Разработка схемы тракта компонентного потока и тандемного соединения сети

F1 - байт канала пользователя. Этот канал может использоваться как канал передачи данных (64 кбит/с) или канал для передачи речи в пределах регенерационной секции, который оператор сети может использовать для своих собственных целей.

D1-D12 - байты встроенного канала сети управления DCC (Data Communication Channel). Байты D1-D3 заголовка регенерационной секции образуют канал DCC со скоростью 192 кбит/с, а байты D4-D12 DCC мультиплексной секции со скоростью 576 кбит/с.

К1,К2 (b1-b5) - предназначены для канала автоматического защитного переключения APS (Automatic Protection Switching) между двумя окончаниями мультиплексной секции.

К2 (b6-b8) - индикация дефекта удаленного конца мультиплексной секции MS-RDI (Multiplex Section Remote Defect Indication). Они используются для сообщений на передающий конец мультиплексной секции информации о том, что на приемном конце обнаружен дефект или принимается сигнал индикации аварийного состояния MS-AIS (MS Alarm Indication Signal). MS-RDI состоит из комбинации “110” на позициях битов b6-b8 байта К2 перед скремблированием. Назначение отдельных бит в байтах К1, К2 указано на рисунке 26.

Рисунок 26 - Кодирование байтов К1, К2

S1(b5-b8) - статус синхронизации. Информация о статусе синхронизации - это сообщение о качестве источника синхронизации, используемого в данном мультиплексоре. Качество опорного источника тактирования, который используется оборудованием, характеризуется и передается на следующую станцию посредством байта S1. Он используется для управления и устранения неисправностей в распределении тактирующих сигналов. Использование битов b5-b8 байта S1 приведено в таблице 15.

Таблица 15

Назначение байта S1 (биты b5-b8)

М1 - индикация ошибки удаленного конца мультиплексной секции MS-REI (MS - Remote Error Indication). Как известно, процедура BIP-N*24 (байт B2) осуществляется и на приемной стороне, и в М1 записывается число несоответствий или нарушений полученных результатов использования этой процедуры на передаче и приеме. Число несоответствий кодируется и вводится в М1 для сообщения от приемного конца мультиплексной секции к передающему. Значения битов М1 для STM-1 приведены в таблице 16.

Таблица 16

Назначение байта М1 для STM-1

Примечание. Содержание бита b1 байта М1 игнорируется.

Результаты рассмотренного примера, получаем следующую итоговую формулу преобразования двоичного потока E1 в схеме мультиплексирования по стандарту ETSI (символьный (верхний) вариант и численный (нижний) вариант, где значения приведены в байтах):

Указанные формулы являются более точной эквивалентной формой представления процесса формирования модуля STM-1, которую можно предложить в качестве алгоритма процедуры формирования.

3.2 Функции контроля тандемного соединения ТС

(Tandem Connection) определяется для транспортирования группы виртуальных контейнеров высокого порядка вместе VC-11 через одну или большее количество тандемных линейных систем, при этом полезная нагрузка виртуальных контейнеров не изменяется.

Подслой тандемного соединения размещается между слоем мультиплексной секций и слоями трактов виртуальных контейнеров. Оконечный элемент тандемного соединения TCTE (Tandem Connection Terminating Element) - это элемент начала/завершения тандемного соединения. Элементом TCTE может быть оконечный элемент мультиплексной секции MSTE (Multiplex Section Terminating Element) или оконечный элемент тракта PTE (Path Terminating Element).

Биты b1-b4 используются для подсчета ошибок в сигнале, поступающем в тандемное соединение IEC (Incoming Error Count). Четыре бита b5-b8 (в байте N2 первого виртуального контейнера в тандемном соединении используются для обеспечения сквозной передачи данных из конца в конец. Этот канал со скоростью 32 кбит/с используется для обслуживания и контроля тандемного соединения.

Для непрерывной оценки качества сигнала тандемного соединения используются байты B3 в трактовых заголовках виртуальных контейнеров. Количество ошибок в сигнале виртуального контейнера текущего цикла записывается в биты b1- b4 байта N2 (таб.10-12) в следующем цикле. Эта процедура выполняется для каждого из виртуальных контейнеров в начале тандемного соединения. При завершении TCTE байт B3 в каждом виртуальном контейнере снова используется для расчета числа накопленных в тандемном соединении ошибок. Абсолютная величина различия между числом ошибок, записанных в N2, и числом ошибок, рассчитанных при завершении тандемного соединения, определяет характеристику ошибок тандемного соединения. Данные байта B3 и IEC, передаваемые в текущем цикле, относятся к предыдущему циклу.

Байт N2 используется для контроля тандемного соединения.

Биты b1-b4 используются для передачи количества поступающих ошибок IEC;

Бит b5 используется для передачи удаленной индикации ошибок тандемного соединения TC-REI.

Бит b6 используется для индикации ошибок выходящего сигнала OEI (Outgoing Error Indication), т.е. указания блоков с ошибками в выходящем из тандемного соединения VC-11.

Биты b7-b8 используются в сверхцикле, состоящем из 76 циклов и позволяют передать:

- идентификатор точки доступа тандемного соединения TC-APId (Access Point identifier of the Tandem Connection); формат этого идентификатора имеет такую же 16-байтную структуру, как и идентификаторы точек доступа трейлов регенерационных секций и трактов виртуальных контейнеров;

- сигнал TC-RDI, указывающий дальнему концу дефекты, обнаруженные в пределах тандемного соединения в стоке тандемного соединения на ближнем конце;

- сигнал ODI, указывающий дальнему концу, что из-за дефектов до тандемного соединения или в его пределах в выходящий из тандемного соединения AU-n/TU-n был включен AU/TU-AIS;

- сигналы, резервируемые для будущей стандартизации.

4. Организация защиты

Под защитой в сетях SDH понимается не только резервирование, но и обеспечение таких вариантов работы оборудования сети в целом, которые в конечном итоге приводят к бесперебойному функционированию.

Для защиты используются специально заложенные свободные “емкости” (свободные трейлы и соединения, их дублирование, а также дополнительное оборудование) между узлами.

В сети SDH можно осуществлять защиту секции мультиплексирования (оконечного оборудования секции мультиплексирования - Multiplex Section Termination, MST), путём использования блока защиты секции мультиплексирования (Multiplex Section Protection, MSP).

Чтобы скоординировать процедуру обмена между двумя противоположными блоками MSP, используются байты, представленные в секционном заголовке MSOH аббревиатурами К1 и К2 рисунок 27.

Рисунок 27 - Позиция байтов К1 и К2 в матрице STM-1

Архитектура защиты: (1+1), где первая цифра означает защитную “емкость”, а вторая - рабочую приведена на рисунке 28.

Рисунок 28 - Архитектура переключения защиты мультиплексной секции 1+1

При переключении на защиту используется канал автоматического защитного переключения (Automatic Protection Switching - APS).

К характеристикам переключения на защиту относится время переключения. Например, для мультиплексных секций это время составляет 50 мс.

В каждом мультиплексоре типа ввода/вывода (ADM) , включенном в “кольцо”, передача осуществляется в двух направлениях на восток и на запад. Прием же только с одного направления, где качество сигнала выше. При повреждении оптических волокон или оборудования на одном интервале между любыми мультиплексорами прием будет осуществляться с других направлений. Архитектура защиты 1+1 функции матрицы соединений представлена на рисунке 29.

Рисунок 29 - Функции матрицы соединений

В конфигурации 1+1 сигнал STM-N при передаче посылается и по тестируемому тракту, и по резервному тракту.

При приеме функция MSP выбирает наилучший сигнал на основе информации, исходящей от байтов К1 и К2 заголовка MSOH или по командам, полученным системой управления.

Информация, относящаяся к режимам и приоритетам переключений содержится в двух байтах К1 и К2, двоичное кодирование которых показано на рисунке 27.

Из-за постоянной передачи сигнала по резервному тракту, архитектура 1+1 не позволяет увеличивать трафик за счёт организации дополнительного канала.

В курсовом проекте вопрос защиты решается путем направления выделенных первичных цифровых каналов по двум маршрутам с совпадающими конечными точками сети, например по маршрутам B>E и B>C>D>E. Приведенными в таблице 8 основными маршрутами в качестве резервных были выбраны следующие соответствующие маршруты первичных цифровых потоков:

основной B>E, резервный B>С>D>E;

основной B>С, резервный B>E>D>С;

основной E>D, резервный E>B>С>D;

основной C>D, резервный С>B>E>D;

основной С>G, резервный C>D>G>H;

основной D>H, резервный D>C>G>H;

основной G>H, резервный G>C>D>H.

Здесь необходимо отметить, что в представленной структуре сети резервные первичные цифровые потоки проходят по маршрутам в пределах одной ячейки.

Такая схема защиты «по разнесенным маршрутам» более предпочтительна, чем система защиты типа «1+1» в топологии «кольцо» сети SDH. Однако она требует более тщательного расчета числа цифровых потоков, проходящих по отдельным участкам сети. Этот расчет необходимо проводить для того, чтобы убедиться, что количество потоков не превышает возможности кросс-коннектора узлового мультиплексора.

5. Фазовые дрожания, вносимые синхронной аппаратурой

5.1 Фазовые дрожания компонентных сигналов в трактах SDH, вызываемые асинхронным отображением

В технологии SDH отсутствует фазирование между циклами виртуальных контейнеров низкого порядка по отношению к трактовым заголовкам контейнеров высокого порядка и между циклами виртуальных контейнеров высокого порядка и секционными заголовками синхронных транспортных модулей. Поэтому при записи сигналов виртуальных контейнеров в TU-n или AU-n используются указатели (Pointer - PTR). В синхронной аппаратуре предусмотрена возможность изменения значений указателей. Эта процедура осуществляется при использовании цифровой коррекции по прямой линии (aligning). При отрицательной цифровой коррекции величина значения указателя уменьшается, при положительной цифровой коррекции - увеличивается. В том случае, если величина значения указателя не изменяется, цифровая коррекция называется нулевой. Величина фазовых дрожаний из-за изменения значений указателей вместе с фазовыми дрожаниями, вызываемыми процедурой асинхронного отображения компонентных сигналов в виртуальные контейнеры, называется комбинированным джиттером, вносимым синхронной аппаратурой. В Рекомендации G.783 приведены допустимые значения комбинированного джиттера для различных компонентных потоков в трактах SDH.

Максимальная величина фазовых дрожаний при изменении значения PTR для разных трактов зависит от размерности его величины. Для сигнала E4 изменение PTR на единицу при записи сигнала VC-4 в сигнал AU-4 соответствует смещению на три байта, для всех других сигналов - на один байт.

7. Контроль качества передачи в сетевых слоях синхронной цифровой иерархии

6.1 Процедуры внутреннего контроля

Процедуры внутреннего контроля осуществляются в каждом слое сети SDH. В трактах виртуальных контейнеров, мультиплексных и регенерационных секциях используется избыточный код битового чередуемого паритета BIP-n (Bit Interleaved Parity-n). Значения битов, составляющих кодовое слово n, рассчитываются для цикла или сверхцикла цифрового сигнала. Биты в кодовом слове процедуры внутреннего контроля BIP-n получаются в результате последовательного суммирования по модулю два всех битов цифрового сигнала с одинаковыми номерами. Расчет BIP-n выполняется по сигналу текущего цикла (сверхцикла), а результат расчета помещается в следующий цикл (сверхцикл).

В мультиплексных секциях сети SDH используется процедура внутреннего контроля BIP-24xN, в регенерационных секциях - BIP-8, в трактах виртуальных контейнеров VC-4-Xc/VC-4/VC-3 также BIP-8, в трактах виртуальных контейнеров VC-2/VC-1 - BIP-2. Для передачи битов BIP используются секционные или трактовые заголовки.

В системе SDH используется метод контроля параметров ошибки без отключения канала, который получил название метода контроля четности (Bit Interleaved Parity - В1Р). Этот метод, также как и CRC, является оценочным, но он дает хорошие результаты при анализе систем передачи SDH. Алгоритм контроля четности достаточно прост (рис.30). Контроль четности выполняется для конкретного блока данных цикла в пределах групп данных по 2, 8 и 24 бита (BIP-2, BIP-8 и В1Р-24 соответственно). Эти группы данных организуются в столбцы, затем для каждого столбца рассчитывается его четность, т.е. четное или нечетное количество единиц в столбце. Результат подсчета передается в виде кодового слова на приемную сторону. На приемной стороне делается аналогичный расчет, сравнивается с результатом и делается вывод о количестве ошибок четности. Результат сравнения передается в направлении, обратном передаче потока.

Рисунок 30 - Алгоритм контроля чётности

Метод контроля четности является оценочным, поскольку несколько ошибок могут компенсировать друг друга в смысле контроля четности, однако этот метод дает приемлемый уровень оценки качества цифровой системы передачи. Поскольку технология SDH предусматривает создание секционных заголовков и заголовков пути, метод контроля четности дает возможность тестирования параметров цифровой системы передачи от секции к секции и от начала до конца маршрута. Для этого используются специальные байты в составе заголовков SОН и РОН. Например, количество ошибок, обнаруженное в канале В3 передается в байте G1 РОН VC-4 следующего цикла. На рисунке 31 представлена cxема посекционного мониторинга параметра ошибки BIP.

Рисунок 31 - Посекционный мониторинг параметров цифровой передачи

Используемые для контроля четности байты связанные с ними участки цифровой системы передачи приведены в таблице 18.

Таблица 18

7.2 Параметры характеристик ошибок

Для оценки качества передачи в отношении сбоев символов, частности длительностей отказов могут быть использованы следующие события и параметры характеристик ошибок.

Блок с ошибками (errored block EB) - блок, в котором отмечены один или несколько битов с ошибками.

Секунда с ошибками (errored second ES) - интервал времени, равный одной секунде, в течение которого отмечены один или несколько блоков с ошибками или один дефект.

Секунда со значительными ошибками (severely errored second SES) - интервал времени, равный одной секунде, в течение которого отмечено не меньше 30% блоков с ошибками или один дефект. SES является подмножеством ES.

Последовательности секунд со значительными ошибками (2 с < T < 10с) позволяют определить момент выхода тракта из состояния нормальной работы и вхождение тракта в период неготовности. Частость появления периодов неготовности ограничивается допустимыми значениями параметров секунд со значительными ошибками SES.

Фоновая блочная ошибка (background block error BBE) - блоки с ошибками, которые не принадлежат cекундам со значительными ошибками SES.

Относительная величина секунд с ошибками (errored second ratio ESR) - отношение секунд с ошибками ко всем секундам в течение времени наблюдения при нормальном состоянии тракта.

Относительная величина секунд со значительными ошибками (severely errored second ratio SESR) - отношение секунд со значительными ошибками ко всем секундам в течение времени наблюдения при нормальном состоянии тракта.

Относительная величина фоновых блочных ошибок (background block error ratio BBER) - отношение блоков с фоновыми ошибками ко всем блокам, за исключением блоков, входящих в секунды со значительными ошибками, в течение времени наблюдения при нормальном состоянии тракта.

7.3 Оценка состояния трактов

Для оценки состояний трактов введены понятия аномалий и дефектов. Условия аномалий в обслуживании используются, чтобы определить характеристики ошибок тракта SDH, когда тракт не находится в состоянии дефекта. Например, блок с ошибками EB, определенный с использованием кода детектирования ошибок EDC, - это аномалия. Условия дефекта в обслуживании используются для определения изменения характеристик тракта. Если обнаружен дефект, то отмечается секунда со значительными ошибками.

8. Выбор синхронного оборудования для разработанной сети

Конструктивно базовый синхронный мультиплексор типа выполнен в виде моноблока, габаритные размеры которого: высота - 525 мм, ширина - 450 мм, глубина - 250 мм соответствуют проекту европейского стандарта ETSI-ETS 300-119.

Моноблок имеет:

верхний отсек (секцию), в котором размещаются сменные (съемные) блоки (платы, ТЭЗ);

нижний отсек, где находятся интерфейсные модули (карты) и соединительные кабели, обеспечивающие внешние электрические соединения моноблока;

средний (центральный) отсек, который содержит панель местного доступа оператора LCAP (Local Craft Acceass Panel) и блок для подключения оптических кабелей с поддоном для их укладки.

Один из вариантов компоновки моноблока:

Ниже приводится номенклатура сменных блоков мультиплексоров, используемых в примере проектирования.

В качестве поставщика оборудования выберем компанию Nokia.

2М - трибный интерфейсный блок 2 Мбит/с - интерфейсная карта на 16 портов 2 Мбит/с без терминального адаптера (ТА), функционирует только при наличии сменного блока 2МТА (до трех карт 2М на одну карту 2МТА);

2МТА - трибный интерфейсный блок 2 Мбит/с - интерфейсная карта на 16 портов 2 Мбит/с с терминальным адаптером (ТА);

STM-1 - линейный оптический агрегатный блок 155 Мбит/с;

SSW - блок системного кросс-коммутатора - центральный блок кросс-коммутатора типа DXC-4/4/1 с эквивалентной емкостью коммутации 16xAU-4 для коммутации VC-4, VC-11;

TSW1 - терминальный блок системного кросс-коммутатора - блок синхронизации All-12 и AU-4 на входе для осуществления кросс-коммутации;

CU - блок управления и синхронизации;

SPIU - блок питания полки (кассеты);

SU - блок обслуживания интерфейсов.

Рисунок 32 - Схема конфигурации сети

Конфигурация узлов с мультиплексорами STM-1. Для работы любого SDH мультиплексора уровня STM-1 при минимальной конфигурации (1 трибная интерфейсная карта - 16 каналов 2 Мбит/с) требуется следующий набор блоков: 2xSTM-1, SSW, 2MTA, CU, SPIU, SU.

На рисунке 37 представлена схема оборудования разработанной сети SDH

Заключение

В ходе данного курсового проекта была разработана система связи на основе технологии SDH. Были получены конкретные результаты в разработке структуры сети, ее топологии и организации передачи данных.

Была разработана схема компонентного потока между локальными узлами и схема тандемного соединения между транзитным и локальным узлом.

Была выбрана схема резервирования системы, строящаяся по схеме 1:1.

Подобрано синхронное оборудование и схема синхронизации сети. Проведена оценка фазовых дрожаний, вносимых синхронной аппаратурой.

Проведен контроль качества передачи в сетевых слоях SDH. Был сделан вывод о том, что данная система обеспечивает требуемое качество передачи.

Список использованной литературы

1. Андреев, Р.Н. Проектирование телекоммуникационных систем: методические рекомендации по выполнению курсового проекта./ Р.Н. Андреев. - Воронеж: МИКТ, 2007. - 33 с.

2. Направляющие системы электросвязи: Учебник для вузов. В 2-х томах. Том 1 - Теория передачи и влияния / В.А. Андреев, Э.Л. Портнов, Л.Н. Кочановский; Под ред. В.А. Андреева. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Горячая линия - Телеком, 2011. - 424с.

3. Сети связи: методические рекомендации по выполнению курсового проекта для студентов специальности 210406 «Сети связи и системы коммутации» всех форм обучения / сост. Р.Н. Андреев. - Воронеж: Междунар. ин-т компьют. технологий, 2007. - 91 с.

4. Трошин, А.В. Цифровые системы передачи: Учебное пособие для вузов./ А.В. Трошин. - Самара: ГОУВПО ПГУТИ, 2013. - 128 с.

5. Цифровые системы передачи: Учебное пособие для вузов / Под редакцией А.Д. Моченова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Горячая линия - Телеком, 2012. - 376 с.

Размещено на Allbest.ru