Sommario della Parte 1

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1 Sommario della Parte 1 Tecniche di multiplazione, PCM e PDH Tecniche di multiplazione Multiplazione numerica PCM Multiplazione numerica asincrona (PDH) SDH, multiplazione, apparati e reti Perché l SDH Multiplazione sincrona Strutture numeriche Puntatori Funzioni dell overhead di trama Apparati Interconnezzione in rete e protezione Sincronizzazione nelle reti numeriche Caratterizzazione degli orologi Jitter e wander Reti di sincronizzazione

2 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

3 Allineamento di fase del VC-4 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

4 Perché allinearsi dinamicamente? 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)

5 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

6 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

7 Esempio di evoluzione del buffer di PP (1/2) lettura scrittura scrittura Evento di giustificazione positiva scrittura Evento di giustificazione negativa

8 Esempio di evoluzione del buffer di PP (2/2) lettura scrittura lettura Evento di giustificazione positiva lettura Evento di giustificazione negativa

9 Formato dei byte di puntatore (1/2) H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 H3 AU-4 H1 H2 H3 AU-3 TU N N N N s s I D I D I D I D I D Valore del puntatore Opportunità di giustificazione negativa V1 V2 V3 Opportunità di giustificazione positiva TU-11 TU-12 TU-2

10 Formato dei byte di puntatore (2/2) I byte H1 e H2 non usati per il puntatore nel caso di AU-4 sono codificati con 1001ss11 e rispettivamente I valori dei campi Valore del Puntatore e Signal Type (ss) del puntatore sono codificati come segue Puntatore Signal Type Valore del puntatore AU AU TU TU TU TU

11 Codifica del puntatore AU-4 4 (1/2)

12 Codifica del puntatore AU-4 4 (2/2) bit 1-4: NDF indica una reinizializzazione del valore del puntatore bit 5-6: indica il tipo di AU contenuto (informazione utilizzata solo nel caso di schema di multiplazione ITU-T) bit 7-16: puntatore il valore numerico della posizione del VC-4 nella trama (da moltiplicare per 3) i valori legali sono con 0 si indica il primo byte a destra del terzo H3

13 Esempio di giustificazione positiva

14 Esempio di giustificazione negativa

15 Regole di generazione del puntatore AU-4 In condizioni normali NDF=0110, puntatore = inizio VC-4 In caso di giustificazione positiva, si invertono i bit I, i byte di opportunità di giustificazione non contengono dati significativi, e dalla trama seguente il puntatore è incrementato di 1 (modulo 782) In caso di giustificazione negativa, si invertono i bit D, i byte H3 contengono 3 byte di dati, e dalla trama seguente il puntatore è decrementato di 1 (modulo 782) Se l'allineamento del VC-4 cambia bruscamente di più di 3 byte, si inverte NDF e il puntatore è immediatamente aggiornato Dopo una giustificazione non sono permessi altri movimenti per le 3 trame seguenti

16 Puntatore per AU-4-xc Nel caso di concatenamento di x AU-4, i relativi payload rimangono solidali in presenza di scorrimenti rispetto alla struttura STM di trasporto Il puntatore AU-4-xc è ottenuto mediante interallacciamento di byte degli x puntatori delle unità concatenate Solo il primo degli x puntatori mantiene la sua funzione Per gli altri x 1 puntatori i byte H1 e H2, normalmente usati per il puntatore, sono codificati con i byte 1001ss11 e rispettivamente Questa particolare codifica è usata per segnalare la concatenazione

17 Puntatore AU-3 3 e TU-3 La codifica, generazione e uso del puntatore nelle strutture AU-3 e TU-3 è del tutto analoga a quella del puntatore AU-4 L unica differenza consiste nel fatto sono referenziati i singoli byte anzichè blocchi di tre byte contigui Il byte di giustificazione (positiva e negativa) è quindi uno solo

18 Interpretazione del puntatore norm_point=normal pointer inv_point=invalid pointer NDF = New Data Flag LOP = Loss Of Pointer AIS = AU/TU-AIS

19 Sommario della Parte 1 Tecniche di multiplazione, PCM e PDH Tecniche di multiplazione Multiplazione numerica PCM Multiplazione numerica asincrona (PDH) SDH, multiplazione, apparati e reti Perché l SDH Multiplazione sincrona Strutture numeriche Puntatori Funzioni dell overhead di trama Apparati Interconnezzione in rete e protezione Sincronizzazione nelle reti numeriche Orologi Jitter e wander Reti di sincronizzazione

20 Overhead (1/2) L overhead della SDH è riconducibile a quattro tipi overhead specifici del payload: introdotti nell adattamento di un carico informativo di uno strato cliente entro una struttura numerica dello strato servente (funzione di adattamento); esempi sono il puntatore TU, la segnalazione di giustificazione overhead indipendenti dal payload: sono caratteristici dello strato servente e perciò definiti e trattati in modo indipendenti dallo specifico strato cliente (funzione di terminazione del trail); esempi sono il controllo di errore, l etichetta di percorso overhead di strati ausiliari: si tratta di capacità messa a disposizione per reti di strati ausiliari; esempi sono i canali di comunicazione dati per la TMN e i canali fonici di manutenzione overhead non allocato: sono byte non ancora assegnati ad alcuno scopo, riservati per usi futuri

21 Overhead (2/2) Il Path Overhead (POH) è l informazione associata al livello di percorso (VC), creata all ingresso della rete SDH ed esaminata all uscita Il Section Overhead (SOH), trattato a livello di aggregato SDH (STM), e si divide in Regenerator SOH (RSOH), trattato in tutti gli apparati SDH Multiplexer SOH (MSOH), trattato in tutti gli apparati SDH eccetto i rigeneratori

22 Stratificazione della rete SDH

23 Percorso e Sezione Il livello di percorso (Path Layer) è l insieme delle risorse trasmissive che vanno dal primo terminale SDH che riceve il tributario (VC, Virtual Container) all ultimo terminale SDH che restituisce il flusso tributario. (i terminali SDH suddetti sono pertanto o un multiplatore, terminale o Add-Drop, o un RED sincrono) Il livello di sezione trasmissiva (Section Layer) è definito fra interfacce che trattano flussi aggregati ed è suddiviso in: Strato della sezione di Multiplazione (Multiplexer Section Layer), porzione compresa tra due terminali SDH Strato della sezione di Rigenerazione (Regenerator Section Layer), porzione di collegamento compresa tra un terminale SDH e un rigenetore oppure tra due rigeneratori

24 Livelli di trasporto e overhead Percorso di ordine inferiore tra due punti della rete in cui il POH del VC-i viene scritto e letto ( i=11, 12, 2, 3) Percorso di ordine superiore tra due punti della rete in cui il POH del VC-4 (VC-3) viene scritto e letto Sezione di multiplazione tra due punti in cui il MSOH viene scritto e letto Sezione di rigenerazione tra due punti in cui il RSOH viene scritto e letto

25 Interfaccia tra strati cliente e servente Intralayer Adaptation Intralayer Adaptation AP TRAIL AP Client Layer Server Layer TCP Network Connection TCP

26 Collegamento bidirezionale e allarmi Path/Trail/Connection Termination Source problema LOP LOF AIS TIM SLM UNEQ Path/Trail/Connection Termination Sink Sink Vicino (Near) allarme Source Remoto (Far) LOP = Loss Of Pointer LOF = Loss Of Frame AIS = Alarm Indication Signal TIM = Trace Identification Mismatch SLM = Signal Label Mismatch UNEQ = Unequipped

27 Allarmi di sezione: MS-AIS Multiplexer Section Alarm Indication Signal Inviato a valle dal Rigeneratore per indicare che è stato rilevato un guasto nella sezione precedente In trasmissione viene inviato un segnale STM-N con RSOH valido ed i restanti bit tutti posti a 1 In ricezione il Terminale rileva l'allarme dalla lettura della configurazione 111 nei bit 6,7,8 del byte K2 dello MSOH per almeno 3 trame consecutive L'allarme è rimosso dalla ricezione di almeno 3 trame consecutive con i bit 6,7,8 di K2 diversi da 111

28 Allarmi di sezione: MS-RDI (ex FERF) Multiplexer Section Remote Defect Indication (ex Far End Receiver Failure) Segnale utilizzato per indicare al Terminale a monte che si è ricevuto un MS-AIS o che si è rilevato un guasto nella sezione Il segnale è rilevato dalla ricezione della configurazione 110 nei bit 6,7,8 del byte K2 in almeno 3 trame consecutive La segnalazione dell'allarme è rimossa dalla ricezione di almeno 3 trame consecutive con i bit 6,7,8 del byte K2 diversi da 110 La trasmissione di MS-AIS sovrascrive la MS-RDI

29 Allarmi di percorso: AU-AIS AIS e TU-AIS Administrative and Tributary Unit Alarm Indication Signal Inviato a valle in seguito alla ricezione di un AU-AIS (TU-AIS) o alla transizione nello stato Loss of Pointer (LOP) In trasmissione vengono posti a 1 tutti i bit della struttura AU (TU) (compreso il puntatore) L'allarme è rilevato dalla ricezione di tutti 1 nel puntatore, cioè i byte V1 e V2 per il TU-2/-11/-12 AIS e i byte H1 e H2 per lo AU-AIS/TU-3 AIS, per 3 trame consecutive L'allarme è rimosso dalla ricezione di un puntatore valido per 3 trame consecutive o da NDF

30 Allarmi di percorso: HOP/LOP RDI Higher Order Path Remote Defect Indication Inviato a monte alla ricezione di un AU-AIS o un TU-AIS relativo alla struttura TU-3 Indicato ponendo a 1 il bit 5 del byte G1 del HO-POH corrispondente Lower Order Path Remote Defect Indication Inviato a monte alla ricezione di un TU-AIS relativo alle strutture TU-11, TU-12, TU-2 Indicato ponendo a 1 il bit 8 del byte V5

31 Allarmi di percorso: REI (ex FEBE) Remote Error Indication (ex Far End Block Error) Utilizzato per inviare a monte informazioni sulla qualità di trasmissione Invia nel byte M1 il numero di errori rilevati dal BIP-24xN ricevuto nel MSOH del STM-N Invia nel byte G1 il numero di errori rilevati dal BIP-8 ricevuto nel POH del VC-3/-4 Invia nel byte V5 il numero di errori rilevati dal BIP-2 ricevuto nel POH dei VC-11/-12/-2

32 Section OverHead dell STM * * * * * * * * * A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 X X B1 D1 E1 D2 F1 D3 AREA PUNTATORE X X RSOH A1, A2 allineamento di trama J0 identificatore della sezione di rigenerazione B1 rivelazione di errore (BIP-8) E1 canale fonico di servizio F1 canale a disposizione del gestore D1- D3 canali dati per gestione di rete B2 D4 D7 D10 S1 X * B2 B2 K1 K2 D5 D8 D11 M1 D6 D9 D12 E2 MSOH Byte riservati per uso nazionale Byte riservati per futura standardizzazione Byte dipendenti dal mezzo Byte non rimescolati (scrambled) X X B2 rivelazione di errore (BIP-24) K1, K2 canale per la protezione automatica D4 - D12 canali dati per gestione di rete S1 stato di sincronizzazione M1 Remote Error Indication (REI), ex FEBE, trasmette all indietro le violazioni di parità di blocco valutate attraverso il BIP-24 E2 canale fonico di servizio RSOH = Regenerator Section OverHead MSOH = Multiplexer Section OverHead

33 Overhead della Sezione di Rigenerazione

34 Significato dei byte di RSOH A1, A2 (6 x N byte) byte di allineamento (A1= , A2= ) J0 (N byte) Identificatore della sezione di Rigenerazione B1 controllo parità (BIP-8) sulla trama precedente, dopo lo scrambling E1 canale di servizio per comunicazioni vocali accessibile nei rigeneratori (RSOH EOW) F1 canale di utente (per es., connessioni vocali temporanee per scopi di manutenzione) D1-D3 canale a 192 kb/s per scambio di informazioni di gestione (DCC, di sezione di rigenerazione)

35 Overhead della Sezione di Multiplazione

36 Significato dei byte di MSOH B2 (3 x N byte) parità (BIP-24 x N) sulla trama precedente tranne RSOH K1, K2 protocollo di segnalazione per la protezione automatica della sezione (Automatic Protection Switching, APS) e allarmi E2 canale di servizio per comunicazioni vocali accessibile nei punti di terminazione di sezione di multiplazione (MSOH EOW) D4-D12 canale a 576 kb/s per scambio informazioni di gestione (DCC di sezione di multiplazione) S1 (bit 5-8) indica il tipo di orologio che genera il segnale di sincronizzazione (Synchronization Status Message, SSM) M1 porta indietro il numero di errori rilevati dai byte B2 (MS Remote Error Indication, REI) Z1, Z2: funzioni ancora da definire

37 Algoritmo di allineamento di trama (1/4) La Frame Alignment Word (FAW) è costituita dai 16 bit dell ultimo byte A1 e il primo byte A2 Nella fase di ricerca dell'allineamento (fase di hunting) si cerca la FAW nella sequenza di bit ricevuti Nella condizione di allineamento (fase di maintenance) è continuamente verificata la presenza della FAW nella posizione presunta Non è specificato alcun algoritmo particolare di recupero di allineamento. Sono però posti vincoli sulle prestazioni tempo per rivelare uno stato di Out Of Frame (OOF) valore medio del tempo intercorrente tra OOF in presenza di date condizioni di errore sul canale massimo tempo necessario per recuperare il corretto allineamento dal momento in cui è presente un segnale esente da errori e simulazioni la massima probabilità di un riallineamento erroneo in presenza di un segnale esente da errori

38 Algoritmo di allineamento di trama (2/4) Prestazioni In condizioni di allineamento IF il massimo tempo di passaggio a OOF deve essere 625 µs (5 trame) dietro ricezione di un segnale casuale non tramato la ricezione di trame con errori casuali alla Poisson con tasso ε=1e 3 non deve causare più di un OOF ogni 6 minuti Nello stato OOF il massimo tempo di allineamento deve essere 250 µs (2 trame) dietro ricezione di trame prive di errori e di simulazioni della parola di allineamento la probabilità di falso allineamento con un segnale casuale non tramato deve essere 1E-5 per un intervallo di tempo di 250 µs (2 trame)

39 Algoritmo di allineamento di trama (3/4)

40 Algoritmo di allineamento di trama (4/4) Transizioni di stato Se lo stato OOF persiste per [TBD] secondi, si passa a LOF Per evitare il caso di OOF intermittenti, il contatore del tempo in OOF non viene azzerato finchè non si permanga nello stato di allineamento per [TBD] secondi Una volta in LOF, si torna nello stato di allineamento dopo che l'allineamento è mantenuto per [TBD] secondi Per [TBD] sono stati proposti valori da 125 µs a 3 ms (24 trame) 24 trame è il valore comune negli apparati commerciali

41 Identificatore di Sezione (Byte J0) Il byte J0 è usato per trasmettere ripetutamente un identificatore del punto di accesso (Access Point Identifier, APId) alla sezione di rigenerazione, in modo che il ricevitore della sezione possa verificare la sua connessione al trasmettitore desiderato Codifica indirizzo (E.164) J0 Tx Mittente Comparatore Allarme J0 mismatch STM-N Indirizzo del Mittente Destinatario J0 Rx

42 Access Point Identifier L APId è usato da parte del ricevitore per identificare il tracciato di un segnale (a livello di sezione di rigenerazione, di multiplazione o di percorso), cioè la provenienza dal trasmettitore previsto Nella Racc. ITU-T G.831 è specificato un formato per APId composto da 16 byte (uno di CRC) APId nel byte J0 numero tra 0 e 255 o il formato G.831 per uso nazionale o nel dominio di un singolo operatore; il formato G.831 per uso internazionale o tra domini di diversi operatori APId nel byte J1/J2 formato arbitrario a 64 byte o il formato G.831 per uso nazionale o nel dominio di un singolo operatore; il formato G.831 per uso internazionale o tra domini di diversi operatori

43 Controllo Interallacciato di Parità (BIP) Regole per il calcolo della BIP-n su una stringa binaria di n m bit: 8 Segmentare la stringa binaria in m blocchi di n cifre Disporre gli m blocchi verticalmente Associare ad ogni colonna un bit di parità per rendere pari il numero complessivo degli 1 Esempio di calcolo della BIP-8 su 128 bit BIP

44 BIP-8 8 utilizzando il byte B1 Il BIP-8 è calcolato su tutti i bit della trama STM dopo l applicazione dello scrambling e posto nel byte B1 della trama successiva prima dello scrambling scrittura in B1 Calcolo BIP-8 Tx Trama STM-N i+1 esima SCRAMBLER Trama STM-N i-esima lettura del B1 Trama STM-N i+1 esima Confronto Numero Violazioni DESCRAMBLER Calcolo BIP-8 Trama STM-N i-esima Rx

45 BIP-24 utilizzando i byte B2 Il BIP-24 è calcolato su tutti i bit della trama STM dopo l applicazione dello scrambling ad eccezione del RSOH e posto nei byte B2 della trama successiva prima dello scrambling scrittura nei B2 Calcolo BIP-24 Tx Trama STM-N i+1 esima lettura dei B2 SCRAMBLER Trama STM-N i-esima Confronto Numero Violazioni Trama STM-N i+1 esima DESCRAMBLER Calcolo BIP-24 Trama STM-N i-esima Rx

46 Canale Telefonico di Servizio (E1, E2) I bytes E1 e E2 sono utilizzati per comunicazioni foniche di servizio (Engineering Order Wire, EOW); in particolare il byte E1 è accessibile sia a livello di apparati terminali (TL) sia di rigenerazione (RL), mentre il byte E2 è accessibile solo a livello di apparati terminali (TL) E1 E1 E1 TL RL RL TL E2

47 Canale di Comunicazione dei Dati (D1-D12) D12) Sono previsti due canali per il trasporto dei messaggi gestionali (Data Communication Channel, DCC) verso un centro di raccolta; D1-D3 (192 kbit/s) accessibile sia a livello di apparati terminali sia di rigenerazione e D4-D12 (576 kbit/s) accessibile solo a livello di apparati terminali NETWORK MANAGER ELEMENT MANAGER ELEMENT MANAGER ELEMENT MANAGER Q LAN Q LAN Q LAN I/F Q I/F Q I/F Q NE messaggi gestionali in D1-D12 NE NE

48 Impiego dei DCC DCN= Data Communication Network GNE = Gateway Network Element EM = Element Manager NE = Network Element NM = Network Manager R = Router LAN R EM LAN NM R NE Qecc QLAN R R DCN R NE GNE R R NE LAN

49 Stato della Sincronizzazione (S1) Un apparato SDH può essere sincronizzato da: sorgente esterna a 2 MHz aggregato STM-N tributario STM-N oscillatore Interno STM-N 2 Mbit/s STM-N ADM STM-N Uscita esterna di sincronizzazione (2 MHz) Ingresso esterno di sincronizzazione (2 MHz) Il byte S1 consente ad un apparato, sincronizzato tramite interfacce STM-N provenienti da altri apparati, di conoscere la qualità del segnale di sincronizzazione ricevuto e di attuare scambi di sincronizzazione nel caso di degrado della sorgente alla quale è asservito. bit di S1 (5-8) Qualità sincronizzazione Qualità sconosciuta Riservato Qualità G Riservato Qualità G.812, transit Riservato Riservato Riservato Qualità G.812, local Riservato Riservato Qualità SETS (orologio interno) Riservato Riservato Riservato Non usare per la sincronizzazione

50 Utilizzo del byte S1 L ADM #1, inizialmente sincronizzato dalla sorgente esterna, perde tale sincronismo 2 MHz 2 MHz #3 ADM STM-N 2 MHz #1 ADM #3 ADM STM-N 2 MHz #1 ADM STM-N #2 ADM STM-N #2 ADM Le informazioni sulla qualità della sincronizzazione permettono all ADM #3 di sincronizzarsi sull ADM-2 quando l ADM-1 passa in free running

51 Indicazione Remota di Errore (M1) L apparato, rilevate le violazioni sul flusso dati ricevuto tramite BIP-24, invia all apparato trasmittente il numero di violazioni tramite il byte M1 Bit Codifica 0 Violazioni BIP 1 Violazioni BIP 2 Violazioni BIP 3 Violazioni BIP [1] [4] Decodifica ed elaborazione M1 STM-1 Tx Rx Violazioni BIP 0 Violazioni BIP 0 Violazioni BIP [3] M1 Tx Violazioni BIP Codifica del byte M1 per la trama STM-1 [2] Codifica Calcolo BIP-24 Rx

52 Section Overhead - STM

55 Overhead di Percorso VC-4 J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1 VC-4 POH C-4

56 Significato dei byte di HO-POH J1 (path trace) trasmette ripetutamente una sequenza di identificazione (HO Path APId) B3 controllo parità (BIP-8) sul VC-3/VC-4 precedente C2 (signal label) indica la composizione del VC-3/VC-4 H4 dipendente dal payload (es. indicatore multitrama dei VC di ordine inferiore contenuto nel VC-3/VC-4, puntatore celle ATM) G1 (path status) trasmette informazioni sullo stato del percorso all'apparato a monte (bit 1-4: REI, bit 5-7: RDI) F2, F3 canali d'utente K3 (bit 1-4) APS per percorso di ordine superiore N1 riservato per Tandem Connection Monitoring

57 Esempi di C2 Codice Indicazione Percorso VC-3/VC-4 non equipaggiato Equipaggiato non specifico Struttura a TUG TU bloccati (locked) Inserimento asincrono di DS3 o DS3E in un VC-3 Inserimento asincrono di un DS4E in un VC-4 ATM DQDB FDDI Segnale di test definito nella Racc. ITU-T O.181

58 Overhead di Percorso VC-2, VC-12, VC-11 V5 svolge varie funzioni relative a verifica di integrità (BIP, REI, RDI) J2 (path trace) N2 K4 trasmette ripetutamente una sequenza di identificazione (LO Path APId) riservato per Tandem Connection Monitoring bit 1-4: APS per percorso di ordine inferiore; bit 5-7: contiene la codifica dello specifico difetto segnalato mediante il bit di RDI nel byte V5 V5 J2 N2 K4

59 Formato del byte V5 del LO POH bit 1-2 controllo parità BIP-2 bit 3 REI (Remote Error Indication) bit 4 RFI (Remote Failure Indication); notifica l estremità remota che il recupero dopo una caduta del percorso non è stato fatto entro il massimo tempo previsto bit 5-7 composizione del VC (signal label): definisce la funzione di adattamento dello strato cliente; valori previsti sono: unequipped, equipped (nonspecific); asynchrnonous; bit synchronous; byte synchronous. bit 8 RDI (Remote Defect Indication); notifica l estremo remoto della ricezione di un AIS