Wstęp do systemów SDH(1), SPRAWOZDANIA czyjeś


Wstęp do systemów SDH

Systemy SDH stopniowo wypierają systemy PDH z rynku telekomunikacyjnego, gdyż gwarantują wyższe przepływności (powyżej 1Gb/s) z zastosowaniem światłowodów. Gwarantują synchroniczną transmisję zgodnie z głównym zegarem systemu o dokładności 10-11. Generują ramki co 125µs o stałej budowie nagłówka. Stałe lub zmienne poślizgi fazy w punkcie odbiorczym sygnału wynikające ze zmieniających się warunków światłowodów transmisyjnych poprawia się za pomocą znaczników AU przyporządkowanych do kontenera wirtualnego VC.

Znacznik AU w VC wskazuje początek przestrzeni adresowej kontenera lub przesunięcie go względem znacznika. Przesunięcie może być dodatnie i zerowe (możliwe w PDH) oraz ujemne (tylko w SDH). Stosowanie takiej samej metody tworzenia nagłówków i znaczników w kontenerze zarówno wyższego rzędu, jak i niższego pozwala swobodnie wydzielać z kontenera np. STM-1 dowolny strumień 2Mb/s lub nawet 64kb/s (np. rozmowa telefoniczna).

Zalety systemów SDH

Poziomy zwielokrotnienia w systemach SDH

Zwielokrotnienie rozpoczyna się od STM-1. Jest to najniższa jednostka zwielokrotnienia o przepływności 155Mb/s (155 520kb/s). Może ona bezpośrednio być nośnikiem strumienia PDH o przepływności 140Mb/s. Tylko trzy pierwsze zwielokrotnienia STM posiadają certyfikat CCiTT (ITU-T). Proces zwielokrotnienia przebiega dwuetapowo. Na początku przebiega multipleksacja kontenerów VC niższego do wyższego rzędu. Następnie odbywa się włączanie odpowiednich informacji o kontenerach do nagłówka SOH (Section Overhead). Tak powstały moduł STM jest wysyłany w trasę. Przetwarzanie zawartości nagłówka SOH daje możliwość wglądu w zawartość modułu STM na trasie i wyodrębnienia z niego pojedynczej przepływności lub włączenie innej. Sumaryczna przepływność może być dużo mniejsza od maksymalnej możliwej do osiągnięcia w danym STM'ie.

Nośnik optyczny

Interfejs elektryczny

Moduły transportowe - STM

System (Mb/s) synchroniczny SDH/SONET

Zwielokrotnienie

Liczba kanałów telefonicznych

OC-1

STS-1

-

51,84

1

672

OC-2

-

-

103,68

2

1344

OC-3

STS-3

STM-1

155,52

3

2016

OC-4

-

STM-3

207,36

4

2688

OC-9

STS-9

STM-3

466,56

9

6048

OC-12

STS-12

STM-4

622,08

12

8064

OC-18

STS-18

STM-6

933,12

18

12 096

OC-24

STS-24

STM-8

1244,16

24

16 128

OC-36

STS-36

STM-12

1866,24

36

24 192

OC-48

STS-48

STM-16

2488,32

48

32 256

OC-96

STS-96

STM-32

4976,64

96

64 512

OC-192

STS-192

STM-64

9953,28

192

129 024

Budowa modułu transportowego STM-1

Moduł STM-1 składa się z 9 linii po 270 bajtów. W tym zawiera się nagłówek SOH 9*9bajtów. Czas trwania pojedynczej ramki to 125ms. Oznacza to, że częstość powtarzania się ramki to 8kHz-ów. Przepustowość pojedynczego bajtu ramki to 64kb/s.

Ramka STM-1 składa się z pola danych Payload, nagłówka SOH (utrzymaniowy) i blok wskaźników PTR.

Pole Payload zawiera 9*261 bajtów (2349 bajtów). Służy ono do przenoszenia właściwych danych użytecznych. Według zalecenia CCiTT zgodnie ze standardem G.703 w polu Payload można uzyskiwać przepustowość od 1,5Mb/s (poziom 1 w USA) do 140Mb/s (poziom 4 w Europie).

0x01 graphic

Nagłówek SOH przenosi dane utrzymaniowe, w postaci np. wzoru fazowania ramki, bajtów nadzoru, administracji siecią i sterowania nią. Nagłówek SOH dzieli się na dwie części: część RSOH, która stanowi zbiór danych sterujących i informacyjnych dla sekcji regeneratora i część MSOH, która stanowi nagłówek dla multiplekserów.

Blok wskaźników (PTR) służy do określenia położenia kontenera wirtualnego względem ramki STM. Umożliwia to dotarcie do strumieni składowych kontenera wirtualnego, bez demultipleksacji całego sygnału, określenie przesunięcia fazowego kontenera w przypadku współpracy z systemem plezjochronicznym, tj. dopełnienia dodatniego/zerowego/ujemnego. Wskaźnik PTR składa się z trzech wskaźników po 3 bajty każdy. Są one umieszczone w linii 4. Określają one rodzaj dopełnienia i jego wartość.

Budowa modułu transportowego STM-N

Ramka STM-N jest podobna w budowie do ramki STM-1. Różnica polega głównie na przepływności obu z mnich. Ramka STM-1 ma przepływność 155Mb/s, zaś STM-N N razy większą niż tamta. Wynika stąd, że w ciągu 125µs jest transportowane N*9*270 bajtów danych. Przy takim zwielokrotnieniu ulega zmianie położenie poszczególnych sygnałów użytecznych w ramce STM-N, niż w STM-1. W związku z tym muszą być modyfikowane po wprowadzeniu każdego sygnału nagłówki STM-N. Polityka zwielokrotniania sygnału np. STM-4 w STM-16 polega na tym, że ramka STM-16 jest zaopatrywana w odpowiednie nagłówki wynikające z wprowadzania do jej wnętrza 4 strumieni i wstawianiu kolejno po 4 bajty każdego ze strumieni wg narzuconej kolejności. Gdyby liczbę 4 zastąpić jakąś uniwersalną liczbą N, będącą liczbą całkowitą dodatnią i liczbę 16 zamienić na m zgodnie z tą samą konwencją, to liczba N oznaczała by ilość bajtów, co jaki następuje przeplot, a liczba M/N oznaczałaby maksymalną ilość strumieni jakie jest w stanie przenieść strumień wyższego rzędu oraz zarazem liczbę, co którą dany strumień wysyła N bajtów danych.

Systemy PDH w celu zabezpieczenia danych przed błędami w czasie transmisji stosowały kody liniowe. Sprawa ma się identycznie dla systemów SDH wykorzystujących styki elektryczne zgodne z zaleceniem CCiTT G.703. Systemy SDH dla transmisji z udziałem włókna optycznego stosują Scrambling. Skramblowanie polega na przemnażaniu porcji danych przez sekwencję pseudolosową, w celu uprzypadkowienia danych i lepszego rozłożenia się mocy sygnału w paśmie transmisyjnym. Skrambler działa po stronie nadawczej urządzenia i ma postać rejestru przesuwnego połączonego logicznie z wejściem. Deskrambler działa po stronie odbiorczej i ma podobną budowę do Skramblera, zaś jego zadaniem jest jak nazwa sugeruje odtwarzanie danych przychodzących poddanych skramblowaniu.

Budowa kontenera C

Kontener C to zdefiniowana przepływność binarna, którą umieszcza się w ramce STM-1. Oznacza to tyle, że co 125µs jest przesyłana paczka informacji o powyższej pojemności. W jego skład wchodzi:

Kontener np. C4 może zostać bezpośrednio dopasowany do kontenera wirtualnego VC-4, ponieważ jego przepływność jest taka sama. Sytuacja jest tak samo prosta dla kontenera C1, C2 i C3 itd. Należy pamiętać, że zawsze następuje dodanie nagłówka POH do kontenera C i utworzenie z niego kontenera VC. Kontener VC jest traktowany zawsze jako integralną część którą przeprowadza się w nie naruszonym stanie od nadawcy do odbiorcy.

Tak spreparowana informacja jest uzupełniana o przesunięcie. Nosi ona nazwę jednostki podrzędnej. Kilka jednostek podrzędnych TU zwielokrotnionych bajtowo stanowi jednostkę nadrzędną TUG.

Połączenie kilku jednostek TUG i np. kontenera C3 oraz nagłówka POH daje kontener wirtualny np. VC-4.

Budowa kontenera VC

Jest to kontener powstały z dodania nagłówka POH do kontenera np. C4. Kontenery dzieli się na wyższego i niższego rzędu. Kontenery niższego rzędu, to te, które są wewnątrz innych kontenerów np. VC-12, VC-3 itd. Kontenery wyższego rzędu to te, które są bezpośrednio transportowane w ramce STM-1.

0x01 graphic

Zegary synchronizujące sieć SDH

Stosuje się następujące źródła sygnałów zegarowych:

  1. PRC (Primary Reference Clock) - Pierwotny Zegar odniesienia.
    Jest to zegar, który wytwarza przebiegi wzorcowe dla całej sieci SDH. Wymaga się, aby zegar taki miał dużą stabilność częstotliwości, był pozbawiony znacznych fluktuacji fazy i był niezawodny. Norma CCiTT G.811 definiuje maksymalny błąd przedziału czasu takiego generatora - MTIE:

0x01 graphic

Układ wyjściowy generuje strumień synchronizujący 2Mb/s lub2MHz.

  1. SSU (Synchronization Supply Unit) - Zegary sieciowe SSU.
    Jest to urządzenie, które podejmuje decyzję z którego źródła należy synchronizować urządzenia całego systemu SDH w danym obiekcie (węzeł telekomunikacyjny). SSU może wybierać z pośród sygnałów wejściowych 2Mb/s, 2MHz, 5MHz lub innych dostępnych. Urządzenie DPLL to mała pętla fazowa, która odszumia przychodzący sygnał zegarowy - czyli stabilizuje go. SSU na wyjściu oferuje zegar o częstotliwości 2MHz.

    Urządzeń może być połączone kaskadowo i synchronizować do 20 krotnic na raz (zalecenie G.803).

    Wymaga się od SSU, aby miały wysoką dokładność odtwarzania zegara z sygnału wejściowego (niskie fluktuacje fazy - CCiTT G81s ), co najmniej taką jak centrale tranzytowe.


0x01 graphic

  1. Układy zegarowe krotnicy SDH są ostatnią deską ratunku w przypadku zaniku synchronizacji centralnej systemu.

  2. Synchronizacja sygnałem przychodzącym jest ostatnią możliwością synchronizacji. Jest ona wysoce niedokładna i podatna na zakłócenia.

Podsumowanie systemu SDH

  1. Systemy synchroniczne umożliwiają osiągnięcie ogromnych przepływności rzędu kilku 10Gb/s (STM - 64) z zastosowaniem światłowodów (np. na 80 nośnych we włóknie).

  2. Uniwersalność systemu SDH umożliwia kompatybilność z technikami PDH i ATM.

  3. Łatwość wydzielania ze strumienia o wysokiej przepływności pojedynczego strumienia.

  4. Uniwersalna konstrukcja umożliwiająca szerokie wykorzystanie kanału administracyjnego np. do zarządzania siecią.

  5. Technika przeplotowa umożliwia zminimalizowanie opóźnień wytwarzanych przez urządzenia pośredniczące w systemie SDH (multipleksery itd.).

  6. Metoda wytwarzania uprzypadkowienia została pomyślana tak, aby jak najmniej obciążać układ nadawczy, a zarazem nie wprowadzać nadmiernych opóźnień.

  7. Kompatybilność SDH z różnymi standardami transmisji w różnych krajach.

  8. Możliwość działania według struktury punkt-punkt (2; 4 włókna), ring (samonaprawialność) i gwiazdy. Struktura punkt-punkt może działać na 2 włóknach - ta sama informacja idzie różnymi drogami lub na jednym włóknie tj. przełączana na inne o ruchu na niższym priorytecie w czasie awarii.

Wstęp do systemów PDH

Sygnał analogowy ma tę cechę, że może przenosić niezliczoną ilość informacji. Niestety ma on jedną wadę, gdy pod uwagę weźmiemy szumy. Szumy dodają się do sygnału z informacjami i zniekształcają go. Staje się to bardzo uciążliwe, gdy chcemy przesłać tak zbudowany sygnał przez dłuższy odcinek telekomunikacyjny zaopatrzony we wzmacniaki. Wzmacniaki te będą wzmacniać w takim wypadku sygnał właściwy i szumy oraz dodawać własne szumy, co spowoduje pogorszenie się stosunku amplitudy sygnału do szumu. Powoduje to w przypadku bardzo długich torów tak znaczne zniekształcenie sygnału z informacjami, że uniemożliwia to komunikację na poziomie rozmówcy telefonicznego, czy modemu. Sygnał cyfrowy charakteryzuje się tym, że przenosi policzalną ilość danych zakodowaną za pomocą dwóch jednoznacznie rozróżnialnych stanów "0" i "1". Pozwala to przy dużym zaszumieniu łącza transmisyjnego przesłać informację z niskim stopniem przekłamań. W przypadku transmisji na większe odległości (np. jakieś łącze komunikacyjne), aby polepszyć jakość sygnału i zarazem wyeliminować maksymalnie wiele błędów stosuje się kody liniowe. Oprócz tego, aby mieć pewność, że nie wystąpiło przekłamanie używa się kodów detekcyjnych, które są budowane w postaci "0" i "1" jeszcze w urządzeniu nadawczym przed wysłaniem sygnału w linię w postaci kodu liniowego (np. HDB3). Do naprawy zaistniałych błędów wykorzystuje się kody korekcyjne. Duża wiarygodność przesyłanych danych w systemie cyfrowym w stosunku do sygnału analogowego przyniosła mu uznanie w postaci powszechnego stosowania go we wszelkich dziedzinach życia takich jak komputery, mikrosterowniki i mikrokontrolery, teletransmisja, sieci PDH, SDH i innych.

Proces przetwarzania danych analogowych na cyfrowe

  1. Próbkowanie sygnału cyfrowego Zakres częstotliwości w jakim zachodzi próbkowanie sygnału jest ściśle związany z pasmem kanału telefonicznego i wynosi w tym przypadku 300Hz do 3,4kHz. Częstotliwości te zostały określone na podstawie badań mowy ludzkiej. Wynika z nich, że aby przenieść mowę ludzką, tak aby była ona jednoznacznie rozpoznawalna przez inną osobę z drugiej strony analogowego kanału telefonicznego i aby przy maksymalnym zawężeniu tego pasma wystarczy zakres częstotliwości 300Hz do 3,4kHz (teoretyczną wartością jest 0 - 4kHz). Dla uzyskania maksymalnie wiernego odtworzenia sygnału cyfrowego w analogowy, sygnał analogowy winien być próbkowany zgodnie z prawem Shannona-Kotielnikowa z przynajmniej dwa razy większą częstotliwością niż maksymalna częstotliwość sygnału jaki mamy spróbkować - fmax. W naszym wypadku dla szerokości pasma prawie 4kHz będzie to częstotliwość fp = 8kHz. Z zależności między okresem, a częstotliwością wynika, że próbki są przesyłane co odstęp czasu równy T=125µs.
    fp > 2*fmax
    fp = 1/T

  2. Kwantyzacja sygnału według krzywej kompresji A zgodnej z zaleceniem CCiTT W celu uzyskania konsensusu między jakością transmisji, a ilością danych generowanych przez próbkowanie cały zakres amplitudy sygnału podzielono 256 części, co odpowiada 28, czyli 8 bitom potrzebnym do przesłania jednej próbki sygnału. Można wtedy rozpoznawać mowę w sposób na tyle wyraźny, że wiadomo co dana osoba mówi. Sprowadzenie wartości próbki sygnału analogowego do dozwolonego poziomu kwantyzacji (jednego z 256) nazywamy kwantyzacją. Błędy wynikające z zaokrągleń amplitudy sygnału noszą nazwę błędów kwantyzacji. Charakterystyka krzywej kwantyzacji nie jest linią prostą, gdyż na podstawie doświadczalnej określono, że się błąd kwantyzacji jest mniejszy przy zakrzywieniu charakterystyki do postaci logarytmicznej. Charakterystyka ta zapewnia dużą dokładność próbkowania sygnałów o małej amplitudzie i mniejszą dokładność dla sygnałów o wysokich wartościach amplitudy.

0x01 graphic

  1. Kodowanie sygnału.
    Jest to operacja, która dzieje się zaraz po kwantyzacji i ma na celu przyporządkowanie 8 bitowej wartości cyfrowej skwantyzowanej próbce analogowej. Taka 1 bajtowa informacja przenosi informację o numerze poziomu, jakiemu odpowiadała dana próbka sygnału analogowego.

Określanie stopy błędów

Generator sekwencji pseudolosowej PRBS jest zbudowany na bazie rejestru przesuwnego sprzężonego zwrotnie z bramką EXOR.

Maksymalny okres wzorca zależy od:

Fazy pomiaru:

Stosowane wzorce:

0x01 graphic

Zwielokrotnianie w systemach cyfrowych

Systemy analogowe dla zwielokrotnienia większej ilości kanałów telefonicznych wykorzystują zwielokrotnienie częstotliwościowe, które to wymaga rozszerzenia pasma kanału transmisyjnego, ponieważ polega ono na układaniu kolejnych kanałów telefonicznych kolejno na wyższej częstotliwości w odstępie szerokości kanału telefonicznego. Inna możliwość w tych systemach nie wchodzi w rachubę, gdyż sygnał analogowy ograniczony w jakimś paśmie wysyła niepoliczalną ilość informacji o tym paśmie, przez co nie da się jej wysyłać w odstępach czasu, gdyż to powodowałoby utratę danych - tych nadmiarowych i tych nieodzownych.

Systemy cyfrowe przesyłają ograniczoną ilość danych, co umożliwia przyspieszanie sygnału przed zwielokrotnieniem i wysłanie w tej samej jednostce czasowej większej ilości danych uporządkowanych w szczeliny czasowe. Daje to możliwość stosowania zwielokrotnienia z podziałem czasu w sposób nie ograniczony, zwiększając przepustowość teoretycznie niemal w nieskończoność. Faktycznie takie coś jest nie możliwe, gdyż urządzenia teletransmisyjne mają ograniczoną szybkość i stąd nie można skracać im czasu trwania szczelin w nieskończoność, gdyż w którymś momencie przestaną zauważać wszystkie informacje. Dodatkowo występuje jeszcze ograniczenie wynikające z możliwości synchronizacyjnych urządzeń nadawczych i odbiorczych w systemach PDH, które jak sama nazwa wskazuje są plezjochroniczne i pomiędzy sygnałami synchronizacyjnymi muszą się posiłkować własnymi zegarami, które mają ograniczona dokładność.

W systemach teletransmisyjnych rozróżnia się dwa rodzaje zwielokrotnienia z podziałem czasu:

0x01 graphic

Budowa strumienia 2Mb/s

Wzór Fazowania Ramki (FAW), Słowo serwisowe

Słowo serwisowe zwiera informacje alarmowe na bicie D i dane na bicie Y. Bit N może przenosić zarówno dane jak i alarmy, w zależności od konfiguracji. Ponadto słowo serwisowe może przenosić sygnał kodowania cyklicznego CRC4 wykluczającego pojawienie się w danych sekwencji synchronizacyjnej. 5.

Wieloramka sygnalizacyjna w szczelinie 16

W strumieniu 2Mbit/s są 32 szczeliny. Zerowa zawiera wzór synchronizacji całej ramki lub słowo serwisowe. Pozostałe szczeliny wymagają dla siebie też sygnalizacji kanałowej. W tym celu zajęta jest szczelina 16 w każdej ramce. Do dyspozycji użytkowników pozostaje 30 kanałów użytecznych z sygnalizacją. Sygnalizacja niesie ze sobą wzór fazowania wieloramki oraz bit informacji alarmowej Dk. I tak szczeliny 16 ramki 1 niosą informację kolejno 4 bity dla kanału 1 i 4 bity dla kanału 16, a potem w ramce 2 niosą informację kolejno 4 bity dla kanału 2 i 4 bity dla kanału 17, itd. Schemat taki powtarza się od ramki 1 do 15, poczym od nowa od ramki 16 do 30, itd. 6.

Kodowanie CRC4

Kodowanie to stosuj się po to by uniknąć błędu synchronizacji pod wpływem wystąpienia identycznej sekwencji z wzorem fazowania w strumieniu danych. Obliczanie CRC4 polega na podzieleniu zawartości bitowej ramek 0 do 7 w nadajniku przez określony wielomian i zapisanie na bitach C1 do C4 słowa serwisowego powstałej sumy kontrolnej. Odbiornik po odebraniu danych wykonuje identyczną operację i gdy suma kontrolna jest taka sama oznacza to, że synchronizacja została znaleziona. W przeciwnym wypadku odbiornik szuka innego wzoru fazowania ramki.

Zalecenie G.703 dla systemu PDHG.703 dla systemu PDH

Częstotliwość zegara

2048kHz ± 50ppm

8448kHz ± 30ppm

34368kHz ± 20ppm

139264kHz ± 30ppm

Kod liniowy

HDB3

 

HDB3

CMI

Impedancja linii

75 - koncenrtyk
120 - symetryczny

 

75

75

Amplituda impulsu wyjściowego

3 Vp ± 10% dla 120W
2,37Vp ± 10%

±2,37Vp ± 10%

75 1Vp ± 10%

75 1Vp ± 10%

Zakres tłumienia wejściowego

0 ± 6dB przy 1024MHz

0 ± 6dB przy 4,224MHz

0 ± 12dB przy 17,184MHz

0 ± 12dB przy 70MHz

Czas trwania impulsu

244 ± 25ns

59 ± 10ns

14,55 ± 2,45ns

 

Wnioski

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Wstęp do systemów SDH, SPRAWOZDANIA czyjeś
Wstęp do systemów PDH, SPRAWOZDANIA czyjeś
Zalety systemów SDH, SPRAWOZDANIA czyjeś
Podsumowanie systemu SDH, SPRAWOZDANIA czyjeś
Poziomy zwielokrotnienia w systemach SDH, SPRAWOZDANIA czyjeś
Zalety systemów SDH, SPRAWOZDANIA czyjeś
Zwielokrotnianie w systemach cyfrowych, SPRAWOZDANIA czyjeś
wstęp do systemu zabezpieczeń w windows 2000
systemy radiofoniczne, SPRAWOZDANIA czyjeś
Zegary synchronizujące sieć SDH, SPRAWOZDANIA czyjeś
Tytuł i wstep do systemu szkolenia z zakresu KWS i SIS
SO W1 Wstęp do systemów operacyjnych
Wstęp do informatyki z architekturą systemów kompuerowych, Wstęp
Współczesne systemy polityczne - vademecum, Wstęp do nauki o państwie i prawie
Strona tytułowa sprawozdanie, UTP Elektrotechnika, 1 sesmetr, Wstęp do elektrotechniki, Laborki
fras,systemy wbudowane L, Wstęp do mikrokontrolerów rodziny MCS 51
VIII System prawa ćw, Politologia, Wstęp do nauki o państwie a prawie, Ćwiczenia
17-09-2005 Wstęp do informatyki Systemy Liczbowe, Systemy Liczbowe

więcej podobnych podstron