Reti di Trasporto Ing. Stefano Salsano AA2005/06 Blocco 2

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1 Reti di Trasporto Ing. Stefano Salsano AA2005/06 Blocco 2 1 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, Strutture numeriche» Puntatori e sincronizzazione» Funzioni dell overhead, aspetti di gestione» Apparati, interconnessione in rete e protezione 2

2 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» insabilità dei clock» estrazione del clock per la rigenerazione Le variazioni di fase vengono dette:» jitter (variazioni veloci )» wander (variazioni lente ) 3 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) 4

3 Schema del Multiplatore mesocrono Tributario Orologio regolare = F T Estrazione clock 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 5 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 6

4 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. 7 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, Strutture numeriche» Puntatori e sincronizzazione» Funzioni dell overhead, aspetti di gestione» Apparati, interconnessione in rete e protezione 8

5 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 9 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 1+1 Tributari n... ADM Aggregato Esercizio Wesr Protezione ADM Aggregato Esercizio East Protezione ADM n Tributari n Tributari 10

6 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 11 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 12

7 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 13 Vantaggi della SDH Flessibilità di gestione dei flussi trasmissivi Interfacce ottiche standard Protezione automatica del traffico Funzioni evolute di esercizio e manutenzione 14

8 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 Add-Drop di un 2 Mbit/s da un 140 Mbit/s in PDH /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 2 Mbit/s 2 Mbit/s M U X 16

9 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 17 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 18

10 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 19 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

11 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) 21 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, Strutture numeriche» Puntatori e sincronizzazione» Funzioni dell overhead, aspetti di gestione» Apparati, interconnessione in rete e protezione» Cenni agli aspetti di sincronizzazione 22

12 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 23 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 24

13 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 25 Rappresentazione della trama 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 26

14 Schema della trama SDH Trama STM-N 27 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 28

15 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 29 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) 30

16 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 31 Schema di multiplazione ETSI Tributari plesiocroni N kbit/s STM-N AUG AU-4 VC-4 C-4 3 TUG-3 1 TU-3 VC-3 C kbit/s kbit/s 7 TUG-2 1 TU-2 VC-2 C kbit/s Elaborazione puntatore Multiplazione sincrona 3 TU-12 VC kbit/s C-12 Allineamento di fase Mappaggio VC-11 C kbit/s 32

17 Schema di multiplazione ITU-T Lo schema di multiplazione ETSI è un caso particolare di quello ITU-T 33 Esempi Synchronous Transport Module Administrative Unit (Group) Virtual Container Container Tributario PDH STM-1 AU4 VC4 C4 Flusso PDH kbit/s Multiplazione sincrona Allineamento di fase Mappaggio 34

18 Esempi STM AUG AU-4 VC-4 C kbit/s C Contenitore (C-4) P O H C Contenitore Virtuale (VC-4) = C-4 + POH AUOH VC Unità Amministrativa (AU-4) = VC-4 + AUOH RSOH MSOH AU-4 STM-1= AU-4 + RSOH + MSOH 35 Esempi Synchronous Transport Module Administrative Unit (Group) Virtual Container - HO Multiplazione sincrona Allineamento di fase Mappaggio Tributaty Unit (Group) Virtual Container - LO Container Tributario PDH STM-1 AU4 VC4 TUG3 TUG3 TUG3 TUG2 TUG2 TUG2 TUG2 TUG2 TUG2 TUG2 TU12 TU12 TU12 VC12 VC12 VC12 C12 C12 C12 Flusso PDH kbit/s Flusso PDH kbit/s Flusso PDH kbit/s 36

19 Strutture numeriche C VC TU TUG AU AUG Container (Contenitore) Virtual Container (Contenitore Virtuale) Tributary Unit (Unità Tributaria) Tributary Unit Group (Gruppo di Unità Tributarie) Administrative Unit (Unità Amministrativa) Administrative Unit Group (Gruppo di Unità Amministrative) STM-N Synchronous Transport Module (Modulo di Trasporto Sincrono) Ruolo delle strutture numeriche 37 C - Container Sono i contenitori per i dati dell utilizzatore (es. i flussi tributari plesiocroni) VC - Virtual Container Usato per le connessioni dello strato di cammino (tra punti di accesso alla rete SDH, per portare dati di utente). Si dividono in VC di ordine superiore (VC-4 e VC-3) e di ordine inferiore (VC- 11, VC-12, VC-2) 38

20 Ruolo delle strutture numeriche AU/AUG Administrative Unit / Administrative Unit Group Usato per adattare i livelli di ordine elevato (Higher Order Path Layer) a quello di sezione di multiplazione TU/TUG - Tributary Unit / Tributary Unit Group Usato per adattare i livelli di ordine inferiore (Lower Order Path Layer) a quelli di ordine superiore (Higher Order Path Layer) 39 Container C-i Contengono le informazioni da trasportare fra i punti terminali di un percorso (es. un flusso plesiocrono) Il Container permette di sinconizzare i flussi tributari: mapping del flussi tributari nel Container (di dimensione fissa)» flusso asincroni: giustificazione di bit» flussi sincroni: mapping sincrono a bit o a byte Un Container comprende cifre di tributario, cifre di riempimento fisso, cifre di opportunità di giustificazione (stuffing) e loro segnalazione, overhead di contenitore 40

21 Container C-i Tributari PDH mappabili nello schema ITU-T 41 Virtual Container VC-i Sono le strutture numeriche usate per le connessioni a livello di percorso; sono pertanto assemblate/disassemblate solo all ingresso/uscita della rete sincrona I VC sono costituiti da una capacità utile trasportata, formata da un contenitore o da TUG, e da una capacità di servizio (Path Overhead - POH) che serve a:» verificare durante l attraversamento della rete la congruità della destinazione» stimare il tasso di errore» indicare la composizione o lo stato di manutenzione del contenitore» fornire un canale di ritorno per indicare allarmi e/o errori» assegnare byte destinati al gestore» fornire canali per scopi manutentivi 42

22 Virtual Container VC-i Esistono cinque tipi di VC» i VC-11, VC-12 ed il VC-2 sono detti di ordine inferiore (LO)» i VC-3 ed il VC-4 sono detti di ordine superiore (HO) I VC di ordine inferiore VC-11, VC-12, VC-2 sono strutturati in accordo ad una multitrama composta da 4 trame; I VC di ordine superiore VC-4 e il VC-3 si distribuiscono su 1 trama 43 Tributary Unit TU-i Sono le strutture numeriche impiegate per l adattamento fra i diversi livelli di percorso Sono costituite da una capacità utile trasportata (VC) e da una capacità di servizio (puntatore e opportunità di giustificazione) I TU sono le prime strutture numeriche nel processo di formazione della trama predisposte per la multiplazione ad interallacciamento di ottetto per formare un TUG 44

23 Tributary Unit Group TUG-2 e TUG-3 I TUG sono stati introdotti per limitare le numerosissime combinazioni possibili per assemblare VC inferiori in un VC superiore Un TUG è costituito da una o più TU omogenee ovvero da più TUG di ordine inferiore, interallacciati byte a byte. I TUG occupano posizioni fisse e predefinite all interno della capacità utile di trasporto del VC di ordine superiore I TUG definiti sono i seguenti:» TUG-2 costituito da» 1 TU-2» 3 TU-12» 4 TU-11 (solo schema ITU-T)» TUG-3 costituito da» 7 TUG-2» 1 TU-3 45 Administrative Unit AU-4 e AU-3 Le AU sono le strutture numeriche impiegate per l adattamento del livello di percorso superiore al livello di sezione di multiplazione Le AU sono costituite da:» una capacità utile trasportata, formata da un VC di ordine superiore» una capacità di servizio, costituita dal puntatore e dai byte di opportunità di giustificazione, che permette di sincronizzare il VC trasportato rispetto alla trama della sezione di multiplazione (STM-1) Esistono due tipi di AU:» AU-4» AU-3 (solo schema ITU-T) 46

24 Administrative Unit Group AUG Svolge una funzione analoga a quella delle TUG Un AUG può contenere:» un gruppo omogeneo di 3 AU-3 interallacciati byte a byte (solo ITU-T)» una AU-4 (che coincide con l'aug) Nello schema ETSI, AUG e AU-4 coincidono 47 Synchronous Transport Module STM-N 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 48

25 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 49 Multiplazione di TU nei VC-3/-4 La multiplazione delle strutture TUG nel carico utile dei VC- 4 è limitata dal seguente vincolo 7n 3 + n 2 + n 12 /3 + n 11 /4 = 21 La multiplazione delle strutture TUG nel carico utile dei VC- 3 è limitata dal seguente vincolo n 2 + n 12 /3 + n 11 /4 = 7 n x indica il numero di VC di livello x 50

26 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 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 52

27 Esempio Percorso di multiplazione di un flusso PDH a 140 Mbit/s 53 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) 54

28 Schema di una riga di C-4 55 Dal C-4 al STM-N 56

29 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, Strutture numeriche» Puntatori e sincronizzazione» Funzioni dell overhead, aspetti di gestione» Apparati, interconnessione in rete e protezione 57 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 58

30 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 59 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) 60

31 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 61 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 62

32 Formato dei byte di puntatore 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 63 Formato dei byte di puntatore 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

33 Codifica del puntatore AU-4 65 Codifica del puntatore AU-4 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 0-782» con 0 si indica il primo byte a destra del terzo H3 66

34 Esempio di giustificazione positiva 67 Esempio di giustificazione negativa 68

35 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 783) 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 783) 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 Scrambling L STM-N potrebbe presentare lunghe sequenze di 0 o di 1. Per impedire questo si usa un Frame Synchronous Scrambling, applicato a ciascuna trama con esclusione della prima riga di SOH (che contiene la parola di allineamento Il polinomio generatore dello scrambler è 1+x 6 +x 7 ; l inizializzazione è y(k) z(k) z(k) = y(k) + y(k-6) + y(k-7) 70

36 Sincronizzazione Estrazione del clock dai flussi F Master Tx Rx Tx Rx ET ET Rx Tx Rx Tx 71 Sincronizzazione Rete di sincronizzazione ad albero PRC SSU SSU SSU SEC SEC SEC SEC SEC SEC SEC SEC SEC» PRC = Primary Reference Clock (Orologio Principale, OP; nazionale)» SSU = Synchronization Supply Unit (Orologi Asserviti, OA; in centrale)» SEC = Synchronization Equipment Clock (Orologi Asserviti Secondari; OAS, nell apparato) 72

37 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, Strutture numeriche» Puntatori e sincronizzazione» Funzioni dell overhead, aspetti di gestione» Apparati, interconnessione in rete e protezione 73 Overhead 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 74

38 Overhead 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 75 Stratificazione della rete SDH 76

39 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 rigeneratore oppure tra due rigeneratori 77 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 78

40 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 79 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

41 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 81 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 82

42 Overhead della sezione di rigenerazione - 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) Overhead della sezione di multiplazione - MSOH 83 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 84

43 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 Canale di Comunicazione dei Dati (D1-D12) 85 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 86

44 Overhead di Percorso VC-4 J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1 VC-4 POH C-4 87 Significato dei byte di High Order-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 88