1 S ynchronous D igital H ierarchy Organização da Apresentação: 1ª Parte - António Silva z...

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Synchronous Digital Hierarchy

Organização da Apresentação:1ª Parte - António Silva Introdução ao SDH Modelo Estrutura da Trama Estrutura de Multiplexagem

2ª Parte - José Pinho Comparação PDH / SDH Mecanismos de Protecção Equipamentos e Topologias de Rede Exemplo de Aplicação - ANEL

Fim - Conclusões por ambos

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Synchronous Digital Hierarchy

Apresentação do Trabalho de Rede Digital de AcessoMestrado Electrónica e Computadores - FEUPAntónio Manuel Silva - mee98040

Junho 2000Junho 2000 Apresentação SDHApresentação SDH 33

Introdução ao SDH

Standard ITU para a Rede de Transporte.

Permite Criar uma Infra-estrutura de Telecomunicações Unificada

Definido para ser usado com infra-estruturas

existentes : Fibra Óptica ( distancias longas ) Links Satélite, Radio. Interfaces Eléctricas ( ligação entre equipamentos )

Maior Flexibilidade e Largura de Banda : Numero de equipamentos Fiabilidade Infra-estrutura para Gestão Manutenção e Protecção

(Overheads específicos ) Totalmente Standard Ligação entre Equipamentos multi-

fabricante Arquitectura Flexível integração de diversas aplicações com

diferentes taxas de Transmissão


As limitações da tecnologia de transporte anterior PDH : Incapacidade de distinção de um canal numa hierarquia superior Banda insuficiente para Informação de Gestão de Rede. Sistemas de Gestão e Manutenção proprietários O standard só define Taxas de Transmissão até 140 Mbit/s

Necessidade de Solução para rede de Transporte a ‘longo

termo’ Elevadas Taxas de Transmissão : até 10 Gbits/s standard. Interconectividade, Expansibilidade, Disponibilidade, Gestão Compatibilidade entre equipamento multi-fabricante Fiabilidade, Protecção Função de Add&Drop Simples

Sincrono vrs Pleosincrono :Um nível de Multiplexagem vrs Vários níveis de Multiplexagem Menor Complexidade vrs Maior Complexidade

Menor custo vrs Maior custo

“Razão de nascer”


Modelo em Camadas

Meio de Transmissão Físico

Meio de Transmissão físico, ex.: Óptico, Radio, Satélite, etc.. Secção

RegeneraçãoRegeneração : Transferência de informação entre elementos regeneradores e pontos de encaminhamento e terminação de caminhos

MultiplexagemMultiplexagem : Transferência de informação extremo-a-extremo entre elementos de encaminhamento ou terminação de caminho

Caminho ‘PATH’ VC - Contentor Virtual : Estrutura de informação constituída por

‘payload’+Overhead de caminho (POH). Alta Ordem [ VC-4, VC-3 ] : Contém apenas um contentor ou um

conjunto de unidades tributários (VC de baixa ordem mais apontador) juntamente com o Overhead respectivo.

Baixa Ordem [ VC-11, VC-12, VC-2, VC-3 ] : Contém apenas um contentor de informação mais o respectivo overhead.


Modelo em Camadas

Circuito

VC-11 VC-12 VC-2 VC-3

VC-3 VC-4

Secção de Multiplexagem

Secção de Regeneração

Meio Fisico

AltaOrdem

BaixaOrdem

Secção

MeioFisico

Me

io d

e T

ran

sm

iss

ão

Ca

min

ho

Ca

ma

das

Tra

nsp

ort

e S

DH

Circuito


Estrutura da Trama STM-N

STM-N : Estrutura de informação de nível N para SDH Secção de Overhead de Informação Apontadores para Unidade/s Administrativas Informação ‘payload’

Organizado num bloco que se repete de 125us em 125us.

Representação Bidimensional.

Estrutura da Trama


Pacotes de dados independentes. Transporte de sinais com características diferentes.

Transportados dentro do Payload da trama STM-N. Endereçados por apontadores e valores de offset.

Podem flutuar dentro do payload da Trama.

Tipos de VC: Alta ordem Nível de multiplexagem superior [VC4,VC3] Baixa Ordem Nível de multiplexagem inferior

[VC2,VC3,VC11,VC12]

Contentores Virtuais - VC

Contentores VirtuaisContentores Virtuaise sua capacidadee sua capacidade


SOH - Overhead de Secção

Overhead

RSOH

MSOH

Sincronização de Trama Gestão e Manutenção Pertencente a um sistema de transporte individual RSOH - Overhead de Secção de Regeneração MSOH - Overhead de Secção de Multiplexagem

A1,A2 - Alinhamento de Trama

B1,B2 - Monit. de Qualidade e Paridade

D1 .. D12 - Gestão de Rede

E1,E2 - Canais de Voz

J0 (C1) - Identificador de percurso

K1,K2 - Controlo de Protecção

S1,E2 - Indicador de Qualidade de Relógio

X - Uso nacional

- Uso dependente do Link (Físico)


POH - Overhead de Caminho Monitorização da Qualidade Tipo do Contentor

High-Order POH - Overhead para Contentores de alta ordem

Low-Order POH - Overhead para Contentores de baixa ordem

Overhead

J1

B3

C2

G1

F2

H4

F3

K3

N1

J1 - Indicação de Caminho

B3 - Monitorização de Qualidade

C2 - Formato do Contentor

G1 - ACK de Erro de Transmissão

F2, F3 - Manutenção

H4 - Indicação de SuperTrama

K3 - Sinal de protecção automática

N1 - Monitorização de Conexão ‘Tandem’

V5

J2

N2

K4

BIP-2

1 2 3 4 5 6 7 8REI RFI Signal Label RDI

Byte V5

V5 - Indicação e Monitorização de Erros• BIP-2 - Paridade• REI - Indicação de erro remoto• RFI - Indicação de falha remota• RDI - Indicação de defeito remoto• Signal Label - etiqueta de sinal de VCJ1 - Indicação de Caminho

K4 - Sinal de protecção automática

N2 - Monitorização de Conexão ‘Tandem’


Identificam a localização de contentores virtuais (VC) no ‘payload’ de uma trama STM-N.

Seguem uma base trama-a-trama, indicando o offset entre o ‘payload’ de um VC e a trama STM, identificando o primeiro byte.

Apontadores

Tipos de apontadores: Payload : Usado para compensar uma diferença de fase ou

frequência. Indica onde o VC começa dentro do payload. Justificação Positiva : Se o VC é mais lento que a Trama STM-

1, de vez em quando executa-se ‘stuffing’ a um byte do fluxo dando um delay de um byte ao fluxo do VC.

Justificação Negativa : Se o VC é mais rápido que a Trama STM-1, de vez em quando utiliza-se um byte do Overhead para payload dando um byte de avanço ao fluxo do VC.

H1 e H2 : apontador de ‘payload’ de VC, justificação de frequência e concatenação STM-1.

H3 : justificação de frequência e controlo de ‘stuffing’


Apontadores - Justificação

Justificação Positiva Justificação Negativa

Bytes extra permitem que o VC deslize para trás no tempo. Um byte de ‘stuff’ segue imediatamente a seguir ao byte H3

O VC deslize para a frente no tempo quando um byte é ‘stuffed’ para o H3. Dados do payload actual são escritos no byte H3.


Estrutura de Multiplexagem

Processos chave envolvidos: Mapeamento

Processo Usado para adaptar Tributários aos contentores virtuais (VC) adicionando bits de justificação e informação de caminho (POH).

AlinhamentoProcesso de colocar um apontador num TU ou AU, permitindo a

localização do primeiro byte do VC. Multiplexar

Processo usado para concatenar múltiplos sinais de baixa-ordem em um de alta-ordem ou vário de alta-ordem numa secção de multiplexagem.

‘Stuffing’Os sinais tributários são alinhados e multiplexados, alguma banda

é disponibilizada para suportar taxas diferentes dos mesmos. Assim em alguns pontos da hierarquia de multiplexagem esta banda é preenchida com ‘fixed stuffing’, bits que não contém informação.


STM - SynchronousTransport Module TUG - Unidade de Grupo de Tributários VC - Contentor Virtual


AU - Unidade Administrativa TU - Unidade Tributário C - Contentor


Contentores C Payload de VC uniforme

bit-stuffing bit-rate comumPreparação para a multiplexagem síncrona

Unidades Tributários TU Conjunto de um VC de baixa ordem e um apontador

TU Multiplexados em Grupos TUG

Grupos de TU Multiplexados em VC’s de alta ordem

Unidades Administrativas AU VC de alta ordem mais apontador Multiplexados em Grupos AUG

Grupos de AU multiplexados em STM-n



Multiplexagem de Tributários

Estrutura MultiTrama TU

Dois Métodos PossíveisUnidades TU TUGMultitrama TU

Melhora eficiência do canal em 4 vezes - menor Overhead de TU.

Estrutura de 4 Tramas VC consecutivas (500us)

A sua ocorrência e a sua fase é indicada pelo POH de VC-nbyte H4 Indicador de Multitrama

Overhead Multitrama - 4 bytes V1,V2,V3 e V4 V1 e V2 ApontadoresV3 Sincronização de multitramaV4 Reservado


Alarmes, Anomalias, Defeitos e Falhas

Os overheads fornecem informação de Manutenção Indicação de Alarmes

Detecção ou Transmissão Monitorização de Performance e Erros Indicação remota de erros, defeitos e falhas Alarmes RemotosAlarmes Remotos Estado de Sincronização e de caminho , etc.


Mecanismos de Protecção Automático APS

Capacidade de um sistema de transmissão detectar uma falha e comutar de modo a recuperar o trafego.

Apenas a secção de Multiplexagem é protegida. Bytes K1 e K2 do MSOH Modo automático Protocolo Protecção de Secção de Multiplexagem - MSPMSP

Comutação feita em resultado de :• Alarme de Falha• Alarme de degradação• Comandos do Gestor de Rede ou Outros.

Dois modos de funcionamento do APS Protecção 1+1

1 unidade de Backup por cada unidade de trabalho Protecção 1+n

1 unidade de Backup por n unidades de trabalho


Equipamentos de Rede

Multiplexor Terminal. Ponto Terminal de Rede SDH. Concentrador de sinais Tributários ( E1, E3, etc.)

Regenerador Ligações de longas distâncias Recuperação de sincronismo Preenchimento da secção de regeneração nos campos de

Overhead

Multiplexor Add&Drop Capacidade de adicionar e retirar Tributários a um sinal

STM-N e deixar passar transparentemente outros Tributários.

Possibilidade de configuração em ANEL Protegido Caminhos Alternativos

Possibilidade de Drop&Continue: Ligações Ponto-Multiponto ( Difusão de TV/Video ).


Equipamentos de Rede

WideBand Digital Cross-Connect Acede a um conjunto de Sinais STM-N cruzando ao nível

dos canais Tributários (TU). Apenas os canais Tributários a serem cruzados é que são

Mux/DeMux Usado quando o acesso aos canais TU é necessário.

BroadBand Digital Cross-Connect. Acede a um conjunto de Sinais STM-N cruzando ao nível

das unidades administrativas (AU). Usado para Encaminhamento de Tráfego


Topologias de Rede

Ponto a Ponto Simples Transporte ‘end-to-end’ de Links E1, E3, etc

Ponto Multiponto Capacidade de fazer Add&Drop de circuitos Possibilidade de cenários de difusão de sinais - Drop&Continue


Topologias de Rede

Arquitectura ‘Mesh’ Escalável Cross-Connect em ponto

Central - Concentração de Tráfego

Reconfiguração de Circuitos

Anel Bidirecional ou Unidirecional Capacidade de Add&Drop Flexibilidade na Alocução de

recursos Capacidade de Protecção


SDH - Uma Rede de Transporte PoderosaUma Rede de Transporte Poderosa Multiplexagem simples e muito flexível (ApontadoresApontadores) Standardização até ao nível da fibra (físico)

Interconectividade entre equipamentos e redes assegurada

Topologias de Rede diversasCapacidade de responder a um diverso conjunto de

AplicaçõesFlexibilidade de crescimento.

Convergência de TecnologiasCapacidade de Fornecer Transporte a diversas tecnologias,

tais como PDH, ATM, IP na mesma estrutura física. Grandes Capacidades de Gestão e Manutenção

Mecanismos para Gestão e Manutenção Integrada de RedeOverheads para detecção de Falhas, defeitos.

Mecanismos de Protecção.

Conclusões


G.701 – Vocabulary of digital transmission and multiplexing and PCM terms

G.702 – Digital Hierarchy bit rates G.703 – Physical/electrical characteristics of

hierarchical digital interfaces G.704 – Synchronous frame structures used at

1544, 6312, 2048, 8448, and 44736 kbit/s hierarchical levels

G.706 – Frame alignment and cyclic redundancy check (CRC) procedures relating to basic frame structures defined in Recommendation G.704

G.707 – Network Node Interface for the SDH G.772 – Protected monitoring points provided

on digital transmission systems G.780 – Vocabulary of terms for SDH networks

and equipment G.783 – Characteristics of SDH equipment

functional blocks G.784 – SDH management G.803 – Architecture of transport networks

based on the SDH G.823 – Control of jitter and wander in PDH

systems G.825 – Control of jitter and wander in SDH

systems G.826 – Error performance parameters and

objectives for international, constant bit rate digital paths at or above the primary rate

G.827 – Availability parameters and objectives for path elements of international constant bit-rate digital paths at or above the primary rate

G.831 – Management capabilities of transport network based on SDH

G.841 – Types and characteristics of SDH network protection architectures

G.861 – Principles and guidelines for the integration of satellite and radio systems in SDH

G.957 – Optical interfaces for equipment and systems relating to the SDH

G.958 – Digital line systems based on SDH for use on optical fibre cables

I.432 – B-ISDN user-net-work interface – Physical layer specification

M.2100 – Performance limits for bringing-into-service and maintenance of inter-national digital paths, sections, and transmission systems

M.2101 – Performance limits for BIS and maintenance of SDH paths and multiplex sections

O.150 – General requirements for instrumentation for performance measurements on digital transmission equipment

O.181 – Equipment to assess error performance on STM-N interfaces

F.750 (ITU-R) – Architectures and functional aspects of radio-relay systems for SDH-based networks

Referências - Normas ITU

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