect) биты К 4 5 -7= 110 LP-RFI Индикация неисправности LO на V 5 Бит 4 = 1 удаленном конце (LO Path Remote Fault Indication) 99

LP-TIM Потеря идентификатора трассы (Trace Identifier Mismatch) LP-PLM Потеря идентификатора типа нагрузки ' (LO Path Payload Label Mismatch) LP-UNEQ Нет индикации типа нагрузки (LO Path Unequipped VC Indication) J 2 C 2/V 5 Идентификация из трактa Ошибка данных в С 1 VC 3: С 2=00 VC 11, 12, 2: биты V 5 5 -7=0 100