Mechanizm Wskaźników

Główny problem: współistnienie taktowania plezjochronicznego i synchronicznego

Podstawowym problemem rozwiązanym przez SDH było przenoszenie strumieni, których zegary były niezależne, w synchronicznej ramce transportowej STM. Strumień taki jak E4 ma nominalną przepływność ustaloną na wejściu i wyjściu, lecz jego zegar nie jest zablokowany fazowo na zegar urządzenia transportowego. Z tego powodu ładunek dociera do bufora nieco przed granicą ramki 125 mikrosekund albo po niej.

W PDH różnice przepływności kompensowano przez wpychanie bitów wewnątrz kolejnych stopni multipleksacji. Odzyskanie pojedynczego strumienia wymagało odtworzenia tej hierarchii i przetworzenia pośrednich stopni. SDH wprowadziło Mechanizm Wskaźników, który pozwala odbiornikowi znaleźć granicę ładunku na właściwym poziomie hierarchii.

Wskaźnik zapisuje położenie początku ładunku jako przesunięcie względem zdefiniowanego punktu ramki transportowej. Przesunięcie można zmienić, gdy różnią się zegary klienta i transportu, bez przenoszenia całego ładunku do innej ramki. W ten sposób multiplekser ADM może sięgnąć do wybranego kontenera wirtualnego bez demultipleksacji wszystkich sygnałów wyższego rzędu.

Dwa poziomy wskaźników: AU i TU

Mechanizm wskaźników działa na dwóch poziomach hierarchicznych, odpowiadających dwóm głównym typom ładunków transportowanych w sieci.

Wskaźnik Jednostki Administracyjnej (AU): Jest to wskaźnik wysokiego poziomu, używany dla dużych ładunków. Odpowiada za lokalizację wyższego rzędu (jak VC-3 lub VC-4) w odpowiednim polu administracyjnym ramki STM-1. Odbiornik wykorzystuje to przesunięcie przed interpretacją nagłówka ścieżki i ładunku.
Wskaźnik Jednostki Podrzędnej (TU): Jest to wskaźnik niższego poziomu, który lokalizuje Kontener Wirtualny niższego rzędu (jak VC-11 lub VC-12) wewnątrz kontenera wyższego rzędu. Odbiornik interpretuje go dopiero po odnalezieniu kontenera nadrzędnego.

Oba typy wskaźników używają kodowanego przesunięcia i sygnalizacji justyfikacji, lecz ich lokalizacja oraz możliwości bajtowe zależą od poziomu hierarchii. W SDH przykład obejmuje Wskaźnik AU-4. W SONET odpowiednikiem odniesienia ramkowego jest wskaźnik STS dla struktury STS-3c, natomiast AU-3 oznacza układ SDH z trzema wskaźnikami AU-3.

Mechanika wskaźnika AU-4

Wskaźnik AU-4 nie jest częścią samego ładunku. Jest to dedykowany zestaw bajtów o stałej, dobrze znanej lokalizacji w nagłówku ramki STM-1.

Lokalizacja i Struktura

Lokalizacja: Wskaźnik AU-4 zajmuje 9 bajtów w wierszu 4 ramki STM-1, w osobnym obszarze między RSOH i MSOH. Bajty H1 i H2 przenoszą wartość wskaźnika, H3 jest pozycją justyfikacji, a pozostałe pozycje są zarezerwowane zgodnie z definicją ramki. Wiersz 4 nie jest zaliczany do narzutu sekcji.
Wartość wskaźnika: Bity 1 do 4 słowa wskaźnika przenoszą NDF, a bity 5 i 6 kodują typ AU. Pozostałe pola tworzą 10-bitową liczbę z ostatnich 2 bitów bajtu H1 i wszystkich 8 bitów bajtu H2. Jest to przesunięcie (offset) początku VC-4 względem bajtu H3. Przestrzeń ładunkowa VC-4 wewnątrz STM-1 jest podzielona na 783 adresowalne pozycje od 0 do 782, każda o długości 3 bajtów, więc 10-bitowy wskaźnik ( $2^{10}=1024$ wartości) obejmuje cały zakres.
Flaga Nowych Danych (NDF): Bity 1 do 4 słowa wskaźnika tworzą NDF. Wzorzec normalny to 0110, a wzorzec aktywny to 1001, rozpoznawany większością trzech z czterech bitów. NDF pozwala przy zmianie mapowania lub wyrównania ładunku użyć dowolnej wartości wskaźnika, zamiast wymuszać wartość środkową.
Kontrola Justyfikacji (bity I/D): Ze słowem wskaźnika nadawanych jest pięć bitów I i pięć bitów D. Odwrócenie odpowiedniego pięciobitowego wzorca daje odbiornikowi większościowo kodowaną informację o wysłaniu zdarzenia justyfikacji.
Bajty możliwości justyfikacji: H3 jest miejscem justyfikacji ujemnej. W przypadku justyfikacji ujemnej trzy bajty H3 przenoszą dodatkowe dane ładunku. W przypadku justyfikacji dodatniej trzy bajty bezpośrednio po H3 są oznaczane jako wypełnienie i nie przenoszą ładunku.

Justyfikacja Wskaźnika w Praktyce

Dynamiczna regulacja wskaźnika w celu skompensowania różnic częstotliwości między przychodzącym ładunkiem a siecią SDH nazywana jest justyfikacją wskaźnika. Po regulacji muszą upłynąć co najmniej trzy ramki bez kolejnej regulacji, dlatego następne zdarzenie może pojawić się zwykle dopiero w czwartej ramce. Wyróżniamy dwa rodzaje zdarzeń.

Przypadek 1: Justyfikacja Dodatnia (Inkrementacja Wskaźnika)

Występuje, gdy przychodzący ładunek kliencki (np. E4) jest nieco wolniejszy niż pojemność ramki STM-1. Bufor w węźle SDH zaczyna się opróżniać.

Wykrycie: Poziom wypełnienia bufora nadawczego spada poniżej progu. Konieczna jest justyfikacja.
Sygnalizacja (w Ramce N): Aby zasygnalizować zdarzenie, nadajnik odwraca bity "I" w bajtach wskaźnika H1/H2. Sama wartość wskaźnika pozostaje w tej ramce niezmieniona.
Działanie (w Ramce N): Nadajnik wstawia trzy puste bajty („wpychające”) w trzy pozycje bezpośrednio następujące po bajtach H3. Żadne dane ładunku nie są tam umieszczane. To skutecznie tworzy jednorazową, 3-bajtową przerwę, pozwalając buforowi na lekkie uzupełnienie.
Aktualizacja (w Ramce N+1): W następnej ramce nadajnik wysyła nową, zwiększoną wartość wskaźnika (np. jeśli było 88, teraz jest 89). Bity „I” są przywracane do normalnego stanu. Odbiornik wie teraz, że ma szukać początku ładunku na tej nowej, późniejszej pozycji.

Przypadek 2: Justyfikacja Ujemna (Dekrementacja Wskaźnika)

Występuje, gdy przychodzący ładunek jest nieco szybszy niż pojemność ramki STM-1. Bufor w węźle SDH zaczyna się zapełniać.

Wykrycie: Poziom wypełnienia bufora nadawczego przekracza próg.
Sygnalizacja (w Ramce N): Nadajnik odwraca bity "D" w bajtach H1/H2. Wartość wskaźnika pozostaje niezmieniona.
Działanie (w Ramce N): Aby pozbyć się nadmiaru danych z bufora, nadajnik umieszcza trzy bajty właściwego ładunku w normalnie nieużywanych bajtach H3. Nazywa się to ujemną możliwością justyfikacji. Pozwala to na wysłanie dodatkowych trzech bajtów ładunku w tej jednej ramce.
Aktualizacja (w Ramce N+1): W następnej ramce nadajnik wysyła nową, zmniejszoną wartość wskaźnika (np. jeśli było 88, teraz jest 87). Bity „D” są przywracane. Odbiornik wie, że ładunek rozpocznie się teraz o jedną pozycję wcześniej.

Wskaźniki TU i hierarchia multipleksacji

Mechanizm nie ogranicza się do wskaźników AU wysokiego poziomu. Jest stosowany także dla mniejszych ładunków zgodnie z ich miejscem w strukturze multipleksacji.

Wskaźniki TU: Jednostki podrzędne takie jak TU-12, TU-11 i TU-2 posiadają własne wskaźniki (bajty V1, V2, V3, V4).
Różnice: Wskaźniki TU wykonują justyfikację z użyciem jednego bajtu (V3), podczas gdy wskaźnik AU-4 używa trzech bajtów H3. Wynika to z innej struktury i przepływności ładunku 2 Mb/s względem ładunku około 140 Mb/s. Zasada kodowania zdarzenia pozostaje analogiczna.
Struktura: Wskaźniki V znajdują się wewnątrz ładunku Kontenera Wirtualnego wyższego rzędu (np. wskaźniki TU-12 są umieszczone wewnątrz VC-4 lub VC-3). Przy interpretacji granic obowiązuje cała hierarchia, a przepełnienie offsetu jest obsługiwane modulo zgodnie z zakresem wskaźnika.