Tecnologie e Protocolli per Internet 1

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1 Tecnologie e Protocolli per Internet 1 Prof. Stefano Salsano stefano.salsano@uniroma2.it AA2011/12 Blocco 5 v1 Obiettivi della parte di Tecnologie e protocolli di trasporto 1 Conoscere le architetture delle reti di trasporto numeriche per la telefonia e per i dati e la loro evoluzione. Acquisire una conoscenza delle problematiche del trasporto di IP sulle dorsali di rete e della tecnologia MPLS. Comprendere le architetture e i protocolli per il trasporto della Voce su IP, sia dal punto di vista della segnalazione che dal punto di vista del trasporto dei flussi audio. 2

2 Programma Multiplazione numerica PCM. Multiplazione numerica asincrona (PDH) e sincrona (SDH). Il trasporto della voce a circuito, la rete ISDN. Evoluzione delle tecnologie di trasporto per i dati: X.25, Framerelay, ATM. Il trasporto di IP sulle dorsali di rete: da IP su ATM a IP su Ottica. La tecnologia MPLS. Il trasporto della voce su IP. Architetture e protocolli di segnalazione per la voce su IP (H323, SIP). Il trasporto dei flussi vocali: cenni alle codifiche vocali (G.711, G.723, ilbc), il protocollo RTP. 3 La Natura Digitale dell Informazione L informazione scambiata nelle moderne reti (numeriche) è in forma digitale, cioè come sequenza di cifre binarie 1 o 0 (bit=binary digit). Informazione intrinsecamente digitale Dati Rete TLC Informazione digitalizzata proveniente da sorgenti analogiche Trasduttore Riproduttore V V t t A/D D/A Rete TLC 4

3 Trasferimento dell informazione digitale nella rete Vi sono fondamentalmente due modalità per trasferire l informazione digitale attraverso la rete modalità a circuito Orientata alla connessione modalità a pacchetto Orientata alla connessione Senza connessione 5 Dove siamo? Tecniche di multiplazione, PCM e PDH» Tecniche di multiplazione (FDM, TDM, CDM)» Multiplazione numerica PCM» Multiplazioni numeriche, multiplazione plesiocrona, PDH SDH, multiplazione, apparati e reti» Multiplazione sincrona» Motivazioni per l SDH» Stratificazione, Trama SDH» Puntatori e sincronizzazione» Apparati, interconnessione in rete e protezione Le slides relative a Tecniche di multiplazione, PCM e PDH ed a SDH, multiplazione, apparati e reti sono quasi integralmente tratte dal corso del prof. Andrea Baiocchi, cui va il mio ringraziamento [ 6

4 Multiplazione Obiettivo: far condividere uno stesso sistema trasmissivo a più flussi informativi di utente (es. segnali telefonici), mantenendone la separabilità (ortogonalità dei segnali) Tecniche di multiplazione» Tecnica a divisione di spazio:» assegnare a ogni segnale telefonico un singolo portante fisico (es. doppino telefonico)» Tecnica a divisione di frequenza (FDM)» Tecnica a divisione di tempo (TDM)» multiplazione PCM, numerica asincrona e sincrona» Tecnica a divisione di codice (CDM) 7 Tassonomia delle tecniche di multiplazione 8

5 Multiplazione a divisione di frequenza Frequency Division Multiplexing, FDM bande di stazione Frequenza bande di guardia tempo 9 Nella multiplazione a divisione di frequenza, i flussi tributari sono trasportati in diverse porzioni dello spettro disponibile sul canale. Si sfrutta ovviamente il fatto che i segnali elettromagnetici a frequenze diverse non interagiscono tra di loro. Il principio è esattamente lo stesso che consente alle diverse emittenti radio o televisive di trasmettere contemporaneamente via etere. Ogni stazione ad esempio radiofonica trasmette il suo segnale associandolo ad una frequenza (detta portante ) diversa. Il ricevitore (nell esempio la radio in ascolto) si sintonizza sulla portante in questione ed estrae dall etere solo il flusso desiderato, de-multiplandolo dall insieme dei flussi trasmessi da tutte le stazioni radio. 10

6 Esempio divisione frequenza: ADSL Nella trasmissione ADSL (sta per Asymmetric Digital Subscriber Line) il modem divide la banda disponibile sul doppino telefonico (cioè il cavo in rame che collega l utente alla centrale telefonica) come segue: Upstream dati Downstream dati Segnale vocale 4 khz 1 Mhz Nella parte bassa dello spettro viene trasmesso il segnale vocale, quindi a frequenze crescenti vengono multiplati i dati in upstream (cioè dal modem verso la centrale) e poi i dati in downstream (cioè dalla centrale verso il modem) Multiplazione a divisione di frequenza: altri esempi 11 Nello spettro radio, i diversi sistemi operano a divisione di frequenza tra di loro (es. il broadcast televisivo, le reti cellulari, le reti wifi) Nei sistemi trasmissivi ottici, molti canali trasmissivi (es. 40 o 100) possono essere multiplati su una stessa fibra ottica operando con divisione di frequenza, che viene in questo caso chiamata WDM Wavelenght Division Multiplexing 12

7 (ricordo storico ) Multiplazione a divisione di frequenza del segnale telefonico 1 4 khz f Consideriamo il caso di segnali telefonici in forma analogica tempo-continua (banda B = 4 khz) Consiste nel ripartire la banda disponibile sul mezzo in sotto-bande larghe 4 khz, una per ogni segnale da multiplare (modulazione di ampiezza a banda laterale unica a portante soppressa) 2 4 khz 3 f FDM MUX khz 4 khz 4 khz f 4 khz f 13 (ricordo storico ) Gerarchia di multiplazione FDM La formazione del segnale multiplex viene effettuata attraverso più stadi di multiplazione Gruppo Primario 48 khz - 12 canali Gruppo Secondario 60 canali Gruppo Terziario 300 canali Gruppo Pseudo-quaternario 900 canali (Italia) Gruppo Quaternario 900 canali 14

8 Multiplazione a divisione di codice Tecnica conosciuta anche come spread-spectrum (SS), nata per applicazioni militari, ora diffusissima nelle reti wireless Si parla di trasmissione SS quando la banda impiegata dal sistema trasmissivo è molto maggiore (almeno un ordine di grandezza) rispetto alla banda di Nyquist del segnale utile Consiste nel trasmettere simultaneamente e nella stessa banda di frequenza un insieme di N segnali» moltiplicando ciascuno per una sequenza di codice, scelta tra un insieme di sequenze (pseudo)ortogonali (DS, Direct Sequence)» cambiando velocemente la frequenza portante più volte in ogni tempo di simbolo secondo un sequenza prestabilita e diversa per ciascun segnale (FH, Frequency Hopping) 15 Multiplazione a divisione di codice Tecnica conosciuta anche come spread-spectrum (SS), nata per applicazioni militari, ora diffusissima nelle reti wireless Si parla di trasmissione SS quando la banda impiegata dal sistema trasmissivo è molto maggiore (almeno un ordine di grandezza) rispetto alla banda di Nyquist del segnale utile Consiste nel trasmettere simultaneamente e nella stessa banda di frequenza un insieme di N segnali» moltiplicando ciascuno per una sequenza di codice, scelta tra un insieme di sequenze (pseudo)ortogonali (DS, Direct Sequence)» cambiando velocemente la frequenza portante più volte in ogni tempo di simbolo secondo un sequenza prestabilita e diversa per ciascun segnale (FH, Frequency Hopping) 16

9 Multiplazione a divisione di codice Code Division Multiple Access, CDMA Segnale 1 Codice A Segnale aggregato Segnale 1 ricevuto Media su un intervallo di bit (=8 chips) Segnale 2 Codice B codice A X 8 1 Y = -- Σ X i Y i 8 i=1 Canale trasmissivo ideale Ricevitore per utente A 17 La slide precedente mostra lo schema a blocchi della multiplazione a divisione di codice di tipo Direct Sequence. I due segnali 1 e 2 vengono moltiplicati per i due codici A e B, sommati tra loro e trasmessi. In ricezione il ricevitore che vuole estrarre il segnale 1 effettua una correlazione del segnale ricevuto con il codice A (cioè effettua il prodotto tra segnale ricevuto e codice e fa la somma del risultato su un intervallo di tempo corrispondente ad un bit del segnale trasmesso) Un esempio di sistema che opera in questo modo è il cellulare di terza generazione (UMTS) 18

10 Multiplazione a divisione di codice Code Division Multiple Access, CDMA Flussi tributari Frequenza tempo 19 Multiplazione a divisione di codice I flussi tributari occupano contemporaneamente l intera porzione di spettro disponibile per il sistema per tutta la durata delle comunicazioni. Tra i vantaggi della multiplazione a divisione di codice vi sono: - una maggiore efficienza spettrale (ad esempio le bande di stazione non sono più necessarie) - una maggiore flessibilità (mediante i codici è possibile assegnare in modo semplice capacità diverse ai diversi flussi tributari) 20

11 T c Campionamento (discretizzazione nel tempo) V t V T c Quantizzazione (discretizzazione nel range dinamico) intervallo di campionamento (sec) f c =1/T c frequenza di campionamento (Hz) n bits di codifica per campione ( 2 n Vmax intervalli di quantizzazione di ampiezza b = ) 2 n 1 Ritmo di emissione o bit-rate: n R = n f c = T Conversione A/D c n T c t t Codifica Es. codifica PCM per la voce: f c =8Khz T c =125µs n=8 P=64Kb/s b range dinamico V max 0 21 Nella slide precedente abbiamo visto che la conversione A/D produce N bit ogni T c secondi. Possiamo quindi definire il ritmo di emissione R della sorgente, cioè il numero di bit emessi nell intervallo di tempo come: R = N b /T c = N b f c [b/s] Il ritmo di emissione di una sorgente è un parametro fondamentale per valutare il servizio che la rete dovrà offrire alla sorgente, cioè le capacità trasmissive che dovranno essere impiegate per trasportare il flusso generato dalla sorgente. 22

12 Nella slide successiva viene rappresentato il processo inverso, cioè la conversione Digitale/Analogica. Tale processo consente di convertire un flusso di bit in una forma d onda analogica, che dovrebbe essere quanto più fedele possibile alla forma d onda originale. Dal flusso di bit vengono estratte le sequenze di bit che rappresentano i valori discreti di tensione, quindi un generatore di tensione controllato fornisce negli istanti di riferimento il valore di tensione corrispondente a tale valore, infine viene prodotto un segnale in uscita che interpola in forma continua i valori discreti. 23 Nella figura si vede che la distanza tra il segnale originale e quello ricostruito dipende: (1) dall errore di quantizzazione (2) dal fatto che il segnale potrebbe avere delle oscillazioni tra due istanti di campionamento non riprodotte dalla interpolazione Il primo fenomeno si controlla riducendo gli intervalli di quantizzazione cioè aumentando il numero N b di bit per campione. Il secondo fenomeno è possibile se l intervallo di campionamento è troppo lungo, ossia la frequenza di campionamento è minore di due volte la banda B del segnale. 24

13 Differenza tra xdm e xdma Notate la differenza tra FDM, CDM, TDM e FDMA, CDMA, TDMA Nel primo gruppo di termini M sta per Multiplexing (es. Time Division Multiplexing) Nel secondo gruppo MA sta per Multiple Access (es. Code Division Multiple Access) 25 Conversione D/A V V Interpolazione Decodifica t t Segnale originario Il segnale ricostruito è tanto più simile a quello originario quanto... Segnale ricostruito...minore è l intervallo di campionamento T c...minore è l intervallo di quantizzazione b migliore qualità di riproduzione maggiore ritmo di emissione (bit-rate) maggiore freq. di camp. f c maggior numero n di bits di cod. 26

14 Conversione analogico-digitale Ogni segnale analogico tempo-continuo s(t) può essere convertito in forma numerica attraverso due operazioni Si rende discreto l'asse temporale (campionamento)» Si sostituisce il segnale analogico tempo-continuo con una serie di campioni analogici (teorema del campionamento: f c 2B) Si rende discreto l'asse delle ampiezze (quantizzazione)» l'ampiezza analogica dei campioni che ricadono in un intervallo è approssimata con un singolo valore (ampiezza quantizzata)» ad ogni intervallo dell'asse si associa un numero» la quantizzazione di solito non è uniforme 27 Quantizzazione non uniforme I valori più alti del range dinamico sono rappresentati in modo più grossolano 111 V max range dinamico t Utilizzata ad esempio nella codifica PCM della voce 28

15 Parametri di un segnale numerico Parametri chiave per la qualità del segnale riprodotto:» periodo di campionamento T c = 1/ f c 1/2B» numero di bit per campione N b Tecniche di compressione possono ridurre il ritmo binario (bit rate) originario ossia R = f c N b Esempi» segnale telefonico: f c = 8 khz, N b = 8 bit 64 kbit/s» segnale audio GSM: 1/f c = 20 ms, N b = 260 bit 13 kbit/s» segnale CD hi-fi (ogni canale): f c = 44.1 khz, N b = 16 bit kbit/s per canale 29 Nota: abbiamo ora definito il ritmo binario di una sorgente espresso in bit/s. Si definisce analogamente in bit/s la capacità di un canale per il trasferimento di informazione digitale. Nel gergo delle reti si trova spesso indicata la capacità di un canale come larghezza di banda e questa viene espressa in bit/s (o kbit/s o Mbit/s ). In realtà la larghezza di banda propriamente detta si esprime in Hz (o khz o MHz ) e misura la porzione di banda elettromagnetica disponibile per un segnale elettromagnetico. Vi è ovviamente una relazione tra la capacità in bit/s e la larghezza di banda fisica, ma i due concetti a rigore non sono interscambiabili. In particolare, l efficienza spettrale η misura il rapporto tra la capacità trasmissibile C e la larghezza di banda utilizzata B e dipende dallo specifico sistema di comunicazione utilizzato: η = C / B [bit/s/hz] L uso dell espressione larghezza di banda al posto di capacità è comunque (purtroppo) largamente diffuso. 30

16 Multiplazione a divisione di tempo Time Division Multiple Access, TDMA Trama Intervallo Temporale Frequenza tempo 31 Multiplazione a divisione di tempo Tecnica duale della FDM nel dominio del tempo Caso notevole: segnali telefonici campionati a f c =8 khz» si divide l'intervallo di campionamento T c = 125 µs in n sub-intervalli (channel time-slot) allocati ai campioni degli n canali da multiplare (trama TDM)» in ogni time slot viene trasmesso un campione del canale telefonico corrispondente» tutte le linee in ingresso sono servite ciclicamente» ogni linea in ingresso invia un campione ogni T c 32

17 Multiplazione numerica TDM I flussi tributari sono inseriti in un flusso aggregato Il flusso aggregato ha una struttura di trama Nella trama si distinguono le informazioni provenienti dai flussi tributari più una parte di over-head (extrainformazione) L over-head consente di effettuare le funzioni di:» sincronizzazione (allineamento) di trama» giustificazione: per compensare la mancanza di sincronizzazione» supervisione, controllo del link trasmissivo, gestione 33 Dove siamo? Tecniche di multiplazione, PCM e PDH» Tecniche di multiplazione (FDM, TDM, CDM)» Multiplazione numerica PCM» Multiplazioni numeriche, multiplazione plesiocrona, PDH SDH, multiplazione, apparati e reti» Multiplazione sincrona» Motivazioni per l SDH» Stratificazione, Trama SDH» Puntatori e sincronizzazione» Apparati, interconnessione in rete e protezione 34

18 Multiplex PCM primario Il principio della multiplazione PCM si riassume in tre funzioni:» campionamento (f c = 8 khz)» quantizzazione (non uniforme: Legge A, Legge µ)» codifica (8 bit/campione) i segnali Multiplex PCM Primari sono alla base delle gerarchie PDH» standard europeo: Mb/s, 30 canali telefonici (Legge A)» standard americano: Mb/s, 24 canali telefonici (Legge µ) L'apparato che esegue la multiplazione PCM, e all'inverso la demultiplazione, si chiama multiplex(er) PCM 35 Funzioni del multiplex PCM primario Il multiplex primario opera le funzioni di codifica e decodifica PCM e la multiplazione TDM, mediante le seguenti operazioni: codifica di sorgente a 64 kbit/s» filtraggio per limitare la banda a 4 khz» campionamento ad 8 khz (periodo 125 µs)» codifica PCM ad 8 bit creazione di una trama a 2048 kbit/s» multiplazione TDM di 30 canali telefonici byte a byte» inserimento parola di allineamento e bit di servizio (8 bit)» eventuale inserimento della segnalazione associata al canale (8 bit) Poiché tutte le temporizzazioni dei flussi numerici sono ricavate da un unico clock, non esistono problemi di sincronizzazione 36

19 Schema del Multiplex PCM primario Trama del multiplex PCM primario europeo 37 La trama è organizzata in 32 intervalli temporali (TS = Time Slot) ciascuno contenente 8 bit: TS0: parola di allineamento» A = X (trama pari)» B = X1S 1 XXXXX (trama dispari): X = bit di servizio per uso nazionale, S 1 = allarme terminale lontano (ATL) TS1 TS15 e TS17 TS31: 30 canali telefonici TS16: segnalazione associata o un ulteriore canale telefonico La nomenclatura corrente definisce payload i bit che costituiscono l informazione utile dell utente over-head i bit aggiuntivi che servono per il funzionamento e la gestione del collegamento trasmissivo 38

20 Struttura di Trama a 2048 kbit/s Time Slot = 8 bit Trama pari 125 µs 256 bit Trama dispari 125 µs A ch1 ch2 ch15 S ch16 ch29 ch30 B TS0 TS1 TS2 TS15 TS17 TS30 TS31 TS0 segnalazione N.B. La struttura di trama americana è costituita da 24 canali di 8 bit (traffico + segnalazione) ed un bit per l allineamento, in totale 193 bit. La velocità di cifra è pertanto =1544 kbit/s Allineamento A e B - A = X B = X1S 1 XXXXX 39 Strategia di allineamento La procedura di allineamento controlla continuamente la presenza alternativa delle parole A e B nel flusso numerico ricevuto Se si rivelano tre parole consecutive diverse da quelle attese il sistema si dichiara in fuori allineamento e si attiva una procedura di ricerca del nuovo allineamento Si sposta la trama di un bit per volta esaminando se nella nuova condizione di allineamento si ritrova l esatta alternanza delle parole A e B Si passa dalla fase di fuori allineamento a quella di allineamento se si trovano due parole A intercalate da una parola B in posizione corretta La perdita di allineamento è un malfunzionamento gravissimo in quanto rende impossibile l estrazione dei tributari dal flusso aggregato 40

21 Segnalazione La segnalazione è l informazione necessaria alla instaurazione, mantenimento e abbattimento di una connessione La segnalazione può essere: In banda (es. multitoni, selezione a impulsi) Fuori banda 41 Segnalazione Nelle reti telefoniche tradizionali, la segnalazione fuori banda può essere: associata: si trasmette la segnalazione insieme ai canali fonici utilizzando il 16 esimo time slot a canale comune: si utilizzano flussi dedicati a 64 kbit/s attraverso i quali le centrali di commutazione si scambiano i messaggi di segnalazione 42

22 Segnalazione associata Disponendo di un solo Time Slot per trama è necessario utilizzare ciclicamente più trame per trasmettere la segnalazione di tutti i canali (multitrama di segnalazione) La multitrama di segnalazione è costituita da 16 trame (2 ms) e contiene 8 16=128 bit 8 per allineamento multitrama (0000XS 2 XX, dove S 2 =1 indica perdita di allineamento di multitrama) 30 posti fissi ad 1 2 bit di segnalazione veloce per canale, cioè 2 30 = 60 1 bit di segnalazione lenta per canale, cioè 1 30 = 30 Segnalazione veloce = 2 bit/2 ms = 1 kbit/s Segnalazione lenta = 1 bit/2 ms = 0.5 kbit/s Multitrama di segnalazione 43 Time Slot 16 Trama 0 Trama 1 Trama 2 Trama 14 Trama 15 Trama X S 2 X X X S 2 X X Multitrama 2 ms 44

23 Dove siamo? Tecniche di multiplazione, PCM e PDH» Tecniche di multiplazione (FDM, TDM, CDM)» Multiplazione numerica PCM» Multiplazioni numeriche, multiplazione plesiocrona, PDH SDH, multiplazione, apparati e reti» Multiplazione sincrona» Motivazioni per l SDH» Stratificazione, Trama SDH» Puntatori e sincronizzazione» Apparati, interconnessione in rete e protezione 45 Multiplazione numerica La multiplazione numerica permette a più flussi numerici, denominati tributari, di essere affasciati a divisione di tempo in un unico flusso a più alta velocità, denominato aggregato Le apparecchiature corrispondenti sono denominate multiplatori Caratteristica distintiva di un multiplex numerico è che i segnali da multiplare sono già in forma numerica Il flusso multiplex numerico si ottiene per interallacciamento di cifra (bit interleaving) dei tributari, in trame di durata in generale diversa da 125 µs Poiché le sorgenti di temporizzazioni sono molteplici, tributari ed aggregato, si pone il problema della loro sincronizzazione 46

24 Multiplazione numerica Fase di scrittura: i bit dei tributari sono scritti nei rispettivi buffer con frequenza di scrittura uguale alla loro frequenza istantanea di cifra Fase di lettura: i buffer dei tributari sono letti ciclicamente, con frequenza di lettura f r0 = n/t m0 f t (n=cifre di tributario per trama) N t tributari f t0 f t0 f t0 f t0 f m0 N t f t0 f m0 = 1/T m0 *n. totale bit/trama 47 Cronosegnale Segnale periodico, che definisce gli istanti caratteristici attraverso eventi univocamente (e facilmente) individuabili p.e.: sinusoide: attraversamenti dello zero onda quadra: fronti di salita o di discesa segnale impulsivo: posizione degli impulsi Segnale (AMI-RZ) Cronosegnale (onda quadra) Cronosegnale con jitter T b 48

25 I flussi numerici vengono trasmessi utilizzando dei segnali (elettrici, elettromagnetici, ottici) codificati utilizzando delle opportune codifiche di linea. Ad esempio nella slide precedente il segnale più in alto rappresenta una codifica chiamata AMI-RZ (Alternate Mark Index Return to Zero), in cui il valore 1 è rappresentato da un impulso (alternativamente positivo e negativo) e il valore 0 è rappresentato dalla assenza di impulso. Per estrarre l informazione da un segnale numerico è necessario sincronizzarsi e valutare il segnale codificato nei suoi instanti caratteristici. Ad esempio nella slide precedente si mostra nella seconda riga un crono segnale sincronizzato che consente di estrarre correttamente l informazione dal segnale codificato. L operazione di generazione del cronosegnale deve essere effettuata dall apparato di ricezione per estrarre correttamente l informazione. Questa procedura è detta sincronizzazione di linea. Se la procedura non è effettuata in modo ideale, si verifica che il cronosegnale non è sincronizzato con il segnale codificato (vedi terza riga nella slide precedente) e la decodifica può essere affetta da errori. 49 Classificazione dei flussi numerici Due flussi numerici sono detti: sincroni: quando i rispettivi cronosegnali hanno la stessa frequenza istantanea (quindi differenza di fase costante) mesocroni: quando i cronosegnali hanno esattamente la stessa frequenza media a lungo termine ma fase variabile plesiocroni: quando i cronosegnali hanno la stessa frequenza nominale e i possibili scostamenti del valore istantaneo sono contenuti in un intervallo di tolleranza prefissato eterocroni: quando i cronosegnali hanno frequenza nominale diversa Multiplatori mesocroni (comunemente detti sincroni) i tributari hanno tutti la stessa frequenza media di cifra Multiplatori plesiocroni (comunemente detti asincroni) i tributari hanno frequenze nominalmente uguali e con fluttuazioni circoscritte entro intervalli specificati (p.e kbit/s ±50 ppm) 50

26 Multiplazione numerica plesiocrona I cronosegnali delle sorgenti tributarie operano a frequenze solo nominalmente uguali, ma in effetti diverse e indipendenti (tributari plesiocroni) Il cronosegnale del multiplex numerico non è in rapporto fisso con le frequenze istantanee di cifra dei tributari La sincronizzazione di cifra viene attuata mediante la tecnica di giustificazione di bit o pulse stuffing (a riempimento di impulsi). La gestione dello stuffing è eseguita a livello di singolo tributario I formati di multiplazione PDH sono definiti nella Racc. ITU-T G.702. Le caratteristiche elettriche e fisiche delle interfacce PDH sono invece specificate nella Racc. ITU-T G.703 Slip di sincronizzazione 51 Ogni differenza di frequenza media (multiplazione plesiocrona) tra scrittura e lettura conduce, prima o poi, al riempimento o allo svuotamento del buffer (slip periodici ) Nel caso di slip periodici, dette f S e f L le frequenze di scrittura e lettura del buffer tampone, N la sua dimensione in bit, la frequenza di slip è F slip = f L f S N (slip/giorno) 52

27 Slip: esempio grafico IV III II I Indirizzo di memoria Inizio slip (rilettura dei bit 4, 5, 6 e 7) T S T L T L < T S tempo L esempio considera la sincronizzazione di un singolo tributario a prescindere dalla successiva multiplazione. La sequenza prodotta è la seguente: Minimizzazione dell entità dello Slip IV III II I Indirizzo di memoria Inibizione lettura tempo T S T L T L < T S Poiché la lettura della locazione di memoria IV è eseguita prima della sua scrittura, essa è ripetuta due volte La sequenza prodotta è la seguente:

28 Minimizzazione dell entità dello Slip Questo meccanismo non è in realtà efficace nel risolvere il problema, perché minimizza l entità dello slip (ma in pratica il sistema si deve risincronizzare comunque) ed inoltre la frequenza degli slip passa da: F slip = f L f S N (slip/giorno) a: F slip = f f (slip/giorno) L S 55 Riempimento di bit All'ingresso del multiplatore le cifre binarie dell' i-esimo tributario vengono scritte nella relativa memoria di multiplazione con una frequenza di scrittura pari a f ti La frequenza di lettura f r0, ricavata dall'orologio locale, ha un valore leggermente maggiore di quello massimo ammesso per la frequenze di scrittura Si verifica il progressivo svuotamento delle memorie 56

29 Riempimento di bit Lo svuotamento del buffer di lettura si evita inserendo nel flusso binario di tributario cifre non significative (stuffing) La cifra di riempimento, non essendo un bit informativo, deve essere rimossa dal demultiplatore Tributario entrante Uscita multiplatore Uscita demultiplatore Tributario uscente 57 Riempimento di bit Lo svuotamento del buffer di lettura è rilevabile comparando l indirizzo di lettura e scrittura Quando si è prossimi allo svuotamento, la lettura del buffer di tributario è inibita in corrispondenza di predeterminate posizioni di cifra della trama del segnale multiplex numerico (opportunità di giustificazione) Sono inserite cifre di riempimento non significative La presenza o l'assenza delle cifre di riempimento è segnalata dalle cifre di segnalazione di riempimento 58

30 Segnalazione di riempimento Trama N Trama N+1 Bit non appartenenti ai flussi tributari (overhead) Bit del tributario 1 C=Bit di segnalazione di riempimento del tributario 1 S=Bit di opportunità di riempimento del tributario 1 Bit di altri tributari Bit di segnalazione e opportunità di riempimento di altri tributari Stuffing positivo: se C=0 il bit S è un bit del tributario, se C=1, S diventa un bit di riempimento Stuffing negativo: se C=0 il bit S è un bit di riempimento, se C=1 S diventa un bit del tributario 59 Tecnica di Multiplazione Plesiocrona Si scrivono i bit del tributario di ingresso nella memoria tampone con un clock ricavato dal flusso entrante Si legge la memoria con un clock a frequenza leggermente superiore della massima frequenza di scrittura. Poiché la velocità di lettura è superiore a quella di scrittura per evitare lo svuotamento della memoria il multiplatore inserisce, quando opportuno, un bit privo di significato (di stuffing) segnalandolo al demultiplatore 60

31 Tecnica di Multiplazione Plesiocrona Sia N la dimensione in bit di una trama, di cui M+1 siano i bit utili a disposizione di un tributario Siano: f t la frequenza del tributario f a la frequenza dell aggregato f ta la frequenza del tributario all interno dell aggregato (si considera la frequenza massima possibile cioè utilizzando sempre come dati i bit di opportunità di giustificazione) Sia e l errore in parti per milione (ppm), le frequenza effettive si ricavano a partire da quelle nominali: f t-eff = f t-nom ± f t-nom = f t-nom ±e/10 6 f t-nom f a-eff = f a-nom ± f a-nom = f a-nom ±e/10 6 f a-nom f ta-eff = f ta-nom ± f ta-nom = f ta-nom ±e/10 6 f ta-nom 61 Condizioni di funzionamento Affinché la multiplazione plesiocrona funzioni correttamente, devono essere rispettate le condizioni di non overflow e di non underrun. Considerando le frequenze effettive esse si possono esprimere così: non overflow: f t-eff < f ta-eff non underrun: f ta-eff M/(M+1)< f t-eff (a) oppure fslip < fa-eff / N (b) oppure fslip < fta-eff /(M+1) (c) dove fslip = f ta-eff -f t-eff 62

32 Condizioni di funzionamento Le tre condizioni di non underrrun sono equivalenti: (b) fslip < fa-eff / N (f ta-eff -f t-eff )< f a-eff /N f ta-eff -f t-eff < f ta-eff N /(M+1) /N (c) f ta-eff -f t-eff < f ta-eff /(M+1) f ta-eff -f ta-eff /(M+1) - f t-eff < 0 f ta-eff (1-1/(M+1)) - < f t-eff (a) f ta-eff M/(M+1)< f t-eff 63 Condizioni di funzionamento Considerando le frequenze nominali e gli errori, le condizioni di corretto funzionamento si possono esprimere così: non overflow: f t-nom + f t-nom < f ta-nom - f ta-nom non underrun: (f ta-nom + f ta-nom ) M/(M+1)< f t-nom - f t-nom (a) oppure (f ta-nom + f ta-nom -f t-nom + f t-nom )< (f a-nom + f a-nom )/N (b) oppure (f ta-nom + f ta-nom -f t-nom + f t-nom )< (f ta-nom + f ta-nom )/(M+1) (c) 64

33 Schema del Multiplatore Plesiocrono Altri tributari TRIBUTARIO ESTRAZ. TEMP. Indirizzo scrittura CONTAT. SCRITT. SINCRONIZZATORE BUFFER Indirizzo lettura CONTAT. LETT. Overhead Giustificazione OROLOGIO "REGOLARE" ~ SEGNALE MULTIPLO OROLOGIO MULTIPLEX OROLOGIO "REGOLARE" OROLOGIO "BUCATO" CONTROLLO GIUSTIFICAZIONE Inibizione per giustificazione Inibizione per overhead e altri tributari GENERATORE TEMPI DI TRAMA Gestione dell'opportunità di giustificazione 65 Schema del Demultiplatore Plesiocrono SEGNALE MULTIPLO DESINCRONIZZATORE BUFFER TRIBUTARIO ESTRAZ. TEMP. ALLINEAT. TRAMA CONTROLLO GIUSTIF. Indirizzo scrittura Indirizzo lettura OROLOGIO "REGOLARE" Inibizione per overhead e altri tributari CONTAT. SCRITT. Inibizione per giustificazione OROLOGIO "BUCATO" PLL CONTAT. LETT. OROLOGIO "REGOLARE" 66

34 Gerarchia PDH Europea Trame della gerarchia plesiocrona Europea 67 Multiplex E2 A S T MG T MG T MG OG T Multiplex E3 A S T MG T MG T MG OG T Multiplex E4 A S T MG T MG T MG T MG T MG OG T MG : Messaggio di Giustificazione OG : Opportunità di giustificazione T : Tributari A : Allineamento 68

35 Struttura di trama del multiplex E MG MG MG OG A S T I II III IV T I II III IV T I II III IV I II III IV T A A Parola di allineamento ( ) S Bit di Servizio (B 11, B 12 ) T Bit Informativi ottenuti leggendo ciclicamente bit a bit i quattro tributari MG Messaggio di Giustificazione (ripetuto tre volte per correggere errori singoli) OG Bit di opportunità di giustificazione 69 I bit di segnalazione di giustificazione (chiamati Messaggio di giustificazione ) nella trama E2 sono ripetuti 3 volte per ciascun tributario. In ricezione viene presa una decisione con la tecnica del voto a maggioranza. Ad esempio se due bit indicano che ci deve essere giustificazione e un bit no, il ricevitore assume che ci sia giustificazione. In questo caso si risolvono i problemi dovuti ad un eventuale errore singolo su un bit. 70

36 Capacità di sincronizzazione MG MG MG OG A S T I II III IV T I II III IV T I II III IV I II III IV T A Esempio trama del multiplex E2 (8 Mbit/s): F 0 = 8448 kbit/s Bit per trama N =848 Bit per tributario M = 205, M+1 = 206 (con o senza stuffing) Periodo di trama = 848/ µs F ta-min = /848 = 2042 kbit/s F ta-max = /848 = 2052 kbit/s F t_min = 2048 kbit/s 50ppm = kbit/s F t_max = 2048 kbit/s + 50ppm = kbit/s F ta-min <F t_min <F t_max <F ta-max N.B. Per semplicità in questo esempio si è considerato per il flusso aggregato la velocità nominale e non quella effettiva 71 Schema di un Multiplatore PDH Tributari x/y Aggregato Tributari x/z Aggregato x x x x Rx M U X Tx y x x x x Rx M U X Tx z x x x x Tx D E M U X Rx y x x x x Tx D E M U X Rx z Singolo Salto Doppio Salto Tributario x Aggregato y Tributario x Aggregato z

37 Multi-Demultiplazione 2/140 Mbit/s 2/34 34/140 M UX 34/140 2/34 D E M D E M 2/34 M UX D E M 2/34 M U X D E M U X M UX 2/34 D E M M UX 2/34 M UX D E M 2/34 M UX D E M D E M U X M U X D E M M UX 2/34 D E M M UX 2 Mbit/s 34 Mbit/s 140 Mbit/s 34 Mbit/s 2 Mbit/s 73 Dove siamo? Tecniche di multiplazione, PCM e PDH» Tecniche di multiplazione (FDM, TDM, CDM)» Multiplazione numerica PCM» Multiplazioni numeriche, multiplazione plesiocrona, PDH SDH, multiplazione, apparati e reti» Multiplazione sincrona» Motivazioni per l SDH» Stratificazione, Trama SDH» Puntatori e sincronizzazione» Apparati, interconnessione in rete e protezione 74

38 Multiplazione numerica mesocrona I cronosegnali delle sorgenti tributarie operano tutti alla stessa frequenza istantanea (almeno in media) Il cronosegnale del multiplex numerico è sincrono (in effetti, mesocrono) con i tributari e a frequenza multipla degli stessi Non è possibile mantenere sincronismo perfetto per:» fluttuazione del tempo di propagazione nei mezzi trasmissivi» instabilità dei clock» estrazione del clock per la rigenerazione Le variazioni di fase vengono dette:» jitter (variazioni veloci )» wander (variazioni lente ) 75 Multiplazione numerica mesocrona Una memoria (buffer) viene inserita tra la lettura del flusso tributario e il suo inserimento nel flusso aggregato (lo stesso si faceva con la multiplazione plesiocrona ) Il buffer serve per:» assorbire le variazioni di fase tra i tributari e l aggregato» consente di inserire l overhead nel flusso tributario La frequenza del multiplex è maggiore della somma di quelle dei tributari per dare spazio alle cifre addizionali:» parola di allineamento» informazioni di servizio (allarmistica e gestione) 76

39 Schema del Multiplatore mesocrono Tributario Estrazione clock Orologio regolare = F T Memoria elastica a N celle Indirizzo di scrittura Indirizzo di lettura Bit ausiliari Altri tributari Aggregato Contatore di scrittura Comparatore indirizzi Contatore di lettura Inibizione per slip: in teoria non è necessaria in pratica si! Orologio non regolare Circuito di controllo Inibizione per bit ausiliari e altri tributari Generatore tempi di trama Orologio multiplatore F 0 77 Schema del Demultiplatore mesocrono Aggregato Memoria elastica Tributario Estrazione clock Allineamento trama Indirizzo di scrittura Indirizzo di lettura Inibizione per bit ausiliari e altri tributari Contatore scrittura Orologio non regolare Controllo temporizzazione Contatore lettura Orologio regolare = F T Anche il demultiplatore ha una memoria tampone di pochi bit per riempire i vuoti presenti nel flusso dovuti all estrazione dei bit di allineamento e di servizio 78

40 Slip di sincronizzazione Fluttuazioni di fase abbastanze ampie possono portare al riempimento (perdita di bit) o svuotamento (ripetizione di bit) del buffer tampone (slip statistici ) Anche nelle reti mesocrone sono necessari meccanismi di sincronizzazione. 79 Dove siamo? Tecniche di multiplazione, PCM e PDH» Tecniche di multiplazione (FDM, TDM, CDM)» Multiplazione numerica PCM» Multiplazioni numeriche, multiplazione plesiocrona, PDH SDH, multiplazione, apparati e reti» Multiplazione sincrona» Motivazioni per l SDH» Stratificazione, Trama SDH» Puntatori e sincronizzazione» Apparati, interconnessione in rete e protezione 80

41 Requisiti di una rete trasmissiva In passato le reti trasmissive realizzavano collegamenti puntopunto la cui capacità era limitata dalla banda disponibile dei portanti e dalla massima complessità degli apparati. L overhead era limitato allo stretto indispensabile Oggi, grazie alle fibre ottiche in grado di trasmettere flussi di capacità virtualmente illimitata (terabit/s) ed all evoluzione tecnologica, una rete trasmissiva, oltre al trasferimento, deve offrire altre caratteristiche: disponibilità del collegamento (protezione - protection): 1+1 o 1:N; ripristino (restoration): reistradamento dei flussi flessibilità (sistemi di gestione centralizzati): add-drop; permutazione qualità: misura delle prestazioni; monitoraggio allarmi basso costo operativo (sistemi di supervisione centralizzati) fast provisioning Multiplatore Add-Drop Multiplatore Add-Drop (ADM): inserisce e preleva i tributari da un flusso aggregato. Le sue due interfacce di linea, East e West, permettono di inserirlo lungo un collegamento trasmissivo In figura è mostrato un ADM in configurazione lineare di Add-Drop con protezione Tributari n... ADM Aggregato Esercizio Wesr Protezione ADM Aggregato Esercizio East Protezione ADM n Tributari n Tributari 82

42 RED (Ripartitori Elettronici Digitali) RED o Digital Cross Connect (DXC): permuta i flussi contenuti negli aggregati ad alta velocità e gli eventuali tributari attestati localmente. Monitorizza la qualità dei flussi. Multi/ demultiplexing Multi/ demultiplexing MUX MUX Aggregati MUX Matrice di Permutazione MUX Aggregati MUX MUX Tributari n 83 Permutazione automatica dei nodi La rete magliata, la ridondanza della capacità installata e la permutazione automatica dei nodi consentono la creazione agevole dei percorsi trasmissivi (path) e, nel caso di malfunzionamenti, il ripristino della connessione attraverso un percorso alternativo RED B X Tributario RED A RED C X Tributario Percorso normale Percorsi alternativi RED D 84

43 Svantaggi della PDH Scarsa capacità disponibile nella trama per scopi di esercizio e manutenzione (in pratica, gestione a livello di collegamento) Approccio manuale per la gestione del sistema (es. per il reinstradamento dei flussi) e la manutenzione della rete, con conseguente difficoltà di operare riconfigurazione e protezione del traffico Necessità di demultiplazione completa del segnale di linea fino al livello gerarchico del tributario che si vuole estrarre (multiplazione asincrona) Mancanza di uno standard mondiale comune, con difficoltà di interconnessione delle reti di diversi operatori Sistemi di linea proprietari, con conseguenti difficoltà di creare un effettivo ambiente multi-vendor Vantaggi della SDH 85 Flessibilità di gestione dei flussi trasmissivi Interfacce ottiche standard Protezione automatica del traffico Funzioni evolute di esercizio e manutenzione 86

44 Flessibilità di gestione: Efficienti funzioni di Add-Drop Nell aggregato PDH sono visibili solo i tributari di ordine gerarchico immediatamente inferiore a causa del meccanismo di stuffing concatenato Si deve perciò multiplare/demultiplare l aggregato fino alla velocità pari a quella del tributario da inserire o prelevare L onerosità di tali operazioni porta a ridurne l occorrenza riservandole ai livelli gerarchici più alti (34, 140 Mbit/s); la rete è poco flessibile e con modesto utilizzo della capacità nominale L SDH fornisce, invece, l accesso diretto a tutti i tributari di interesse attraverso un entità informativa, detta puntatore Ciò consente una rete più flessibile ed efficiente in quanto tutti gli apparati in rete sono in grado di eseguire operazioni di adddrop distribuite a 2, 34 e 140 Mbit/s 87 Add-Drop di un 2 Mbit/s da un 140 Mbit/s in PDH 140/34 34/140 f.o. Rx D E M U X M U X Tx f.o. 34/8 8/34 D E M U X M U X 8/2 2/8 D E M U X M U X 2 Mbit/s 2 Mbit/s 88

45 Interfacce ottiche standard Per garantire la compatibilità trasversale (Multi-Vendor e Multi- Operator environment: mid-fiber meet) fra apparati di differenti costruttori sono state specificate le caratteristiche trasmissive (Racc. ITU-T G.957). Ad esempio: lunghezza d onda larghezza spettrale dispersione riflessione sensibilità del ricevitore (minima potenza BER=10-10 ) saturazione del ricevitore (massima potenza BER=10-10 ) Funzioni evolute di esercizio e manutenzione 89 Nel PDH le informazioni di overhead sono molto ridotte. Sono disponibili soltanto alcuni bit di allarmistica e di controllo della qualità, non associati ai singoli tributari, ma al flusso aggregato Nel PDH sono state sviluppate sovrastrutture di supervisione degli allarmi e di misura della qualità (p.e. BER sulla parola di allineamento) non standard e di difficile gestione Nell SDH le informazioni di allarmistica, controllo della qualità e di supervisione sono molto complete e associate anche ai singoli tributari. Si dispone anche di indicativi anagrafici del percorso e delle caratteristiche di equipaggiamento del flusso per verifiche di congruenza da parte degli apparati attraversati Tutto l overhead è inserito nella trama SDH senza sovrastrutture 90

46 Pro s Struttura stratificata della rete trasmissiva Multiplazione di flussi di capacità diversa e con standard differenti, Efficienti funzioni di Add-Drop e Cross-Connect (one step multiplexing) Funzioni di supervisione evolute Protezione automatica del traffico Compatibilità trasversale (un unico standard mondiale) Concepito per una rete trasmissiva (PDH è orientato al collegamento) Crescita verso velocità superiori facilitata da modularità e parallelismo permesso dal sincronismo Con s SDH: Elementi caratteristici Trasporto di 63 flussi a 2 Mbit/s, o 3 flussi a 34 Mbit/s nella trama STM-1 rispetto a rispettivamente 64 flussi a 2 Mbit/s, o 4 flussi a 34 Mbit/s trasportati nella trama a 140 Mbit/s Necessità di distribuire i cronosegnali di sincronizzazione 91 Cronologia della SDH giugno 1986 (Ginevra)» inizio lavori in SG-XVIII CCITT su proposta degli USA gennaio 1988 (Seul)» prima bozza Racc. G.707, G.708 e G.709 novembre 1988 (Ginevra)» approvate Racc. G.707, G.708 e G.709» si lavora sulle altre Racc. febbraio 1990 (Parigi)» primo accordo in ETSI/TM3 maggio 1992 (Dusseldorf)» approvate le prime Racc. CCIR su ponti radio SDH Raccomandazioni sulla rete di trasporto dal 1995 al

47 Livelli gerarchici SDH e SONET La multiplazione SDH definisce quattro livelli (Racc. ITU-T G.707), tutti basati su trame di durata 125 µs» Le trame e i segnali dei vari livelli gerarchici SDH sono detti STM-N (Synchronous Transport Module di livello N)» i segnali dei vari livelli gerarchici SONET sono detti STS-N (Synchronous Transport Signal di livello N) o anche OC-N (Optical Carrier di livello N) STM-256 STS Mb/s 93 Dove siamo? Tecniche di multiplazione, PCM e PDH» Tecniche di multiplazione (FDM, TDM, CDM)» Multiplazione numerica PCM» Multiplazioni numeriche, multiplazione plesiocrona, PDH SDH, multiplazione, apparati e reti» Multiplazione sincrona» Motivazioni per l SDH» Stratificazione, Trama SDH» Puntatori e sincronizzazione» Apparati, interconnessione in rete e protezione 94

48 Stratificazione della SDH Strato di Circuito Strato di Cammino Strato di Cammino di Ordine Inferiore Strato di Cammino di Ordine Superiore Strato dei Mezzi di Trasmissione Strato di Sezione Strato di Sezione di Multiplazione Strato di Sezione di Rigenerazione Strato del Mezzo FIsico 95 Strati e capacità della SDH Strato di Cammino di Ordine Inferiore Strato di Cammino di Ordine Superiore Strato dei Mezzi Trasmissivi SONET VC-11 (1664 kbit/s) VC-12 (2240 kbit/s) VC-2 (6848 kbit/s) VC-2-nc (n x 6848 kbit/s) VC-3 (48960 kbit/s) VC-4 ( kbit/s) VC-4-nc (n x kbit/s) OC-1 o STM-0 (51840 kbit/s) OC-3 o STM-1 ( kbit/s) OC-12 o STM-4 ( kbit/s) OC-48 o STM-16 ( kbit/s) OC-192 o STM-64 ( kbit/s) ETSI SDH VC-11 (1664 kbit/s) (*) VC-12 (2240 kbit/s) VC-2 (6848 kbit/s) VC-2-nc (n x 6848 kbit/s) VC-3 (48960 kbit/s) VC-4 ( kbit/s) VC-4-nc (n x kbit/s) STM-1 ( kbit/s) STM-4 ( kbit/s) STM-16 ( kbit/s) STM-64 ( kbit/s) (*) Portato nella capacità di un VC-12 96

49 Stratificazione della SDH Strato di Circuito Strato di Cammino Cammino (Path) POH Strato dei Mezzi di Trasmissione Sezione di rigenerazione RSOH Sezione di multiplazione MSOH Sezione di rigenerazione RSOH Sezione di multiplazione MSOH Sezione di rigenerazione RSOH Tributari PDH MUX SDH STM-N RIG. SDH STM-N MUX SDH STM-N MUX SDH Tributari PDH Multiplexer SDH Rigeneratore SDH 97 Rappresentazione della trama STM 270 x 9 byte A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A Byte 2 1 Sequenza di trasmissione A = Parola di allineamento 98

50 Schema della trama SDH Trama STM-N 99 Schema della trama SDH La matrice è trasmessa per righe, da sinistra a destra 2430 byte (19440 bit) per trama STM-1 in 125 µs; ogni byte della trama rappresenta un canale a 64 kbit/s Section Overhead» è diviso in» Regenerator Section OverHead (RSOH)» Multiplexer Section OverHead (MSOH)» svolge funzioni di allineamento di trama, monitoraggio delle prestazioni, trasporto di informazioni di gestione Puntatore AU» indica dove leggere il carico pagante 100

51 Multiplazione sincrona SDH Gli schemi di multiplazione descrivono le modalità con cui ogni segnale della gerarchia PDH viene inserito (mapped) nella trama SDH come tributario La multiplazione sincrona in SDH è basata su regole complesse che combinano diversi "mattoncini" (strutture numeriche) via via come scatole cinesi secondo lo schema di multiplazione» le strutture numeriche sono insiemi di byte costruiti in accordo a prefissati formati, aventi dimensione fissa» le strutture numeriche possono essere inserite una dentro l'altra o interallacciate byte a byte I Contenitori Virtuali 101 Tra le strutture numeriche, i Virtual Container (VC) sono il mattone di base e l'elemento più innovativo rispetto al PDH» Virtual: sono strutture logiche, esistono solo all interno di STM-N» Container: contengono informazione degli strati clienti Un VC è un insieme strutturato di byte nel quale è possibile inserire i bit di un tributario (es. un flusso PDH) o altre strutture numeriche I VC sono individualmente e indipendentemente accessibili attraverso un puntatore associato ad essi (multiplazione sincrona) 102

52 Regole di multiplazione Le regole di multiplazione che combinano le strutture numeriche fino a formare una trama STM-N sono descritte dagli standard Sono definiti tre tipi di relazioni tra strutture numeriche:» mapping di un carico informativo (es. segnale PDH) in un Container (eventualmente con giustificazione per inserire un segnale con frequenza variabile in un Container di dimensione fissa)» multiplazione sincrona di uno o più strutture numeriche in un'altra (per es. interallacciamento byte a byte, aggiunta di byte) con relazione fissa di fase» allineamento di fase di una struttura dentro un'altra con codifica della relazione di fase in un puntatore Synchronous Transport Module STM-N 103 Sono le strutture numeriche che costituiscono il supporto per il livello di sezione della rete SDH; esse rappresentano le trame dei diversi ordini gerarchici della gerarchia sincrona Ogni STM è costituito da» una capacità utile di trasporto (AUG)» una capacità di servizio relativa alle sezioni, Section OverHead (SOH), con funzioni di allineamento di trama, controllo del tasso di errore e di O&M Il formato del STM-N contiene» N AUG interallacciati byte a byte» un SOH di struttura analoga a quella che si otterrebbe interallacciando byte a byte N SOH di trame STM-1 104

53 Stratificazione e strutture numeriche Servizio a 64 kbit/s Servizio a pacchetto Linee a circuito affittate Strato di Circuito VC-11 VC-12 VC-2 VC-3 VC-3 VC-4 Ordine Inferiore Ordine Superiore Strato di Cammino AUG + MSOH AUG + MSOH + RSOH (STM-N) AUG + MSOH + RSOH (STM-N) Sezione di Multiplazione Sezione di Rigenerazione Mezzi Trasmissivi Strato dei Mezzi Trasmissivi 105 Inserimento di un VC-4 nell AU-4 H1 Y Y H2 1 1 H3 H3 H3 AU J1 1 B3 C2 G1 F2 VC-4 H4 F3 K3 N

54 Administrative Unit AU-4: struttura H1 Y Y H2 1 1 H3 H3 H x 9 byte in 125 µs = kbit/s di capacità di trasporto 107 Esempio Percorso di multiplazione di un flusso PDH a 140 Mbit/s 108

55 Composizione del C-4 il C-4 ha dimensione fissa» 260 colonne x 9 righe = 2340 byte......ma ospita un numero variabile di bit di tributario Mb/s grazie alla giustificazione positiva» 1 bit di opportunità di giustificazione per riga» 5 cifre C di segnalazione giustificazione per bit di opportunità: sono corretti fino a due errori i bit di opportunità di giustificazione permettono di sistemare i bit in più o in meno che arrivano dal tributario Mb/s (±15 ppm di tolleranza di frequenza), è l esempio del mapping di un carico informativo 109 Schema di una riga di C-4 110

56 Dove siamo? Tecniche di multiplazione, PCM e PDH» Tecniche di multiplazione (FDM, TDM, CDM)» Multiplazione numerica PCM» Multiplazioni numeriche, multiplazione plesiocrona, PDH SDH, multiplazione, apparati e reti» Multiplazione sincrona» Motivazioni per l SDH» Stratificazione, Trama SDH» Puntatori e sincronizzazione» Apparati, interconnessione in rete e protezione 111 Funzione dei puntatori Puntatore AU: è utilizzato per specificare l offset del carico utile di un VC di ordine superiore rispetto alla struttura di trama di multiplazione che lo contiene» Ad esempio, il puntatore AU-4 indica la posizione del primo byte del VC-4, libero di muoversi all'interno della trama Puntatore TU: è usato per specificare l offset del carico utile di un VC di ordine inferiore rispetto alla trama del VC di ordine superiore in cui è inserito I puntatori permettono l'allineamento dinamico dei VC, è il caso dell allineamento di fase 112

57 Allineamento di fase del VC-4 nel STM-1 I VC possono avere fase variabile rispetto alla struttura numerica che li contiene Il puntatore è riferito al primo byte a destra della IV riga di OH I VC si trovano a cavallo di più trame Perché allinearsi dinamicamente? 113 Per compensare in un NE le fluttuazioni di fase tra i VC in ingresso (clock del NE che li origina) il segnale STM-1 in uscita (clock locale) 114

58 Generazione del puntatore Orologio di apparato: Synchronous Equipment Clock (SEC) Il buffer assorbe le variazioni di fase tra i VC in ingresso all'apparato e le trame in uscita Il valore del puntatore è aggiornato quando lo stato di riempimento del buffer supera la soglia inferiore o quella superiore 115 Aggiornamento del puntatore Il puntatore è aggiornato quando il buffer del Pointer Processor si riempe o si svuota oltre le soglie a causa delle variazioni di fase relative degli orologi 116