Модели транспортных сетей в оптических мультисер-

Ш 978-5-88405-084-6

Изложены основные принципы построения оптических систем передачи, совре­менное определение моделей оптических транспортных сетей с точки зрения Меж­дународного союза электросвязи (МСЭ), технологии мультиплексирования и со­пряжения транспортных сетей. Рассмотрены различные виды сетевых элементов с оптическими и электрическими компонентами, структуры сетей на их основе, включая сети синхронизации и управления. Уделено внимание новейшим направ­лениям развития транспортных сетей на основе стандартов ОТ1Ч-ОТН, Е1Ьегпе1, Т-МРЬ8, автоматически коммутируемых сетей (А50МА8Т1Ч) и т.д. Детально рас­смотрены схемы защиты оптических транспортных сетей. Определены принципи­альные подходы к проектированию. Все разделы содержат примеры и вопросы для самоконтроля.

Книга предназначена для студентов вузов, обучающихся по направлению «Телекоммуникации». Также может быть полезна специалистам отрасли «связь», самостоятельно повышающим свою квалификацию.

 

ББК 32.88

181Ш 978-5-88405-084-6                                                 © В.Г. Фокин, 2008

 

 

Издано при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям в рамках Федеральной целевой программы «Культура России»

 

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ                                                                                    8

ВВЕДЕНИЕ                                                                                             9

Глава 1

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ                        13

1.1. Определение системы передачи                                                  13

1.2. Обобщенная схема оптической системы передачи                 14

1.3. Принципы построения аппаратуры оптических систем передачи и транспортных сетей                                                                             18

Контрольные вопросы                                                                       23

 

Глава 2

МОДЕЛИ ОПТИЧЕСКИХ ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ   25

2.1. Модель транспортной сети SDH                                                 26

2.2. Модель транспортной сети ATM                                                 27

2.3. Модель транспортной сети OTN-OTH                                      29

2.4. Модель транспортной сети Ethernet                                           32

Модели транспортных сетей в оптических мультисер-

висных транспортных платформах                                                  33

Контрольные вопросы                                                                         35

Глава 3

ТЕХНОЛОГИИ МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЯ И ПЕРЕДАЧИ В

ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЯХ                                                           36

3.1. Технология мультиплексирования SDH                                    36

3.1.1. Термины, определения и обозначения в SDH                                           36

Формирование виртуальных контейнеров и функции

заголовков РОН3.1.2.                                                                                                   45

3.1.3. Сцепленные виртуальные контейнеры                                                    56

3.1.4. Синхронный транспортный модуль STM - N                                             59

3.1.5. Формирование указателей PTR                                                                   64

Технологические решения по контролю качества трактов и

секций SDH                                                                                                                67

3.2. Технология асинхронного режима передачи ATM                 69

3.2.1. Термины, определения и обозначения в ATM                                          69

3.2.2. Уровни адаптации ATM                                                                               75

3.2.3. Функции уровня ATM                                                                                   82

3.2.4. Размещение и передача ячеек ATM на физическом уровне             92

3.3. Технология оптической транспортной сети OTN - OTH        95

3.3.1. Термины, определения и обозначения OTN - OTH                                  95

3.3.2. Формирование блоков нагрузки оптических каналов OPUk               99

3.3.3. Блок данных оптического канала ODUk                                                  104

3.3.4. Оптический транспортный блок OTUk                                                    110

3.3.5. Блок оптического канала ОСИ                                                                  114

3.3.6. Блок переноса оптического канала ОСС                                                  115

3.3.7. Блок группирования оптических несущих частот OCG - n                    115

3.3.8. Блок оптического транспортного модуля OTM - n. m                              116

3.4. Технология мультиплексирования Ethernet                           118

3.4.1. Ethernet стандарта IEEE 802.3                                                                     118

3.4.2. Ethernet стандарта ЕоТ                                                                                120

3.4.3. Построение схем мультиплексирования Ethernet                                   122

3.4.4. Технологическое решение для T - MPLS                                                     124

3.5. Технологические согласования транспортных сетей            126

3.5.1. Протокольное решение LAPS                                                                       126

3.5.2. Протокольное решение GFP                                                                         127

3.5.3. Технология защищаемого пакетного кольца RPR                                  132

Контрольные вопросы                                                                        136

Глава 4

СЕТЕВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОПТИЧЕСКИ

ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ                                              139

4.1. Регенератор и оптический усилитель                                    139

4.2. Терминальные мультиплексоры                                            142

4.2.1. Терминальный мультиплексор с функциями портов PDH                142

4.2.2. Терминальный мультиплексор с функциями портов Ethernet          143

4.2.3. Терминальный мультиплексор с функциями портов ATM                144

4.2.4. Терминальный мультиплексор с функциями портов ОТН               145

4.2.5. Терминальный мультиплексор с функциями портов ASON              145

4.2.6. Терминальный мультиплексор с линейными портами WDM           146

Мультиплексоры вывода/ввода ADM с электрическими и

оптическими окончаниями                                                              147

4.4. Цифровой кроссовый коммутатор SDXC                               149

Оптический сетевой элемент с функциями

OADM / ROADM / OC                                                                            149

4.6. Платформенный принцип построения сетевых элементов 153

Контрольные вопросы                                                                      155

Глава 5

СТРУКТУРЫ, ЗАЩИТА, СИНХРОНИЗАЦИЯ И

Фазовые дрожания и их нормирование относительно

проскальзываний                                                                                                 180

5.3.3. Генераторы сигналов синхронизации                                                    183

5.3.4. Распределение тактового синхронизма                                                   184

5.3.6. Аудит сети синхронизации                                                                        192

5.4. Управление в транспортных сетях                                          192

5.4.1. Общие принципы управления сетями связи                                          192

5.4.2. Функции управления транспортной сетью                                           198

5.4.3. Стандартные элементы сети управления                                               200

Отображение функций управления через окна графического

терминала                                                                                                               202

Глава 6

ПРИНЦИПЫ ПЛАНИРОВАНИЯ И

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ

ТРАНСПОРТНЫХ СЕТЕЙ                                             222

6.1. Принципы планирования                                                       222

6.2. Виды нагрузки транспортной сети и требуемые ресурсы 223

6.3. Типы линейных интерфейсов и особенности их

использования в оптических транспортных сетях                    225

6.3.1. Интерфейсы одноволновых систем оптической передачи                226

6.3.2. Интерфейсы многоволновых систем                                                     231

6.3.3. Реализация многоволновых интерфейсов                                            236

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современное бурное развитие техники связи обусловлено ростом потребности об­щества в информационном обмене, с одной стороны, и достижениями в научно- техническом прогрессе, с другой. Существенная роль в этом развитии принадлежит технике оптической связи, основу которой составляют волоконно-оптические ли­нии связи и устройства электронного и оптического мультиплексирования и ком­мутации. Многие достижения современной фундаментальной и прикладных наук находят в короткий срок применение в оптических устройствах, в системах связи и в сетевых решениях. Одна из важнейших задач развития отрасли связи состоит в подготовке высококвалифицированных специалистов. Эта подготовка осуществля­ется по ряду специальностей в высших учебных заведениях связи. Однако, одной из проблем обучения будущих специалистов является недостаток учебно-методиче­ских изданий, в которых достаточно полно, методически последовательно и на вы­соком научном и инженерном уровне отражались бы достижения и перспективы развития техники связи. Различные издания, вышедшие за последние годы, только частично заполняют пробелы в информации учебного характера и эти издания очень быстро устаревают [2, 3, 4, 6, 8, 11, 13, 14, 51, 53, 56, 58, 59, 64—67]. Кроме то­го, выпущенная техническая литература в большей степени относится к научной и производственной и не всегда её содержание структурно удобно для учебных це­лей.

В предлагаемом учебном пособии нашли системное отражение наиболее суще­ственные элементы научных и инженерных знаний по технике оптических транс­портных сетей с точки зрения рекомендаций Сектора стандартизации телекоммуни­каций Международного союза электросвязи и, соответственно, производителей со­временных систем связи. Для лучшего усвоения учебного материала предлагаются: наглядные примеры, решения задач, контрольные вопросы и т.д. В основу материа­лов отдельных глав положены: курсы лекций, результаты обработки научных ста­тей и технических документов, справочные данные, международные стандарты и т.п. Содержание учебного пособия нацелено, прежде всего, на подготовку по спе­циальностям «Физика и техника оптической связи» и «Многоканальные телеком­муникационные системы» и составлено с учетом стандартных программ этих спе­циальностей. Кроме того, учебное пособие может быть полезно всем обучающимся в вузах по направлению «Телекоммуникации», специалистам предприятий связи и отделов связи и телекоммуникаций различных ведомств. Учебное пособие рассчи­тано на подготовленных студентов и специалистов, т.е. знакомых с основами по­строения аналоговых и цифровых систем передачи, техникой микропроцессоров, электрическими и оптическими линиями связи в рамках соответствующих дисцип­лин вузов и коллежей телекоммуникаций.

Также учебное пособие предназначено специалистам, повышающим свою ква­лификацию в специализированных учебных центрах, самостоятельно и в различ­ных формах заочного образования (ускоренной, дистанционной).

Автор благодарит издательство «Эко-Трендз» за внимательное и детальное ре­дактирование рукописи учебного пособия.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Для уяснения смысла и задач, решаемых средствами оптических и, прежде всего, волоконно-оптических систем передачи и транспортных сетей, ниже рассматрива­ется общая архитектура современных телекоммуникаций (рис. 1).

Плоскость компонентов можно считать фундаментальной, так как решения для нее во многом определяют возможности технической реализации выше лежащих плоскостей.

Рис. 1. Архитектура телекоммуникационных систем

 

Современные компоненты для построения телекоммуникационных устройств имеют большую номенклатуру. Условно их можно разделить на электрические и электронные, оптоэлектронные, оптические и программные.

К электрическим и электронным компонентам относятся: металлические кабели и провода; транзисторы и интегральные микросхемы (аналоговые и цифровые) с разной степенью интеграции; микропроцессоры; усилители; регенераторы электри­ческих сигналов и многие другие. В настоящее время электронная часть этой базы испытывает новый этап совершенствования, связанный с внедрением кремниевых и арсенид-галиевых гетероструктур и уменьшением габаритов отдельных транзи­сторов до нанометровых размеров, что позволяет повысить быстродействие схем, уменьшить габариты устройств и сократить энергопотребление. При реализации схем чаще всего уделяется внимание процедурам параллельных преобразований двоичных данных в векторно-конвеерных структурах.

Оптоэлектронные и оптические компоненты и модули на их основе получили особенно широкое применение за последнее десятилетие в технике телекоммуника­ций. Среди них выделяются следующие группы изделий: стекловолоконные свето­воды с возможностью передачи данных на скоростях от десятков гигабит в секунду до десятков терабит в секунду; высокостабильные полупроводниковые и волокон­ные лазеры (LASER), включаемые в состав передающих оптических модулей; вы­сокочувствительные фотодетекторы, входящие в состав приемных оптических мо­дулей; легированные эрбием усилители на оптоволокне EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) и полупроводниковые оптические усилители с большими коэффициента­ми усиления (до 50дБ) и широкой полосой усиливаемых частот (от 5 до 10 ТГц); оптические коммутаторы и маршрутизаторы OXC (Optical Cross-Connect); мультип­лексоры и демультиплексоры волновых и временных оптических сигналов OADM (Optical Add-Drop Multiplexers); компенсаторы искажений оптических сигналов, вызванных хроматической и поляризационной модовой дисперсиями; оптические процессоры на основе фотонных кристаллов и многие другие, о которых говорить­ся в предлагаемом учебном пособии и многочисленной литературе.

Программные компоненты и модули представляют собой алгоритмическое обеспечение для электрических и оптических устройств, в которых реализуются последовательные или параллельные процедуры обработки сигналов, например, цифровая фильтрация, кроссовая коммутация (переключение), выравнивание фаз цифровых данных при мультиплексировании, функции управления и т. д.

Необходимо подчеркнуть, что развитие компонентной базы определяется дос­тижениями в фундаментальных научных исследованиях физических явлений и в области теории информации.

В плоскости систем передачи могут рассматриваться аналоговые системы с час­тотным мультиплексированием каналов, типовыми групповыми трактами, электри­ческими и радиорелейными линейными трактами. Роль этих систем постепенно снижается в современных сетях связи. Им на смену уже пришли более эффектив­ные цифровые системы передачи плезиохронной цифровой иерархии — PDH (Р1е- siochronous Digital Hierarchy) и синхронной цифровой иерархии — SDH (Synchro­nous Digital Hierarchy) с волоконно-оптическими линейными трактами и автомати­зированным обслуживанием. Стеклянные волокна волоконно-оптических кабелей позволяют постоянно совершенствовать передачу информационных данных. Так на смену одноволновой передаче оптических сигналов пришли системы мультиплек­сирования с разделением длин волн WDM (Wavelength Division Multiplexing), а электрическое мультиплексирование с разделением по времени дополнилось опти­ческим мультиплексированием с разделением во времени OTDM (Optical Time Di­vision Multiplexing) и оптическим мультиплексированием с кодовым разделением сигналов OCDM (Optical Code Division Multiplexing).

Применение солитонной передачи (SOLITON) может решить проблему диспер­сионных искажений, ограничивающих дальность передачи в системах WDM, OTDM, OCDM.

Системы передачи оснащаются средствами эффективного контроля, управле­ния, резервирования участков передачи. В структуре систем передачи выделяются оконечные и промежуточные станции, которые объединяются в секции передачи: регенерации, усиления, мультиплексирования. При этом каждая секция может иметь встроенные средства обслуживания. Системы передачи являются составной частью транспортной сети связи, которая представлена отдельной плоскостью.

При этом транспортная сеть определяется как совокупность ресурсов систем пе­редачи, относящихся к ним средств контроля, оперативного переключения, резерви­рования и управления, предназначенных для переноса информации между заданны­ми пунктами сети. Транспортные сети строятся на основе стандартов, принятых Сек­тором стандартизации телекоммуникаций Международного союза электросвязи МСЭ-Т (ITU-T — International Telecommunications Union — Telecommunication Standartization Sector). Этими стандартами определены технологии построения как систем передачи, так и транспортных сетей связи:

- синхронная цифровая иерархия SDH и синхронная оптическая сеть SONET                         

(Synchronous Optical Network);

- асинхронный режим передачи ATM (Asynchronous Transfer Mode);

- технология Ethernet для передачи пакетов данных, образуемых по протоколам меж

сетевого взаимодействия № (Internet Protocol) и по протоколам MPLS (Multi-Protocol   

Label Switching) — многопротокольной коммутации по меткам;

- оптическая технология мультиплексирования с разделением длин волн WDM, пред

ставляемая оптической транспортной иерархией ОТН (Optical Transport Hierarchy).

Все технологические решения по транспортировке имеют проработанную про­токольную архитектуру и могут быть увязаны между собой на основе единых аппа­ратных и программных точек взаимодействия — интерфейсов МСЭ-Т.

Основным предметом внимания в плоскости транспортировки выступают ком­мутируемые электрические и оптические тракты и каналы, образуемые на основе секций мультиплексирования систем передачи. Плоскость транспортировки, кроме того, предусматривает проработанные решения по автоматизированному созданию, вводу в эксплуатацию, контролю и защите трактов и секций с физическими и вир­туальными каналами, создание таблиц маршрутизации для трактов и каналов, их контроля и управления.

В плоскости транспортировки реализуются принципиальные решения по такто­вой сетевой синхронизации и управлению, принятые МСЭ-Т для обеспечения тре­буемого качества услуг транспортных сетей. Услуги транспортной плоскости на­прямую отражаются в плоскость коммутации через соответствующие стандартные точки взаимодействия — интерфейсы.

Плоскость коммутации обращена непосредственно к потребителям телекомму­никационных услуг. Возможные услуги могут быть представлены средствами ком­мутации каналов (Switch), например, телефонными коммутаторами, средствами коммутации пакетов данных различной величины (в сетях передачи данных и ком­пьютерных сетях IP), средствами быстрой коммутации ячеек (пакетов фиксирован­ной длины 53 байта) в сетях с асинхронным режимом передачи ATM.

Реализация возможностей по коммутационной плоскости происходит в основ­ном благодаря средствам сигнализации, например, сигнализации по выделенному каналу № 7 (ОКС     № 7).

Именно плоскость коммутационных услуг является базовой для создания ин­теллектуальных сетей, баз данных услуг и их технической и экономической дос­тупности для пользователей. Функционирование коммутационных узлов определя­ет нагрузку (трафик) для транспортных сетей и их соответствующее развитие.

Одной из самых проблемных и динамично развивающейся частей современных телекоммуникаций является доступ терминалов пользователей к узлам предостав­ления услуг. При этом наблюдаются следующие тенденции развития доступа:

- использование существующей инфраструктуры низкочастотных медных линий для предоставления доступа к узкополосным и широкополосным услугам сред­ствами модемов цифровых абонентских линий xDSL (Digital Subscriber Line) в разновидностях симметричных, асимметричных и высокоскоростных линий (HDSL, ADSL, VDSL), в которых могут передаваться сигналы на скоростях от десятков кбит/с до десятков Мбит/с (64 кбит/с...50 Мбит/с) на относительно не­большие расстояния от десятков и сотен метров до нескольких километров;

- использование технологий: «волокно в дом», «волокно в распределительный шкаф», «волокно в офис» и т.д., обозначаемых M ix (Fiber То The Home,...), на­пример, пассивной оптической сети TON (Passive Optical Network), основанных на сети волоконно-оптических линий, для организации доступа к любым видам услуг;

- использование технологий радиодоступа RLL (Radio Local Loop) для фикси­рованного и мобильного, узкополосного и широкополосного доступа с разде­лением радиочастотных ресурсов по спектру чаетот, по времени, кодовым разделением, пакетной передачей; пример последнего — технология WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access — международное взаимо­действие для микроволнового доступа).

Плоскость пользовательских услуг отражает все известные и востребованные услуги электросвязи, к которым относятся: телефония с коммутацией каналов и IP- телефония (Voice), видеосвязь, видеоконференции, Интернет, электронная почта, звуковое вещание, цифровое телевидение, телепутешествия и т.д. Для реализации услуг необходимы различные терминалы для пользователей. Это и обычные теле­фонные аппараты, теле- и радиоприемники, терминалы сетевых подключений циф­ровых сетей с интеграцией услуг (ЦСИУ), или служб (ЦСИС) — ISDN (Integrated Services Digital Network), персональные компьютеры и т. д.

Предметом изучения в предлагаемом учебном пособии являются: оптические и электронные компоненты; оптические системы передачи; технологии мультиплек­сирования и сопряжения оптических транспортных сетей, принципы построения сетевых элементов транспортных сетей в увязке с сетями синхронизации и управ­ления, автоматически коммутируемые оптические сети. Кроме того, рассматрива­ются необходимые этапы проектирования транспортных оптических сетей.                                                                                           

Глава 1

ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ

Глава 2

Глава 3

Уровни адаптации ATM

Структура уровня адаптации включает два подуровня: подуровень слияния (кон­вергенции) CS (Convergence Sublayer) и подуровень сегментации и реагрегирования (восстановления) SAR (Segmentation and Reassambly Sublayer).

Подуровень CS согласует транспортируемые данные со средой разбиения дан­ных на сегменты и восстанавливает данные после выгрузки из сегментов в сторону потребителя. При этом восстанавливается синхронизация. Подуровень сегментации формирует сегменты определённого класса услуг и типа AAL. Он обеспечивает формирование служебных сообщений сегментов и их использование при восста­новлении данных в сторону потребителя.

Сервис уровня AAL-1 называют услугами 1-го класса (или категории А) и пре­доставляют пользователю сети с постоянной скоростью (CBR). По всей линии пе­редачи характеристики передачи данных определены, и время доставки данных строго ограничено. Этот класс услуг имеет следующие характеристики:

- трафик представляет собой поток данных в виде блоков по 193 бита, переда­ваемых каждые 125 мкс;

- трафик чувствителен к изменениям задержки;

- трафик не допускает потери информации;

- трафик чувствителен к сжатию.

Функции, реализуемые в AAL-1, состоят в следующем:

- сегментация и восстановление информации пользователя;

- управление отклонением времени задержки ячейки;

- управление искажениями и неверно введенными ячейками;

- восстановление источника синхронизации;

- наблюдение за ошибками байтов и управление этими ошибками;

- генерация и обнаружение структурного указателя.

Возможности сервиса класса А определяют возможности передачи звука, изо­бражения и данных в реальном времени с постоянной скоростью. При этом инфор­мация может быть структурирована, т.е. представлена по байтам, или не структури­рована, т.е. передаваться по битам, и размещаться в 48-байтовых полях полезной нагрузки (рис. 3.53).

Заполнение 48-байтового поля обусловлено протоколом структурирования дан­ных для сегментации и сборки SAR-PDU (Segmentation and Reassambly Sublayer — Protocol Data Unit).

Порядковый номер поля позволяет отделить пустые и неисправные ячейки от ячеек с информацией. Защита номера поля предназначена для обнаружения ошибок с помощью процедуры CRC и исправления одиночной ошибки. Участок, обозна­ченный SAR-PDU, несет необходимую полезную нагрузку. При этом в первом бай­те SAR-PDU фиксируется указатель структурирования.

На уровне AAL-1 обрабатываются сигналы реального времени, чувствительные к задержкам передачи (например, речевые сообщения). Для поддержки услуг само­го высокого класса (категории А) необходимо выполнение условий синхронизации источника и приёмника сигнала. Сеть ATM, являясь транспортной средой, как пра­вило, имеет собственный высокостабильный синхронизм. Однако, источник и при­емник информационных сигналов не всегда имеют общий синхронизм с ATM. По этой причине может возникать большое расхождение тактовых механизмов источ­ника и приемника сигналов. Таким образом, сеть ATM не будет полностью «про­зрачной» транспортной средой для сигналов. Поскольку сеть ATM основана на пе­редаче ячеек, то характеристика частоты источника синхронизма на приемной сто­роне может зависеть от сегментации ячеек и задержки возможных случайных сме­шиваний ячеек. Маршрут извлечения источника синхронизма принадлежит пользо­вательскому соединению типа «точка-точка», построенному по принципу буфери­зации «первый пришел — первый вышел» (FIFO, First In First Out) в выходном бу­фере, например, для Е1 с регулировкой частоты записи-считывания. Частота считы­вания не может быстро меняться и подстраиваться под дрожание фазы приходящих импульсов. При этом может быть нарушено требование по стабильности синхро­низма, например, для Е1, согласно Рекомендации МСЭ-Т G.703, требование ста­бильности составляет SOxlCT⁶. Поэтому важнейшей функцией AAL-1 может быть восстановление с требуемой точностью тактовой частоты. Рекомендацией МСЭ-Т L363.1 определен метод введения синхронной остаточной временной метки SRTS <Synchronous Residual Time Stamp). Эта метка вводится в сегмент AAL-1 (рис. 3.54) в виде р-бита CSI.

 

 

 

Метка представляет собой четырехбитовое слово, переносимое в восьми подряд следующих сегментах. Метка вычисляется на передаче как разность частот сигнала (например, Е1) и тактовой частоты ATM-сети, которая просто вычисляется:

 

где х выбирается таким образом, чтобы переносимая частота была выше частоты тактов компонентного сигнала. Для Е1 значение х = 6 и частота тактирования равна 2,43 МГц. Для ЕЗ значение х = 4, частота тактирования равна 38,88 МГц. При этом частота Е1 делится на число N= 3008 (общее число битов данных в восьми сегмен­тах) и используется как затвор четырех битов (р-бит) счетчика для частоты 2,43 МГц (рис. 3.55).

 

На приемной стороне частота местного генератора кода SRTS сравнивается с частотой источника SRTS передающей стороны. Разность двух кодов SRTS исполь­зуется для выравнивания локальной частоты синхронизации, с которой информаци­онные данные из сети ATM поставляются в сеть потребителя. Пример услуг AAL-1 по отображению циклов Е1 приведен на рис. 3.56.

 

Сервис уровня AAL-2 называется услугами 2-го класса (или категории В) и пре­доставляется пользователю сети с переменой скоростью VBR для пакетированных, сжатых данных.

Сжатие данных для передачи звука и видео приводит к пульсирующему во вре­мени трафику, поэтому его характеризуют как «взрывной» (пиковый). Каждая ячейка, формируемая AAL-2, должна быть снабжена временной меткой для реагре- гирования и формирования непрерывного потока данных на приеме. Особенной ха­рактеристикой трафика, формируемого AAL-2, является очень сильная чувстви­тельность к искажениям информации при передаче.

Функции, реализуемые в AAL-2, заключаются в следующем:

- сегментация и реагрегирование пользовательской информации;

- управление переменной задержкой ячейки;

- управление искаженными ячейками;

- восстановление синхронизма источника и приемника;

- контроль за битами ошибок и управление этими ошибками;

- просмотр поля пользовательской информации для обнаружения и исправле­ния ошибок.

Для AAL-2 формат структурированных данных состоит из трех полей: поля за­головка, поля полезной нагрузки (то есть переносимого трафика) и хвостовой части (рис. 3.57).

 

Порядковый номер сегмента служит для отделения пустых и ошибочных ячеек от информационных. Индикатор типа информации, следующий за порядковым но­мером, указывает на тип передаваемой части информации, т.е. на начало передачи, продолжение передачи и завершение передачи данных. Хвостовая часть SAR-PDU содержит индикатор длины поля полезной нагрузки и блок контроля ошибок поля полезной нагрузки процедурой CRC. Хвостовая часть формата SAR-PDU для AAL- 2 позволяет защитить от ошибок поле информационной нагрузки и головную часть.

Размещение SAR-PDU в ячейке ATM и последующее размещение на физиче­ском уровне аналогично AAL-1 (рис. 3.57), однако, при пульсирующем трафике ячеек промежутки могут быть заполнены пустыми ячейками для выравнивания скоростного потока на физическом уровне.

Уровни адаптации AAL-3 и AAL-4 объединены одним классом сервиса для пе­редачи данных, допускающих задержки, но различаются тем, что AAL-3 ориенти­рован на соединение пользователей через виртуальный канал с доступной скоро­стью передачи, a AAL-4 не ориентирован на соединение.

К особенностям характеристик класса сервиса AAL-3/4 относят следующее:

- передаваемая информация может иметь «взрывной» характер и переменную длину блоков;

- отсутствуют жесткие требования к задержкам передачи, что недопустимо в классах услуг А и В, т.е. для передачи звука и видео;

- возможна буферизация информации и ее следование к месту назначения раз­ными путями.

Особенности характеристик AAL-3/4 отражены на структурах сегментов полез­ной нагрузки SAR-PDU (рис. 3.58, 3.59). Первый рисунок отражает структуриро­ванную передачу данных в виде единого интерфейсного блока IDU (Interface Data Unit), т.е. точно одного блока. Второй рисунок отражает возможность передачи од­ного или нескольких IDU, которые могут быть разнесены во времени.

 

 

 

Головная часть сегмента содержит: указатель типа сегмента, порядковый но­мер, идентификатор мультиплексирования. Тип сегмента представлен двумя бита­ми и указывает на начало пакетирования, непрерывность или продолжение инфор­мации в пакете и сообщение о завершении информационного блока. Следующие четыре бита заголовка предназначены для порядкового номера сегмента. Каждый последующий сегмент содержит номер на единицу больший предыдущего. Десять битов идентификатора мультиплексирования головной части SAR-PDU использу­ются как вспомогательные для отделения сервисных данных, предназначенных для обслуживания уровня ATM, от потока данных, направляемых на подуровень кон­вергенции уровня AAL, а также разделения на подуровне конвергенции данных, передаваемых другими сегментами.

Второе большое поле SAR-PDU — это поле полезной нагрузки (или переноси­мого трафика), состоящее из 44 байтов. Если это поле не полностью заполнено дан­ными, то свободный остаток заполняется нулями.

На рис. 3.58, 3.59 использованы сокращения: CPI, Common Part Indicator — инди­катор общей части; ВТ, Begin Tag — поле начала; BAS, Buffer Allocation Size — раз­мер буфера; Р — поле выравнивания нагрузки; AL, Alignment — поле выравнива­ния; ЕТ, End Tag — поле конца; LI, Length Indicator — индикатор длины; ST, Seg­ment Туре — тип сегмента (2 бита); SN, Segment Number — порядковый номер; MID, Multiplexing Identifier — идентификатор мультиплексирования; CRC, Cyclic Redundancy Check —циклический избыточный код.

Хвостовая часть сегмента состоит из двух небольших полей: индикатора длины полезной нагрузки и битов контроля ошибок процедуры CRC.

Индикатор длины состоит из 6 битов и содержит число, указывающее количе­ство байтов информационных данных, включенных в поле полезной нагрузки SAR- PDU. Его максимальное значение равно 44 байтам. Поле контроля ошибок проце­дурой CRC состоит из 10 битов и формируется логически на передающей стороне из битов сегмента.

Уровень AAL-5 обеспечивает предоставление сервиса класса 5 (или категорий С и D). Этот класс услуг предложено использовать для компьютерных сетей и пере­дачи данных в следующих вариантах (рис. 3.60):

- в качестве AAL-5 может выступать AAL-3/4, но с упрощенным заголовком;

- для загрузки пакетов по протоколу ТСРЛР.

Класс услуг AAL-5 предполагается использовать в локальных масштабах. При этом из поля сегмента удалены служебные биты. Тип сообщения (начало, продол­жение и конец) отмечается в РТ поля заголовка ячейки ATM. Это могут быть мет­ки: 0x1 — конец данных; 0x0 — начало или продолжение данных (х = 1 или х = 0).

На уровне конвергенции AAL-5 происходит формирование блока данных с при­соединением к данным пользователя хвостовой части из 8 байт, образующим четы­ре поля служебной информации.

Первое поле состоит из одного байта UU (User-to-User, пользователь-пользова­телю), предназначенного для индикации участка цепи от пользователя к пользова­телю. Второе поле CPI (Common Part Indicator, индикатор общей части) также со­стоит из одного байта и предназначено для идентификатора тракта передачи. Третье поле LI (Length Indicator, индикатор длины), состоящее их двух байтов, слу­жит для раздела блоков данных. Четвертое поле, состоящее из четырех байтов, мо­жет быть использова