В табл. 4.1 указаны требования для виртуальных контейнеров VC-12 и VC-4.

Таблица 4.1

Требования к характеристикам ошибок

Тракт	VC-12	VC-4
ESR	00,4	0,16
SESR	0,002	0,002
BBER	210-4	210-4

Для оценки трактов виртуальных контейнеров транспортной сети SDH в терминах блоков с ошибками по данным расчетов BIP принимается следующее:

размер блока равен размеру цикла (сверхцикла) (табл. 4.2);

блок отмечается как блок с ошибками, если отмечено хотя бы одно нарушение при сравнении BIP источника и BIP стока в функции завершения стока тракта.

Таблица 4.2

Параметры блоков для контроля характеристик трактов

Тракт	Скорость в тракте, кбит/с	Размер блока трактов, биты	Код детектирования ошибок
VC-12	2240	1120	BIP-2
VC-4	150336	18792	BIP-8

Для оценки мультиплексных и регенерационных секций также используется процедура контроля качества на основе блоков. Параметры блоков приведены в табл. 4.3 и 4.4.

Таблица 4.3

Параметры блоков для контроля характеристик мультиплексных секций

Мультиплексная секция	Размер блока, биты	Количество блоков в цикле	Количество блоков в одной секунде	Код детектирования ошибок
STM-1	801	24	192000	24 BIP_1
STM-4	801	96	768000	96 BIP_1

Таблица 4.4

Параметры блоков для контроля характеристик мультиплексных секций

Мультиплексная секция	Размер блока, биты	Количество блоков в цикле	Количество блоков в одной секунде	Код детектирования ошибок
STM-1	19440	1	8000	BIP-8
STM-4	19440	4	4 8000	4 BIP-8

Для оценки состояний трактов введены понятия аномалий и дефектов (рис. 4.4). 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. Подробно сигналы об ошибках будут рассмотрены ниже.

Рис. 4.4 - Алгоритм оценки состояния трактов и секций

Количество блоков с ошибками в течение одной секунды может быть подсчитано как количество циклов (сверхциклов), в которых в кодовых словах BIP-n источника и стока при их сравнении имелось любое количество нарушений. Процедуры внутреннего контроля BIP-n позволяют получить в функции завершения стока тракта или секции количество нарушений в кодовых словах BIP источника и стока от нуля до n, тогда количество блоков с ошибками в течение одной секунды может быть подсчитано по формуле

E = P,

где E - количество блоков с ошибками в период измерения; P - количество индивидуальных паритетных нарушений в период измерения.

Применение такого способа подсчета блоков с ошибками возможно в трактах с процедурами BIP-2 и BIP-8.

Подведем итог. Следовательно, полный набор характеристик в трактах SDH следующий:

· секунда с ошибками ES.

ES наблюдается, когда в течение одной секунды, происходит одна аномалия или один дефект. Для определения ES как события фактическое количество блоков с ошибками в течение одной секунды несущественно.

· секунда со значительными ошибками SES.

SES наблюдается, когда в течение одной секунды отмечается Х блоков с ошибками как аномалии или один дефект, где значение Х называется порогом для определения секунды с ошибками, как секунды со значительными ошибками (табл. 4.5).

· фоновая блочная ошибка BBE.

BBE наблюдается, когда отмечаются блоки с ошибками как аномалии в течение времени, не принадлежащего SES.

Таблица 4.5

Пороговые значения для определения секунд со значительными ошибками в трактах

Тракт	Порог для SES. Число блоков с ошибками в течение одной секунды
VC-12	600
VC-4	2400

Пороговые значения для SES в секциях приведены в табл. 4.6 и табл. 4.7.

Таблица 4.6

Пороговые значения для определения секунд со значительными ошибками в мультиплексных секциях

Мультиплексная секция	Порог для SES. Относительная величина количества блоков с ошибками к числу блоков в течение одной секунды, %
STM-1	15
STM-4	25

Таблица 4.7

Пороговые значения для определения секунда со значительными ошибками в регенерационных секциях

Регенерационная секция	Порог для SES. Относительная величина количества блоков с ошибками к числу блоков в течении одной секунды, %
STM-1	30
STM-4	30

Далее рассмотрим взаимодействие сигналов о неисправностях.

Глава 5. Взаимодействие сигналов контроля

Сообщения о неисправности в системе SDH можно условно разбить на три категории:

· Сообщения о наиболее существенных неисправностях, воздействующих на весь маршрут и приводящих обычно к потере канала передачи

· Сервисные сигналы, связанные с передачей контейнера высокого порядка (VC-4)

· Сигналы и сообщения об ошибках и неисправностях при передаче контейнера низкого порядка, т.е. VC-12

Если рассмотреть наиболее детально, то классификация сигналов о неисправности связана с самой технологией SDH: уровень регенерационной секции, мультиплексной секции, тракта верхнего порядка и тракта низкого порядка (рис. 5.1)

Рис. 5.1 - Классификация сигналов и сообщений о неисправностях в системе SDH

Если неисправность возникает на верхнем уровне, она передается на нижние уровни. Если неисправность возникает на уровне мультиплексной секции, то система теряет тракт верхнего и нижнего уровня.

Функции завершения трейла обеспечивают контроль качества и перемещения характеристической информации в слое. С этой целью используются специальные процедуры. Результаты таких процедур кодируются и записываются в байты секционных и трактовых заголовков. Функции завершения на приеме обеспечивают интерпретацию сигналов заголовков. Другими словами, функции завершения трейла в каждом слое - это процедуры создания и чтения заголовков. Сигналы передаются в систему SDH через определенные поля в составе заголовков.

Логические связи между сообщениями представлены на рис. 5.2. На рисунке указано, в каком бите, какого байта заголовка, передается сигнал о неисправности.

На рис. 5.2 были использованы следующие обозначения:

· LOF (Lost Of Frame) - потеря цикла;

· BIP-8 (Bit Interleaved Parity-8) - код битового чередуемого паритета -8;

· MS-AIS (Multiplex Section Alarm Indication Signal) - индикация аварийного состояния мультиплексной секции;

· BIP-24?N (Bit Interleaved Parity -24?N) код битового чередуемого паритета -24?N;

· AU-AIS (Administrative Unit Alarm Indication Signal) - индикация аварийного состояния административного блока;

· AU-LOP (Administrative Unit Lost Of Pointer) - потеря указателя административного блока;

· HP PLM (Higher Order Path Payload Mismatch) - несовпадение полезной нагрузки тракта высокого порядка;

· HP TIM (Higher Order Path Trace Identifier Mismatch) - несовпадение идентификатора трассы тракта высокого порядка;

· REI (Remote Error Indication) - индикация ошибок удаленного конца;

· RDI (Remote Defect Indication) - индикация дефектов удаленного конца;

· TU-AIS (Tributary Unit Alarm Indication Signal) - индикация аварии трибутивного блока;

· TU-LOP (Tributary Unit Lost Of Pointer) - потеря указателя трибутивного блока;

· LP PLM (Low Order Path Payload Mismatch) - несовпадение полезной нагрузки тракта низкого порядка;

· LP TIM (Low Order Path Trace Identifier Mismatch) - несовпадение идентификатора трассы тракта низкого порядка;

· BIP-2 (Bit Interleaved Parity -2) - код битового чередуемого паритета -2.

· LOM (Loss of Multiframe) - потеря сверхцикла передачи VC-12, размещаемого в тракте верхнего уровня, для виртуально сцепленных VC-4, для виртуально сцепленных VC-12.

· UNEQ (Unequipped, не оборудован) - виртуальный контейнер не оборудован для трактов низкого и высокого уровня

Сигналы о неисправностях REI, RFI и RDI передаются стороне-источнику неисправностей как подтверждение обнаруженных сбоев, т.е. в обратном направлении. Неисправность, передаваемая в прямом направлении, отображается AIS.

Но при появлении новой технологии (в нашем случае это NGSDH), неминуемо появляются новые сигналы контроля. Случай, если ошибка попадает на адрес пакета, то его приходится перенаправлять (повторная передача), это приводит к отказу. К таким ошибкам может привести изменение идентификатора трассы (TIM).



Рис. 5.2 - Взаимодействие сигналов контроля

Применение процедуры VCAT приводит к ещё одному уровню сигналов о неисправности:

· LOA (Loss of Alignment) - потеря сцепки VCAT

· LOM (Loss of Multiframe) - потеря сверхцикла VCAT

· OOM1 (Out of Frame 1) - нарушение в индикаторе MFI1

· OOM2 (Out of Frame 2) - нарушение в индикаторе MFI2

· SQM (Sequence Number Mismatch) - нарушение в поле SQ

Эти сигналы о неисправности выполняют функции контроля работы процедуры VCAT. Анализ сигналов LOA дает возможность проверить целостность виртуально-конкатенированного потока, а сигналы LOM, OOM1, OOM2 и SQM непосредственно связаны с соответствующими информационными полями и представляют полезный инструмент для контроля над ними.

Анализ соответствующих сигналов о неисправности позволяет выявить проблемы на уровне VCAT. При обнаружении неисправности следует учитывать иерархическую структуру возникающих сигналов. Наиболее существенная неисправность - LOA, которая приводит к потере всей сцепки. Она может быть вызвана сбоем в цикловой структуре, тогда должен появиться сигнал LOM. Последний может быть следствием нарушений в различных полях VCAT, тогда LOM будет сопровождаться сигналами OOM1, OOM2 или SQM.

Обобщим все вышесказанное в табл. 5.1:

Таблица 5.1

Уровни сигналов о неисправности в NGSDH

Уровень	Сигналы о неисправности
Регенерационная секция	LOF, TIM, RDI, BIP-8
Мультиплексная секция	AIS, RDI, REI, BIP-24?N
Тракт высокого порядка	RDI, TIM, PLM, REI, BIP-8, AU-AIS, AU-LOP, UNEQ
Тракт низкого порядка	RDI, RFI, TIM, PLM, REI, BIP-2, TU-AIS, TU-LOP, TU-LOM, UNEQ
VCAT	LOA, LOM, OOM1, OOM2, SQM

Покажем на рис. 5.3 взаимодействие сигналов о неисправности включая новый уровень VCAT. Рассмотрим только тракт нижнего уровня.

Рис. 5.3 - Фрагмент взаимодействия сигналов контроля включая VCAT

Глава 6. Имитационное моделирование процедуры контроля качества передачи в трактах VC-12

В рамках этого раздела, на основе модели контроля ошибок двунаправленного тракта VC-12 создадим имитационную модель процедуры BIP-2, алгоритм работы которой изображен на рис. 6.1.

Рис. 6.1 - Алгоритм работы имитационной модели

Размер блока составляет 140 байт. Длительность блока 500 мкс. За одну секунду проходит 2000 блоков. Как известно порог для SES составляет 600 блоков с ошибками в течение одной секунды.

G ошибок генерирует ошибки случайным образом с равномерным распределением.

В каждый блок будет вводиться две ошибки, т.к. любое нечетное число внесения ошибок всегда будет регистрироваться как блок с ошибками.

Программа составлена на языке Pascal и приведена в приложении А.

Результат моделирования сведем в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Результат моделирования

N	Количество внесенных ошибок	Количество блоков в секунду	Число блоков с необнаруженными ошибками	% необнаруженных ошибок
1	1	2000	0	0
2	2	2000	996	49,8
3	4	2000	1229	61,45
4	2	2000	1004	50,2
5	2	2000	1020	51
6	2	2000	1145	57,25

Заключение

Технология NGSDH была призвана адаптировать систему передачи SDH к пакетному трафику. В частности процедура VCAT помогла повысить эффективность использования ресурса систем передачи. В связи с переходом к новой технологии NGSDH с процедурой VCAT, как было показано, появляются новые сигналы дефектов.

В начале дипломной работы был произведен обзор проблемы передачи пакетного трафика в сети SDH и найдено ее решение в виде составляющих NGSDH - VCAT, GFP, LCAS.

Был построен фрагмент архитектуры сети с трактами виртуальных контейнеров низкого порядка и процедурой VCAT, и подробно рассмотрен байт K4 трактового заголовка VC-12.

Рассмотрена процедура контроля качества передачи BIP-2, характеристики ошибок и их нормы. Показано взаимодействие сигналов контроля при применении VCAT.

В дипломной работе была создана имитационная модель процедуры BIP-2. Получены следующие результаты моделирования. При внесении двух ошибок, получаем 1004 блока с необнаруженными ошибками в течение одной секунды, при количестве блоков 2000. Что составляет примерно 50% блоков с необнаруженными ошибками. Что превышает порог SES, составляющий 600 блоков с ошибками в течение одной секунды. Работоспособность модели доказана тем, что при воде любого нечетного числа ошибок нет необнаруженных блоков с ошибками.

Список сокращений

AIS (Alarm Indication Signal) - сигнал индикации аварийного состояния;

ATM (Asynchronous Transfer Mode) - Асинхронный способ передачи данных

AU (Administrative Unit) - административный блок;

BIP (Bit Interleaved Parity) - код битового чередуемого паритета;

С (Container) - контейнер;

CRC (Cyclic redundancy code) - Циклический избыточный код;

EoS (Ethernet over SDH) - Передача Ethernet по сети SDH;

GFP (Generic Framing Procedure) - основная процедура фреймирования (процедура, позволяющая осуществлять более эффективное и гибкое отображение данных в транспортных сетях);

GMPLS (Generalized MPLS) - Обобщенная MPLS;

HDLC (High-Level Data Link Control) - Протокол управления каналов данных верхнего уровня;

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) - Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике;

IETF (Internet Engineering Task Force) - Специальная комиссия интернет-разработок;

IP (Internet Protocol) - Протокол, определяющий структуру кадров интернет;

LAN (Local Area Network) - Локальная вычислительная сеть;

LAPS (Linck Access Protocol to SDH) - Протокол доступа к системе передачи SDH;

LCAS (Link CapacityAdjustment Scheme) - схема регулирования размера коридора;

MFAS (MultiFrame Alignment Signal) - сигнал свехцикловой синхронизации;

MPLS (Multi-Protocol Label Switching) - Протокол маршрутизации с коммутацией меток;

NGN (Next Generation Networks) - Сети следующего поколения;

NGSDH (Next Generation SDH) - Системы SDH Следующего поколения;

PBB-TE (Provider Backbone Bridge with Traffic Engineering) - Моост опорных операторских сетей с регулированием трафика;

PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) - плезиохронная цифровая иерархия;

PDU (Protocol Data Unit) - Протокольные блоки данных;

PoS (Packet over SDH) - Передача пакетного трафика в системе SDH;

РРР (Point-to-Point Protocol) - Протокол соединения точка-точка;

PTN (Packet Transport network) - Сети пакетного транспорта;

RFC (Request for Comments) - Запрос комментариев;

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) - синхронная цифровая иерархия;

SAR (Segmentation and Reassembly) - Подуровень сигментации и сборки ATM;

Sk (Sink) - сток;

So (Source) - источник;

TDM (Time Division Multiplexing) - Мультиплексирование с разделением времени;

TU (Tributary Unit level) - трибутивный блок;

T-MPLS (Transport MPLS) - Транспортная MPLS;

VCAT (Virtual Concatenation) - виртуальная конкатенация;

VCG (Virtual Concatenation Group) - виртуально конкатенированная группа.

Список литературы

1 Бакланов И.Г. NGSDH: успех неизбежен. Часть 1. Новые принципы измерений в современных системах передачи данных. -- Connect! Мир связи, 2004, № 11, с. 164-167.

2 Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. -- Санкт-Петербург: Питер, 2010.

3 Бакланов И.Г. SDH --> NGSDH: практический взгляд на развитие транспортных сетей. -- М.: Метротек, 2006.

4 Атцик А., Гольдштейн А. Эволюция транспортных технологий. -- Connect! Мир связи, 2009, №11.

5 Слепов Н.Н. Сети SDH новой генерации и их использование для передачи трафика Ethernet. -- ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес, 2005, №№ 3, 4.

6 Лихачёв Н. Ethernet в городских сетях. -- Connect! Мир связи, 2005, № 11.

7 Статистика отрасли, сведения об обмене на сетях связи. -- Сайт министерства информационных технологий и связи РФ,

8 Кулёва Н.Н., Фёдорова Е.Л Архитектурное представление сетевых слоев в процессах мультиплексирования в транспортных сетях SDH: Учебное пособие. -- СПбГУТ. -- СПб, 2004.

9 Кулёва Н.Н., Фёдорова Е.Л. Транспортные технологии SDH и OTN: Учебное пособие. -- ГОУВПО СПбГУТ. -- СПб, 2009.

10 Рекомендация МСЭ-Т G.7042/Y.1305 (03/2006). Схема регулировки пропускной способности линии (LCAS) для виртуальных сцепленных сигналов.

11 Рекомендация МСЭ-Т G.7041/Y.1303 (08/2005). Общая процедура формирования кадров.

12 Рекомендация МСЭ-Т G.707 (10/2000). Интерфейс сетевого узла для синхронной цифровой иерархии (СЦИ).

13 Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Многоканальные телекоммуникационные системы. Учебник для вузов. -- М.: Горячая линия-Телеком, 2007.

14 Орлов С., Вторая молодость SDH. -- LAN/Журнал сетевых решений, 2004, октябрь.

Приложение А

Программа моделирования процедуры контроля качества в трактах VC-12

program rBIP;

uses crt;

const

cycle=1120;

l=1;

cod=2;

var

m,z,n,lm,x1:integer;

i,summa,g,y1:byte;

delay:array[1..15] of byte;

input:array[1..cycle] of byte;

b,boh:array[1..cod]of byte;

{Вычисление BIP-2 до внесения ошибки}

procedure bip;

var

k:byte;

begin

for k:=1 to cod do

begin

b[k]:=0;

for n:=1 to cycle div cod do

b[k]:=b[k] xor input[n*cod+k-cod];

end;

end;

{Вычисление BIP-2 после внесения ошибки}

procedure bip_oh;

var

k:byte;

begin

for k:=1 to cod do

begin

boh[k]:=0;

for n:=1 to cycle div cod do

boh[k]:=boh[k] xor input[n*cod+k-cod];

end;

end;

begin

clrscr;

writeln('Введите количество блоков');

readln(z);

for i:=1 to 15 do

delay[i]:=1;

for m:=1 to z do

begin

{Вычисление ПСП}

n:=cycle;

while n>0 do

begin

input[n]:=delay[1];

summa:=delay[15] xor delay[14];

for i:=15 downto 2 do

delay[i]:=delay[i-1];

delay[1]:=summa;

dec(n);

end;

bip;

{Внесение ошибки}

randomize;

for i:=1 to l do

begin

x1:=random(cycle);

y1:=input[x1];

if y1<>0 then input[x1]:=0 else input[x1]:=1;

end;

bip_oh;

g:=0;

for i:=1 to cod do

begin

if b[i]=boh[i] then g:=g+0 else inc(g);

end;

if g=0 then inc(lm);

end;

writeln('Число обрабатываемых блоков =',m);

writeln('Число вносимых ошибок=',l);

writeln('Число блоков с необнаруженными ошибками=',lm);

readln;

end.

Размещено на Allbest.ru