Структура модулей STM-N (ETSI)

Все рассмотенные выше варианты мультиплексирования сводятся к формированию физического модуля STM-1, а затем STM-N. Рассмотрим логическую структуру модуля STM-1, представленную в виде фрейма STM-1 с его заголовками.

Структура фрейма модуля STM-1 приведена на рис.4.1. Фрейм для удобства рассмотрения обычно представляется в виде двумерной структуры (матрицы), формат которой: 9 строк на 270 однобайтных столбцов. Структуру можно развернуть в виде одномерной (повторяющейся с частотой выборки 8000 Гц) цифровой последовательности, или кадра, длиной 2430 байтов (9*270=2430). Такая развертка (соответствующая отображению матрицы на одномерный массив) осуществляется построчно (в соответствии со схемой мультиплексирования). Фрейм состоит из трех групп полей: поля секционных заголовков SOH формата 3х9 и 5х9 байтов, поля указателя AU-4 формата 1х9 байтов и поля полезной нагрузки формата 9х261 байтов.

Рисунок 4.1 - Структура фрейма STM-1

Фаза контейнера VC-4 не фиксирована, так как указатель AU-3 задает положение первых байтов контейнера VC-4 по отношению к его (указателя) фиксированной позиции, что позволяет виртуальному контейнеру VC-4 "плавать" внутри AU-4 и компенсировать не только разности фаз VC и SOH, но и разности скоростей составляющих его фреймов.

Блок AU-4 имеет полезную нагрузку 9х261 байтов и служит для переноса одного виртуального контейнера VC-4, имеющего своймаршрутный заголовок РОН (левый столбец размером 9 байтов). Основное назначение РОН - обеспечитьцелостность связи на маршруте от точки сборки виртуального контейнера до точки его разборки.

Полезной нагрузкой VC-4 может быть либо один контейнер С-4 (формата 9х260 байтов), либо три TUG-3 (формата 9х86 байтов), мультиплексированные по схеме на рис. 4.2.

Рисунок 4.2 - Мультиплексирование трех TUG-3 в один VС-4 при формировании STM-1

Группы TUG-3, в свою очередь, могут быть сформированы из семи групп TUG-2, как это показано на рис. 4.2, либо одного виртуального контейнера VC-3, имеющего формат 9х85 байтов и точно вписывающегося в поле полезной нагрузки. Структура заголовка VC-3 РОН такая же, как и у VC-4 РОН.

Группа трибных блоков TUG-3 соответствует фрейму 9х86, в начале которого добавляется два столбца (2х9 байтов), состоящие из поля индикации нулевого указателя - NPI и фиксированного пустого поля (наполнителя) - FS. Таким образом, фрейм TUG-3 имеет длину 774 байта (7х108+3+15=774). Процедура мультиплексирования показана на рис. 4.3.

Также на схеме рис. 4.3 показаны варианты формирования TUG-2 из различных трибных блоков. Например, из последовательности трибных блоков TU-12 в результате байт-мультиплексирования 3:1 с суммарной длиной последовательности 108 байтов (36х3 = 108). Логически структуру TUG-2 также удобнее представить в виде фрейма 9х12 байтов.

Рисунок 4.3 - Процедура мультиплексирования TUG-2 в TUG-3

Сборка модулей STM-N

В настоящее время эксплуатируются SDH системы со скоростями, соответствующими SDH иерархии: STM-1, STM-4, STM-16, STM-64, STM-256 или 155.52, 622.08, 2488.32, 9953.28, '39813.12 Мбит/с.

Мультиплексирование STM-1 в STM-N может осуществляться как каскадно: 4х1 —> 4, 4х4 -> 16, 4х16 -> 64, 4х64 -> 256, так и непосредственно по схеме N:1 -> N, где N = 4, 16, 64, 256. При этом для схемы непосредственного мультиплексирования используется чередование байтов.

Например, если шестнадцать STM-1 каналов (0, 1, 2, ... 13, 14, 15 или в шестнадцатиричном исчислении 0, 1, 2, ... D, E, F) на входе мультиплексора STM-16 генерируют шестнадцать байт-последовательностей:

то в результате мультиплексирования на выходе STM-16 формируется байт-последовательность:

.

Фактически так просто удается мультиплексировать только тогда, когда все STM-1 имеют одинаковую структуру полезной нагрузки, если нет, то нужно, чтобы соблюдались некоторые правила бесконфликтной взаимосвязи:

- при мультиплексировании последовательностей, содержащих AUG, которые базируются на разных AU-n (AU-4 или AU-3), предпочтение отдается схемам, использующим AU-4. Те же схемы, что используют AU-3 должны быть демультиплексированы до уровня TUG-2 или VC-3 (в зависимости от полезной нагрузки) и повторно мультиплексированы по схеме: TUG-3 -> VC-4 -> AU-4;

- при мультиплексировании последовательностей, содержащих VC-11, которые используют различные TU-n (TU-11 или TU-12), предпочтение отдается схемам, использующим TU-11.

Если при формировании модуля STM-N используется каскадное мультиплексирование, то оно осуществляется по схеме чередования групп байтов, причем число байтов в группе равно кратности мультиплексирования предыдущего каскада. Например, если формирование STM-16 происходит по двухкаскадной схеме 4xSTM-1 -> STM-4, 4xSTM-4 -» STM-16, то первый каскад использует мультиплексирование по байтам, а второй - по группам, состоящим из четырех байтов. Если предположить, что на вход каждого из четырех STM-4, питающих STM-16, поступают последовательности {bⁱ_j} (здесь подстрочные индексы i=0,1,2,3 - номера входов, а надстрочные индексы j= 1,2,3,4 - номера мультиплексоров STM-4), то процесс формирования осуществляется следующим образом:

Рисунок 4.4 – Каскадное мультиплексирование

Ясно, что если формирование STM-64 происходит по трехкаскадной схеме 4xSTM-1 -> STM-4, 4xSTM-4 -> STM-16, 4xSTM-16 -> STM-64, то первый каскад использует мультиплексирование по байтам, второй - по группам, состоящим из четырех байтов, а третий по группам из 16 байтов.