Wyższe Poziomy STM | Teleinf Edu

Wprowadzenie: skalowanie przepływności STM

Podstawowy sygnał STM-1 ma przepływność $155,520 \text{ Mbit/s}$ . Hierarchia SDH zwiększa ją w znormalizowanych krokach, przez łączenie struktur STM tego samego typu ramki. Zależność jest określona liczbowo, dlatego urządzenie może pracować z STM-4, STM-16, STM-64 albo STM-256 po zastosowaniu odpowiedniego interfejsu liniowego.

Zwiększanie przepływności odbywa się przez multipleksację wielu sygnałów STM niższego rzędu w jeden sygnał STM wyższego rzędu. Proces wykorzystuje . Przeplot nie zmienia hierarchii VC wewnątrz składników. Łączy ich ramki w jeden sygnał liniowy, zachowując relacje wskaźników i narzutu ścieżek.

Hierarchia Przepływności SDH/SONET

Kolejny poziom zdefiniowanej hierarchii ma dokładnie cztery razy większą przepływność niż poziom bezpośrednio niższy. Stosowane wartości N to 1, 4, 16, 64 i 256, co daje spójny zestaw interfejsów liniowych.

Poziom SDH	Poziom SONET	Przepływność (Mbit/s)	Nazwa skrótowa	Skład
STM-1	OC-3	155,52	155 Mb/s	Poziom bazowy
STM-4	OC-12	622,08	622 Mb/s	$4 \times \text{STM-1}$
STM-16	OC-48	2 488,32	2,5 Gb/s	$4 \times \text{STM-4}$
STM-64	OC-192	9 953,28	10 Gb/s	$4 \times \text{STM-16}$
STM-256	OC-768	39 813,12	40 Gb/s	$4 \times \text{STM-64}$

Znormalizowana sekwencja obejmuje poziomy STM-1, STM-4, STM-16, STM-64 i STM-256. STM-512 oraz STM-768 nie należą do tej sekwencji poziomów.

Mechanika Multipleksacji: Tworzenie Ramki STM-N

Tworzenie ramki wyższego rzędu, na przykład STM-4 z czterech STM-1, jest multipleksacją synchroniczną z przeplotem bajtowym. Wejściowe sygnały mają wspólny okres ramki 125 µs i są wyrównywane w multiplekserze. Wskaźniki nie znikają jednak z transportu. Pozostają związane ze strukturami AU lub TU zawartymi w składnikach ładunku.

Tworzenie STM-4 z czterech STM-1

Wyrównanie ramek: Multiplekser rozpoznaje granice czterech ramek STM-1 i wyrównuje je względem wspólnego odniesienia czasowego. Zgodny okres ramki nie oznacza, że każda granica wejściowa jest już w tej samej fazie.
Przeplot bajtowy: Multiplekser buduje ramkę STM-4, pobierając odpowiadające sobie bajty z czterech struktur STM-1 w ustalonej kolejności. Cykl jest powtarzany dla wszystkich pozycji ramki. Każdy składnik zajmuje przewidzianą część struktury wyjściowej.
Wynikowa struktura ramki STM-4:
- Wymiary: Ramka STM-4 ma 9 wierszy i $4 \times 270 = 1080$ kolumn, czyli czterokrotnie większą szerokość niż STM-1.
- Czas trwania: Czas ramki STM-4 pozostaje równy $125\,\mu\text{s}$ . W tym samym czasie przesyłane są cztery razy większa liczba bajtów, dlatego przepływność jest czterokrotnie wyższa.
- Przepływność: $4 \times 155,520 \text{ Mbit/s} = 622,080 \text{ Mbit/s}$ .
Narzut ramki: Dla nowego STM-4 tworzony i monitorowany jest narzut sekcji tego sygnału. Jego pola odpowiadają nowej strukturze STM-4.
- Pozycje narzutu sekcji STM-N, w tym bajty synchronizacji i kanały zarządzania, mają układ określony dla szerokości STM-4. Multiplekser generuje je dla nowego odcinka sekcji.
- Bajty monitorowania błędów są obliczane dla odpowiedniej struktury i kierunku STM-4.
- Wskaźniki AU, w tym pola H1, H2 i H3, pozostają związane ze strukturami ładunku poszczególnych składników. Narzut ścieżki POH podróżuje razem z właściwym VC.

STM-16, STM-64 i STM-256

Ta sama zasada dotyczy kolejnych poziomów, ponieważ każdy STM-N jest tworzony przez przeplot odpowiedniej liczby struktur poziomu niższego.

Tworzenie STM-16 (2,5 Gb/s)

Skład: STM-16 powstaje przez przeplot bajtowy czterech sygnałów STM-4.
Struktura ramki: 9 wierszy na $4 \times 1080 = 4320$ kolumn.
Przepływność: $4 \times 622,080 \text{ Mbit/s} = 2 488,320 \text{ Mbit/s} \approx 2,5 \text{ Gbit/s}$ .
Implementacja: Układ elektroniczny może przetwarzać bajty równolegle, lecz logiczna struktura na interfejsie pozostaje przeplotem struktur STM-4.

Tworzenie STM-64 (10 Gb/s)

Skład: STM-64 powstaje przez przeplot bajtowy czterech sygnałów STM-16.
Struktura ramki: 9 wierszy na $4 \times 4320 = 17280$ kolumn.
Przepływność: $4 \times 2 488,320 \text{ Mbit/s} = 9 953,280 \text{ Mbit/s} \approx 10 \text{ Gbit/s}$ .

TDM przy wysokich przepływnościach i WDM

STM-256 jest zdefiniowanym poziomem o przepływności 39 813,120 Mbit/s. Przetwarzanie pojedynczego sygnału TDM przy takiej szybkości wymaga krótkich ścieżek elektrycznych, dużego pasma układów i precyzyjnego interfejsu optycznego. Pojęcie staje się więc ograniczone przez wymagania sprzętowe, synchronizację i budżet mocy. Przepływność 40 Gbit/s nie oznacza 40 miliardów cykli zegara, lecz szybkość transmisji całego strumienia wraz z narzutem.

WDM zwiększa pojemność przez umieszczenie niezależnych kanałów optycznych na różnych długościach fali w tym samym włóknie. Każdy kanał może przenosić STM-N albo inny format klienta, a przepływność agregatu jest sumą przepływności kanałów. WDM nie zmienia struktury STM na pojedynczej długości fali, lecz pozwala użyć wielu takich nośnych równocześnie.