Методи об’єднання та ущільнення цифрових потоків даних

Як відмічалось раніше, звичайні телефонні лінії можуть забезпечити якісну передачу цифрових сигналів з швидкістю 2 Мбіт/с. Це дозволило в системах ІКМ30 об’єднати в один потік 30 каналів телефонного зв’язку з швидкістю 64 Кбіт/с кожний. На міжміських лініях використовуються коаксіальні та екрановані лінії, оптоволокно, які дозволяють підвищити швидкісну комутацію до 8 і вище Мбіт/с.

Оптоволокно та високочастотні радіолінії забезпечують зв'язок в сотні, тисячі МГц. Ці обставини дозволяють побудувати СПД за ієрархічним принципом. Так, послідовно об’єднуючи в кожному наступному каскаді по 4 системи ІКМ30, можна одержати комплекси ІКМ120, ІКМ480, ІКМ1920 і т.д.

Використовуючи таким чином систему ІКМ1920, по одній коаксіальній парі чи оптоволокну можна передати одночасно з одного міста в інше майже 2000 телефонних розмов. Оскільки принципи синхронізації цифрових потоків залишаються при такому підході традиційними, тобто використовуються синхроімпульси із загального потоку інформації для комутації мультиплексорів, демультиплексорів, то при ієрархічній структурі необхідно в певні інтервали часу ввести додаткові синхроімпульси, які слідкують за комутацією складових потоків. Для одержання таких інтервалів використовують додаткові комірки пам’яті. Якщо запис цифрового потоку в пам’ять проводиться із стандартною швидкістю, а зчитування з трохи вищою, то вкінці кожного циклу запису читання одержуються так звані порожні від інформації імпульси. В ІКМ120 такими є кожні 33-ті імпульси.

При нестабільності тактових генераторів синхроімпульси можуть зсуватися в часі, що проявляється у вигляді появи додаткового або пропадання існуючого імпульсу. Для додаткової синхронізації використовуються ще три канали, в яких передається інформація у вигляді потрійних груп одиниць або нулів. В першому каналі передається сигнал про наявність тактового зсуву. В другому каналі – про випередження чи відставання тактового генератора. В третьому додатково передається втрачений синхроімпульс. Така методика вирівнювання швидкостей в лінії зв’язку одержала назву плезіохронної цифрової ієрархії (PDH). Основий недолік полягає в тому, що для виділення низькочастотного цифрового потоку для окремого каналу з загальним високочастотним потрібно провести повне розпакування всього високочастотного потоку. Це призводить до низького рівня автоматизації процесу контролю та управління мережею, що знижує її надійність.

Застосування синхронної SDH-ієрархії забезпечує об’єднання потоків з швидкістю 155 і вище Мбіт/с.

Для передачі цифрового потоку тут розроблений модуль STM-1. Структурно такий модуль реалізовано у вигляді окремого кадру (frame) розмірністю 9 рядків по 270 однобайтових стовбців. Перші 9 стовбців, тобто 9 байт кожного рядка. Решта поля займає інформаційний потік даних. Службові комірки утворюють секційний заголовок SOH (Section Over Head). Нижні комірки вказують адресу мультиплексора, який буде переформовувати транспортований модуль. Верхні комірки визначають секційний заголовок регенератора RSOH, який забезпечує відновлення інформаційних даних з пошкодженого цифрового потоку. 9 байт 4 рядка є вказівником початку запису корисної транспортованої інформації. Вміст кожного кадру зчитується порядково. Тривалість циклу передачі – 125 мкс, що відповідає частоті появи кожного байту – 8 КГц. Тому швидкість передачі байту дорівнює Для цілого кадру одержуємо частоту

Для створення більш потужних цифрових потоків в SDH-системах застосовують методику ієрархічного мультиплексування.

Принципи мультиплексування можна пояснити з допомогою наступної діаграми:

Використовується принцип контейнерного формування. В цьому випадку інформаційні байти, які формуються в системі ІКМ30 групуються в інформаційний блок С-4 розмірністю 260 байт в 260 стовпчиках і 9 рядках, після чого до них додаються STM-1, STM-4, STM-8, STM-16 і один стовпчик розмірністю в 1 байт, який несе інформацію про заголовок маршруту або такту розмірністю 261 байт. Таким чином формується віртуальний контейнер VC-4. При додаванні адрес мультиплексора і регенератора формується повний кадр, який називається AU-4. Синхронний транспортний модуль можна завантажити і лезіохронними потоками, в яких інформація передається з швидкістю 2 Мбіт/с. Для початкової упаковки використовуються контейнери С-12 та VC-12.

В модулі STM-1 можна розмістити 63 віртуальних контейнери VC-12. Кожен такий контейнер відображається окремим вказівником PTR і утворює таким чином транспортний блок ТУ12.

Далі цифрові потоки різних транспортних блоків можна об’єднати в загальний потік, що передається з швидкістю 155 Мбіт/с. Спочатку 3 транспортні потоки ТУ12 шляхом мультиплексування об’єднують в групу транспортних блоків. Далі 7 груп TUG-2 мультиплексують в групу транспортних блоків TUG-3. А 3 групи TUG-3 об’єднують разом в спільному контейнері VC-4.

На рисунку зображені методи об’єднання цифрових потоків різної конфігурації на один і той же модуль STM-1.

Незалежно від типу формування початкових потоків, система синхронної ієрархії потоків даних, як видно із діаграм, повністю узгоджується з лезіохронними системами, в яких використовуються модулі ІКм480 (середня діаграма) та ІКМ120 (нижня діаграма). Наявність додаткових вказівників PTR дозволяє однозначно визначити місцезнаходження довільного блоку даних в загальному цифровому потоці, сформованому модулем СТ-1. Для розгалужень центрального процесора і виділення окремих блоків використовуються промислові мультиплекс ори вводу виводу типу ADM.