Sistemi di Trasmissione SDH

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1 Corso Stefano Bregni Politecnico di Milano - Dip. di Elettronica e Informazione Piazza Leonardo Da Vinci 32, Milano, ITALY Phone: Fax: [email protected] - WWW: Il tema A partire dagli anni '70, nelle reti telefoniche è stata introdotta e sempre più diffusamente utilizzata la tecnica di trasmissione numerica basata sulla Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH), standard internazionale definito dall'international Telecommunications Union - Telecommunications sector (ITU-T) che si è immediatamente imposto in tutto il mondo, pur se con alcune varianti da un paese all altro. Lo standard PDH definisce una gerarchia di segnali numerici, a ogni livello costruiti attraverso la multiplazione numerica asincrona di segnali del livello inferiore. Nella versione europea, le frequenze di cifra della gerarchia PDH sono i valori Mbit/s, Mbit/s, Mbit/s, Mbit/s e Mbit/s. Verso la fine degli anni '80, l'itu definì il nuovo standard di trasmissione numerica basato sulla Synchronous Digital Hierarchy (SDH), sulla base dello standard americano Synchronous Optical NETwork (SONET), alle frequenze di cifra Mbit/s, Mbit/s, Gbit/s, Gbit/s e superiori. La gerarchia SDH è stata progettata utilizzando tecniche di giustificazione e multiplazione abbastanza complesse, per permettere la multiplazione sincrona di tributari aventi frequenze di cifra anche diverse dal valore nominale. La tecnica SDH presenta numerosi vantaggi e funzioni accessorie. Soprattutto, i sistemi SDH su fibra ottica mettono a disposizione una capacità trasmissiva mai raggiunta in precedenza. Addirittura, l adozione delle tecnologie ottiche a multiplazione di lunghezza d onda (DWDM) consente di moltiplicare per diverse decine la capacità di un singolo sistema SDH standard, raggiungendo così capacità dell ordine di Gbit/s e oltre per fibra, impensabili fino a pochi anni fa. Per questi motivi, quasi ovunque nel mondo l'installazione dei sistemi PDH è stata abbandonata a favore dei sistemi in tecnica SDH, ad eccezione di alcuni ponti radio. Anche in Italia, i gestori di telecomunicazioni hanno prevalentemente adottato la tecnica SDH per la realizzazione delle loro reti dorsali ad alta capacità, che costituiscono il supporto trasmissivo non solo per le reti telefoniche tradizionali a commutazione di circuito, ma anche per le reti dati a commutazione di pacchetto ATM o IP. Sviluppi più recenti di SDH, in particolare Virtual Concatenation (VCAT) e Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS), hanno ulteriormente migliorato la sua flessibilità e lo rendono la tecnica di trasmissione favorita anche per le reti dati ad alta velocità. Il docente Stefano Bregni è Professore Associato presso il Politecnico di Milano, dove insegna Reti di Telecomunicazioni. È nato a Milano nel Nel 1990, si è laureato in Ingegneria Elettronica presso Aprile

2 il Politecnico di Milano, con il massimo dei voti e la lode, e ha conseguito il titolo di Master in Ingegneria dell'informazione presso il Centro CEFRIEL. Nel 1991, è passato alle dipendenze di SIRTI S.p.A., dove si è occupato di testing di apparati e sistemi SDH e di problemi di sincronizzazione di rete, con particolare riguardo alla misura della stabilità degli orologi per telecomunicazioni. Dal 1994 al 1999, ha lavorato presso il Centro CEFRIEL, con la posizione di responsabile dell'area Sistemi di Trasmissione. Nel 1999, ha preso servizio come Ricercatore di ruolo presso il Dipartimento di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano. È Senior Member IEEE dal 1999 e Distinguished Lecturer della IEEE Communications Society. Nella IEEE Communications Society, è Director of Education, Chair del Transmission, Access and Optical Systems Technical Committee e membro con diritto di voto del Globecom/ICC Technical Content (GITC) committee. E' Symposia Chair di IEEE GLOBECOM 2009; co-chair di vari simposi di IEEE ICC2004, GLOBECOM2005, ICC2006, ICC2007, GLOBECOM2007 e ICC2008; TPC vicechair di IEEE Optical Network Design and Modelling 2005 (ONDM 2005); Workshop Chair di IEEE CCNC E' Associate Editor di IEEE Communications Surveys and Tutorials. E' stato incaricato di tenere tutorial di una o mezza giornata nel programma delle conferenze IEEE GLOBECOM 2005, GLOBECOM 2003, GLOBECOM 2002 e ICC Ha contribuito attivamente ai lavori dei comitati tecnici ETSI e ITU-T sulla sincronizzazione di rete. E' autore dei libri "Synchronization of Digital Telecommunications Networks", John Wiley & Sons, Chichester, UK, 2002 (successivamente anche tradotto e pubblicato in lingua russa da MIR Publishers, Mosca, Russia, 2003) e "Sistemi di trasmissione PDH e SDH - Multiplazione", McGraw- Hill, Milano, Italia, E' inoltre autore o coautore di circa 70 articoli scientifici pubblicati prevalentemente su riviste o atti di conferenze internazionali IEEE. Durata La durata ideale del corso è di quattro o cinque giorni, a seconda della preparazione di base dei discenti nel campo dei sistemi di trasmissione numerici e del livello di approfondimento desiderato. A chi è diretto Il corso è diretto al personale delle Aziende attive nel settore delle reti e dei sistemi di telecomunicazioni, sia produttori e fornitori di apparati che operatori di rete. Il corso è stato pensato in primis per il personale tecnico (quali progettisti hardware e software, sistemisti, capi-progetto, responsabili dell'assistenza clienti), ma è indicato anche per responsabili commerciali e di marketing, product manager e personale di altre funzioni e a vari livelli che desiderino impadronirsi delle conoscenze sistemistiche di base delle reti di trasmissione SDH. Il corso è indicato non solo per i principianti, ma anche per personale senior con esperienza nel campo che scoprirà aspetti nuovi della materia. La ricchezza e la profondità di trattazione, infatti, coprono un ampio intervallo di argomenti sia teorici che pratici. Conoscenze consigliate Per seguire con profitto il corso sono consigliate alcune nozioni di base sulle reti telefoniche e sui sistemi trasmissivi numerici, quali quelle normalmente in possesso di laureati in ingegneria delle telecomunicazioni o di tecnici con esperienza lavorativa nel settore. In particolare, è bene possedere almeno le nozioni di codifica PCM dei segnali analogici e di multiplazione dei segnali numerici. Aprile

3 Data la vastità del programma e anche la specificità di alcune parti, è naturale che coloro che già possiedano almeno una conoscenza generica della materia siano in grado di trarre il massimo profitto. Tuttavia, per esperienza del docente, si può affermare che il corso sia assolutamente adatto anche a chi si avvicina per la prima volta alla materia essendo all'oscuro dei principi di funzionamento della tecnica SDH Obiettivi Questo corso nasce da una lunga esperienza sia industriale sia didattica del docente e presenta una trattazione esauriente e organica di molti aspetti della tecnologia SDH, da quelli più generali ad altri più specifici. E' stato tenuto in numerosissime edizioni presso diverse Aziende di primaria importanza, sia costruttori di apparati di telecomunicazioni che operatori di rete nazionali. Negli ultimi anni, il numero di persone che hanno seguito questo corso o varianti di esso può essere stimato intorno alle mille persone. Il corso è studiato per avviare efficacemente alla conoscenza della tecnica SDH personale tecnico proveniente da esperienze diverse e che ha necessità di essere velocemente operativo nelle nuove mansioni affidategli. In particolare, è stato strutturato in modo da soddisfare le aspettative non solo di chi, pur essendo in possesso delle nozioni di base di reti di telecomunicazioni, sia all'oscuro dei principi di funzionamento della tecnica SDH, ma anche di chi possieda già una conoscenza generica - teorica od operativa - di questa tecnica e desideri approfondirne gli aspetti più specifici. In sintesi, i principali obiettivi del corso sono i seguenti: fornire le conoscenze di base necessarie per interagire con progettisti, tecnici commerciali, gestori delle moderne reti di trasmissione, o comunque per intraprendere studi più specifici; chiarire il passaggio dalla tecnica PDH alla tecnica SDH, mettendone in evidenza differenze e vantaggi; dettagliare i meccanismi di funzionamento delle tecniche PDH e SDH, anche attraverso alcuni esempi pratici; trattare i diversi tipi di apparati SDH (rigeneratori, multiplatori terminali e add-drop, RED) tramite una descrizione sistemistica delle loro funzioni corredata da diversi esempi di inserimento in rete; illustrare esempi di architetture di rete e varie tecniche di protezione del traffico; accennare ad altri argomenti di particolare rilevanza nel progetto di moderne reti di trasmissione ad alta capacità, quali la sincronizzazione di rete e la gestione di rete. Il programma Introduzione al corso Tecniche di multiplazione multiplazione a divisione di frequenza (FDM) e gerarchia FDM conversione analogico/digitale multiplazione a divisione di tempo (TDM) multiplex telefonico PCM multiplazione numerica sincrona cenni alla multiplazione a divisione di codice (CDM) multiplazione ottica WDM e OTDM Aprile

4 Sistemi trasmissivi PDH multiplazione numerica asincrona giustificazione di bit struttura di trama gerarchie di multiplazione PDH multiplatori svantaggi La tecnica di trasmissione SDH cenni storici normativa ITU vantaggi rispetto al PDH livelli gerarchici SDH e SONET Struttura della trama SDH generalità schemi di multiplazione ETSI e ITU-T strutture numeriche giustificazione di puntatore esempi di trasporto sincrono concatenazione contigua e virtuale gli overhead trama SDH per il trasporto in ponte radio il codice BIP-n: stima del tasso di errore Trasporto di traffico dati su SDH una panoramica generale trasporto di celle ATM su SDH brevi richiami su ATM il modello di riferimento ITU-T dei protocolli ATM Physical Layer mappaggio di celle ATM nei VC SDH trasporto di pacchetti IP su SDH (Packet over SDH) brevi richiami su IP perché IP su SDH? pila di protocolli IP-su-SDH (Packet over SDH) trasporto di pacchetti IP a velocità superiori a STM-16 Generic Framing Procedure (GFP) caratteristiche principali struttura di trama processi di elaborazione indipendenti dal tipo di segnale client (client-independent processes) processi di elaborazione specifici per il tipo di segnale client (client-specific processes): modalità di mapping mappaggio di trame GFP nei VC SDH Virtual Concatenation e LCAS Ethernet su SDH Apparati SDH schema funzionale degli apparati scrambling o equalizzazione di statistica allarmi e stati di allarme interfacce fisiche e sistemi di linea Aprile

5 Rigeneratore Multiplatore Terminale, Multiplatore Terminale di Linea, Add Drop Multiplexer (ADM) ed esempi di applicazione Digital Cross Connect (DXC) o Ripartitore Elettronico Digitale (RED) ed esempi di applicazione apparati per ponti radio ed esempi di applicazione Architetture di rete SDH architettura generale protezione del traffico protezione di linea protezione in reti ad anello protezione in reti di RED impiego delle tecniche di protezione La sincronizzazione sincronizzazione nelle telecomunicazioni relazioni temporali tra segnali numerici modalità asincrona e sincrona di trasferimento dell'informazione jitter e wander cause di jitter e wander in una catena di trasmissione SDH sincronizzazione di rete caratterizzazione degli orologi Testing di apparati e sistemi SDH strumenti per il testing SDH testing di apparati SDH testing di sistemi SDH Cenni alla gestione della rete SDH modello generale di rete di gestione TMN architettura funzionale TMN architettura fisica TMN modello informativo TMN rete di gestione per rete SDH Aprile