S ynchronous D igital H ierarchy

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

Synchronous Digital Hierarchy Apresentação do Trabalho de Rede Digital de Acesso Mestrado Electrónica e Computadores - FEUP António Manuel Silva - mee98040

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 Apresentação SDH

“Razão de nascer” • 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 Apresentação SDH

Modelo em Camadas • Meio de Transmissão • Físico • Meio de Transmissão físico, ex.: Óptico, Radio, Satélite, etc.. • Secção • Regeneração: Transferência de informação entre elementos regeneradores e pontos de encaminhamento e terminação de caminhos • Multiplexagem: 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. Apresentação SDH

Modelo em Camadas Apresentação SDH

Estrutura da Trama STM-N Estrutura da Trama • 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. Apresentação SDH

Contentores Virtuais - VC • 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 e sua capacidade Apresentação SDH

Overhead • SOH - Overhead de Secção 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) • 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 Apresentação SDH

Overhead • 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 • 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 VC • J1 - Indicação de Caminho • K4 - Sinal de protecção automática • N2 - Monitorização de Conexão ‘Tandem’ 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’ Apresentação SDH

Apontadores • 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. H1 e H2 : apontador de ‘payload’ de VC, justificação de frequência e concatenação STM-1. H3 : justificação de frequência e controlo de ‘stuffing’ • 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. Apresentação SDH

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. Apresentação SDH

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). • Alinhamento • Processo 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. Apresentação SDH

Estrutura de Multiplexagem • STM - SynchronousTransport Module • TUG - Unidade de Grupo de Tributários • VC - Contentor Virtual • AU - Unidade Administrativa • TU - Unidade Tributário • C - Contentor Apresentação SDH

Estrutura de Multiplexagem • Contentores C • Payload de VC uniforme • bit-stuffing  bit-rate comum • Preparação 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 Apresentação SDH

Estrutura MultiTrama TU Multiplexagem de Tributários Dois Métodos Possíveis • Unidades TU  TUG • Multitrama 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-n • byte H4  Indicador de Multitrama • Overhead Multitrama - 4 bytes V1,V2,V3 e V4 • V1 e V2  Apontadores • V3  Sincronização de multitrama • V4  Reservado Apresentação SDH

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 Remotos • Estado de Sincronização e de caminho , etc. Apresentação SDH

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 - MSP • 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 Apresentação SDH

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 ). Apresentação SDH

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 Apresentação SDH

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 Apresentação SDH

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 Apresentação SDH

Conclusões • SDH - Uma Rede de Transporte Poderosa • Multiplexagem simples e muito flexível (Apontadores) • Standardização até ao nível da fibra (físico) • Interconectividade entre equipamentos e redes assegurada • Topologias de Rede diversas • Capacidade de responder a um diverso conjunto de Aplicações • Flexibilidade de crescimento. • Convergência de Tecnologias • Capacidade 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 Rede • Overheads para detecção de Falhas, defeitos. • Mecanismos de Protecção. Apresentação SDH

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 Apresentação SDH

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