Узагальнена функціональна схема апаратури SDH

Основні елементи функціональної схеми

Незважаючи на велику розмаїтість апаратур SDH, виробленої в різних країнах різними фірмами, загальна структура апаратури, функції складових її блоків відповідають міжнародним стандартам і Рекомендаціям МСЭ. Ще на етапі розробки концепції SDH, для забезпечення стикування обладнання SDH різних виробників передбачалося забезпечити єдиний підхід до побудови апаратур, що у той же час не сковував би виробників у питаннях технічної реалізації. І такий підхід був визначений і відображений у рекомендації G.783 МСЭ, де вимоги до обладнання SDH обмовляються у формі функціональної схеми (рис. 2.11), що включає стандартні функціональні блоки, у формі загального подання сигналів на стиках цих блоків у так званих опорних точках (A, N, P, Q, S, V, Y на рис. 2.11).

Відповідно до рекомендації G.783 МСЭ апаратури SDH повинна містити наступні функціональні блоки:

- SPI - функціональний блок синхронного фізичного інтерфейсу;

- RST - функціональний блок закінчення регенераторної секції;

- MST- функціональний блок закінчення мультиплексної секції;

- MSP - функціональний блок резервування мультиплексної секції;

- MSA - функціональний блок адаптації мультиплексної секції;

- HCS - функціональний блок дистанційного контролю з'єднань тракту вищого порядку;

- НРС - n - функціональний блок перемикання трактів вищого порядку;

- Нрт-n - функціональний блок закінчення тракту вищого порядку;

- НРА m/n - функціональний блок адаптації тракту вищого порядку,

де n - порядок тракту вищого порядку, m - порядок тракту нижчого порядку;

- LCS - функціональний блок дистанційного контролю з'єднань трактів нижчого порядку;

- LPC - m - функціональний блок перемикання трактів нижчого порядку;

- LPT-m - функціональний блок закінчення тракту нижчого порядку;

- LPA-m, LPA-n - функціональні блоки адаптації трактів нижчого порядку;

- PPI - функціональний блок плезіохронного фізичного інтерфейсу;

- ОНА - функціональний блок доступу до заголовка;

- SEMF - функціональний блок управління синхронним обладнанням;

- SETS - функціональний блок - джерело тактування синхронного обладнання;

- SETPI - функціональний блок фізичного інтерфейсу сигналів тактування синхронного обладнання;

- MCF - функціональний блок передачі повідомлень.

Кожний із блоків HCS й LCS включає два функціональних блоки:

- блок контролю заголовка тракту вищого порядку (НРОМ) і тракту нижчого порядку (LPOM) відповідно;

- блок генерації сигналу необладнаності тракту вищого порядку (HUG) і тракту нижчого порядку (LUG) відповідно.

На рисунку 2.11 виділені опорні точки на стиках функціональних блоків:

- А......М - опорні точка на стиках блоків, через які проходять інформаційні сигнали;

- N - опорна точка на стику блоків MCF й RST, через яку проходять сигнали каналу передачі даних (DCCR) регенераторної секції;

- Р - опорна точка на стику блоків MSF й MST, через яку проходять сигнали каналу передачі даних (DCCM) мультиплексної секції;

- S - (S1... S19) опорна точка на стиках кожного функціонального блоку із блоком SEMF, через які передаються керуючі й аварійні сигнали;

- Т - (Т0... Т4) опорна точка на стиках кожного функціонального блоку із блоком SETS, через які передаються опорні тактові сигнали;

- U -опорна точка на стиках функціональних блоків і блоку ОНА доступу до заголовка, через які передаються сигнали службового зв'язку й допоміжних (додаткових) каналів;

- Y - опорна точка на стику блоків MST й SETS (передача повідомлень про якість синхросигналу);

- V - опорна точка на стику блоків MCF й SEMF (обмін повідомленнями з верхнім рівнем управління).

- Q - інтерфейс зовнішнього зв'язку з мережею управління. Через нього надходять команди управління на обладнання й повідомлення про стан устаткування в систему управління;

- F - інтерфейс зв'язку з робочим терміналом (комп'ютерний інтерфейс RS-232-C).

Загальна функціональна схема обладнання SDH у нижній частині містить дві гілки (рис. 2.11). Права гілка, що містить функціональні блоки НРТ, НРА m/n, LCS, LPC, LPT-m, PPI, визначає частина обладнання при обробці низькошвидкісних потоків - 2, 8, 32 Мбіт/с. Ліва гілка, що містить функціональні блоки НРТ HPA-n, PPI, визначає частина обладнання при обробці потоків 140 Мбіт/с.

При описі функціональних блоків будемо вважати, що напрямок інформаційного потоку зверху - униз є напрямком прийому, а напрямок інформаційного потоку знизу - вверх є напрямком передачі. Зупинимося спочатку на розгляді правої гілки структурної схеми.

Рисунок 2.11

Функціональний блок SPI (synchronous physical

interface - блок синхронного фізичного інтерфейсу)

Основне призначення - узгодження апаратури із середовищем передачі інформації.

Як середовище передачі інформації можуть використатися електричні або оптичні кабелі.

При використанні електричного кабелю узгодження з апаратурами припускає декодування лінійного коду й установку рівнів одиниць і нулів, необхідних для роботи апаратур (при прийомі). При передачі здійснюється узгодження із середовищем за рахунок кодування сигналу лінійним кодом й установки рівнів одиниць і нулів, необхідних для передачі сигналу по кабелі.

При використанні оптичного кабелю до зазначених вище операціям додається операція перетворення оптичного сигналу в електричний при прийомі й зворотнє перетворення при передачі.

Функції на прийомі (у точці А - сигнал STM-N, перекручений середовищем):

- перетворення сигналу для узгодження з апаратурою;

- відновлення форми сигналу (регенерація) і передача його в точку В;

- виділення тактового сигналу й передача його в точки В и Т1;

- виявлення умов генерації LOS (зниження рівня сигналу нижче порога) і передача відповідної інформації в точка В и S1.

Функції на передачі (у точці В повністю сформований сигнал STM-N і тактовий сигнал від блоку RST):

- перетворення сигналу для узгодження із середовищем;

- виявлення умов генерації аварійних сигналів:

TD - Transmit degrade (зменшення потужності передавача);

TF - Transmit fail (пропадання передачі);

LD bias high* (збільшення струму зміщення лазера);

LD mod high* (збільшення струму модуляції лазера)

за рахунок контролю параметрів сигналів і передача відповідної інформації в точку S1.

* - для оптичних систем.

Функціональний блок RST (regenerator section

termination - блок закінчення регенераторної секції )

Основне призначення - джерело й приймач заголовка регенераторної секції (RSOH).

Регенераторна секція (RS) включає функціональні блоки RST й SPI на протилежних кінцях лінії зв'язку, саму лінію і є об'єктом технічного обслуговування.

Для передачі інформації, пов'язаної з обслуговуванням цього об'єкта, передбачений канал передачі даних регенераторної секції - DCCR (192 Кбіт/с - байти D1...D3 RSOH).

Для ефективного виділення тактового сигналу з лінійного сигналу (див. блок SPI) необхідно, щоб у лінійному сигналі були відсутні довгі послідовності нулів й одиниць. Для цього переданий у лінію сигнал скремблюється, а при прийомі, після виділення тактового сигналу, дескремблюється. Відповідно до рекомендації G.707. МСЭ-Т скремблювання забезпечується підсумовуванням по модулі 2 передані інформаційні сигнали із псевдовипадковим сигналом, який генерується скремблером відповідно до полінома 1 + х⁶ + х⁷.

Функції на прийомі (у точці В - відновлений (регенерований) сигнал STM-N і тактовий сигнал із блоку SPI):

- визначення початку циклу STM і виділення імпульсів циклової синхронізації (з використанням байтів А1 й А2 RSOH);

- дескремблювання сигналу STM-N (за винятком першого рядка RSOH);

- виявлення умов генерації аварійного сигналу LOF (фіксація збою циклової синхронізації) і передача відповідної інформації в точку S2;

- контроль помилок у прийнятому сигналі з використанням байта B1 RSOH і передача інформації в точку S2;

- виділення байтів Е1 і F1 і передача їх у точку U1;

- виділення байтів D1... D3 (DCCR) і передача їх у точку N;

- генерація сигналу, що складає з одних одиниць і передача його в точку Із при виявленні LOS або LOF;

- виявлення умов генерації аварійного сигналу RS-TIM (за рахунок аналізу байта JO) і передача інформації про це в опорну точку S2.

Функції на передачі (у точці З - сигнал STM-N з невизначеними байтами RSOH, тактований від опорної точка ТЕ):

- генерація й заповнення байтів A1, A2, байта JO (інформацією із точка S2);

- обчислення BIP-8 і заповнення байта В1;

- заповнення байтів E1, F1 інформацією із точка U1;

- заповнення байтів D1... D3 інформацією із точка N;

- формування сигналу, що складає з одних одиниць, у точці В при виявленні сигналу з одних одиниць у точці З (від блоку RST у випадку регенератора);

- скремблювання сигналу STM-N (за винятком першого рядка RSOH).

Функціональний блок MST (multiplex section

termination - блок закінчення мультиплексної секції)

Основне призначення - джерело й приймач заголовка мультиплексної секції (MSOH).

Мультиплексна секція (MS) включає функціональні блоки MST, RST, SPI на протилежних кінцях лінії зв'язку, саму лінію і є об'єктом технічного обслуговування.

Для передачі інформації, пов'язаної з обслуговуванням цього об'єкта, з передачею команд управління в мережі управління мережею зв'язку, передбачений канал передачі даних мультиплексної секції DCCM (572 Кбіт/с - байти D4...D12 MSOH).

Функції на прийомі (у точці З - сигнал STM-N з виділеним заголовком RSOH, з відповідним сигналом тактування):

- контроль помилок у прийнятому сигналі з використанням байтів В2 і передача інформації в точку S3;

- виявлення умов генерації аварійного сигналу SD (число помилок перевищує поріг SD – 10^-5...10^-9) і передача відповідної інформації в точка S3 й D;

- виявлення умов генерації аварійного сигналу SF (число помилок перевищує поріг SD-10^-3) і передача відповідної інформації в точка S3 й D;

- виділення байтів ДО1 і ДО2, використовуваних у системі автоматичного перемикання на резерв, і передача їх у точку D;

- виділення байтів D4...D12 (DCCM) і передача їх у точку Р;

- виділення байта S1 і передача повідомлення про якість синхросигнала (біти 5...8 байта S1) у точку Y;

- виділення резервних байтів Z1, Z2, байта службового зв'язку Е2 і передача їх у точку U2;

- виявлення умов генерації аварійного сигналу MS-AIS (виявлення одиниць у бітах 6, 7, 8 байта ДО2) і передача відповідної інформації в точку S3;

- виявлення умов генерації аварійного сигналу MS-FERF (виявлення стану 1, 1, 0 у бітах 6, 7, 8 байта ДО2) і передача відповідної інформації в точку S3;

- генерація сигналу, що складає з одних одиниць, і передача його в точку D при виявленні MS-AIS або SF;

- виявлення умов генерації сигналу MS-FEBE (при виявленні інформації про помилки на кінці в байті M1) і передача цієї інформації в точку S3.

Функції на передачі (у точці D - сигнал STM-N, синхронізований від ТЕ, з невизначеними байтами RSOH й MSOH, і відповідний тактовий сигнал, сигнали байтів ДО1 і ДО2 від блоку MSP):

- обчислення BIP-24 і заповнення байтів В2 заголовки;

- заповнення байтів ДО1 і ДО2 інформацією, отриманої від блоку MSP у точці D;

- заповнення байтів D4...D12 (DCCM) інформацією, отриманої від MCF через точку Р;

- заповнення байтів Е2, Z1, Z2 інформацією, отриманої через точку U2 від блоку ВОНА;

- формування MS-FERF (установки 1, 1, 0 у бітах 6, 7, 8 байта ДО2) при виявленні MS-AIS або SF на прийомі;

- заповнення байта S1 (біти 5...8) повідомленням про якість синхросигнала, отриманим через точку Y від блоку SETS;

- заповнення байтів M1 інформацією про кількість помилок, виявлених при прийомі (генерація MS-FEBE).

Функціональний блок MSP (multiplex section protection - блок резервування мультиплексної секції (MS))

Основне призначення. Захист мультиплексної секції від канальних несправностей усередині MS, тобто у функціональних блоках RST, SPI і у фізичному середовищі, на ділянці від блоку MST, де MSOH створюється, до блоку MST, де MSOH виділяється. Блоки MSP на обох кінцях резервної ділянки працюють однаково, здійснюючи постійний контроль сигналу STM-N і перемикання на резервний канал з обліком аварійних ситуацій, що з'явилися, і пріоритетів. Функціональні блоки MSP на кінцях резервної ділянки обмінюються інформацією, використовуючи байти ДО1 і ДО2 заголовки MSOH резервного каналу.

Функції на прийомі (у точці D - сигнал STM-N з виділеними RSOH і MSOH з відповідним тактовим сигналом, виділеним із вхідного сигналу):

- при відсутності дефектів у каналі, передача сигналів даних і тактування робітника каналу до функціонального блоку MSA і сигналів резервного каналу або до навантаження, або до блоку MSA додаткового трафіка;

- прийом інформації, стерпної байтами ДО1, ДО2 MSOH резервної секції, ігнорування цієї інформації від робочої секції;

- підключення блоку MSA до резервної секції й передача сигналів даних і тактування резервного каналу до цього блоку з відповідним перемиканням на навантаження робочого каналу при фіксації аварій SD, SF або по сигналах управління, що надходить через точку S14 від блоку SEMF.

Функції на передачі (у точці Е - сигнал STM-N з невизначеними байтами RSOH й MSOH, синхронізований від ТЕ):

- передача даних і тактового сигналу до основного й резервного блоків MST;

Функціональний блок MSA (multiplex section adaptation-блок адаптації мультиплексної секції)

Основне призначення - формування й розбирання адміністративних блоків (AU) і груп адміністративних блоків (AUG) з використанням вказівників AU.

Функції на прийомі (у точці Е - сигнал STM-N з виділеними RSOH й MSOH):

- демультиплексування AUG і виділення сигналів VC-n з використанням вказівників AU;

- виявлення умов генерації аварійного сигналу AU - LOP (відсутність прийому вказівника AU) і передача відповідної інформації в точку S4;

- виявлення умов генерації аварійного сигналу AU - AIS (виявлення в вказівнику одних одиниць) і передача відповідної інформації в точку S4;

- генерація сигналу даних, що складає з одних одиниць, і передача його в точку F при виявленні AU - LOP або AU - AIS.

Функції на передачі (у точці F - сигнали трактів вищого порядку - VC-n):

- введення VC-n в AU з формуванням вказівників, формування AUG, мультиплексування AUG для утворення STM-N і передача STM-N у точку З;

- генерація сигналу, що складається з одних одиниць (при виявленні сигналу з одних одиниць у точці F) і передача його в точку Е.

Функціональний блок HCS (higher order connection supervision - блок дистанційного контролю з'єднань трактів вищого порядку)

Основне призначення. Контроль стану тракту вищого порядку в точках транзиту й перемикання. Блок HCS дозволяє реалізувати на мережі такий об'єкт контролю, як «секція тракту вищого порядку». Цей об'єкт включає ділянка тракту між мережними вузлами, у яких здійснюється перемикання або ввід-вивід трактів. Введення такого об'єкта значно полегшує завдання локалізації й усунення несправностей на мережі.

Блок HCS включає два блоки:

- на прийомі - блок НРОМ (higher order path overhead monitoring) - блок контролю заголовка тракту вищого порядку;

- на передачі - блок HUG (higher order unequipped generator) - блок генерації сигналу необлагодження тракту вищого порядку.

Кожний із цих блоків може перебувати в одному із двох станів (установлюються програмно):

- inactiv - неактивний;

- activ - активний.

У першому стані дані прозоро проходять через блоки між точками F й G в обох напрямках. У другому стані блоки виконують певні функції, розглянуті нижче.

Установка блоків у стани " неактивний-активний" здійснюється незалежно.

Блок НРОМ. Основне призначення - виділення й аналіз частини заголовка віртуального контейнера VC-n.

Функції на прийомі (у точці F - сигнал VC-n із заголовком і нормальним або невизначеним навантаженням):

- виявлення умов генерації аварійного сигналу HP-TIM (виявлення неузгодженості ідентифікатора тракту - байт J1 РОН) і передача відповідної інформації в точку S16;

- виділення байта ВЗ, використання виділеної інформації для обчислення помилок у прийнятому сигналі й передача інформації про помилки в точку S16;

- виявлення умов генерації аварійного сигналу HP-SLM (виявлення неузгодженості мітки сигналу - байт ІЗ2) і передача відповідної інформації в точку S16;

- виявлення умов генерації аварійного сигналу HP FEBE (виявлення інформації про помилки в бітах 1...4 байта G1) і передача цієї інформації в точку S16;

- виявлення умов генерації аварійного сигналу HP-FERF (виявлення одиниці в біті 5 байта G1) і передача відповідної інформації в точку S16.

Блок HUG. Основне призначення - генерація сигналу, що імітує навантаження VC-n і формування заголовка РОН при відсутності інформаційних даних у НРС (при виявленні в точці G сигналу «unequipped» (необлагодження).

Функції на передачі:

- генерація контейнера З-n з імітацією навантаження;

- формування інформації про зрушення кадру VC-n і передача її в точку F;

- обчислення BIP-8 й установка його значення в байті ВЗ заголовка;

- установка в бітах 1...4 байта G1 кількості помилок, виявлених на прийомі блоком НРОМ;

- установка сигнальної мітки заголовка (байт ІЗ2) у стан «unequipped» (нулі у всіх бітах байта З2) - генерація UNEQ;

- установка одиниці в біті 5 байта Gl (HP-FERF) при наявності хоча б однієї з умов:

- прийом вхідного сигналу, що складає з одних одиниць у блоці НРОМ;

- фіксація HP TIM у блоці НРОМ;

- фіксація HP SLM у блоці НРОМ;

- установка байта J1 за інформацією, отриманої із точка S18.

Функціональний блок НРС - n (higher order path

connection - блок перемикання трактів вищого порядку)

Основне призначення. Зміна місця розташування контейнера VC-n у структурі STM-N, що забезпечується зміною порядку з'єднань (перемиканням) вихідних і вхідних портів перемикача.

Формати сигналів на вході й виході цього блоку однакові. Тому що процес перемикання не впливає на характер інформаційного сигналу, те опорні точка на вході й виході блоку однакові й позначені одним символом - G. З'єднання між входами й виходами блоку визначаються «таблицею з'єднань».

Управління перемиканням й одержання інформації про стан здійснюється функціональним блоком SEMF через опорну точку S5.

На будь-якому виході даного блоку, не з'єднаному з яким-небудь входом, генерується сигнал необлагодження тракту, що представляє собою сигнал контейнера VC-n з невизначеним навантаженням і з нормальним заголовком, у якому байт ІЗ2 має нулі у всіх бітах.

Функціональний блок HPT-n (higher path termination -

блок закінчення тракту вищого порядку)

Основне призначення. Джерело й приймач заголовка тракту вищого порядку (байти J1, В3, З2, G1, K3, N1).

Тракт вищого порядку є об'єктом технічного обслуговування, що включає всі лінії й мережні елементи між двома блоками НРТ.

Функції на прийомі (у точці G - сигнал VC-n з повним заголовком):

- виявлення умов генерації сигналу HP-TIM (виявлення неузгодженості ідентифікатора тракту - байт J1) і передача відповідної інформації в точку S6;

- визначення кількості помилок у прийнятому сигналі (за рахунок використання байта В3) і передача інформації в точку S6;

- виявлення умов генерації сигналу «unequipped» (виявлення одних нулів у байті З2) і передача інформації в точку S6;

- виявлення умов генерації сигналу HP-SLM (виявлення неузгодженості мітки сигналу - байт ІЗ2) і передача відповідної інформації в точку S6;

- виявлення умов генерації сигналу HP-FEBE (за рахунок декодування битов 1...4 байта G1) і передача інформації про кількість помилкових блоків на вилученому кінці тракту в точку S6;

- виявлення умов генерації сигналу HP-FERF (виявлення одиниці в біті 5 байта G1) і передача відповідної інформації в точку S6;

- генерація сигналу, що складає з одних одиниць і передача його в точку Н при наявності хоча б однієї умови:

«unequipped» (UNEQ);

HP-TIM;

HP-SLM;

сигнал з одних одиниць у точці G;

- виділення байтів КЗ й N1 і передача їх в опорну точку U3. Функції на передачі (у точці Н - сигнал VC-n з невизначеними байтами заголовка J1, B3, C2, G1, K3, N1):

- установка байтів J1 і З2 відповідно до інформації із точка S6;

- обчислення BIP-8 і розміщення його значення в байті ВЗ;

- введення в біти 1...4 байта G1 кількості помилок, виявлених на прийомі;

- введення одиниці в біт 5 байта G1 (генерація HP-FERF) при наявності хоча б однієї умови: HP-TIM; HP-SLM; сигнал з одних одиниць у точці G;

- установка байтів K3, N1 відповідно до інформації, отриманої із точка U3.

Функціональний блок HPA-m/n (higher order path adaptation - блок адаптації тракту вищого порядку)

Основне призначення - формування й розбирання контейнерів вищого порядку (VC-n) з використанням контейнерів нижчого порядку (VC-m).

Блок забезпечує формування й обробку вказівників TU (трибутарных блоків), вирівнювання частот VC-n й VC-m з використанням вказівників при формуванні VC-n і визначення зсувів VC-m відносно початку VC-n, зафіксовані в вказівнику TU, при розбиранні VC-n. Цей блок є також джерелом і приймачем байтів F2, Н4, F3 заголовки тракту вищого порядку.

Функції на прийомі (у точці Н - сигнал VC-n з відповідним тактовим сигналом):

- розбирання контейнерів VC-n і виділення контейнерів VC-m з використанням демультиплексування TUG-2, TUG-3, вказівника TU для визначення зрушення VC-m відносно VC-n, передача VC-m й інформації про зрушення в точку J;

- виявлення умов генерації сигналу LOM (за рахунок аналізу байта Н4 заголовки VC-n) і передача відповідної інформації в точку S7;

- виявлення умов генерації сигналу TU-LOP (відсутність прийому вказівника TU) і передача відповідної інформації в точку S7;

- виявлення умов генерації сигналу TU-AIS (виявлення в вказівнику одних одиниць) і передача відповідного сигналу в точку S7;

- генерація сигналу, що складає з одних одиниць, і передача його в точку J при наявності хоча б однієї з умов: LOM; TU-LOP; TU-AIS;

- виділення байтів F2, F3 заголовки VC-n і передача їх у точку U5 (до блоку ВОНА).

Функції на передачі (у точці J - сигнал VC-m):

- формування контейнера VC-n з контейнерів VC-m з генерацією вказівників TU, що фіксують зрушення контейнерів VC-m щодо контейнера VC-n, з мультиплексуванням VC-m в TUG-2, 3 і передача VC-n у точку Н разом із сигналом тактування;

- генерація сигналу, що складає з одних одиниць, у точці Н при виявленні сигналу з одних одиниць у точці J;

- генерація індикатора зверхцикла й розміщення його в байті Н4 заголовки;

- заповнення байтів F2 й F3 заголовки інформацією, отриманої із точка U5 (від блоку ОНА).

Функціональний блок LCS (lower order connection supervision - блок дистанційного контролю з'єднання тракту нижчого порядку)

Основне призначення - забезпечення контролю тракту в точках транзиту й перемикання. Блок LCS дозволяє реалізувати на мережі такий об'єкт контролю, як «секція тракту нижчого порядку». Цей об'єкт включає ділянка тракту між мережними вузлами, у яких здійснюється перемикання або висновок-вивід-ввід-вивід. Введення такого об'єкта контролю значно полегшує завдання локалізації й усунення несправностей у мережі.

Функціональний блок включає два функціональних блоки:

- на прийомі - блок LPOM (lower order path overhead monitoring) - блок контролю заголовка тракту нижчого порядку;

- на передачі - блок LUG (lower order unequipped generator) - блок генерації сигналу необлагодження тракту.

Кожний із цих блоків може перебувати в одному із двох станів (установлюються програмно):

- inactive - неактивний;

- active - активний.

У першому стані дані прозоро проходять через блоки між точками J і К у обох напрямках. У другому стані блоки виконують певні функції, розглянуті нижче. Установка блоків у стан неактивний/активний здійснюється незалежно.

Блок LPOM. Основне призначення - виділення й аналіз частини заголовка віртуального контейнера VC-m.

Функції на прийомі (у точці J - сигнал VC-m із заголовком РОН і нормальним або невизначеним навантаженням):

- виявлення умов генерації сигналу LP-TIM (за рахунок аналізу байта J2 заголовки) і передача інформації в точку S17;

- виділення битов 1, 2 байти V5 заголовка, використання виділеної інформації для обчислення кількості помилок і передача інформації про помилки в точку S17;

- виявлення умов генерації сигналу LP-SLM (за рахунок аналізу інформації в бітах 5...7 байта V5 заголовка) і передача відповідної інформації в точку S17;

- виявлення умов генерації сигналу LP-FEBE (виявлення одиниці в біті 3 байти V5) і передача відповідної інформації в точку S17;

- виявлення умов генерації сигналу LP-FERF (виявлення одиниці в біті 8 байта V5 заголовка) і передача відповідної інформації в точку S17;

- виявлення умов генерації сигналу RFI (виявлення одиниці в біті 4 байти V5 заголовка) і передача відповідної інформації в точку S17;

- виділення байта N2 і передача його в точку S17.

Блок LUG. Основне призначення - генерація сигналу, що імітує навантаження VC-m, і формування заголовка при відсутності інформаційних даних в LPC (при прийомі сигналу з міткою «unequipped»).

Функції на передачі:

- генерація контейнера З-m з імітацією навантаження;

- формування інформації про зрушення кадру VC-m і передача її в точку J;

- обчислення коду BIP-2 й установка його значення в бітах 1, 2 байти V5 заголовка;

- установка одиниці в біті 3 (FЕВЕ) байти V5 заголовка при виявленні помилок у прийнятому сигналі блоком LPOM;

- установка біта 4 (RFI) байти V5 за інформацією із точка S19;

- установка сигнальної мітки заголовка (біти 5, 6, 7 байта V5) у стан «unequipped» (0, 0, 0) за інформацією із точка S19;

- установка одиниці в біті 8 (LP-FERF) байта V5 заголовка при наявності хоча б однієї з умов:

прийом вхідного сигналу, що складає з одних одиниць; фіксація LP-TIM у блоці LPOM;

фіксація LP-SLM у блоці LPOM;

- установка байтів J2, N2 заголовки за інформацією, отриманої із точка S19.

Функціональний блок LPC (lower order path connection

- блок перемикання трактів нижчого порядку)

Основне призначення - зміна місця розташування контейнера VC-m у структурі контейнера VC-n, що забезпечується зміною порядку з'єднань (перемиканням) вихідних і вхідних портів перемикача.

Формати сигналів на вході й виході даного блоку однакові. Тому що процес перемикання не впливає на характер інформаційного сигналу, те опорні точка на вході й виході блоку однакові й позначені одним символом - К. З'єднання між входами й виходами блоку визначаються «таблицею з'єднань». Управління перемиканням й одержання інформації про стан здійснюється функціональним блоком SEMF через опорну точку S8.

На будь-якому виході даного блоку, не з'єднаним з яким або входом, генерується сигнал необлагодження тракту, що представляє собою сигнал контейнера VC-m з невизначеним навантаженням і з нормальним заголовком, у якому біти 5, 6, 7 байта V5 установлені в нульовий стан («unequipped»).

Функціональний блок LPT-m (lower order path termination - блок закінчення тракту нижчого порядку)

Основне призначення - джерело й приймач заголовка тракту нижчого порядку.

Тракт нижчого порядку є об'єктом технічного обслуговування й включає всі лінії й мережні елементи між двома блоками LPT.

Функції на прийомі (у точці ДО - сигнал VC-m й інформація про величину зсуву циклу VC-m щодо циклу VC-n):

- виявлення умов генерації сигналу LP-TIM (виявлення неузгодженості ідентифікатора тракту - байт J2);

- визначення кількості помилок у прийнятому сигналі й виявлення умов генерації сигналу " EXC.BER" (з використанням бітов 1, 2 байти V5) і передача відповідної інформації в точку S9;

- виявлення умов генерації сигналу «unequipped» (виявлення нулів у бітах 5, 6, 7 байта V5 заголовка) і передача відповідної інформації в точку S9.

- виявлення умов генерації сигналу LP-SLM (неузгодженість мітки сигналу - біти 5, 6, 7 байта V5) і передача інформації в точку S9;

- виявлення умов генерації сигналу LP FEBE (виявлення одиниці в біті 3 байти V5) і передача відповідної інформації в точку S9;

- виявлення умов генерації сигналу LP FERF (виявлення одиниці в біті 8 байта V5) і передача відповідної інформації в точку S9;

- виявлення умов генерації сигналу RFI (виявлення одиниці в біті 4 байти V5) і передача інформації в точку S9;

- генерація сигналу, що складає з одних одиниць, передача його в точку L при наявності хоча б однієї умови:

«unequipped»;

LP-TIM;

LP-SLM;

- виділення байта ДО4 і передача його в точку U4.

Функції на передачі (у точці L - сигнал контейнера З - m, синхронізований тактовим сигналом Те):

- установка байта J2 і битов 4, 5, 6, 7 байти V5 заголовка відповідно до інформації із точка S9;

- обчислення коду BIP-2 і розміщення його значення в бітах 1, 2 байти V5 заголовка;

- генерація сигналу LP-FEBE (установка біта 3 байти V5 заголовка в стан одиниці) при виявленні помилок на прийомі;

- генерація сигналу LP-FERF (установка біта 8 байта V5 заголовка в стан одиниці) при наявності хоча б однієї умови: LP-TIM; LP-SLM; сигнал з одних одиниць в опорній точці ДО;

- заповнення байта ДО4 інформацією з опорної точка U4.

Функціональний блок LPA-m (lower order path adaptation - блок адаптації тракту нижчого порядку)

Основне призначення - адаптація даних користувача із синхронною мережею, тобто уведення сигналу користувача в синхронний контейнер З - m на передачі й виконання зворотної операції на прийомі. Якщо вхідний сигнал плезиохронный, то здійснюється вирівнювання швидкостей.

Функції на прийомі (у точці L - сигнал контейнера З - m й інформація про зсув початку контейнера щодо опорного сигналу ТЕ):

- виділення із синхронного контейнера сигналу користувача й передача його в точку М;

- генерація в опорній точці М сигналу, що складає з одних одиниць (AIS) з появою в точці L сигналу, що складає з одних одиниць (AIS).

Функції на передачі (у точці М - сигнал користувача, що надходить із функціонального блоку PPI):

- розміщення сигналу користувача в контейнері З - m і передача його в точку L разом з інформацією про зсув початку контейнера відносно ТЕ;

- виявлення умов генерації сигналу FAL (frame alignment loss - втрата циклової синхронізації) і передача інформації в точку S10 (при байт-синхронній передачі).

Функціональний блок PPI (PDH physical interface -

блок плезіохронного фізичного інтерфейсу)

Основне призначення - забезпечення взаємозв'язку обладнання SDH з фізичним середовищем, що здійснює передачу плезіохронних трибутарних сигналів.

Функції на прийомі (у точці М інформаційний сигнал користувача й сигнал тактування):

- кодування інформаційного сигналу;

- адаптація до середовища й передача сигналу на вихід PPI;

- генерація сигналу, що складає з одних одиниць на трибутарному виході інтерфейсу при надходженні в точку М такого ж сигналу (AIS).

Функції на передачі (на вході блоку трибутарний сигнал з характеристиками, обумовленими pекомендацией G.703 й, у деяких випадках, зі структурою, обумовленою рекомендацією G.704):

- регенерація сигналу, узгодження з апаратурами й передача його в точку М;

- виділення тактового сигналу й передачі його в точка М и Т2;

- фіксація провалля сигналу на трибутарному вході (LOS) і передача інформації про це в точку S11;

- генерація в точці М сигналу, що складає з одних одиниць і відповідного тактового сигналу при проваллі сигналу на трибутарному вході.

Функціональні блоки лівої галузі загальної функціональної схеми за своїми функціями аналогічні відповідним функціональним блокам правої галузі з тією лише різницею, що в них ведеться обробка швидкісних потоків -140 Мбіт/с, виділення тактових сигналів у блоці PPI тут не передбачається.

Крім того, функціональний блок LPA-n у напрямку прийому (від опорної точка Н к опорній точці М) здійснює виділення байтів F2 й F3 РОН і передачу їх у точку U6, а в напрямку передачі (від М к Н) заповнює ці байти інформацією, отриманої від точка U6.

Для більше компактного відображення часто виробляється агрегатування (об'єднання) деяких функціональних блоків в один блок. Так у деяких випадках сукупність трьох функціональних блоків PPI, LPA-m, LPT-m називають інтерфейсом нижчого порядку й позначають LOI (lower order interface). Сукупність блоків НРА m/n і НРТ-n називають модулем зборки структур вищого порядку й позначають НОА (higher order assembler). П'ять функціональних блоків - MSA, MSP, MST, RST, SPI утворять модуль транспортного термінала, позначуваний TTF (transport terminal function). Три функціональних блоки лівої галузі функціональної схеми утворять інтерфейс тракту вищого порядку, позначуваний HOI (higher order interface).

Зупинимося на розгляді інших функціональних блоків схеми, зображеної на рис.2.11.

Функціональний блок SEMF (synchronous equipment management function - блок управління синхронним обладнанням)

Основне призначення - забезпечення зовнішнього й внутрішнього управління функціями мережного елемента.

Блок SEMF взаємодіє з іншими функціональними блоками шляхом обміну інформацією через опорні точка S. Блок має ряд фільтрів, що забезпечують зменшення потоку даних, що проходять через опорні точка S. Керуюча інформація й відгуки на неї проходять через опорну точку V.

Інформацію, що проходить через опорні точка S, можна розділити на аварійну, команди й повідомлення. У таблиці 1 наведені аварійні повідомлення, що проходять через відповідні точка S.

Функціональний блок SETS (synchronous equipment timing source - блок - джерело тактування синхронного обладнання)

Основне призначення - формування тактових сигналів для всіх функціональних блоків устаткування. У якості опорних (еталонних) сигналів можуть вибиратися сигнали в точках T1, Т2, ТЗ або сигнал внутрішнього генератора. При проваллі опорних сигналів інформація про це передається в SEMF через точку S15.

Функціональний блок SETPI (synchronous equipment timing physical interface - блок фізичного інтерфейсу сигналів тактування)

Основне призначення - узгодження зовнішніх сигналів тактування із середовищем.

Функції на прийомі. Виділення тактового сигналу із прийнятого зовнішнього сигналу синхронізації, його декодування й передача в блок SETS.

Функції на передачі. Кодування й адаптація до середовища сигналу зовнішньої синхронізації, що надходить від SETS через точку Т4.

Функціональний блок ОНА (overhead access - блок

доступу до заголовка)

Основне призначення - забезпечення службового зв'язку з використанням байтів El, E2 через точка U1 й U2, а також перспективною можливістю використання інших байтів заголовка для організації додаткових каналів зв'язку в інтересах користувача й експлуатації.

Отже, устаткування SDH незалежно від виробника повинне відповідати розглянутій вище функціональній схемі. При цьому виробник не обмежується в питаннях технічної реалізації й може у відповідності зі своїми можливостями й наявної в його розпорядженні елементною базою поєднувати функціональні блоки в зручні для нього конструктивні блоки.

Контрольні питання

1. Яке призначення блоку HCS?

2. Які аварійні ситуації виявляються функціональним блоком НРОМ?

3. У чому подібність і розходження функціональних блоків MSA й HPA-m/n?

4. Які призначення й функції блоку LPA?

5. У якому випадку сигнал, що надходить із блоку PPI у блок LPA, буде

складатися з одних одиниць

2.1.8. Архітектура (топологія) мереж синхронної цифрової ієрархії
Згідно з сучасними поглядами, прийнятими в більшості розвинених
країн, які реконструюють свої мережі зв'язку на базі SDH ієрархії, перспективна мережа повинна мати ієрархічну трирівневу архітектуру
(рис. 2.12). Така архітектура дає змогу раціональніше будувати гнучку, надійну й економічну мережу.

Рисунок 2.12 Трирівнева архітектура мережі синхронної цифрової ієрархії

Верхній (базовий, магістральний) рівень утворюється головними вузлами, в яких встановлюється АОП 4/4. Основними одиницями, якими обмінюються ці вузли, є віртуальні контейнери VC4. Кожна лінія несе кілька STM4 або STM16.
Структура мережі на цьому рівні - ґратчаста.

Середній рівень складається з кількох з'єднувальних (регіональних) мереж,
кожна з яких охоплює певну територію. Вузли цих мереж обмінюються не лише віртуальними контейнерами VC4, але й дрібнішими одиницями (наприклад, VC12). Тому у вузлах використовується АОП 4/1, а також мультиплексор введення/ виведення (МВВ). Найважливіші вузли цього рівня виходять на один або кілька вузлів верхнього рівня. Структура з'єднувальних мереж може бути як кільцевою, так і ґратчастою. В лініях організовуються тракти STM4.

Нижній рівень становлять мережі доступу, куди входять основні джерела та споживачі навантаження. Кожна з мереж доступу виходить на один або декілька вузлів середнього рівня. Структура мереж - кільцева на основі МВВ, тракту STM1 або STM4.

У найзагальніших рисах функції кожного рівня можна охарактеризувати так:
- верхній рівень створює мережу трактів VC4;

- середній перерозподіляє тракти VC12 і VC3 між VC4;

- нижній забезпечує доступ до мережі користувачів.

Така ієрархічна архітектура має свої переваги, а саме:

- уможливлює незалежний розвиток і реконструкцію кожного рівня;

- концентрує потоки навантаження, що дає змогу використовувати лінійні тракти високої пропускної спроможності (це економічно вигідно при побудові мережі);

- забезпечує виконання контролю, керування та резервування на кожному рівні, що спрощує та пришвидшує ліквідацію наслідків відмов у мережі.

У кожному конкретному випадку можуть змінюватися кількість рівнів, структура мереж, функції рівнів і т. ін. Для побудови мереж синхронної
цифрової ієрархії типовими є кільцеві структури на базі МВВ та ґратчасті на базі АОП.

Важливим аспектом проектування мереж синхронної цифрової ієрархії є
забезпечення їх надійності та життєздатності. Як зазначалося, дуже
надійною є сама апаратура, а вмонтовані засоби контролю та керування полегшують і пришвидшують виявлення пошкоджень і перемикання на резерв. Проте переваги синхронної цифрової ієрархії щодо надійності та життєздатності повною мірою не реалізуються. Це пояснюється тим, що ВОЛЗ мають величезну пропускну спроможність і відмова навіть однієї ділянки може призвести до розриву зв'язку для десятків тисяч користувачів і до значних економічних втрат.

Тому, потрібно вживати заходів для забезпечення відмовостійкості мереж, закладаючи резервні ємності й передбачаючи алгоритми реконфігурації мережі в разі відмови її елементів. Виконання цього завдання полегшується завдяки значній ємності ВОЛЗ, низькій вартості одного канало-кілометра в них, застосуванню засобів контролю та керування, поділу мережі на незалежні функціональні рівні, можливостям інтелектуальних мультиплексорів і апаратури оперативного перемикання.

Ці обставини сприяли розробленню концепції побудови самовиліковуваних
мереж на основі синхронної цифрової ієрархії. Суть концепції полягає у
створенні мережі, яка в разі виходу з ладу окремих елементів здатна зберігати
або автоматично відновлювати за короткий термін порушені зв'язки без серйозних наслідків для користувачів.

Найпростішим способом самовиліковування є резервування за схемою
1+1 при з'єднанні " точка-точка". У цьому випадку два пункти з'єднуються між собою двома кабелями по географічне рознесених трасах.
Кожен сигнал передається одночасно двома трасами, а на приймальному боці
здійснюється автоматичний контроль сигналів і вибір кращого з них.

Для проектування мереж необхідно пройти декілька етапів, на кожному з яких виконується та чи інша функціональна задача. Це задачі вибору топології мережі, вибір обладнання вузлів мережі, формування мереж керування і синхронізації. Перша задача – вибір топології мережі - може бути легко розв’язана, якщо буде відомий можливий набір базових стандартних топологій, з яких можна скласти топологію мережі в цілому.

Існують такі топології:

1. топологія “точка-точка” (рис.2.13)

А основний В

Рисунок 2.13

Топологія “точка-точка” найбільш простий приклад базової топології SDH мережі. Вона може бути реалізована за допомогою термінальних мультиплексорів ТМ, як по схемі резервування каналу прийому/передачі, так і по схемі із 100% резервуванням типу 1+1, яка використовує основний та резервний електричні або оптичні виходи (канали прийому/передачі). При виході з ладу основного каналу, мережа за лічені десятки мілісекунд автоматично переходить на резервний.

Незважаючи на простоту, саме ця мережа найбільш широко використовується при передачі великих потоків інформації по високошвидкісних каналах, наприклад, по трансокеанських підводних кабелях. Цю топологію використовують для наладки мережі при переході до нової більш високої передачі SDH ієрархії, наприклад, з 622Мбіт/с (STM-4) до 2, 5Гбіт/с (STM-16) або з 2, 5Гбіт/с до 10Гбіт/с (STM-64).

Вона ж використовується як складова частина радіально-кільцевої

топології і являється основою для топології “послідовне лінійне кільце”.

2. топологія “послідовне лінійне кільце” (рис. 2.14 а, б).

А резервний В

захід схід

виведення введення

Рисунок 2.14а

Ця базова технологія використовується, коли інтенсивність у мережі не така велика і існує необхідність відгалужень у ряді точок на лінії, де можуть вводитись канали доступу. Вона реалізується як за допомогою ТМ на обох кінцях кола, так і мультиплексорів введення/виведення в точках відгалуження. Ця топологія нагадує послідовне кільце, де кожний мультиплексор є окремою її частиною.

захід схід

схід захід схід захід

введення виведення

Рисунок 2.14б

Вона може бути представлена у вигляді простого послідовного лінійного кола без резервування (а), або більш складним колом з резервуванням типу 1+1 (б).

3. топологія “зірка” (рис.2.15), яка реалізує функцію концентратора.

Рисунок 2.15

В цій топології один із віддалених вузлів мережі, який зв’язаний з центром комутації (наприклад, цифровою АТС) або вузлом мережі SDH на центральному кільці, грає роль концентратора, де частина трафіка може бути виведена на термінали користувачів, тоді як остання частина може бути розподіленя по інших віддалених вузлах. Цей концентратор повинен бути мультиплексором введення/виведення з розвиненими можливостями крос-комутації. Іноді таку схему називають оптичним концентратором, якщо на його входи подаються частково заповнені потоки рівня STM-N (або потоки рівня на ступінь нижче), а його вхід відповідає STM-N. Фактично ця топологія нагадує “зірку”, де в якості центрального вузла використовується мультиплексор SDH (SMUX).

4.топологія “кільце”(рис.2.16)

Ця топологія використовується для побудови SDH мереж перших двох рівнів – 155 Мбіт/с і 622 Мбіт/с. Основна її перевага: легкість організації захисту типу 1+1, завдяки наявності в синхронних мультиплексорах SMUX (МВВ) двох пар (основної та резервної) оптичних виходів (каналів прийому/передачі схід – захід, які дають можливість формування подвійного (двоспрямованого) кільця із зустрічними потоками.

Можливості МВВ обумовлюють обмеження кільцевих мереж, які
самозаліковуються. Існують два варіанти їх побудови: одно- і двоспрямоване
кільце.

У разі односпрямованого кільця кожен вхідний потік спрямовується навколо кільця в обох напрямках, а на приймальному боці, як і за схемою

1 + 1, вибирають якісніший сигнал. Для побудови кільця використовуються два волокна. Передача основними шляхами відбувається в одному напрямку (наприклад, за годинниковою стрілкою), а резервними - у протилежному

(тут поділ на основний і резервний шляхи є умовним, оскільки вони
обидва рівноправні). Тому таке кільце називається односпрямованим, з перемиканням трактів або з закріпленим резервом.

У разі двоспрямованого кільця з двома волокнами сигнал не подвоюється. За нормального режиму кожен вхідний потік спрямовується вздовж кільця найкоротшим шляхом у будь-якому напрямку (звідси назва " двоспрямоване кільце"). Якщо з'являється відмова, то на обох кінцях відмовленої ділянки за допомогою МВВ перемикається весь потік інформації, що надійшов на цю ділянку, у зворотному напрямку. Інакше кажучи, у такому кільці здійснюється перемикання секцій або захист з резервом.

Рисунок 2.16

Двоспрямоване кільце може мати чотири волокна. Воно забезпечує вищий
рівень відмовостійкості, ніж кільце з двома волокнами. Витрати на побудову
цього кільця дуже високі, тому такий варіант використовують рідко.

Двоспрямоване кільце у більшості випадків є більш економічним, ніж односпрямоване, оскільки потребує меншої пропускної спроможності. Це пояснюється тим, що сигнали, які передаються на різних ділянках, що не перетинаються, можуть використовувати одні й ті самі ємності (як в основному, так і в аварійному режимах роботи). Разом з тим односпрямоване кільце є простішим у реалізації. Аналіз типових ситуацій свідчить, що кожен з двох видів кільцевої архітектури має свою сферу ефективного використання.

Односпрямовані кільця більше підходять для випадків доцентрового трафіка. Це притаманно мережам доступу, призначеним для приєднання користувачів до найближчого вузла. Двоспрямовані кільця вигідніші за досить рівномірного розподілу трафіка, коли стають помітними їх переваги щодо пропускної спроможності. Тому використання цих кілець доцільне для з'єднувальних мереж.

В обох варіантах мережі можна зберегти повну працездатність її за будь-якої одноразової відмови.

При організації системи управління і технічного обслуговування мережа
синхронної цифрової ієрархії розглядається як ряд послідовних ділянок-
секцій. Виділяють такі основні об'єкти управління і технічного обслуговування: регенераційна секція, секція мультиплексування і тракт.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1.Каток В.Б. Волоконно-оптичні системи передачі. Київ, 1999

2.Бирюков Н.Л. Стеклов В.К. Транспортные сети и системы электро-

связи. Системы мультиплексирования. Киев: ЗАТ «Віпол», 2003

3. Хмелев К.Ф. Основы SDH. Киев: «Політехніка» ЗАТ «Віпол», 2003

4. Стеклов В.К., Беркман Л.Н. Телекомунікаційні мережі.

Київ: „Техніка”, 2001

5. Стеклов В.К., Нові інформаційні технології: Транспортні мережі

телекомунікацій. Київ: «Техніка» 2004

6. URL: https://www. kuzenny.narod.ru

8. URL: https://www. kunegin.narod.ru

9. URL: https://www. osp.ru

ЗМІСТ Стор.