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S ynchronous D igital H ierarchy. 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

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Presentation Transcript
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

s ynchronous d igital h ierarchy1

Synchronous Digital Hierarchy

Apresentação do Trabalho de Rede Digital de Acesso

Mestrado Electrónica e Computadores - FEUP

António Manuel Silva - mee98040

introdu o ao sdh
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

raz o de nascer
“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
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 camadas1
Modelo em Camadas

Apresentação SDH

estrutura da trama

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
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
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

overhead1
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
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 justifica o
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
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 multiplexagem1
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 multiplexagem2
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

multiplexagem de tribut rios

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
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 protec o autom tico aps
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
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 rede1
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
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 rede1
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

conclus es
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

refer ncias normas itu
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