Методическое пособие. Технология мультиплексирования в pdh. Иерархия pdh. Цикл передачи
 Скачать 1.05 Mb.
|
|
Технология мультиплексирования в PDH. Иерархия PDH. Цикл передачи. Плезиохронная цифровая иерархия (Plesiochronous Digital Hierarchy) PDH - это цифровое мультиплексирование данных, представленных циклическими последовательностями. Существуют европейская, североамериканская и японская иерархии PDH. В таблице 1.1 приведены плезиохронные цифровые иерархии в соответствии с рекомендациями ITU-T G.702. Таблица 1.1 – плезиохронные цифровые иерархии.
В европейской иерархии применяют следующие цифровые каналы: Основной цифровой канал (ОЦК) – Е0 со скоростью передачи 64 кбит/с (8 бит повторяются 8000 раз в секунду); Первичный цифровой поток – Е1 (2,048 Мбит/с); Вторичный цифровой поток – Е2 (8,448 Мбит/с); Третичный цифровой поток – Е3 (34,368 Мбит/с); Четвертичный цифровой поток – Е4 (139,264 Мбит/с). Одной из основных характеристик указанных цифровых потоков является цикл передачи [1]. Его можно рассматривать как минимальный отрезок времени, в течение которого по разу передаются символы, несущие одинаковую функциональную нагрузку. Циклы передачи цифрового потока Е11* приведены на рисунке 1.1.  Рисунок 1.1 – Цикл и сверхцикл передачи цифрового потока Е1. Он состоит из 32 канальных интервалов (КИ) длительностью 3,91 мкс каждый, с общей длительностью цикла Тц = 125 мкс. Нулевой и шестнадцатый КИ предназначены для служебных целей. КИ-0 используется для передачи сигналов: синхронизации, контроля, управления (TMN) и оповещения об аварии. КИ-16 служит для передачи сигналов управления и взаимодействия (СУВ), синхронизации по сверхциклу (комбинация 0000) и индикации аварийного состояния. Для передачи СУВ организуются сигнальные каналы a, b, c, d в КИ-16 (по 2 в каждом цикле). Для организации сигнальных каналов тридцати информационных каналов организован сверхцикл, содержащий 16 циклов. Структура КИ-16 в сверхцикле приведена на рисунке 1.1. Кроме того, КИ-16 может быть использован для передачи информационных данных, если отпадает необходимость в организации сигнальных каналов. Циклы передачи потоков Е2, Е3 и Е4 формируются посредством плезиохронного побитового объединения циклов нижнего иерархического уровня (рис.1.2).  Рисунок 1.2 – Иерархическая схема мультиплексирования PDH. Циклы передачи потоков Е2, Е3 и Е4 в соответствии с рекомендациями ITU-T G.742, G.751. приведены на рисунках 1.3, 1.4, 1.5.  Рисунок 1.3 – Цикл передачи потока Е2. Условные обозначения: А – бит аварийного сообщения о нарушении синхронизма на удаленном мультиплексоре; N – бит национального использования; 1а (b, c) – бит команды согласования скоростей первого потока Е1; 2а (b, c) – бит команды согласования скоростей второго потока Е1 и т.д.; s1 (2, 3, 4) – биты балласта.  Рисунок 1.4 – Цикл передачи потока Е3.  Рисунок 1.5 – Цикл передачи потока Е4. Следует отметить недостатки плезиохронного мультиплексирования: Сложность доступа к отдельным цифровым потокам данных; Протяженное во времени иерархическое восстановление синхронизма в случае его нарушения; Почти полное отсутствие в циклах PDH позиций для служебных информаций (управления, контроля, служебной связи). Частично компенсировать недостатки PDH (по рекомендации G.702) удалось с принятием рекомендации G.832. В этой рекомендации структура циклов PDH представлена в одинаковом интервале времени 125 мкс для скоростей передачи 34 368 кбит/с и 139 264 кбит/с (рисунки 1.6 и 1.7). Циклы имеют достаточное количество служебных байт. Циклы могут быть использованы для загрузки данных с побайтовой структурой (циклы Е1, ячейки АТМ, транспортные группы SDH и т.д.). В циклах PDH G.832 необходимо отметить байт МА, который должен переносить ряд важнейших сведений (рисунок 1.7).  Рисунок 1.6 – Структуры циклов плезиохронной цифровой иерархии по рекомендации G.832 для скоростей передачи 34 368 кбит/с и 139 264 кбит/с. FA, Frame Alignment signal – сигнал синхронизации; EM, Error Monitoring - контроль ошибок по алгоритму BIP-8; TR, Trail Trace – маршрут передачи – идентификатор точек доступа; MA, Maintance and Adaption byte – байт обслуживания и адаптации; NR, Network Operator byte – байт оператора сети; GC, General purpose communications channel – служебный канал (речевой) связи; P1, P2, Automatic Protection Switching - автоматическое защитное переключение.  Рисунок 1.7 – Специализация байта МА. 1 бит – RDI, Remote Defect Indication – сигнал индикации удаленных дефектов; 2 бит – REI, Remote Error Indication – сигнал индикации ошибок на удаленной строке, формируется через алгоритм BIP-8; 3-5 биты – тип нагрузки: 000 – нет определения; 001 – загружено, но нет спецификации; 010 – загрузка ячейками АТМ; 011 – загрузка элементами SDH сети (20хTUG2): 100 – загрузка элементами SDH сети (2хTUG3 и 5хTUG2); 6,7 биты – зависят от нагрузки (цельная или блоками), индикатор сверхцикла; 8 бит – Timing marker – метка возможности использования для синхронизации («0» - синхронизм возможен от первичного источника, «1» - в других случаях). 1.2 Общие положения по построению мультиплексоров для формирования первичного цифрового потока (ПЦП) Е1. В этих мультиплексорах может применяться либо групповой способ аналого-цифрового преобразования, либо индивидуальный. Первые назвали аналого-цифровое оборудование (АЦО), имели ограниченное число интерфейсов, например, число предоставляемых ОЦК не более четырех [3]. Этот способ в современном оборудовании не применяется. Индивидуальный способ аналого-цифрового преобразования при построении мультиплексоров ПЦП рассмотрен в [4]. В настоящее время основной вид аппаратурной реализации в технике мультиплексирования PDH является гибкий мультиплексор [2,4]. Архитектура ГМ основана на системе шин (рисунок 1.8).  Рисунок 1.8 – Архитектура гибкого мультиплексора Указанная схема позволяет реализовать разнообразный набор канальных окончаний: аналоговых, цифровых, для сетей с интеграцией услуг (ISDN), локальных вычислительных сетей и др. Гибкий мультиплексор по своей сути это специализированная система, обрабатывающая сигналы потребителя услуг с целью передачи этих сигналов. Ведущая роль отводится центральному процессору, который управляет всеми процессами формирования циклических сигналов и их распаковкой. Характеристики конкретных гибких мультиплексоров российских производителей приведены в разделе 2. 1.4. Гибкие мультиплексоры для формирования вторичного, третичного и четверичного цифровых потоков. Циклы передачи цифровых потоков Е2, Е3, Е4 формируются посредством плезиохронного побитового объединения циклов нижнего иерархического уровня. Принцип плезиохронного мультиплексирования производится с учетом следующих обстоятельств [2]: Объединяем цифровые потоки, имеющие различные тактовые частоты (в известных нормативных пределах) синхронизируются, то есть согласовываются по частоте и фазе; Д  ля синхронизации объединяемых потоков используется буфер памяти;Рисунок 1.9 – Пример схемы плезиохронного мультиплексора Е2 с положительным согласованием скорости. Буферы могут отличаться, частоты из буфера одинаковы; В процессе записи данных в буфер и считывания могут образовываться в случайные моменты времени неоднородности (состояния неопределенности). Если  ( ), то в этом случае происходит опустошение буфера и на выходе появляется ложный логический ноль.Для устранения этого явления используется положительное согласование скоростей (положительный стаффинг) рисунок 1.10.  Рисунок 1.11 – Формирование неопределенности и формирование вставки. Положительные согласования скоростей предполагают заведомо более высокую частоту считывания двоичных символов из буфера, чем частоты записи, которые зависит от стабильности источников тактовых частот формирователей объединяемых цифровых потоков. На рисунке 1.11 приведены соотношения частот записи и считывания при формировании потока Е2. Ситуация неопределенности контролируется временным детектором, измеряющим разность фаз частот записи и считывания Δφ. При появлении неоднородности (неопределенности) формируется вставка ( бит – S, рисунок 1.10). при этом в структуру цикла потока Е2 помещаются биты (символы) команды согласования скоростей (КСС). Для каждого вводимого потока КСС представляется три бита, распределенные по циклу. В приемной части мультиплексора Е2 процедура демультиплексирования происходит с обнаружением и устранением вставок в каждом из вводимых потоков. По КСС вычисляются и устраняются вставки. Первым широко признанным методом гибкого доступа стал метод набора подходящих интерфейсов для пользовательских окончаний в плезиохронных гибких мультиплексорах, выполняемых в соответствии с рекомендациями ITU-T G.797. На рисунке 1.12 представлена структура такого доступа.  Рисунок 1.12 – Функциональная схема системы гибкого доступа Выбираемыми составляющими этой структуры доступа при проектировании могут быть: плезиохронные физические стыки со 100% дублированием (радиочастотные, атмосферные лазерные, производные электрические, проводные оптические); компонентные оптические стыки ( для 2-х или 4-х проводной аналоговой телефонии, цифровой телефонии, ISDN, передачи данных, Ethernet и т.д.); мультиплексирование канальных интервалов; мультиплексирование канальных интервалов; мультиплексирование цифровых потоков (Е2 = 4×Е1, Е3 = 4×Е2, Е4 = 4×Е3); дистанционное управление через канал управления всеми функциями гибкого мультиплексора; формирование выделенных линий.  Рисунок 1.13 – Общая функциональная блок-схема гибкого мультиплексора На рисунке 1.13 показано функциональное представление гибкого мультиплексора и размещение соответствующих эталонных точек, которые можно классифицировать как интерфейсы. Плезиохронный физический стык (ПФС) относится к агрегатному стыку, представляющему собой окончание соответствующей системы передачи (ИКМ-30, ИКМ-480 с оптическим или электрическим окончанием и регенерацией сигнала на приеме). Он также выделяет хронирующий сигнал из принятого линейного сигнала, когда это необходимо. Компонентный физический стык (КФС) относится к компонентному или пользовательскому окончанию канала. Он также выделяет хронирующий сигнал из принимаемого сигнала и работает на сигналах управления/сигнализации. Окончание плезиохронного тракта высшего порядка (ОПТ ВП) завершает логические сигналы агрегатного стыка 8.448, 34.368 и 139.264 Мбит/с. В окончании генерируется и восстанавливается соответствующий цикл, обнаруживается состояние сигнала (авария в цикле, пропадание сигнала, контроль ошибок передачи). Автоматическое переключение на резерв (АПР) используется в том случае, когда для цифрового тракта требуется схема переключения на резерв типа 1+1. Эта функция может выполняться под управлением или автоматически. Плезиохронный мультиплексор высшего порядка (ПМ ВП) выполняет функции мультиплексирования/демультиплексирования сигналов по схеме (рисунок 1.2). Окончание плезиохронного тракта низшего порядка (ОПТ НП) завершает логические сигналы 2048 кбит/с на агрегатной стороне аппаратуры. Соответствующие функции относятся к генерации и восстановлению цикла и обнаружению состояний аварии или повреждения (контроля ошибок). Функция кроссового соединения (ФКС) позволяет осуществить преобразование сигналов 64 кбит/с или n×64 кбит/с от компонентной стороны в соответствующий логический сигнал 2048 кбит/с. Адаптация компонентного сигнала (АКС) изменяет компонентный сигнал, когда необходимо иметь возможность обрабатывать его в формате цикла 2048 кбит/с. Окончание компонентного сигнала (ОКС) генерирует или завершает информацию и любой сигнал сигнализации и управления. Хронирующий физический стык мультиплексора (ХФСМ) электрически завершает (или генерирует) внешний синхросигнал. Хронирующий источник мультиплексора (ХИМ) обеспечивает все внутренние хронирующие сигналы, необходимые для гибкого мультиплексора. Функция управления аппаратурой (ФУА) позволяет местному пользователю или сети управления выполнить все функции управление аппаратурой. Она подключается к каждому функциональному блоку гибкого мультиплексора. Функции передачи сообщений (ФПС) формируют или завершают встроенный операционный канал или каналы управления, который может транслировать на битах нулевого канального интервала и на других позициях команды управления. Этот блок может взаимодействовать с местным пользователем через стыки Fили P (F – компьютерный интерфейс, например, RS-232; P – ручной терминал). Специальная функция (СФ) включает режимы: точка – много точек; перекодирование ИКМ – АДИКМ; конференцсвязь; циркулярная связь и т.д. Кроссовое соединение сигнализации по выделенным каналам (КСС ВК) в 16 канальном интервале для битов a, b, c, d в соответствующие КИ 64 кбит/с. Назначение эталонных точек схемы гибкого мультиплексора: A – линейные сигналы согласно рекомендации G.703; B – логический сигнал высокого порядка (8.448, 34.368, 139.264 Мбит/с); C, D – логический сигнал высокого порядка с цикловой структурой G.704, G.751; E – многосервисный логический сигнал 2048 кбит/с; F – односервисный логический сигнал 2048 кбит/с; G, H - логический сигнал 2048 кбит/с с цикловой структурой G.704; J – доступ к специальным функциям; K – доступ к необязательному кроссовому соединению; L – сигнал 64 кбит/с или n×64 кбит/с; M – логический и/или электрический сигнал, подлежащий передаче; O – компонентный линейный сигнал; V - информация обслуживания для внешнего управления; Si – управляющие точки; T0 – внутренний хронирующий сигнал; Т1 – сигнал синхронизации, выделенный из агрегатного сигнала 2,048 Мбит/с; Т2 – сигнал синхронизации, выделенный из компонентного сигнала 2,048 Мбит/с ; Т3, Т4 – внешний синхросигнал 2,048 Мбит/с; U1, U3 – канал управления 4 кбит/с; U2 – канал управления 64 кбит/с; F, P – стыки управления (F по рекомендации М.3010, P – нет стандарта); Исполнение гибкого мультиплексора как сетевого элемента может представлять собой: терминальный мультиплексор; мультиплексор ввода/вывода (промежуточный); кроссовый коммутатор. Гибкие мультиплексоры Многофункциональный первичный мультиплексор (МП) предназначен для применения в качестве оборудования абонентского доступа на сетях связи различного назначения. Многофункциональность и гибкое конфигурирование МП обеспечивается компоновкой их базовыми и дополнительными блоками. На рисунке 2.1 приведен внешний вид МП.  Рисунок 2.1 – Внешний вид По функциональным возможностям МП подразделяются на: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||