Принцип контейнерных перевозок

В сети СЦИ используется принцип контейнерных перевозок. Подлежащие транспортированию сигналы предварительно размешаются в стандартных кон­тейнерах С (Container). Все операции производятся с контейнерами независимо от их содержимого. Благодаря этому и достигается прозрачность сети СЦИ, т.е. возможность транспортировать различные сигналы ПЦИ, потоки ячеек АТМ или какие-либо другие сигналы.

Имеются контейнеры 4-х уровней. Все они, вместе с сигналами ПЦИ в них размещаемыми, указаны в Таблице 11.2 (скорость 8 Мбит/с европейской ПЦИ не дана, т.к. в настоящее время контейнер С-2 предназначен для новых сигналов с неиерархическими скоростями, например, ячеек АТМ).

Таблица 11.2

Таблица 11.3

Функци­­о­нальные слои сети СЦИ

Важной особенностью сети СЦИ является ее деление на три функци­­о­нальных слоя, которые подразделяются на подслои (табл. 11.3). Каждый слой обслуживает вышележащий слой и имеет определенные точки доступа. Слои имеют собственные средства контроля и управления, что упрощает операции по ликвидации последствий отказов и снижает их влияние на вышележащие слои. Независимость слоев позволяет внедрять, модернизировать или заменять их, не затрагивая другие слои.

Самый верхний слой образует сеть каналов, обслуживающих конечных пользователей. Группы каналов объединяются в групповые тракты различных порядков (средний слой). Групповые тракты организуются в линейные тракты, относящиеся к нижнему слою среды передачи. Он подразделяется на слой сек­ций (мультиплексных и регенерационных) и слой физической среды. Взаимо­связь и расположение некоторых слоев показаны на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Функциональные слои

Общая схема преобразований СЦИ изображена на рис. 11.2. Ее сложность обусловлена тем, что она фактически объединяет две схемы: европейскую и американскую (SONET). Если выделить схему, принятую ETSI, то получится более простая и стройная система, представленная на рис. 11.3. Далее будет рас­сматриваться именно европейская схема.

Для организации трактов используются виртуальные контейнеры VC (Virtual Container). Они образуются добавлением к соответствующему контей­неру трактового заголовка РОН (Path Over Head), т.е. условно можно записать: VC = С + РОН. Виртуальные контейнеры формируются и расформировываются в точках окончания трактов. Трактовый заголовокпозволяет осуществлять сквозной кон­троль качества трактов и передавать аварийную и эксплуа­тационную информацию.

Тракты, соответствующие виртуальным контейнерам 1-го и 2-го уровня VC-11 и VC-12, относятся к трактам низшего порядка, а виртуальным контей­нерам 3-го и 4-го уровней VC-3 и VC-4 — высшего. При мультиплексировании циклы различных компонентных потоков могут не совпадать как между собой, так и с циклом агрегатного потока. В ПЦИ этому не придается значение, именно поэтому операции ввода-вывода там столь громоздки. Для разрешенияуказанной проблемы в СЦИ служат указатели PTR (pointer). Они указывают, где именно внутри цикла синхронного транспортного модуля STM-1 находятся начальные позиции циклов компонентных потоков. Это позволяет легко произ­водить ввод-вывод потоков.

Рис. 11.2. Общая схема преобразований СЦИ

Виртуальные контейнеры 1-го, 2-го и 3-го уровней вместе с соответст­вующими указателями образуют субблоки TU (Tributary Unit), а 4-го уровня —административный блок AU (Administrative Unit). Таким образом, TU_n = VC_n + TU_PTR (n=11, 12, 2, 3); AU-4 = VC-4 + AU_PTR. Один или несколько суббло­ков, занимающих определенные фиксированные позиции в нагрузке виртуаль­ного контейнера высшего порядка, называются группой субблоков TUG (Tri­butary Unit Group). Группы определены так, чтобы получить возможность обра­зования смешанной нагрузки из субблоков разных уровней для увеличения гибкости транспортной сети.

Рис. 11.3. Европейская схема преобразований СЦИ

Наконец, синхронный транспортный модуль STM-1 образуется добавле­нием к группе административных блоков AUG секционного заголовка SOH (Section Over Head), который состоит из заголовков мультиплексной MSOH (Multiplexer Section Over Head) и регенерационной секций RSOH (Regenerator Section Over Head). Эти заголовки служат для контроля, управления и ряда дру­гих функций. При этом RSOH передается между соседними регенераторами, а MSOH — между пунктами, где формируются и расформировываются STM, проходя регенераторы транзитом. Таким образом, STM-1 = AUG + SOH, где SOH = RSOH + MSOH. Каждая из описанных выше информационных структур служит для транспортирования информации на определенном слое сети СЦИ или для согласования между собой двух смежных слоев. Соответствие между слоями или межслоевыми взаимодействиями и информационными структурами показано в Таблице 11.4.

Таблица 11.4

Преобразовательные процедуры СЦИ разделяются на три категории. По­ступающие цифровые потоки размещаются на определенных позициях циклов виртуальных контейнеров. Учитывая широкое и разнообразное использование в современных сетях связи потока в 2 Мбит/с, предусмотрены различные вари­анты его размещения в контейнере С-12. Асинхронное размещение может при­меняться на первых этапах развертывания СЦИ при работе синхронных участ­ков в плезиохронном окружении. При создании синхронных зон целесообразно синхронное размещение, имеющее две разновидности. Байт-синхронное раз­мещение представляет доступ к составляющим каналам в 64 кбит/с, т.к. при этом октеты (байты) потока 2 Мбит/с совпадают с байтами контейнера. Бит-синхронное размещение применяется для сигналов, не имеющих октетной структуры. Добавляемые к виртуальным контейнерам при формировании суб­блоков и административных блоков указатели позволяют динамично компен­сировать изменения скорости и фазы нагрузки блоков. Соответствующая про­цедура названа выравниванием.

Мультиплексирование позволяет согласовать несколько сигналов слоя трактов низшего порядка с трактом высшего порядка или несколько сигналов тракта высшего порядка с мультиплексной секцией. Числа, стоящие вместе со знаком умножения, указывают количество объединяемых потоков. Например, для потока в 2 Мбит/с вся цепочка преобразований в соответствии со схемой рис. 11.3 представлена на рис. 11.4.

Рис. 11.4. Цепочка преобразований для потока 2 Мбит/с

Циклы основных информационных структур СЦИ принято изображать графически в виде прямоугольных таблиц. Каждая ячейка такой таблицы со­ответствует байту. Порядок передачи байтов — слева направо, сверху вниз (так же, как при чтении текста на странице). Первый байт цикла размешается в ле­вом верхнем углу таблицы, последний — в правом нижнем. На рис. 11.5 изо­бражен цикл STM-1. Он имеет период повторения 125 мкс. Представленная структура (таблица) имеет 9 рядов и 270 столбцов. Таким образом, каждая ячейка соответствует скорости передачи 8 бит/125 мкс = 64000 бит/с = 64 кбит/с, а вся структура — 9´270´64 кбит/с = 155520 кбит/с. Первые 9 столб­цов цикла отведены для служебных сигналов. Ряды с 1-гo по 3-й занимает заго­ловок регенерационной секции RSOH, ряды с 5-го по 9-й — заголовок мульти­плексной секции MSOH, 4-й ряд несет указатели административных блоков. Остальные 261=270-9 столбцов цикла предназначены для информационной на­грузки.

Синхронизация производится передачей хронирующего сигнала от од­ного ЗГ к следующему. Таким образом, образуется иерархия ЗГ, в которых одни их них являются ведомыми по отношению к ЗГ более высоких по­ряд­ков и, в свою очередь, играют роль головных (ведущих) ЗГ для ЗГ более низкого порядка. Нижний уро­вень иерархии образуют ЗГ оборудо­вания СЦИ. Хронирующие сигналы передаются по так называемым син­хро­трассам, в качестве которых ис­пользуются линейные тракты STM-N. На участках с системами ПЦИ синхрони­зируются сигналы 2 Мбит/с, которые также используются в качестве синхрот­расс.

Оборудование СЦИ имеет возмож­ность принимать хронирующие сигналы от нескольких источников, для которых зада­ется приоритет использования. Имеется также несколько выходов син­хронизации для других сетевых элементов. В слу­чае потери хронирующих сигналов от ведущего ЗГ ведомый ЗГ переходит в режим удержания частоты, что соответствует переходу данного участка сети в плезиохронный режим, который может использоваться в сети СЦИ в качестве аварийного. При этом качество работы может снижаться.

Важной особенностью аппаратуры СЦИ, отличающей ее от аппаратуры предшествующих поколений, является отсутствие жесткого разделения на ап­паратуру линейного тракта, преобразовательную, аппаратуру оперативного пе­реключения, контроля и управления. Все эти средства интегрированы. Аппара­тура СЦИ является программно управляемой, что обеспечивает гибкость, уп­рощает эксплуатацию и развитие сетей. Для обеспечения высокой надежности в аппаратуре СЦИ используются различные виды резервирования. Как правило, блоки питания и другие важнейшие узлы дублируются. Для менее важных бло­ков возможна установка одного резервного блока на несколько однотипных ос­новных. В результате коэффициент простоя аппаратуры СЦИ в расчете на одно соединение имеет порядок 10^-5.

Возможности аппаратуры СЦИ позволяют строить надежные и живучие сети, организуя резервирование на сетевом уровне. Синхронные мультиплек­соры заменяют целый набор оборудования ПЦИ. Они не только осуществляют мультиплексирование всех уровней, но и выполняют функции оборудования линейного тракта. На вход синхронного мультиплексора могут поступать сиг­налы ПЦИ и СЦИ (электрические или оптические). Существуют мультиплек­соры, непосредственно воспринимающие каналы 64 кбит/с, 1,5 Мбит/с, 2 Мбит/с, 6 Мбит/с, 34 Мбит/с, 45 Мбит/с, 140 Мбит/с, а также имеющие интер­фейсы для подключения локальных сетей (LAN, MAN), ISDN, B-ISDN и для работы в режиме АТМ. Сказанное не означает, что реальные типы аппаратуры содержат все перечисленные интерфейсы. Каждый конкретный мультиплексор имеет только небольшую часть из указанных возможностей.

Рис. 11.8. Цепочка ввода-вывода

На агрегатной (линейной) стороне может осуществляться передача на скоростях 155 Мбит/с (STM-1), 622 Мбит/с (STM-4) или 2,5 Гбит/с (STM-16). Наличие двух агрегатных оптических интерфейсов позволяет строить с помо­щью мультиплексоров такие конфигурации, как «кольцо», «цепочка», а также осуществлять резервирование потоков. Многие типы мультиплексоров могут иметь для целей резервирования и четыре оптических интерфейса. Ниже пред­ставлены основные конфигурации, которые строятся на основе мультиплексо­ров.

«Цепочка ввода-вывода» (рис. 11.8). В этой конфигурации два мультиплексора являются оконечными, а все промежуточные — мультиплексорами ввода-вывода (МВВ). Каждый из МВВ может ввести, вывести или проключить транзитом любой из потоков нагрузки. Например, МВВ 1-го уровня СЦИ может иметь до 63 интерфейсов для потоков 2 Мбит/с и вводить-выводить от 1 до 63 таких потоков.

Рис. 11.9. Точка-точка

«Точка-точка» (рис. 11.9). В случае сквозного соединения мультиплексоры используются как оконечные. Передача может осуществляться по двум кабелям, один из которых является основным, а второй — резервным, что обеспечивает защиту от обрыва кабеля или отказа оборудования.

Недостатком данных конфигураций является отсутствие резервирования. Для его преодоления служит конфигурация «кольцо» (рис. 11.10). В этом слу­чае несколько МВВ соединены в кольцо. Подобная конфигурация является одной из основных при построении сетей СЦИ.

Также мультиплексор может применяться в роли концентратора и в этом случае принимает несколько частично заполненных синхронных потоков (по оптическим или электрическим интерфейсам) и объединяет их в один агрегат­ный поток. Возможна конфигурация, совмещающая функции концентратора и МВВ.