1. Wprowadzenie

Znaczna część eksploatowanych dzisiaj systemów teletransmisyjnych oparta jest na urządzeniach typu PDH (Plesiochronus Digital Hierarchy). Są one dostosowane do transmisji sygnałów dla potrzeb połączeń międzycentralowych. Nie dopracowano się jednolitego standardu dla urządzeń PDH i obecnie mamy na świecie trzy strefy (USA, Europa, Japonia) z różnymi przepływnościami w różnych standardach. Sytuacja ta powoduje, że istnieją poważne trudności ze współpracą tych systemów powodujące konieczność stosowania specjalnych urządzeń zapewniających kompatybilność na stykach sieci różnych typów. Na pierwszym poziomie zwielokrotnienia w Europie stosuje się PCM 30/32 gdzie w strumieniu 2Mbit/s przenosi się 30 kanałów telefonicznych 64kbit/s oraz dwa kanały 64kbit/s zawierające informacje dodatkowe i sterujące.

Rysunek 1.1.

Wady systemów PDH zostały wyeliminowane w systemach teletransmisyjnych SDH. Mogą one jednak współpracować z istniejącymi systemami PDH. Współpraca ta realizowana jest poprzez łączenie w jeden standartowy sygnał SDH sygnałów plezjochronicznych. Dla zapewnienia współpracy urządzeń SDH różnych producentów, w 1985r. w USA opublikowano standard SONET (Synchronus Optical NETwork). Prace nad tym standardem prowadził Amerykański Instytut Standardów - ANSI (American National Standards Institute). W standardzie SONET określono przepływności, formaty danych, parametry optyczne, protokoły sygnalizacji APS (Automatic Protection Switching -przełączanie na rezerwę) i nadzoru oraz inne parametry. W 1986 r. SONET-em zainteresował się CCITT (International Consultative Committee on Telephony & Telegraphy). W 1989r. opublikowano w Księdze Niebieskiej w zaleceniach G.707, G.708 i G.709 zbiór standardów określonych mianem SDH (Synchronous Digital Hierarchy).

Zalecenie G.707 określa stosowane przepływności binarne na poszczególnych poziomach zwielokrotnienia synchronicznego. W zaleceniu G.708 określono strukturę modułu STM-1 oraz strukturę i funkcję nagłówka sekcji SOH. Zalecenie G.709 definiuje między innymi zasady zwielokrotnienia sygnałów składowych różnych poziomów hierarchii plezjochronicznej. Do chwili obecnej trwają prace nad szczegółami dotyczącymi standardów SDH.

Podstawową przepływnością binarną w SDH jest 155,52 Mbit/s. Aby umożliwić współpracę dotychczasowych systemów plezjochronicznych z kanałem 155 Mbit/s, zdefiniowano synchroniczny moduł transportowy pierwszego rzędu STM-1 (Synchronus Transport Module), jak i wyższe stopnie synchronicznej hierarchii cyfrowej pracujące z przepływnościami 622 Mbit/s (STM-4) oraz 2,5 Gbit/s (STM-16).

Zalety systemu SDH

• uproszczenie sieci - pojedyncza krotnica synchroniczna spełnia funkcje całej hierarchii urządzeń w sieci;

• duża żywotność sieci - funkcje zarządzania w sieci synchronicznej umożliwiają natychmiastową identyfikację uszkodzenia linii lub węzła, a architektura pierścieniowa umożliwia automatyczną rekonfigurację i przełączenie ruchu

• sterowanie programowe w sieci - możliwe dzięki utworzeniu kanałów zarządzania wewnątrz modułu STM-N (wykonuje szereg nowych zadań)

• standaryzacja - oznacza, że urządzenia transmisyjne różnych producentów będą mogły współpracować ze sobą. Operatorzy mogą więc wybierać urządzenia od różnych producentów.

2. Zalecana w Polsce struktura zwielokrotnienia

Zalecenia dla struktury zwielokrotnienia w Polsce przewidują zwielokrotnianie jedynie sygnałów o przepływnościach:

• 2 048 kbit/s

• 34 368 kbit/s

• 139 264 kbit/s

Rysunek 1.2.

C - kontener (ramka)
VC - kontener wirtualny
TU - jednostka podrzędna
TUG - grupa jednostek podrzędnych
AU - jednostka administracyjna
AUG - grupa jednostek administracyjnych
STM - synchroniczny moduł transportowy

SDH definiuje "kontenery" C-n (Container) odpowiadające istniejącym przepływnościom systemów plezjochronicznych. Znaczenie przyrostka "n", odnoszącego się do przepływności sygnałów plezjochronicznych, przedstawiono w tabeli 1.1.

n	Przepływność (w kbit/s)
11	1 544
12	2 048
21	6 312
22	8 488
31	34 368
32	44 736
4	139 264

Tabela 1.1.

Kontener C-n jest podstawowym elementem sygnału STM-1 składającym się z grupy bajtów służącej do przenoszenia strumieni o przepływnościach zdefiniowanych w zaleceniu CCITT G.702. Kontener wirtualny VC-n utworzony zostaje z kontenera C-n i nagłówka toru POH (Path Over Head). POH zapewnia przenoszenie informacji sterującej i kontrolę toru na całej jego długości. Towarzyszy on kontenerowi VC od momentu jego montażu (mapping), do chwili demontażu (demaooing). Kontenery VC-3 i VC-4 mogą przenosić kilka jednostek podrzędnych (TU) i grup jednostek podrzędnych TUG. TU oraz TUG przenoszą kontenery wirtualne zawierające sygnały o najniższych poziomach hierarchii zwielokrotnienia.

Jednostka podrzędna TU składa się z kontenera wirtualnego VC i znacznika tego kontenera. Znacznik wskazuje położenie pierwszego bajtu (początku) kontenera wirtualnego w przestrzeni ładunkowej jednostki podrzędnej TU. Pozycja kontenera VC w TU nie jest stała, natomiast pozycja znacznika kontenera w stosunku do następnego stopnia struktury zwielokrotnienia nie zmienia się.

Grupa jednostek podrzędnych TUG jest tworzona przez pewną ilość identycznych jednostek podrzędnych TU. Jednostka administracyjna AU zawiera największy kontener wirtualny VC, wypełniający przestrzeń użytkową oraz znacznik tego kontenera. Pozycja znacznika AU, który wskazuje początek kontenera wirtualnego VC w przestrzeni ładunkowej ramki STM-1, jest stała ( w czwartym wierszu modułu STM-N).

Warto zwrócić uwagę, że przepływność 34 Mbit/s powinna być wykorzystana jedynie do transmisji sygnałów telewizyjnych, wideo lub usług szerokopasmowych. Wynika to z kompromisu pomiędzy EUROPĄ i AMERYKĄ, który polega na tym, że kontener VC-3 jest wspólny do przenoszenia strumieni 34 i 45 Mbit/s. Stąd też, pomimo możliwości umieszczenia w module STM-1 czterech strumieni 34 Mbit/s w kontenerach VC-31, faktycznie wprowadzane są tylko trzy, co oznacza przeniesienie łącznie 48 strumieni 2Mbit/s. Jest to więc nieefektywne, bowiem przy bezpośredniej multipleksacji strumieni 2Mbit/s można wprowadzić do ramki STM-1 63 takie sygnały.

3. Synchroniczny moduł transportowy STM-1

Ramką sygnału w SDH jest moduł STM-1 rys. 2.1.
W systemach plezjochronicznych odpowiednikiem takiego modułu jest ramka, stąd przez analogię używane są zamienne określenia moduł i ramka.

Rysunek 2.1.

Przestrzeń ładunkową modułu STM-1 wypełniają różne kombinacje kontenerów wirtualnych, co zostało zdefiniowane w Zaleceniu G.709. Każdy z kontenerów wirtualnych związany jest z sygnałem plezjochronicznym o określonej przepływności.

Synchroniczny moduł transportowy jest podstawową jednostką w technice SDH i zawiera część użytkową (utworzoną z przestrzeni ładunkowej i znacznika kontenera VC-4 (AU) oraz nagłówek sekcji SOH. Nagłówek sekcji dzieli się na dwie części: nagłówek sekcji regeneratora (Regenerator Section OverHead - RSOH) i nagłówek sekcji krotnicy (Multiplex Section OverHead - MSOH).

Ramkę STM-1 wygodnie jest rozpatrywać jako macierz o wymiarach 9 wierszy (9 bajtów) na 270 kolumn (270 bajtów), bowiem w ramce STM-1 związana jest przepływność 155,520 Mbit/s. Czas trwania pojedynczej ramki wynosi 125us (tzn. czas transmisji wszystkich bajtów w macierzy, o której mowa). Oznacza to przesłanie w czasie 125us 9 x 270 = 2 430 bajtów, czyli 2 430 x 8 = 19 440 bitów.

Nagłówek sekcji - SOH usytuowany jest w pierwszych dziewięciu kolumnach w strukturze modułu, ściślej w wierszach od 1 do 3 i od 5 do 9 tego obszaru. W czwartym wierszu tego obszaru znajduje się znacznik kontenera - AU. Pozostałe 261 kolumn, to obszar przeznaczony dla sygnałów użytkowych (przestrzeń ładunkowa - payload)

Pierwsze sześć bajtów SOH, w pierwszym wierszu, stanowi wzór ramkowania. Wzór ten jest istotny dla układów fazowania. Z punktu widzenia tych układów moduł transportowy STM-1 to ciąg 19 440 bitów, z którego pierwszych 48 bitów to właśnie wzór ramkowania - pozwala on zidentyfikować początek ramki STM-1.

Na rysunku 2.2. pokazano strukturę modułu transportowego STM-1, układ i przeznaczenie poszczególnych bajtów nagłówka sekcji SOH oraz nagłówka toru POH. Na tle przestrzeni ładunkowej ramki STM-1 pokazano kontener VC-4, który wypełnia przestrzeń ładunkową modułu STM-1. Szczegółowo zagadnienia z tym związane zostaną omówione w dalszej części niniejszego opracowania.

A1, A2 - wzór ramkowania (A1 - 1110110, A2 - 00101000)
B1, B2, B3, - bajty kontroli parzystości (kod BIP-N)
C1 - określa numer STM-1 w ramce STM-N
D1-D3 - kanał transmisji danych do zarządzania siecią (192 kbit/s)
D4-D12 - jak D1-D3 (576 kbit/s)
E1 - kanał telefoniczny do łączności służbowej (64 kbit/s) w sekcjach międzyregeneratorowych
E2 - jak E1 w sekcjach międzykrotnicowych
F1, F2 - kanały użytkownika
G1 - status toru - sygnalizuje zwrotnie błąd BIP-8 (na podstawie bajtu B3)
H4 - wskaźnik wieloramki dla sygnałów 2 Mbit/s (określa jej początek)
J1 - adres węzła dostępu (weryfikuje ciągłość istnienia toru VC-n)
K1, K2 - kanał automatycznego przełączania na rezerwę
K3, K4 - jak K1, K2 na poziomie toru
Z1, Z2, Z5 - bajty rezerwowe

S1 - sposób synchronizacji
M1 - do zliczania błędów w poszczególnych sekcjach

4. Odwzorowanie sygnałów cyfrowych w Kontenerach wirtualnych i wprowadzenie kontenerów do STM-1

• Kontenery wirtualne VC-12, VC-3 i VC-4

Kontenery (C-n) służą do ładowania w nie informacji przenoszonej np. przez sygnały plezjochroniczne. Kontenery są nieco większe, niż by to wynikało z przepływności sygnałów, które mają być z ich wykorzystaniem transportowane w sieci. Ta wolna nadmiarowa przestrzeń kontenerów jest wypełniana przez tzw. bity dopełnienia. Sposób odwzorowania jest tu podobny jak w procedurze dopełniania stosowanej w konwencjonalnych krotnicach PDH. Każdy z kontenerów zawiera dodatkowo informację sterującą. Informacja ta nazywana jest nagłówkiem toru (POH - Path Overhead). Bajty nagłówka toru dają operatorowi możliwość śledzenia stanu drogi przesyłowej. Kontener C-n i dodany do niego nagłówek toru tworzą kontener wirtualny - VC-n (Virtual Container). Pozycja kontenerów w module (ramce) STM-1 nie musi być stała. W związku z tym każdemu kontenerowi przyporządkowany jest odpowiadający mu znacznik (pointer). Znacznik ten wskazuje początek kontenera w stosunku do ramki, której przestrzeń wypełnia kontener. Proces ładowania kontenerów oraz dodawania nagłówków jest powtarzany na kolejnych poziomach hierarchii SDH. Powoduje to tzw. "Zagnieżdżanie" kontenerów, aż do wypełnienia największego kontenera VC-n, który zajmuje przestrzeń użytkową modułu STM-1. W Europie jest to kontener VC-4. Pozycję kontenera VC-4 w module STM-1 określa znacznik AU (pointer AU). Kontener VC-4 wraz ze znacznikiem tworzy jednostkę administracyjną - AU (Administrative Unit). Do jednostki administracyjnej zostaje jeszcze dodany nagłówek sekcji (SOH - Section Overhead), wykorzystywany do procesów zarządzania i nadzoru w sieciach SDH.

Systemy SDH większej niż STM-1 przepływności, są tworzone przez zwielokrotnianie systemu 155 Mbit/s metodą przeplatania bajtowego.
Struktura odwzorowania umożliwia łączenie kontenerów na wiele sposobów. W Europie działały odpowiednie grupy robocze ETSI oraz ITU-T, których celem było ustalenie jednolitej metody zalecanej do stosowania na jej terytorium.

5. Nagłówki toru (POH) kontenerów wirtualnych

Sygnały różnych poziomów PDH, jak wspomniano, transportowane są przez sieć synchroniczną poprzez umieszczenie ich we właściwych kontenerach i wprowadzenie tych kontenerów do obszaru przestrzeni ładunkowej modułu STM-1. Sygnały plezjochroniczne odwzorowywane są w odpowiedni kontener synchroniczny C-n wraz z nagłówkiem toru POH tworzą kontener wirtualny VC-n.
W zależności od typu kontenera wirtualnego, zawiera on jeden z dwóch typów nagłówka toru. Nagłówek toru kontenerów wirtualnych niższego rzędu VC-12 składa się zasadniczo z jednego bajtu, określonego jako bajt V5. Poszczególne bity tego typu nagłówka przedstawiono na rysunku.

BIP-2		REI	(RFI)	L1	L2	L3	Alarm zdalny RDI
									Etykieta sygnału
1	2	3	4	5	6	7	8

Rysunek 3.1. Bajt nagłówka toru (POH) kontenera VC-12.

Przeznaczenie bitów nagłówka jest następujące:

BIP-2 - Bity kontroli parzystości słów 2 bitowych (Bit Interleaved Parity) poprzedniego kontenera wirtualnego (VC);

REI - bit blokowej kontroli błędów odległego końca (Remote Error Indication) przesyłany zwrotnie do punktu początkowego wysłania VC, który sygnalizuje błąd kontroli parzystości BIP-2 (0 - bez błędów, 1- jeden lub więcej błędów);
bit nr 4 - tymczasowe przeznaczenie tego bitu dla wskazania odległej awarii RFI (Remote Failure Indication);

Etykieta sygnału (L1, L2, L3) - wskazuje typ zawartości kontenera wirtualnego (VC) tzn. zawiera informację, czy sygnał odwzorowany jest w kontenerze w sposób asynchroniczny (010), z synchronizacją bitową (011), czy też z synchronizacją bajtową (100);

Alarm zdalny - wykorzystywany do sygnalizacji błędu w torze jednostki administracyjnej (AU). Określany był jako bit FERF (błąd odbioru dalekiego końca), ale od marca 1995 roku określany jest jako RDI (Remote Defect Indication). Informuje punkt początkowy wysłania kontenera o jakości toru (jest to zwrotny sygnał RDI informujący o wyniku sprawdzenia BIP-2 zawartego w pierwszych dwóch bitach).

Drugi typ nagłówka, to nagłówek toru kontenerów VC-3 i VC-4 zawierający 9 bajtów. Bajty POH tych kontenerów pokazane są na kolejnym rysunku.

J1	INFORMACJA UŻYTKOWA VC-3 lub VC-4
B3
C2
G1
F2
H4
K3
K4
Z5

Rysunek 3.2. Bajty nagłówka toru kontenerów VC-3 i VC-4.

Znaczenie i wykorzystanie poszczególnych bajtów nagłówka toru POH jest następujące:
bajt J1 - tzw. ślad toru, weryfikuje ciągłość istnienia toru kontenera wirtualnego VC-4 (VC-3), lub inaczej bajt identyfikatora punktu dostępu (adres);

bajt B3 - bajt kontroli parzystości słów ośmiobitowych (kod BIP-8) poprzedniego kontenera wirtualnego VC-4 (VC-3), zapewnia kontrolę występowania błędów w torze przesyłania tych kontenerów;

bajt C2 - zawiera informację o zawartości kontenera VC-4 (VC-3) np.: 0001 0010 - kontener przenosi sygnał plezjochroniczny 140 Mbit/s, 0000 0100 - przenosi sygnały plezjochroniczne 34 (45) Mbit/s, 0001 0011 - przenosi komórki ATM;
bajt G1 - status toru przesyłany zwrotnie (z punktu odbiorczego do nadawczego) do punktu wysłania kontenera. Informuje punkt początkowy wysłania kontenera, o jakości toru (jest to zwrotny sygnał RDI informujący o wyniku sprawdzenia BIP-8 zawartego w bajcie B3);

bajt F2 - kanał użytkownika, związany z torem przesyłania kontenera wirtualnego VC-4 (VC-3)

bajt H4 - wskaźnik wieloramki (związany z przenoszeniem sygnałów 2 Mbit/s), określa jej początek;

bajty K3, K4 - przeznaczone do realizacji zabezpieczenia w strukturze pierścieniowej SDH.

bajt Z5 - proponuje się przeznaczyć 4 bity tego bajtu dla operatora sieci i 4 bity

dla pomiaru parametrów

Nagłówki toru (POH) dołączane są do każdego kontenera wirtualnego w celu kontroli drogi, którą przesyłany jest kontener oraz sygnalizacji. Informacje te niezbędne są dla systemu zarządzania siecią (TMN -Telecommunication Menagement Network) i towarzyszą ramce w czasie transmisji, aż do momentu demontażu ramki i odłączenia źródeł sygnału.

6. Odwzorowanie sygnału 2 Mbit/s w kontenerze VC-12 i wprowadzanie kontenerów VC-12 do STM-1

Proces wprowadzania strumieni 2 Mbit/s do kontenera VC-12 oraz umieszczanie kontenerów VC-12 w module STM-1 najlepiej przedstawić na rysunku (Rys. 3.3.) Sygnał 2 Mbit/s odwzorowywany jest w pierwszej kolejności w kontenerze C-12. Do bitów sygnału 2048 kbit/s dodawane są bity dopełnienia. Następnie do kontenera C-12 dodawany jest jednobajtowy nagłówek toru POH (oznaczony jako bajt V5) i w ten sposób utworzony zostaje kontener wirtualny VC-12. SDH oferuje możliwość odwzorowania sygnału 2 Mbit/s w kontenerze VC-12 na trzy sposoby:

• asynchroniczny - umożliwia on transmisję sygnałów plezjochronicznych względem zegara krotnicy. W celu wyrównywania różnic przepływności stosowane jest dopełnienie bitowe dodatnio ujemne. Ten sposób odwzorowania umożliwia przenoszenie zawartości strumienia 2 Mbit/s bez możliwości dostępu do pojedynczych bitów - krotnica jest przezroczysta dla sygnału wejściowego;

• z synchronizacją bitową - umożliwia on dostęp do pojedynczych bitów obszaru użytkowego, ale bez możliwości identyfikacji bitów synchronizacji, a co się z tym wiąże, brak jest dostępu do pojedynczych kanałów 64 kbit/s;

• z synchronizacją bajtową - umożliwia on dostęp i identyfikację wszystkich bitów wewnątrz obszaru użytkowego, co oznacza możliwość dostępu do pojedynczego kanału 64 kbit/s.

Odwzorowanie sygnału 2 Mbit/s w kontenerze VC-12 w każdym z podanych sposobów pokazano na rysunkach 3.6 i 3.7.

Kontener VC-12 jest większy niż wynikałoby to z potrzeb strumienia 2 Mbit/s. Aby zlikwidować różnicę pomiędzy wielkością kontenera VC-12 a "potrzebami" strumienia 2 Mbit/s, dodawane są tzw. bity dopełnienia (stałe dopełnienie - fixed stuffing). Dodatkowe bity dopełniające utrzymują stałą wielkość kontenera VC-12. Wynosi ona 140 bajtów w wieloramce 500us. Wskaźnik wieloramki umieszczony jest w bajcie H4 nagłówka toru POH kontenera VC-4. Mechanizm działania tego wskaźnika pokazany jest na rysunku 3.4. Odczytanie bajtów V1 - V4 daje pełną informację o strukturze wieloramki. Sytuacja ta pokazana jest na kolejnym rysunku - 3.5.

Rysunek 3.3. Wprowadzenie sygnału 2 Mbit/s do modułu STM-1

Rysunek 3.4. Rola wskaźnika H4 w określeniu rozmieszczenia kontenerów VC-12 w wieloramce TU (140 bajtowej).

W strukturze ramki możliwe jest także wyrównywanie różnic przepływności strumieni 2 Mbit/s i to bez zmiany wielkości kontenera(tzw. właściwe dopełnienie - justification opportunity). Po dodaniu do kontenera VC-12 znacznika (informuje o położeniu w przestrzeni ładunkowej TU-12 pierwszego bajtu kontenera VC-12 - bajtu nagłówka toru (V-5)) otrzymujemy jednostkę podrzędną TU-12 (inaczej zwaną jednostką transportową).

Funkcjonowanie znacznika wyjaśnione jest na rysunku 3.5.

7. Odwzorowanie sygnału 2Mbit/s w kontenerze VC-12 w sposób asynchroniczny i synchroniczny bitowy.

Ramkę kontenera VC-12 z odwzorowanym w nim strumieniem 2 Mbit/s w sposób asynchroniczny pokazano na rysunku 3.6a.

Rysunek 3.6. Odwzorowanie sygnału 2 Mbit/s w sposób a) asynchroniczny; b) z synchronizacją bitową.

Krotnica odbiorcza na podstawie zawartości bitów C1 i C2 interpretuje bity S1 i S2. W bitach S1 i S2 mogą być zawarte bity informacyjne strumienia 2 Mbit/s w sytuacji gdy istnieje potrzeba wyrównywania różnic przepływności. Jeżeli zawartość minimum dwóch bitów C1 była równa "0", krotnica nie będzie odczytywała zawartości bitu S1. W przeciwnym przypadku (zawartość minimum dwóch bitów C1 równa się "1") krotnica odczyta zawartość S1. Identyczny mechanizm odnosi się do bitów C2 i S2. Oznacza to, że w przypadku gdy nie ma niebezpieczeństwa przepełnienia lub opóźnienia bufora krotnicy odbiorczej, S1 może mieć dowolną zawartość a S2 jest bitem informacyjnym. Jeśli bufor miałby się przepełnić, to wówczas właśnie bit S1 staje się bitem informacyjnym. W przypadku niebezpieczeństwa opóźnienia bufora bit S2 jest ignorowany przez krotnicę (jest tzw. bitem pustym). Dla tego trybu odwzorowania istnieje możliwość wykonywania operacji na kontenerach VC-12, bez możliwości dokonywania takich operacji na kanałach 64 kbit/s. Może on być wykorzystany np. w sieciach niesynchronizowanych. W polskiej sieci SDH nie przewiduje się wykorzystania tego trybu odwzorowania.

Ramkę kontenera VC-12 z odwzorowanym w nim strumieniem 2 Mbit/s w sposób z synchronizacją bitową pokazano na rysunku 3.6b. W tym trybie odwzorowania bity C1 zawsze mają wartość "1" a bity C2 zawsze mają wartość "0". Dopełnienie w tym sposobie odwzorowania nie występuje. Tryb synchroniczny bitowy posiada dwie odmiany. Pierwszy sposób odwzorowania to tryb zmienny (floating). W trybie tym położenie kontenerów VC-12 w kontenerze VC-4 (do 63 kontenerów VC-12 w VC-4) może się zmieniać. Drugi sposób odwzorowania to tryb stały (locked) - położenie kontenera VC-12 względem kontenera VC-4 jest stałe. Oznacza to, że wszystkie jego cztery części są identyczne i brak jest nagłówka POH. W tym drugim przypadku w krotnicach nadawczych i odbiorczych, brak jest odpowiednio układów formujących nagłówek toru (V5) i przetwarzających ten nagłówek. W w/w trybie odwzorowania można dokonywać operacji na sygnałach 2 Mbit/s umieszczonych w kontenerach VC-12, bez dostępu do strumieni 64 kbit/s. Taki tryb pracy można wykorzystać w sieciach synchronizowanych w prostych multiplekserach SDH.

8. Odwzorowanie sygnału 2 Mbit/s w kontenerze VC-12 w sposób synchroniczny bajtowy.

W przypadku odwzorowania sygnału 2 Mbit/s z synchronizacją bajtową, poszczególne kanały 64 kbit/s zawarte w strukturze tego sygnału, mają stałe pozycje w kontenerze VC-12 - pokazano to na rysunkach 3.7a i 3.7b. Istnieje tutaj możliwość dostępu do pojedynczego kanału 64 kbit/s, co jest zaletą tego sposobu synchronizacji, zwłaszcza w przypadku stosowania synchronicznych przełącznic cyfrowych. W tym trybie istnieją także dwa sposoby odwzorowania - tryb zmienny i tryb stały.

Układy pracy są jednak w tym przypadku bardziej skomplikowane niż dla opisanych uprzednio sposobów - asynchronicznego i z synchronizacją bitową. W trybie tym nie są potrzebne układy dopełnienia. Jednakże konieczne jest występowanie szeregu innych układów, takich jak:

• dla trybu zmiennego - układ nadajnika i odbiornika nagłówka toru kontenera POH (bajt V5);

• dla trybu stałego - bufor minimum 32 bajtowy (32 szczeliny kanałowe), który służy do zapamiętania ramki sygnału 2 Mbit/s;

• dla trybu stałego - bufor minimum 16 bajtowy do zapamiętania wieloramki sygnału 2 Mbit/s;

• układ odzyskiwania fazowania ramki sygnału 2 Mbit/s;

• układ odzyskiwania fazowania wieloramki.

Tryb pracy, o którym mowa, można stosować w sieciach synchronizowanych w multiplekserach SDH z wykorzystaniem sygnalizacji w kanale towarzyszącym CAS (Channel Asociated Signalling)(patrz rysunek 3.7a).

Na rysunku 3.7b. pokazany jest kontener VC-12 dla trybu odwzorowania sygnału 2 Mbit/s z synchronizacją bajtową ze wspólnym kanałem sygnalizacyjnym CCS (Common Channel Signalling). W tym przypadku także nie jest wymagany układ dopełnienia, ale niezbędne stają się:

• w trybie zmiennym - układ nadajnika i odbiornika nagłówka toru kontenera VC-12 (bajt V5);

• w trybie stałym - minimum 32 bajtowy bufor do zapamiętania ramki sygnału 2 Mbit/s;

• układ do odzyskiwania fazowania ramki sygnału 2 Mbit/s.

Wymieniony tryb pracy może być wykorzystany w krotnicach SDH w sieciach synchronizowanych z sygnalizacją typu CCS. Można z wykorzystaniem tego sposobu odwzorowania transmitować także sygnały z sygnalizacją typu CAS, ale bez dostępu do kanałów 64 kbit/s. Związane jest to z brakiem dostępu urządzeń SDH do informacji sygnalizacyjnych.

Rysunek 3.7a. Odwzorowanie sygnału 2 Mbit/s z synchronizacją bajtową (30 kanałów telefonicznych z towarzyszącym kanałem sygnalizacyjnym)

Ogólnie można powiedzieć, że w trybie odwzorowania z synchronizacją bajtową możliwe jest dokonywanie przełączeń na poziomie kontenerów VC-12 jak i kanałów 64 kbit/s.

Tryb synchroniczny bajtowy nie jest sposobem całkowicie pozbawionym wad. Wymaga on bowiem dodatkowego przetwarzania, co w efekcie wprowadza

opóźnienie przełączania. Opóźnienie to występuje wówczas, gdy zachodzi potrzeba powtórnego przetwarzania znacznika (125 us dla sygnału 2 Mbit/s i 250 us dla kanału 64 kbit/s).

Rysunek 3.7a. Odwzorowanie sygnału 2 Mbit/s z synchronizacją bajtową (31 kanałów ze wspólnym kanałem sygnalizacyjnym)

9. Odwzorowanie TU-12 zawierającej VC-12 w TUG-2

W grupie jednostek podrzędnych TUG-2 można odwzorować trzy jednostki podrzędne TU-12 zawierające kontenery wirtualne VC-12. Odwzorowanie to jest możliwe w sposób stały lub zmienny.

Na rysunku 3.8. pokazana została zasada odwzorowania trzech VC-12 w TUG-2. W trybie zmiennym kontenery te są dynamicznie rozmieszczane w ramce TUG-2. Ta dynamiczna alokacja jest możliwa dzięki dodaniu znacznika do każdego kontenera. Znaczniki te określają początek pozycji każdego VC w TUG-2. Każdy VC-12 wraz ze znacznikiem jest określany jako jednostka podrzędna TU-12. Jeśli podstawa czasowa VC różni się od podstawy czasowej TUG, to wszelkie zmiany pozycji VC powodują zmianę zawartości znacznika TUG.

Uwaga: ustawienie znacznika w stosunku do całej grupy TUG-2 jest stałe, niezależnie od pozycji VC.

Rysunek 3.8. Odwzorowanie jednostek TU-12 z kontenerami wirtualnymi VC-12 w TUG-2.

10. Odwzorowanie TUG-2 w TUG-3

Zwielokrotnienie grupy jednostek podrzędnych TUG-2 w TUG-3, realizuje się wykorzystując tzw. przeplot bajtowy. Odwzorowanie to przedstawiono na rysunku 3.9.
TUG-3 składa się z 86 kolumn po 9 wierszy każda. Aby odróżnić TUG-3 zawierającą TUG-2 (opcja z wprowadzaniem sygnałów 2 Mbit/s) od TUG-3, która zawiera TU-3 z kontenerem VC-3 - wprowadzono tzw. wskazanie zerowe znacznika dla pierwszego z tych przypadków (Null Pointer Indication - NPI). Zajmuje ono trzy pierwsze bajty pierwszej kolumny grupy jednostek transportowych TUG-3 (pozostałe bajty tej kolumny stanowią dopełnienie).

Rysunek 3.9.Zwielokrotnienie TUG-2 w TUG-3.

TUG-3 może zawierać do 7 grup TUG-2. Poszczególne bajty NPI zawierają następujące bity:

• bajt nr 1 (N) - 1001 XX11;

• bajt nr 2 (P) - 1110 0000;

• bajt nr 3 (I) - XXXX XXXX

gdzie X - bit nieokreślony

Należy zwrócić uwagę, że w przypadku wprowadzenia do TUG-3 strumieni 2 Mbit/s, drugą kolumnę stanowią bajty dopełnienia.

Każda z grup jednostek podrzędnych typu TUG-2 zawiera po trzy jednostki podrzędne TU-12. TU-12 zajmuje ogółem 36 bajtów - znacznik plus 35 bajtów kontenera VC-12 (4 kolumny po 9 bajtów).

11. Odwzorowanie sygnału 34 Mbit/s w kontenerze VC-3 i wprowadzenie kontenerów VC-3 do STM-1

Dzięki zastosowaniu TUG-3 możliwe jest przenoszenie sygnałów o przepływnościach 34 Mbit/s oraz strumieni 2 Mbit/s. Dla sygnału 34 Mbit/s, do przestrzeni ładunkowej TUG-3 wprowadzana jest jednostka podrzędna TU-3 zawierająca kontener wirtualny VC-3 (patrz rysunek 1.2.). TUG-3 może przenosić, zawarte także w kontenerze VC-3, sygnały 45 Mbit/s (standard amerykański). Kontener VC-3 jest wspólny dla tych strumieni. Wykorzystanie kontenera VC-3 do przenoszenia strumieni 34 i 45 Mbit/s wynika z kompromisu pomiędzy USA i Europą w zakresie standaryzacji SDH. Jeżeli TUG-3 zawiera kontener VC-3, to dwa pierwsze bajty w pierwszej kolumnie (H1 i H2) zawierają znacznik kontenera VC-3, a trzeci bajt (H3) umożliwia realizację dopełnienia (patrz rys. 3.10.).

Rysunek 3.10. Struktura TUG-3 przeznaczonej do umieszczenia w niej kontenera VC-3

Bajty H1, H2, H3 oraz bajty nagłówka toru POH mają znaczenie analogiczne jak odpowiednie bajty dla kontenera VC-4.

12. Struktura kontenera VC-3 dla sygnału 34 Mbit/s

Strukturę wewnętrzną kontenera VC-3 przenoszącego sygnał 34 Mbit/s pokazano na rysunku 3.11.

Rysunek 3.11. Struktura wewnętrzna kontenera VC-3 dla sygnału 34 Mbit/s

Sygnał użyteczny jest w tym przypadku podzielony na trzy części (T1, T2, T3), z których każda składa się z:

• 1431 bitów informacyjnych - [(3x8I)x59]=1416I+8I+7I(w bajcie B)=1431I;

• 2 bity sterujące dopełnieniem (C1 i C2);

• 2 bity właściwego dopełnienia (S1 i S2);

• 573 bity stałego dopełnienia (R).

13. Odwzorowanie TUG-3 w VC-4

W kontenerze wirtualnym VC-4 można odwzorować trzy grupy jednostek podrzędnych TUG-3. Odwzorowanie to pokazano na rysunku 3.12.

Rysunek 3.12. Zwielokrotnienie TUG-3 w kontener VC-4.

Tu także stosuje się przeplot bajtowy, który jest charakterystyczny dla całej synchronicznej hierarchii cyfrowej. Wobec powyższego każda grupa jednostek podrzędnych TUG-3 posiada stałe miejsce w kontenerze VC-4. Pierwsza kolumna kontenera wirtualnego VC-4 przeznaczona jest na nagłówek toru (POH).

14. Nagłówek toru kontenera wirtualnego VC-4

Większość bajtów nagłówka toru (POH) kontenera wirtualnego VC-4 jest używana przez system zarządzania i nadzoru. dwa bajty POH mają jednak bezpośrednie znaczenie dla układów wydzielania informacji zawartej w kontenerze. Pierwszy z bajtów - C2 (patrz rysunek 3.2.) przenosi informację o zawartości kontenera. Informacja ta powoduje, że krotnica "rozróżnia" jaki sygnał przenosi kontener. Np. jeśli bajt ten ma postać 00010010 - oznacza to dla krotnicy, że w kontenerze VC-4 przenoszony jest sygnał 140 Mbit/s. Obróbka sygnału 140 Mbit/s przez krotnicę nie jest prosta. Wynika to z faktu, że jest on dodatkowo opakowany w celu przystosowania przepływności sygnału do pojemności kontenera. Opakowanie to stanowią zarówno bity "puste" jak i bity umożliwiające wyrównywanie nieznacznych różnic przepływności samych strumieni plezjochronicznych 140 Mbit/s. Bity puste pełnią rolę tylko wypełniacza. Mechanizm ten jest identyczny jak w systemach PDH. Zastosowano tutaj metodę dopełnienia dodatniego.

W trakcie wydzielania sygnału o przepływności 140 Mbit/s z kontenera VC-4, odrzycenie bitów dopełniających odbywa się z wykorzystaniem sygnału zegarowego. Otrzymany sygnał nie jest jednostajny - zawiera pewne luki. Luki te występują właśnie w momentach, gdy w module transportowym pojawiają się bajty nagłówka i bajty zawierające bity dopełnienia - tzw. wypełniacze.

Przed wysłaniem sygnału do użytkownika należy go doprowadzić do stanu pierwotnego. Oznacza to, że impulsy trzeba rozprowadzić równomiernie w czasie, zapełniając luki po nagłówkach, tzw. "wypełniaczach" i innych informacjach pomocniczych.

Jeśli krotnica stwierdzi na podstawie zawartości bajtu C2, że kontener wirtualny VC-4 przenosi sygnały 2 Mbit/s, to jej zadanie jest jeszcze trudniejsze niż w przypadku sygnału 140 Mbit/s. Sygnały 2 Mbit/s nie są dostępne bezpośrednio, tak jak to było dla strumienia 140 Mbit/s, bowiem są one zapakowane w kontenery niższego rzędu (VC-12).
Kontener VC-4 może zawierać do 63 kontenerów VC-12. W tym przypadku krotnica poszukuje początków tych kontenerów. Znacznik zawierający numer komórki, w której zaczyna się kontener VC-12, jest rozproszony. Jego bajty są zawarte w pierwszym wierszu kolejnych kontenerów VC-4.

Wskaźnik wieloramki 140 bajtowej związanej z transmisją strumienia 2 Mbit/s jest umieszczony w bajcie H4.

Nagłówek toru kontenera VC-12 (bajt V5) zawiera informacje wykorzystywane przez system nadzoru oraz informacje o sposobie umieszczenia sygnału 2 Mbit/s w kontenerze. Jeżeli było to wykonane w sposób asynchroniczny, krotnica postępuje podobnie jak w przypadku sygnału 140 Mbit/s. Oznacza to, że odrzuca opakowanie i jeśli jest to konieczne, wykonuje operację dopełnienia bitowego (w przypadku różnic przepływności binarnych strumieni 2 Mbit/s). Przy synchronicznym trybie umieszczenia sygnału 2 Mbit/s w kontenerze VC-12, operacja ta jest zbędna. Należy jeszcze tylko "rozciągnąć" bity sygnału 2 Mbit/s (podobnie jak dla sygnału 140 Mbit/s), co ma na celu wypełnienie luk czasowych powstałych po kolejnych nagłówkach, znacznikach i innych bitach nadmiarowych.

15. Odwzorowanie sygnału 140 Mbit/s w kontenerze VC-4 i wprowadzenie kontenera VC-4 do STM-1

Wprowadzenie strumienia 140 Mbit/s do modułu STM-1 (mapping) polega na dodaniu nagłówka toru (POH) oraz na dodaniu do niego dodatkowych bitów tzw. wypełniaczy. Przestrzeń ładunkowa STM-1 jest bowiem większa niż potrzebowałby sygnał 140 Mbit/s.

W punkcie odbioru, przestrzeń ładunkowa jest rozpakowywana (demapping). Odczytywana jest zawartość nagłówka toru i odrzucane są bity dopełnienia (wypełniacze). Na wyjściu musi zostać wydzielony dokładnie taki sygnał PDH, jaki wprowadzono do kontenera VC-4. Kontener VC-4 w ramce STM-1 jest odwzorowywany podobnie jak przejście z VC-12 do TUG-2.

Rysunek 3.13a. Proces ładowania kontenera VC-4 do przestrzeni ładunkowej modułu STM-1

Rysunek 3.13b. Proces rozładowania kontenera VC-4 z przestrzeni ładunkowej modułu STM-1

Strukturę kontenera VC-4 przenoszącego sygnał plezjochroniczny 140 Mbit/s można rozpatrywać jako strukturę 9 wierszy po 20 bloków 13 bajtowych.

Pokazane zostało to na rysunku.

Rysunek 3.14. Struktura kontenera VC-4 przenoszącego sygnał 140 Mbit/s

Wyjaśnienie oznaczeń na rysunku:

• W - I I I I I I I I;

• X - C R R R R R C O;

• Y - R R R R R R R R;

• Z - I I I I I I S R;

gdzie:
I - bit informacyjny;
R - bit stałego dopełnienia (tzw. wypełniacz);
O - bit nagłówka;
S - bit dopełnienia (właściwy bit dopełnienia) - wyrównywanie różnic przepływności strumieni 140 Mbit/s;
C - bit sterowania dopełnieniem.

16. Funkcjonowanie znacznika kontenera VC-4 w module STM-1

Kontener wirtualny VC-4 wraz ze znacznikiem tworzy jednostkę administracyjną AU-4.

H1

Y

Y

H2

1

1

H3

H3

H3

Rysunek 3.15. Bajty znacznika kontenera (AU) VC-4.

Na rysunku 3.15. pokazano bajty usytuowane w czwartym wierszu obszaru nagłówka sekcji, tzw. znacznika (AU). W praktyce pozycję kontenera VC-4 w module STM-1 wskazują bajty H1 i H2. Bajty H3 umożliwiają tzw dopełnienie ujemne. Znaczenie wszystkich bajtów znacznika jest następujące:

• H1 - na ten bajt składają się bity: N N N N S S I D, gdzie S S - dla AU-4, wynosi "1 0";

• H2 - bajt ten zawiera bity: I D I D I D I D;

• Y - bajty te zawierają następujące bity: 1 0 0 1 S S 1 1, gdzie S S jest nieokreślone;

• 1 - wszystkie osiem bitów w tych bajtach to "1";

• H3 - możliwość dopełnienia ujemnego (w granicach tych trzech bajtów).

Wspomniano wyżej, że pozycja pierwszego bajtu kontenera w przestrzeni ładunkowej wskazywana jest przez bajty H1 i H2. Rozpisując bity tych dwóch bajtów otrzymujemy:

H1	H2
N N N N S S I D	I D I D I D I D

Numer komórki przestrzeni ładunkowej modułu STM-1, w której znajduje się pierwszy bajt kontenera VC-4, zapisany jest w postaci dwójkowej przez dziesięć bitów - I D . Za pomocą tych dziesięciu bitów można zapisać liczby dziesiętne od 0 do 1023, znacznik jednak może przyjąć tylko wartości od 0 do 782, dla AU-4 i AU-3 oraz wartości od 0 do 764 dla TU-3.

Na kolejnym rysunku pokazano, w jaki sposób numerowane są komórki przestrzeni ładunkowej ramki STM-1.

Rysunek 3.16. Zasada numerowania komórek przestrzeni ładunkowej modułu STM-1.

Aby przybliżyć zasadę funkcjonowania znacznika kontenera, rozpatrzmy przykład wskazywania przez znacznik komórki o numerze 522 w jednej ramce, ze zmianą wskaźnika do numeru 523 w następnej ramce (dopełnienie dodatnie). Zawartość bitów bajtów H1 i H2 jest wówczas następująca:

	H1	H2
	N N N N S S I D	I D I D I D I D
522	0 1 1 0 1 0 1 0	0 0 0 0 1 0 1 0
wzrost wskaźnika	0 1 1 0 1 0 0 0	1 0 1 0 0 0 0 0
523	0 1 1 0 1 0 1 0	0 0 0 0 1 0 1 1

Cztery bity N normalnie zawierają: 0 1 1 0. Jest to flaga nowych danych (nowy kontener VC-4). Jeżeli pojawią się nowe dane to, wystąpi inwersja tych bitów (1 0 0 1). Jeżeli są nowe dane, to w dziesięciu bitach I D zapisany jest numer komórki przestrzeni ładunkowej. Następnie sygnalizuje się już tylko zmianę wskaźnika o +/- 1, aż do czasu pojawienia się nowych danych. Jeżeli ulegnie on zmianie o +1 (przykład), to mamy do czynienia z dopełnieniem dodatnim. W przypadku dopełnienia dodatniego - wzrostu numeru wskaźnika, następuje inwersja bitów I, tzw. bity zwiększenia. Jeżeli numer komórki ulegnie zmianie o -1, to mamy tzw. dopełnienie ujemne. W przypadku dopełnienia ujemnego - obniżenie numeru wskaźnika, następuje inwersja bitów D, tzw. bitów zmniejszenia. W tym przypadku (i tylko w tym przypadku) w 3 bajtach H3 umieszczone będą bity informacyjne, które w pozostałych przypadkach wypełniają przestrzeń ładunkową modułu STM-1.

17. Zwielokrotnienie sygnałów synchronicznych

Mając do dyspozycji sygnał STM-1, można powiedzieć, że na tym poziomie sygnały są już synchroniczne. Wobec tego zwielokrotnienie odbywa się na znanej już zasadzie prostego przeplatania bajtowego. Istotne pozostaje to, aby struktura sygnału na wszystkich poziomach była taka sama. Na przykład rozważając sposób zwielokrotnienia sygnału STM-1 do poziomu STM-16, można stwierdzić, że możliwe są dwie drogi. Pierwsza, pośrednia przez poziom STM-4, a druga bezpośrednia - szesnastokrotna. W zaleceniu CCITT G.708 sformułowano wymaganie, aby sygnał STM-M był sformowany z sygnałów STM-N metodą przeplatania N bajtów (M > N). Wobec tego zwielokrotnienie sygnału STM-1 odbywa się poprzez przeplatanie po jednym bajcie z każdego źródła. Zwielokrotnienie sygnałów STM-4 polega na pobraniu grupy 4 bajtów z jednego źródła i przeplataniu jej z grupą 4 bajtów z kolejnego źródła sygnału wejściowego.
W tym miejscu należy zwrócić uwagę na bardzo istotny fakt. W trakcie zwielkrotniania sygnałów SDH zwielokrotniane są tylko kontenery zawarte w modułach transportowych STM-N, a nie całe moduły, bowiem nagłówek SOH jest tworzony od nowa. Na kolejnym rysunku został pokazany nagłówek modułu STM-4.
Porównując strukturę nagłówka SOH modułu STM-4, z nagłówkiem modułu STM-1 - zauważamy, że po zwielokrotnieniu sygnału STM-N jego nagłówek SOH otrzymuje nową postać.

Rysunek 3.17. Nagłówek sekcji (SOH) modułu STM-4.

18. Bezpieczeństwo transmisji w systemach SDH

Protekcja ścieżki

Pierścieniowa struktura systemów SDH i funkcje automatycznego przełączania realizowane przez krotnicę pozwalają na zapewnienie protekcji dla każdego zestawionego połączenia. W pierwszej fazie zestawiamy w systemie SDH drogę podstawową sygnału od portu A do B najczęściej po najkrótszej trasie. Następnie możemy zestawić drogę protekcyjną w odwrotnym kierunku niż droga podstawowa i zakańczamy ją na tych samych portach co drogę podstawową. Zestawiona droga realizuje transmisję w dwóch kierunkach. W wypadku uszkodzenia drogi podstawowej następuje przełączenie ruchu na drogę rezerwową. Mamy tu kilka możliwości przełączania w zależności od ustawień poczynionych przez administratora systemu. W wypadku kiedy zostanie uszkodzona droga dla obu kierunków transmisji przełączona zostaje transmisja w obu kierunkach na drogę rezerwową. Jeśli zostanie uszkodzony tylko jeden kierunek transmisji można wybrać przełączanie obu kierunków lub tylko jednego. Po przełączeniu system cały czas sprawdza czy uszkodzenie nie ustąpiło. Jeśli okaże się, że droga podstawowa została naprawiona (uszkodzenie ustąpiło), można ustawić dwa sposoby reakcji:

transmisja zostaje ponownie przełączona na drogę podstawową, transmisja jest kontynuowana po drodze rezerwowej dopóki nie nastąpi jej uszkodzenie System nadzoru daje możliwość wymuszenia transmisji po drodze uszkodzonej (z błędami), bądź manualnego przełączania transmisji z jednej drogi na drugą.

Przy zastosowaniu protekcji ścieżki niezbędna przepływność w całym pierścieniu SDH jest równa sumie przepływności wszystkich kanałów realizowanych w tym pierścieniu.

Rysunek: 10 Protekcja ścieżki w systemach SDH

Protekcja liniowa

Istnieje inna możliwość zapewnienia bezpieczeństwa transmisji - poprzez zwiększenie ilości zainstalowanych kart i połączeń kablowych tzw. Protekcja Liniowa.

Polega ona na podwojeniu ilości kart liniowych dla każdego kierunku transmisji, oraz połączenie ich kablami ułożonymi po innych trasach. Uszkodzenie dowolnego kabla lub karty liniowej powoduje przełączenie transmisji na zapasowy zestaw kart i inną drogę kablową. Zaletą tej metody protekcji jest dostępność pełnego pasma w każdym fragmencie pierścienia SDH. Jest ona niezastąpiona w wypadku tworzenia protekcji dla połączenia punkt - punkt zrealizowanego z zamiarem dalszej jego rozbudowy.

Rysunek: 11 Protekcja liniowa w systemie SDH

19. Zarządzanie siecią SDH

Wyróżnia się cztery poziomy zarządzania siecią telekomunikacyjną:

• zarządzanie biznesem,

• zarządzanie usługami,

• zarządzanie siecią,

• zarządzanie elementami sieci

Zarówno zalecenia jak i producenci sprzętu koncentrują się na dwóch niższych poziomach zarządzania.

Funkcje systemu zarządzania

System zarządzania urządzeniami SDH realizowany jest w postaci dwóch aplikacji:

• systemu zarządzania na poziomie elementu sieci,

• systemu zarządzania na poziomie sieci.

Systemu zarządzania na poziomie elementu sieci używa abstrakcyjnej reprezentacji elementów sieci złożonej z obiektów.

Wykonuje następujące grupy funkcji:

• Funkcje administracyjne:

• wprowadzanie oprogramowania,

• obsługa zegara czasu rzeczywistego,

• kontrola integralności systemu

• Zarządzanie konfiguracją

• Zarządzanie uszkodzeniami:

• gromadzenie zdarzeń i alarmów,

• prezentacja zdarzeń i alarmów

• zgłaszanie alarmów komunikacyjnych.

• Zarządzanie jakością:

• uaktywnianie punktów kontroli jakości,

• zbieranie danych,

• rejestracja danych

• prezentacja wyników

System zarządzania na poziomie sieci używa reprezentacji sieci złożonej z obiektów:

• węzłów, odpowiadających elementom sieci,

• łączników, odpowiadających połączeniom międzywęzłowym.

System umożliwia definiowanie dróg między wyznaczonymi węzłami sieci i zarządzanie tymi drogami, wydaje polecenia systemowi zarządzania na poziomie elementów sieci.

System wykonuje następujące funkcje:

• Wprowadzanie sieci

• pobiera od elementów sieci informacje dotyczące typu, ilości i konfiguracji instalowanych urządzeń oraz połączeń kablowych,

• tworzy reprezentację topologii sieci fizycznej, przypisując poszczególnym połączeniom atrybuty transmisyjne.

• Wprowadzanie dróg

• zapewnia topologiczną integralność połączenia,

• rezerwuje wymaganą przepływność urządzeń na czas połączenia,

• umożliwia uzyskanie informacji dotyczących stanu elementów zestawionego połączenia, wliczając to alarmy,

• w chwili uaktywnienia określa wymagane połączenia między elementami sieci i wysyła odpowiednie polecenia do systemu zarządzania elementami sieci.

Zalecenia ITU przewidują możliwość dołączenia stanowiska operatora do poszczególnych elementów sieci. W tym celu elementy sieci są wyposażone w styk F. Ogółnie styk F jest przeznaczony dla stanowiska operatora kontrolującego i sterującego, za pośrednictwem sieci zarządzania telekomunikacją TMN, określoną siecią transportową.

Zalecenie G.784 sugeruje, że każdy element sieci SDH będzie wyposażony w styk F. Stanowisko operatora może być dołączone do dowolnego elementu sieci, niezależnie od aktualnego położenia systemów operacyjnych.

Sieć zarządzania siecią SDH jest oparta na strukturach sieci transportowej. W sygnale SDH przewidziano miejsce na dwa kanały komunikacji danych DCC. W tym celu z nagłówka sekcji ramki STM-n wydziela się 12 bajtów. Bajty te są łączone w następujące dwie grupy:

• trzy bajty nagłówka sekcji regeneracji tworzą kanał DCCr o przepływności 192 kbit/s, łączy on wszystkie sąsiednie elementy sieci SDH,

• dziewięć bajtów nagłówka sekcji zwielokrotnienia tworzy kanał DCCm o przepływności 576 kbit/s, łączy on sąsiednie krotnice.

Kanały DCC można traktować jako zbiór oderwanych połączeń między elementami sieci. Poszczególne połączenia mogą być zdalnie i automatycznie uaktywniane. Zbiór ten może być uzupełniany połączeniami lokalnymi, łączącymi elementy sieci położone w bezpośrednim sąsiedztwie.

Aby element sieci mógł podlegać zarządzaniu posiada następujące funkcje systemu zarządzania:

• funkcje zarządzania systemem synchronicznym,

• funkcje komunikacji komunikatowej.

20. Wymagania techniczno-eksploatacyjne na linię optyczną dla systemów SDH

A. Parametry transmisyjne światłowodów

Do budowy linii optotelekomunikacyjnych SDH przewidywane jest zastosowanie światłowodów jednomodowych. Tabela S.1. przedstawia wymagania światłowodów jednomodowych. Pierwsze z wymienionych są przeznaczone głównie do transmisji w paśmie 1550nm, drugie do transmisji w paśmie 1550nm, a trzeci rodzaj (typu IVc) posiada zmniejszoną tłumienność i przeznaczony jest do jednoczesnej transmisji z podziałem falowym (WDM) w obu pasmach jednocześnie.

Przeznaczenie światłowodu		dla pasma 1310 nm typ IVa	dla pasma 1550 nm typ IVb	dla pasm 1310 nm i 1550 nm typ IVc
średnica pola modu tolerancja średnicy		9um św. skokowy 10um - z dyspersją profilu na granicy płaszcza i rdzenia +/- 10%	7 um do 8.5 um +/- 10%	10,5 um +/- 10%
średnica płaszcza		125 um +/- 2,4%	125 um +/- 2,4%	125 um +/- 2,4%
długość fali odcięcia: lc-dla włókna lcc- dla kabla		lc pomiędzy 1100 nm a 1280 nm lcc 1270 nm	lcc poniżej 1500 nm	lcc poniżej 1280 nm
średnia tłumienność	1310 nm	mniejsza od 0,45 dB/km	mniejsza od 0,5 dB/km	mniejsza od 0,4 dB/km
		1550 nm	mniejsza od 0,25 dB/km	mniejsza od 0,25 dB/km	mniejsza od 0,20 dB/km
zakres zmian l: współczynnik dyspersji /D/ [ps/nm*km]		1285nm - 1330nm poniżej 3,5 1270nm - 1340nm poniżej 3,5 1525nm - 1575nm poniżej 22	1285nm - 1330nm poniżej 25 1525nm - 1550nm poniżej 2,7 1500nm - 1580nm poniżej 6	1285nm - 1330nm poniżej 3,5 1525nm - 1575nm poniżej 6 1500nm - 1580nm poniżej 20

Tabela S.1. Podstawowe parametry transmisyjne światłowodów jednomodowych przeznaczonych do transmisji sygnałów optycznych SDH.

Światłowód typu IVa powinien spełniać wymagania G652, zgodnie z CCITT.
Światłowód typu IVb powinien spełniać wymagania G653, zgodnie z CCITT.
Światłowód typu IVc powinien spełniać wymagania G654, zgodnie z CCITT.

Średnica pola modu może być obliczana w/g różnych metod, tzw Peterman 1 i Peterman 2. Stosowane metody pomiaru to: skanowania dalekiego pola (Far-Field Scan), przesuwanych końców (Knife-Edge Scan), zmiennej apertury (Variable Aperture Technique), przesunięcia (Offset Join Domain) lub bliskiego pola (Near-Field Domain).

Średnia tłumienność jednostkowa jest wielkością projektową dla linii SDH. W podanej wielkości powinny się zawierać zarówno jednorodne odcinki światłowodu jak i dopuszczalne niejednorodności. Niejednorodność tłumienności nie powinna przekraczać wartości 0.1 dB/km (niezależnie od charakteru niejednorodności).

B. Nominalna długość fali.

Przedział zmian długości fali źródła światła jest zależny od zastosowania linii SDH. Pełny zakres zmian długości fali występuje dla połączeń stacyjnych, a dla

pozostałych jest odpowiednio węższy, patrz tabela S.2. S.3. i S.4.

pasmo 1310nm: zakres zmian długości fal 1270nm do 1360nm

pasmo 1550nm: zakres zmian długości fal 1500nm do 1580nm

C. Średnica zgięcia światłowodu

Wzrost tłumienności światłowodu po nawinięciu 100 zwojów na cylinder o średnicy 37,5mm nie powinien być większy od 0.5 dB dla pasma 1310nm i 1 dB dla 1500nm.

Wszystkie zapasy światłowodu w mufach i w przełącznicach światłowodowych

powinny być nawijane z zachowaniem średnicy co najmniej 55mm.

D. Połączenia światłowodów.

Połączenia stałe (zgrzewane) powinny posiadać średnią tłumienność nie gorszą od 0.1 dB, a maksymalną 0.15 dB, jeśli trzy kolejne próby nie umożliwiają osiągnięcia wartości 0.15 dB dopuszcza się wartość poniżej 0.3 dB. Wartość 0.1 dB jest wielkością projektową dla długich odcinków linii optotelekomunikacyjnych.

Połączenia rozłączalne, złącza, powinny posiadać tłumienność nie większą od 0.5 dB. W przełącznicach światłowodowych należy stosować złącza FC-PC.

E. Długość odcinków fabrykacyjnych kabli światłowodowych.

Długość odcinków fabrykacyjnych kabli światłowodowych powinna być dostosowana do lokalnych warunków układania kabla - długie odcinki na terenach niezabudowanych i krótsze w miejscach gdzie występuje wielu potencjalnych klientów i dużo zmian kierunków trasy kabla.

FABRYKA KABLI "OŻARÓW" S.A. produkuje kable o standardowych długościach 2100+/-100m i 4200+/-100m

Zagraniczni producenci oferują odcinki fabrykacyjne o długościach do 12 000m

21. Wymagania techniczno-eksploatacyjne na część optyczną systemów SDH

A. Podział linii SDH

1. linie SDH wewnętrzne (połączenia stacyjne) - o długości do około 2km,

2. linie SDH krótkie - o długości do około 15km,

3. linie SDH długie - o długości od 40km do 60 km.

B. Klasyfikacja linii SDH

Tabela 1. przedstawia klasyfikację linii (kod klasyfikacyjny) zależnie od przepływności binarnej (poziomu SDH) oraz zależnie od typu zastosowanego światłowodu.

Zastosowanie		połączenia stacyjne	odcinki linii SDH międzycentralowe
						krótkie, około 15km		długie
zasięg systemu		do 2km			ok. 40km			ok. 60km
pasmo pracy		1310nm	1310nm		1310nm	1550nm
typ światłowodu		IVa	IVa	IVa	IVa	IVa IVc	IVb
Poziom STM	STM-1	I-1	S-1.1	S-1.2	L-1.1	L-1.2	L-1.3
		STM-4	I-4	S-4.1	S-4.2	L-4.1	L-4.2	L-4.3
		STM-16	I-16	S-16.1	S-16.2	L-16.1	L-16.2	L-16.3

Tabela 1. Kod klasyfikacyjny linii SDH zależnie od typu światłowodu, długości fali i rodzaju połączenia.

C. Określenia i oznaczenia parametrów transmisyjnych

Poniżej przedstawione są podstawowe pojęcia i określenia występujące w opisie parametrów transmisyjnych systemów SDH. Natomiast parametry transmisyjne zostały zestawione w tabelach 2, 3 i 4.

Nadajnik optyczny:

Nadajnik optyczny może być budowany z wykorzystaniem diody elektroluminescencyjnej (LED), lasera wzdłużnie wielomodowego (MLM) lub lasera wzdłużnie jednomodowego (SLM), w zastosowaniach określonych w tabeli, zgodnie z kodem klasyfikacyjnym.
Dl_rms - średniokwadratowa szerokość widma źródła światła (odchyłka standardowa) określana na podstawie charakterystyki widmowej; w przypadku laserów pod uwagę należy brać prążki widma o mocy mniejszej o wartość do 20 dB od maksymalnego prążka.

Dl_max - szerokość prążka widma mierzona na poziomie 20 dB w stosunku do wartości szczytowej; określenie stosowane jest dla laserów typu SLM, gdy widmo promieniowania posiada tylko jeden prążek,

A_min - współczynnik tłumienia modów pasożytniczych lasera SLM,

P_{n max} - średnia maksymalna moc nadajnika optycznego, mierzona w sytuacji wysyłania pseudo-losowych sekwencji sygnału kodowego; ograniczenie maksymalnej mocy nadawanej wynika z norm bezpieczeństwa,

P_{n min} - średnia minimalna moc optyczna nadajnika optycznego, minimalna dopuszczalna moc wyjściową w sytuacji pobudzenia sygnałem pseudolosowym; wartość podawana przez producenta powinna uwzględniać efekty starzenia,

EX - współczynnik zaniku; określony jest jako iloraz średniej mocy optycznej dla "1" logicznej A i średniej mocy optycznej dla "0" logicznego B, zgodnie z zależnością: EX=10 log(A/B)

Tor optyczny

a - tłumienność toru optycznego, pomiędzy urządzeniem nadawczym i urządzeniem odbiorczym; w tym określeniu powinna się zawierać zarówno tłumienność jednorodnych odcinków światłowodu, tłumienność spojeń i złączy optycznych, ewentualnie tłumików i sprzęgaczy, jak i margines tłumienności linii przeznaczony na starzenie się i naprawy kabla światłowodowego.
dyspersja - dyspersja toru optycznego podawana jest w ps/km i określa stopień poszerzenia impulsów światła przy zastosowaniu źródła światła o skończonej szerokości widma; wynika z efektów zmian prędkości grupowej w zależności od długości fali.

R_{n max} - maksymalna reflektancja pochodząca od punktowych wtrąceń linii, np od złączy optycznych, mierzona na zaciskach złącza optycznego nadajnika.

R_max - maksymalna reflektancja linii.

Odbiornik optyczny

P_{o min} - czułość odbioru sygnału optycznego; jest to poziom średniej mocy optycznej potrzebnej dla odbioru sygnałów ze stopą błędów 10^-10;

P_{o max} - maksymalna dopuszczalna średnia moc optyczna dostarczana do odbiornika optycznego, nie wywołująca jeszcze efektów przesterowania (stopa błędów 10^-10).

DP_o - strata czułości odbioru wywołana efektami dyspersji, reflektancji, szumu modowego i chirpu lasera,

R_{o max} - maksymalna reflektancja pochodząca od punktowych wtrąceń linii mierzona na zaciskach złącza optycznego odbiornika.

Uwaga 1: urządzenie odbiorcze nie powinno ulegać uszkodzeniom przy bezpośrednim połączeniu wejścia i wyjścia odbiornika optycznego, nawet jeśli moc nadajnika optycznego jest większa od mocy maksymalnej odbiornika optycznego.

Tabele 2. 3. i 4. przedstawiają podstawowe wymagania transmisyjne dla systemów STM-1, STM-4 i STM-16 uzależnione od zastosowania określonego kodem klasyfikacyjnym. Parametry transmisyjne określone są dla stopy błędów 10^-10.

	jedn.	wielkości
przepł. bin.			STM-1 155,520 kbit/s
kod klasyf.			I-1		S-1.1	S-1.2		L-1.1		L-1.2	L-1.3
zakres zmian długości fali od:	nm	1260		1260	1430	1480	1280	1280	1480	1531 1508	1480
do:	nm	1360		1360	1576	1580	1335	1335	1580	1566 1580	1580
Nadajnik
źr. światła:	typ:	MLM	LED	LED	MLM	SLM	MLM	SLM	SLM	MLM	SLM
Dlrms	nm	40	80	80	7,7		4			4/2,5
Dlmax	nm					1		1	1		1
Amin	dB					30		30	30		30
Pn max	dBm	-8	-8	-8	-8	-8	0	0	0	0	0
Pn min	dBm	-15	-15	-15	-15	-15	-5	-5	-5	-5	-5
EX	dB	8,2	8,2	8,2	8,2	8,2	10	10	10	10	10
Tor optyczny
a od:    do:	dB	0	0	0	0	0	10	10	10	10	10
		dB	7	7	7	12	12	28	28	28	28	28
dyspersja	ps/nm	18	25	25	296		185			185/29
Rn max	dB								20	6
Rmax									25
Odbiornik
Po min	dBm	-28	-28	-28	-28	-28	-34	-34	-34	-34	-34
Po max	dBm	-8	-8	-8	-8	-8	-10	-10	-10	-10	-10
DPo	dB	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
Ro max	dB

Tabela 2. Parametry systemu STM-1.

Źródła światła:
MLM -multi mode laser
SLM -single mode laser
LED -light emiting diode

	jedn.	wielkości
przepływność binarna	kbit/s	STM-4 622 080 kbit/s
kod klasyfikacyjny		I-4		S-4.1	S-4.2	L-4.1		L-4.2	L-4.3
zakres długości fali od:	nm	1260	1260	1293	1430	1296	1280	1480	1480
do:	nm	1360	1360	1334	1580	1330	1335	1580	1580
Nadajnik optyczny:
źródło światła		MLM	LED	MLM	SLM	MLM	SLM	SLM	SLM
Dlrms	nm	14,5	35	4/2,5		2,0/1,7
Dlmax	nm				1		1	do 1	1
Amin	dB				30		30	30	30
Pn max	dBm	-8	-8	-8	-8	+2	+2	+2	+2
Pn min	dBm	-15	-15	-15	-15	-3	-3	-3	-3
EX	dB	8,2	8,2	8,2	8,2	10	10	10	10
Tor optyczny
a od:	dB	0	0	0	0	10	10	10	10
do:	dB	7	7	12	12	24	24	24	24
dyspersja	ps/nm	14	14	46/74		92/109
Rn max	dB				24	20	20	24	20
Rmax					-27	-25	-25	-27	-25
Odbiornik
Po min	dBm	-23	-23	-28	-28	-28	-28	-28	-28
Po max	dBm	-8	-8	-8	-8	-8	-8	-8	-8
DPo	dB	1	1	1	1	1	1	1	1
Ro max	dB				-27	-14	-14	-27	-14

Tabela 3. Parametry systemu STM-4.

	jednostka	wielkości
Przepływność binarna	kbit/s	STM-16 2 488 320 kbit/s
kod klasyfikacyjny		I-16	S-16.1	S-16.2	L-16.1	L-16.2	L-16.3
zakres długości fali od:	nm	1266	1260	1430	1280	1500	1500
do:	nm	1360	1360	1580	1335	1580	1580
Nadajnik optyczny
źródło światła:		MLM	SLM	SLM	SLM	SLM	SLM
DLrms	nm	4
DLmax	nm		1	do 1	1	do 1	do 1
A min	dB		30	30	30	30	30
Pn max	dBm	-3	0	0	0	+1	0
P n min	dBm	-10	-5	-5	-5	-4	-5
EX	dB	8,2	8,2	8,2	10	8,2	10
Tor optyczny
a od:	dB	0	0	0	10	10	10
do:	dB	7	12	12	20	20	20
dyspersja	ps/nm	12				1194
Rn max	dB	24	24	24	24	24	24
R max	dB	-27	-27	-27	-27	-27	-27
Odbiornik
Po min	dBm	-18	-18	-18	-26	-26	-26
Po max	dBm	-3	0	0	-10	-9	-10
DPo	dB	1	1	1	1	2	1
Ro max	-27	-27	-27	-27	-27	-27	-27

Tabela 4. Parametry transmisyjne systemu STM-16

22. Zalecenia CCiTT, IEC

G.652 "Charakteristics of a single-mode optical fibre cable", 1988
G.653 "Characteristics of a dispersion- shifted single-mode optical fibre cable", 1988
G.654 "Charakteristics of a 1550mn wavelenght loss- minimized single mode optical fibre cable, 1988
G.707 "Synchronous Digital Hierarchy Bit Rates", 1988
G.708 "Network Node Interface for the SDH", 1988
G.709 "Synchronous Multiplexing Structure". 1988
G.957 "Optical Interfaces for Equipments and Systems Relating to the SDH", 1992
IEC 731 "Technika światłowodowa"

LITERATURA

1. ,,Vademecum teleinformatyka” IDG Poland S.A. Warszawa 2002

2. WWW. NetWorld.pl

3. WWW. Pckurier.pl

4. Materiały wewnętrzne TP S.A.

9

---