рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Синхронная цифровая иерархия (SDH)

Синхронная цифровая иерархия (SDH) - Лабораторная Работа, раздел Философия, Телекоммуникационные системы. Сигналы и каналы электрической связи. Системы связи с частотным разделением каналов. Цифровые системы передачи Новая Цифровая Иерархия Была Задумана Как Скоростная Информационная Среда Пер...

Новая цифровая иерархия была задумана как скоростная информационная среда передачи для транспортирования цифровых потоков с разными скоростями. В этой иерархии объединяются и разъединяются потоки со скоростями 155,520 Мбит/с и выше. Поскольку способ объединения был выбран синхронный, то данная иерархия получила название синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy – SDH).

Перечислим следующие предпосылки создания SDH:

1. Активное внедрение цифровых систем передачи.

2. Недостатки системы плезиохронной цифровой иерархии (ПЦИ = PDH), а именно:

a) сложность объединения и разделения цифровых потоков; необходимо согласование скоростей, т.к. у каждого потока различные тактовая частота fт и скорость;

b) при выделении первичного потока ИКМ-30 нужно последовательно демультиплексировать группы ИКМ-120, ИКМ-480 и т.д., выделить что нужно, а потом снова провести объединение;

c) средства ПЦИ разных изготовителей зачастую не стыкуются друг с другом;

d) наличие разных европейской и американской систем ПЦИ.

3. Внедрение линий связи с большой пропускной способностью (ВОЛС, ЦРРЛ).

Основные принципы СЦИ:

1. Временное разделение каналов (ВРК).

2. СЦИ работает с гораздо большими скоростями передачи информации: 155,52 Мбит/с, 622,08 Мбит/с и т.д.

3. Синхронная цифровая иерархия включает в себя все предыдущие транспортные протоколы – это PDH, ISDN, ATM.

4. Контейнерный способ упаковки данных.

Для передачи цифрового потока создается синхронный транспортный модуль (Synchronous Transport Module) STM-1 (таблица 4.5):. Чтобы создать более мощные цифровые потоки, в SDH-системах формируется следующая цифровая иерархия: четыре модуля STM-1 объединяются путем побайтового мультиплексирования в модуль STM-4, передаваемый со скоростью 622,080 Мбит/с; затем четыре модуля STM-4 объединяются в модуль STM-16 со скоростью передачи 2488,320 Мбит/с; четыре модуля STM-16 могут быть объединены в высокоскоростной модуль STM-64 (9953,280 Мбит/с).

 

Таблица 4.5 Состав СТМ-1

Уровень Контейнер Сигналы ПЦИ, Мбит/с
С1-1 С1-2 1,5 Т1 Американский стандарт 2 (ИКМ-30) Е1 Европейский стандарт
С2 6 Т2 Американский стандарт
С3 34 (ИКМ-480) Е3 Европейский стандарт 45 (США) Т3 Американский стандарт
С4 140 Е4 Европейский стандарт

 

В сети SDH применены принципы контейнерных перевозок. Подлежащие транспортировке сигналы предварительно размещаются в стандартных контейнерах (Container - C). Все операции с контейнерами производятся независимо от их содержания, чем и достигается прозрачность сети SDH, т.е. способность транспортировать различные сигналы, в частности сигналы PDH.

На рисунке 4.64 показана структура модуля STM.

 

 

Рисунок 4.64 Синхронный транспортный модуль

 

Он разбивается на субблоки (TU-Тributary Unit). А те в свою очередь разбиваются на контейнеры по 2 Мбит/с, 34 Мбит/с, 144 Мбит/с.

При передаче у каждого STM, TU и контейнера существует своей номер, называемый заголовком.

Как размещается информация в этих контейнерах? Контейнеры вкладываются в STM. STM перемещается во времени независимо от объема поступаемой информации и времени ее поступления. Поэтому контейнеры помещаются в тело (объем) модуля случайно, асинхронно. Чтобы идентифицировать положение контейнера в вагоне, вводят указатель (Pointer). Поскольку при такой схеме заполнения STM его использование не рационально, в дальнейшем производится переупаковка. При этом указатели контейнеров и блоков меняются в соответствии с новым положением.

 

 

 

Рисунок 4.65 – Упрощенная схема преобразования в SDH

(для европейской иерархии):

VC – виртуальный контейнер;

TUG – группа субблоков;

AU – административный блок;

AUG – административная группа;

Этапы формирования STM-1:

1. Поступающий цифровой сигнал упаковывают в контейнер С.

2. Добавлением маршрутного или трактового заголовка (Path Over Head – POH) контейнер преобразуется в виртуальный контейнер VC

VC = C + POH.

Виртуальный контейнер формируется и расформировывается в точках окончания и начала тракта. Заголовок POH, кроме адреса, позволяет осуществить контроль качества передачи по тракту, передачу аварийной и эксплуатационной информации.

3. Виртуальный контейнер снабжают указателем PTR и образуют тем самым транспортный блок TU (Tributary Unit)

TU = VC + PTR­­TU.

PTR – указатель начала VC внутри субблока. PTR осуществляет дополнительно выравнивание скоростей.

4. Затем несколько транспортных блоков путем мультиплексирования объединяют в группу транспортных блоков TUG (Тributary Unit Group).

5. Затем TUG путем мультиплексирования преобразовывается в виртуальный контейнер VC-4.

6. VC-4 снабжают секционным заголовком SOH, образуя таким способом административный блок AU-4.

7. Последний помещают непосредственно в модуль STM-1 вместе с секционным заголовком SOH (Section Over Head)

STM-1 = AUG + SOH,

где SOH – секционный заголовок

SOH = RSOH + MSOH;

RSOH – заголовок регенераторной секции;

MSOH – заголовок мультиплексорной секции.

Примечание: если мы имеем цифровой поток со скоростью 139,264 Мбит/с, образуемый на выходе аппаратуры плезиохронной цифровой иерархии ИКМ-1920, то его сначала упаковывают в контейнер С-4, а затем добавлением маршрутного или транспортного заголовка POH преобразуют сразу в виртуальный контейнер VC-4. Т.е. в этом случае пропускается создание транспортных блоков и групп.

8. Образование синхронных транспортных модулей высшего порядка

STM-N = å STM-i + (RSOH + MSOH)i + AUPTRi,

где AUPTRi – указатель положения STM внутри потока.

Рассмотрим структуру тракта (рисунок 4.66).

 

 

Из рисунка 4.66 можно определить некоторые функции заголовков RSOH и MSOH. Заголовок RSOH помимо основной функции идентификации STMN должен обеспечивать цикловую синхронизацию, служебную связь, аварийную сигнализацию, контроль и исправление ошибок в соответствующей регенераторной секции.

Заголовок MSOH также обеспечивает функции контроля ошибок, технического обслуживания и управления мультиплексором, но уже в пределах всего тракта.

Рассмотрим структуру кадра модуля STM-1(рисунок 4.67).

 

 

Здесь все размеры приведены в байтах, поскольку в системе SDH используется побайтная организация. Всего в модуле STM-1 содержится 19440 бит (125 мкс*155.52 Мбит/с) или 2430 байт. Для удобства отображения эти байты расположены в виде прямоугольной таблицы, в которой 9 строк. Каждая строка содержит 270 байт. Поле этой таблицы разделено на две части: информационную и служебную – заголовок. Под заголовок отведены первые 9 байт каждой строки (всего 81 байт).

Первые 9 байт первой строки содержат сигнал кадровой синхронизации FAS(Frame Alignment Signal), остальные 261 байт – информационные(полезная нагрузка). Первые 9 байт второй и третьей строки представляют заголовок регенераторной секции RSOH, но во времени этот заголовок разделен. Между его первой и второй частями размещен 261 байт полезной нагрузки

Четвертая строка начинается с указателя PTR, а остальные 5 строк заголовка(45 байт) отведены под заголовок мультиплексорной секции MSOH. Указатель используется для обозначения начала полезной нагрузки кадра. Как видно из рисунка 4.67 она начинается не с первой строки кадра после сигнала FAS, а обязательно после указателя и с того места, которое он указывает. Поэтому нумерация емкости нагрузки начинается с десятого байта четвертой строки. Допустимые значения указателя в десятичной системе О-782, что позволяет полезной нагрузке смещаться(«плавать») в кадре. Эти смещения обусловлены случайными факторами(рассинхронизация, помехи и т.д.).

«Плавающий» режим нагрузки внутри контейнера позволяет сочетать эти нестабильности во времени с синхронностью работы всей системы в целом, позволяет выделять и вставлять любые отдельные контейнеры.

Размещение указателя начала нагрузки в средней части STM-1 не случайно. В этом случае для выполнения каких-то действий о перераспределении нагрузки(ввод или вывод компонентных сигналов и т.п.) есть время от момента окончания FAS до начала нагрузки. Если бы нагрузка начиналась с первой строки STM-1, информацию пришлось бы записывать в буфер, и потом выполнять все операции ввода-вывода.

Плавающий режим нагрузки позволяет решить вопросы согласования скоростей, не нарушая синхронного режима работы. Несмотря на высокую стабильность тактовых генераторов, принимаемый сигнал не полностью синхронизирован с местным генератором. Поэтому и в SDH необходимо как отрицательное согласование скоростей(ОСС), так и положительное(ПСС). При ОСС, как и в PDH, применяется понятие стаффинга. Для выравнивания используются 10-12 байты четвертой строки. При ОСС, когда частота принимаемого сигнала меньше частоты местного генератора и часть байтов не помещается в кадр, для их размещения используется поле указателя(7-9 байты четвертой строки).

Структура указателя приведена на рисунке 4.68. Здесь значение указателя содержат байты H1 и H2, причем для него отводится 10 бит (рисунок 4.68)

 

 

Это биты 7,8 H1 и 1-8 H2. Такое количество бит позволяет иметь максимальное значение указателя в десятичном системе 1023, однако допустимые значения указателя лежат в диапазоне 0-782. Содержание указателя разбито на две группы: нечетные I и четные D. Это сделано для обеспечения его помехоустойчивости. Чаще всего приращение указателя происходит на ±1. Поэтому при увеличении значения указателя инвертируются все нечетные биты(0→1, 1→0), а при уменьшении инвертируются все четные биты. Достаточно зафиксировать инверсию хотя бы трех бит относительно предыдущего кадра, чтобы сделать вывод об изменении значения указателя.

В указателе биты, обозначенные как N объявляют об изменении значения указателя. В нормальном состоянии NNNN=0110, при изменении данных указателя NNNN=1001. Биты SS определяют тип полезной нагрузки(контейнера) AU-3 или AU-4.

Наконец байты Н3 в указателе составляют тот резерв, который нужен для отрицательного согласования скоростей. Байты Y и 1* не несут какой-то информации и по сути являются резервными.

Рассмотрим теперь подробнее структуру заголовков RSOH и MSOH (рисунок 4.69).

 

 

 
 

 

 


Здесь байты A1 и A2, как уже говорилось, предназначены для кадровой синхронизации(FES) A1=11110110; A2=00101000. C1- идентификатор STM, показывает номер, присвоенный STM-1. Это необходимо, чтобы идентифицировать различные модули STM-1 в модулях более высокого порядка STM-4.

Байт B1 предназначен для контроля ошибок, при прохождении сигнала через регенератор. Для этого он подвергается кодированию по алгоритму BIP-8. Суть этого метода заключается в суммировании по модулю 2 всех одноименных битов каждого передаваемого байта в начале на передающем конце. Полученные значения сумм передаются одним байтом, который потом сравнивается побитно с аналогичным байтом, полученным на приемном конце. Ниже приведен пример действия такого алгоритма.

 

Байты Передатчик   Приемник
 
 
 
……… Помеха→ ………
       
 
 
BIP-8   10101000 ошибки

При помощи BIP-8 можно обнаружить 8 ошибок(по одной в каждом бите) в контейнере. Двойные ошибки не обнаруживаются.

Байты E1 и F1 служат для организации служебной связи и дополнительной передачи данных соответственно. Байты D1-D3 формируют встроенный канал управления(TMN).

Последние пять строк заголовка служат для взаимодействия с мультиплексорами. Байты B2, E2, D4-D12 определяют те же функции, что и аналогичные байты в RSOH. Байты K1 и K2 организуют канал автоматического переключения на резерв при авариях, а также служат для передачи сообщения об этих авариях. Байты Z1, Z2, Х предназначены для национального применения, а байты не отмеченные никак – для международного применения в будущем.

 

Отличия SDH от PDH:

1. Единый для всех высокостабильный тактовый генератор.

2. Большое количество служебной информации, т.е. заголовков и указателей.

3. Универсальный интерфейс (имеется в виду взаимодействие) для всех национальных систем: США, Япония, Европа.

Достоинства СЦИ:

1. Упрощенный процесс мультиплексирования и демультиплексирования. Здесь не надо распаковывать весь модуль, как в ПЦИ (см. Предпосылки создания SDH, пункт 2b), так как есть сквозная синхронизация и много заголовков разных уровней, контейнеров и субблоков.

2. Простота ввода компонентных сигналов – заголовки + плавающий режим.

3. Качественное управление сложными сетями:

· управление конфигурацией сетей (на уровне мультиплексоров);

· управление неисправностями: дистанционное выявление неисправности и ее исправление;

· управление качеством (выявление и ликвидация ошибок);

· управление безопасностью – регистрация несанкционированного доступа и т.п.

 

Недостатки SDH:

1. Система достаточно дорогая.

2. Необходима высочайшая стабильность тактовой частоты.

3. Большое время вхождения в синхронизм.

4. Система чрезвычайно избыточна, т.к. групповой сигнал содержит много заголовков и свободных мест для дальнейшего использования. Но это окупается высокой пропускной способностью.

Рассмотрим конфигурацию транспортной сети SDH (рисунок 4.74).

На рисунках 4.75 и 4.76 сеть управления телекоммуникациями (TMN) удаленно из узла управления задает конфигурацию сети (определяет, какие компоненты куда выделить или перенаправить).

 

 

Рисунок 4.75– Работа мультиплексора ввода-вывода

Функция мультиплексоров заключается в воде и выводе различных потоков (Е1, Е3, Е4, STMi ) в синхронные транспортные модули высшего порядка, а также резервирование в сети. Число входных (выходных) потоков Е1 изменяется 63 до 272 ( рисунок 4.75).

 

 

 

Рисунок 4.76 – Работа кросс-коннектора

 

Кросс-коннекторы переключают потоки иерархий PDH и SDH , и используются для оперативной реконфигурации сети и управлению ее ресурсами. В настоящее время в сетевых элементах функции мультиплексирования и коммутации совмещают. Более того, для цифровых потоков высокого уровня STM-64, STM-256, WDM, DWDM эти процедуры реализуются непосредственно с помощью оптических сигналов, без преобразования их в электрические (рисунок 4.76).


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Телекоммуникационные системы. Сигналы и каналы электрической связи. Системы связи с частотным разделением каналов. Цифровые системы передачи

Лабораторные работы часа.. практические занятия часа.. всего аудиторных занятий часов..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Синхронная цифровая иерархия (SDH)

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Каналы, тракты, системы и сети передачи информации
ТС предназначены для передачи информации. Для начала сформулируем некоторые определения: Информация – совокупность сведений, данных, знаний о каких-либо процессах, явл

Функциональные признаки
а) Сеть передачи (транспортная сеть, первичная сеть) – основа для оказания и распределения услуг. В сеть передачи входят: - системы передачи; - сетевые узлы –

Иерархические признаки (территориальные)
  По степени охвата пользователей телекоммуникационные системы разделяются следующим образом: 1.2.2.1 Глобальные - охватывают весь мир или значительную его ч

Стандартизация телекоммуникационных сетей и систем
Телекоммуникационные сети и системы являются сложными аппаратно-программными комплексами, распределенными на больших территориях и, как правило, состоящие из разнородных составляющих, т.е. включающ

Энергетические характеристики сигналов
К энергетическим характеристикам сигналов относятся абсолютные характеристики: мощность Р, напряжение U, ток I и их уровни передачи (логарифмические характеристики) pм, pu, p

Временные и спектральные характеристики первичных сигналов электросвязи
Временные и спектральные характеристики первичных сигналов электросвязи связаны с его формой. Для основных типов сигналов электросвязи они приведены в таблице 2.1   Таблица 2

Параметры сигнала с точки зрения его передачи по каналу связи
Основными параметрами аналогового сигнала с точки зрения его передачи по каналу связи являются: - длительность сигнала Тс; - ширина спектра DFс; - д

Сравнительная характеристика сигналов электросвязи
  Сигнал Полоса, Гц Динамический диапазон, дБ Количество информации, бит Телеграф  

Двусторонняя передача с 2-х проводным окончанием
Такой вид передачи является самым простым и дешевым. Он в массовом порядке используется в абонентских телефонных линиях. Передача сигнала осуществляется по паре проводов, которые протянуты от абоне

Каналы связи
Каналом передачи называется последовательное включение каналообразующего оборудования и линии связи. К каналообразующему оборудованию относятся модемы, передатчики и приемники, мультиплексоры и дру

Аналоговые типовые каналы
1. Канал тональной частоты (ТЧ) является основным в аналоговой телефонии. Он сосредоточен в частотном диапазоне 0.3 – 3.4 кГц. Входное и выходное сопротивления равны 600 Ом. Из

Формирование канальных и групповых сигналов
Главное требование, применимое к системам ЧРК, заключается в минимизации ширины спектра при преобразовании сигнала. Для экономного использования частотного ресурса используют модуляцию с одной боко

Накопление собственных помех в линейном тракте
Одним из существенных недостатков аналоговых систем передачи является накопление собственных помех в линейном тракте по мере прохождения сигнала. Рассмотрим участок линейного тракта, состоящий из и

Переходные помехи
  Эти помехи в АСП на электрических кабелях возникают в основном за счет электромагнитной связи между параллельными парами проводников в многопарных кабелях. Эта паразитная связь (нав

Цифровой сигнал
Прежде чем рассмотреть процедуру его формирования сформулируем основные принципиальные отличия аналоговых и цифровых сигналов. Аналоговый сигнал представляет из себя бесконечную последовательность

Линейное кодирование
Цифровойсигнал после процедуры группообразования и АЦП имеет вид, представленный на рисунке 4.7, а. Он является однополярным и в нем нетрудно выделить три типичных ситуации: 1) чередование

Оконечная станция ЦСП
С учетом всего изложенного структурная схема ЦСП приобретает более развернутый, но далеко не окончательный вид (рисунок 4.10). Здесь сигнал от абонента поступает по двухпроводной линии на

Достоинства и недостатки ЦСП
К достоинствам цифровых методов передачи относятся: - высокая помехоустойчивость обеспечивается наличием в двоичном цифровом сигнале всего двух состояний. В связи с этим воздействие импуль

Компандирование в ЦСП
Принципы компандирования кратко были рассмотрены в подразделе 4.1.2. Здесь этот вопрос рассмотрим более подробно. При равномерном квантовании шаг квантования D одинаков как для малых, так и для бол

Линейные коды
  Преобразование цифрового сигнала к виду, позволяющему передавать его с наименьшими энергетическими затратами, малым уровнем, называется преобразованием к коду передачи, а сами коды

Синхронизация в ЦСП
  В системах с ВРК принципиальным является четкое соблюдение временных соотношений импульсных последовательностей как на передающем, так и на приемном концах группового тракта. Под эт

Тактовая синхронизация
  Основное назначение тактовой синхронизации – обеспечение темпа передачи и согласование скоростей передачи и приема информации. Нарушение тактовой синхронизации приводит к увеличению

Цикловая синхронизация
Цикловая синхронизация отвечает за распределение канальных интервалов, определяя их начало и последовательность. При нарушении ЦС начало цикла в приемнике смещается относительно истинного положения

Самостоятельная работа
Процесс объединения цифровых сигналов различных каналов, как уже отмечалось в разделе 4.1, заключается в размещении импульсов последовательно во времени друг за другом (рисунок 4.42). Идеальная пос

Первичный цифровой сигнал (ИКМ-30)
В ЦСП групповой сигнал формируется в виде цикла. Длительность цикла τц равна времени дискретизации tд, которое равно 125мкс. В пределах цикла передается информация от N к

Шумы и помехи в цифровых системах передачи
В ЦСП на передачу информации влияют те же виды шумов и помех, что и в аналоговых системах (см. раздел3): тепловые и дробовые шумы, переходные помехи в многопарных электрических кабелях, атмосферные

Шумы дискретизации
  Если при дискретизации и передаче расстояния между отсчетами становятся не одинаковыми, то будут появляться шумы дискретизации, т.е. шумы неравномерности временных отсчетов:

Шумы квантования Самостоятельная работа
Природа шумов квантования связана с округлением отсчета сигнала до значения ближайшего уровня (рисунок 4.50). Последовательные ошибки квантования в ИКМ-кодере в общем случае предполагаются

Шумы незагруженного канала
Анализ выражения (4.3) показывает, что при заданном D отношение сигнал-шум мало для малых значений сигналов. Как показано на рисунке 4.54, шумы равны значениям сигнала, если значения его дискретных

Шумы ограничения Самостоятельная работа
При кодировании обычно искусственно ограничивают уровень выходного сигнала. Характеристика квантователя с ограниченным Sвых приведена на рисунке 4.56.  

Объединение цифровых потоков
Первичные цифровые потоки (ИКМ-30) могут объединяться для увеличения скорости передачи информации по одному групповому тракту. При этом за одно и то же время, например длительность цикла, нужно пер

Плезиохронная цифровая иерархия
Описанные выше принципы организации первичных цифровых потоков (ИКМ-30) и их объединение позволили предложить плезиохронную цифровую иерархию ЦСП (рисунок 4.62). Здесь на каждой ступени об

Линии связи
5.1 Кабельные линии связи.   Основой телефонных сетей, сетей передачи данных, кабельного телевидения являются кабельные линии передачи. В настоящее время

Линии связи на симметричном кабеле
Электрический кабель – это электротехническое изделие, содержащее изолированные друг от друга проводники, объединенные в одну конструкцию. В качестве изоляции используются бумага, полистирол, полиэ

Волоконнооптические кабели
  Оптический кабель представляет из себя скрученные оптические волокна ( 4 – 32 штуки ) из кварцевого стекла. В них используется явление полного внутреннего отражения. Работают волокн

Радиоканалы
В зоновых сетях и сетях доступа широко используется передача информации с помощью беспроводных технологий (радиоканалы и оптическая связь). Рассмотрим здесь основные принципы, достоинства и недоста

Коммутация каналов и коммутация пакетов
  При распределении цифровых потоков преимущественно используются две технологии коммутации: 1. Коммутация каналов (КК). Здесь (рис. 6.1) между

Пространственная коммутация
  Основной функцией коммутатора является установление и разрыв соединения между двумя каналами передачи. Каналы передачи могут идти от коммутатора либо к абоненту, либо к другому комм

Временная коммутация
  Как было отмечено в разделе 6.1. временная коммутация имеет место только для цифровых потоков с временным разделением каналов. Здесь в одном цифровом потоке ( рисунок 6.12) информац

Цифровая телекоммуникационная сеть SDH
  Цифровая телекоммуникационная сеть SDH (рисунок 8.1) строилась поэтапно. В начале было построено волоконно-оптическое кольцо в г. Томске на базе 16-ти волоконного оптического кабеля

Сеть передачи данных
  Сеть передачи данных выполнена по комбинированной схеме путем построения выделенной магистральной сети с дополнением ее сегментами, наложенными на цифровую сеть SDH-PDH (рисунок 8.2

Перспективы развития сетей
  Развитие телекоммуникационных сетей прежде всего связано с развитием услуг и качеством их предоставления. Сейчас на ряду с традиционными услугами (телефония, телевидение, радиовещан

Список использованной и рекомендуемой литературы
1. Цифровые и аналоговые системы передачи / В.И.Иванов, В.Н. Гордиенко, Т.Н. Попов и др.- М.: «Горячая линия – Телеком», 2003.-232с. 2. Крук Б.И., Попантонопуло В.Н., Шувалов В.П. Телекомм

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги