Hierarchia Multipleksacji SDH

Od strumienia dopływowego do sygnału STM-N

Podstawową jednostką transportową SDH jest ramka STM-1 o przepływności 155,520 Mbit/s. Hierarchia multipleksacji określa, jak sygnały dopływowe są odwzorowywane w ładunku STM-1 oraz jak kilka struktur STM-1 tworzy sygnał wyższego rzędu. Poziomy STM-4, STM-16, STM-64 i STM-256 mają stałe współczynniki względem STM-1.

Proces obejmuje dwa odrębne etapy:

1. Odwzorowanie strumieni dopływowych: Umieszczenie sygnałów o niższej przepływności, takich jak PDH E1, E3 i E4, w odpowiednich kontenerach i strukturach ładunku STM-1.
2. Multipleksacja synchroniczna: Połączenie 4, 16, 64 albo 256 struktur STM-1 w odpowiednio STM-4, STM-16, STM-64 albo STM-256 z użyciem przeplotu bajtowego.

Część 1: Odwzorowanie strumieni dopływowych w ładunku STM-1

Najpierw sygnał dopływowy musi zostać umieszczony w ładunku STM-1. Proces pobierania zewnętrznych sygnałów, zwanych strumieniami dopływowymi (trybutarnymi), i formatowania ich tak, aby pasowały do ramki STM-1, nazywa się odwzorowaniem (ang. mapping). Procedura obejmuje kolejne kontenery, narzut ścieżki oraz jednostki wskazujące położenie VC w strukturze transportowej.

Hierarchia struktur mapowania

Każda warstwa ma określoną funkcję: kontener przenosi dane klienta, VC dodaje narzut ścieżki, a TU lub AU wskazuje położenie VC w strukturze nadrzędnej.

• 1
  Kontener (C): Pole bitów przeznaczone dla określonego typu strumienia dopływowego. Kontener C-12 przenosi strumień E1 o przepływności 2,048 Mbit/s. Mapowanie dopasowuje zegar klienta do zegara sieci, wykorzystując w określonych wariantach bity uzasadnienia.
• 2
  Kontener wirtualny (VC): Kontener z dodanym narzutem ścieżki. Jest nim narzut ścieżki (POH), który przenosi informacje o typie ładunku, jakości i alarmach na całej ścieżce. Połączenie pola C i jego POH tworzy VC-n.
• 3
  Jednostka dopływowa (TU) / jednostka administracyjna (AU): Kontener wirtualny z wartością wskaźnika (pointer). VC niższego rzędu trafia do TU, na przykład VC-12 do TU-12, a VC wyższego rzędu do AU, na przykład VC-4 do AU-4.
• 4
  Grupa jednostek dopływowych i administracyjnych (TUG/AUG): Jednostki TU są łączone przeplotem bajtowym w grupy TUG. Trzy TU-12 tworzą TUG-2, siedem TUG-2 tworzy TUG-3, a trzy TUG-3 wypełniają ładunek VC-4. W wariancie AU-4 pojedyncza AU-4 tworzy AUG umieszczaną w ładunku STM-1.

Przykładowa ścieżka mapowania: 63 sygnały E1

Przykład przedstawia pełną ścieżkę mapowania sygnałów E1 w europejskim wariancie SDH. Celem jest umieszczenie 63 niezależnych sygnałów E1 o przepływności 2,048 Mbit/s w jednym sygnale STM-1 o przepływności 155,520 Mbit/s.

1. Każdy strumień E1 jest mapowany do kontenera C-12.
2. Do każdego C-12 dodawany jest narzut ścieżki, tworząc VC-12 (kontener wirtualny-12).
3. Wskaźnik dołączony do każdego VC-12 tworzy TU-12 (jednostkę dopływową-12).
4. Trzy jednostki TU-12 są łączone przeplotem bajtowym w TUG-2 (grupę jednostek dopływowych-2).
5. Siedem grup TUG-2 tworzy przeplotem bajtowym TUG-3 (grupę jednostek dopływowych-3). Struktura zawiera $7 \times 3 = 21$ strumieni E1.
6. Trzy grupy TUG-3 są multipleksowane w obszar ładunku VC-4 (kontenera wirtualnego-4). Łącznie jest to $3 \times 21 = 63$ strumienie E1.
7. Do VC-4 dołączany jest wskaźnik AU-4, a powstała AU-4 tworzy AUG umieszczaną w ładunku ramki STM-1.
8. W wariancie północnoamerykańskim cztery jednostki TU-11 tworzą TUG-2, a siedem grup TUG-2 przenosi 28 strumieni DS1 w strukturze TUG-3.
9. Jeżeli stosuje się ścieżkę AU-3, struktura TUG-3 tworzy VC-3, następnie AU-3, a trzy jednostki AU-3 są przeplatane bajtowo w AUG-1.

Taka hierarchia pozwala urządzeniu, na przykład multiplekserowi ADM, wyodrębnić pojedynczy VC-12 i zakończyć go jako E1 bez rozpakowywania wszystkich 63 ścieżek z ramki STM-1. Operacja odbywa się na poziomie VC, więc pozostałe ścieżki pozostają w strukturze transportowej.

Część 2: Multipleksacja synchroniczna do wyższych poziomów

Po utworzeniu STM-1 można budować wyższe poziomy przez multipleksację struktur o tej samej długości ramki. Zdefiniowane współczynniki N wynoszą 4, 16, 64 i 256, dlatego powstają odpowiednio STM-4, STM-16, STM-64 i STM-256.

Proces wykorzystuje przeplot bajtowy (ang. byte interleaving):

• Aby utworzyć sygnał STM-4, multiplekser pobiera cztery niezależne sygnały STM-1.
• Dla kolejnych pozycji ramki pobiera bajt o tej samej pozycji z STM-1 nr 1, następnie z STM-1 nr 2, nr 3 i nr 4.
• Przeplot jest powtarzany dla wszystkich bajtów. Cztery struktury wejściowe tworzą jedną ramkę STM-4 o zachowanej kolejności wierszy i kolumn.
• Ramka STM-4 ma 9 wierszy i 1080 kolumn, czyli cztery razy więcej kolumn niż STM-1. Czas ramki pozostaje równy 125 µs, a przepływność wynosi 622,080 Mbit/s.

Przeplot łączy struktury ramek, zachowując wskaźniki i narzut ścieżek. Każdy składnik zachowuje relację własnego VC do TU lub AU, natomiast narzut sekcji jest tworzony i monitorowany dla nowego sygnału STM-N.

Standaryzowane poziomy SDH i ich odpowiedniki SONET

Każdy poziom zachowuje czas ramki 125 µs i zwiększa szerokość struktury do 270N kolumn. Przejście na wyższy poziom wymaga zgodności urządzeń, właściwego interfejsu optycznego oraz odpowiedniego budżetu mocy i parametrów transmisji. Samo włókno może pozostać wykorzystane, ale nie jest to zagwarantowane dla każdej modernizacji.