Ierarhii digitale sincrone

Ierarhii digitale sincrone
    4.3.1. Introducere

    Transmisia plesiocrona este caracterizata prin faptul ca accesul la abonati, indiferent de nivel trebuie realizat prin demultiplexarea pana la fluxul de 2Mb/s, iar capacitatea de gestiune si intretinere a retelei este foarte redusa. testarea si gestiunea retelei sunt concepute si realizate pe baze normale, deci calitatile retelei sunt mult diminuate.
    Primul avantaj real al retelelor sincrone este ca se asigura accesul direct la fiecare abonat in structura semnalului multiplex. Retelele de transport sunt nesincrone deoarece prin multiplexarea sincrona asigura posibilitatea de accesare directa a oricarui multiplex indiferent de nivel.
    In retelele SDH se rezerva un debit considerabil pentru gestiunea si intretinerea retelei (NM - Network Management), standardul ofera un sistem integrat de gestiune si intretinere a retelei.
    O fractiune din functiile managementului de retea sunt indeplinite in sistemul de calcul dedicat, iar o parte sunt integrate in echipamentele de retea.
    Standardul SDH ofera compatibilitate cu retelele PDH, un avantaj extrem de important in conditiile trecerii de la serviciile de banda ingusta la cele de banda larga.
    SDH reprezinta suportul comun de transport atat pentru retelele de comunicatii de banda larga cat si pentru retelele de calculatoare LAN, WAN, MAN de mare viteza.
    Pe SDH se pot transporta semnale ATM (standardul pentru B-ISDN), FDDI (Fiber Distribution Date Interface) - standardul de LAN (100 km) la mare viteza (100 Mb/s) pe fibra optica.
    ATM - in principiu standard de nivel 2 OSI - poate folosi orice tip de mediu, el a fost dezvoltat pentru a opera pe retele optice definite de SDH. Nu peste mult timp tehnologia ATM pe SDH (transmisie SDH cu comutare/multiplexare ATM) este capabila sa realizeze apropierea dintre liniile "telecom si datacom', reprezentand solutia realizarii transmisiilor de voce, date si imagine.
    Un alt avantaj al SDH este gradul ridicat de interoperatibilitate pe care il ofera.
    Interfata nodurilor NNI (Network Node Interface) este standardizata astfel ca echipamentele tehnice pot sa provina de la diferite firme producatoare. Standardul SDH trateaza conceptul de transport intr-o viziune diferita de sistemul de transmisiune punct la punct si cuprinde oportunitatile transportului in retea: transmisie, rutare si control ceea ce permite ca tehnologia SDH sa poata fi utilizata in retele locale si de acces, precum si in reteaua de transport la mare distanta.
    Standardul SDH poate fi usor adaptat la noile servicii ale retelelor B-ISDN.

    4.3.2. Reteaua SDH
    Reteaua SDH cuprinde in principal liniile de comunicatii (linkuri) si nodurile. Legaturile SDH sunt formate din sectiuni de fibra optica si regeneratoare. In reteaua locala pot exista si alte medii de transmisiuni.
    Nodurile pot contine unul sau mai multe echipamente SDH. Echipamentele SDH se numesc elemente de retea - NE (Network Elements).

Fig. 4.9. Elementele componente ale retelei SDH
In SDH sunt definite patru tipuri de elemente de retea:

• echipamente de multiplexare MUX (SDH) care pot fi terminale sau de linie;
• echipamente de insertie-extractie-ADM (Add Drop Multiplexer);
• echipamente de interconectare DCS (Digital Cross-conect System);
• echipamente de gestiune a retelei.

    Standardizarea SDH vizeaza aspectele legate de debitele SDH, gestiunea SDH, structura si operarea echipamentelor de comutatie (DCS), arhitectura si performantele SDH, sincronizarea in SDH, interfete optice si sisteme pe cabluri de fibre optice.

    4.3.3. Concepte de baza in reteaua SDH
    Dintre conceptele de baza in reteaua SDH enumeram: containerul, containerul virtual.
a) Containerul reprezinta o entitate ce are o asemenea capacitate incat sa poata transporta debite rezultate din ierarhiile plesiocrone. Standardul SDH (recomandarea G-709) prevede containere pentru urmatoarele semnale PDH: E1, E3, E4, DS1, DS2, DS3.
    Operatia prin care un semnal din ierarhia PDH este incorporat intr-un container SDH se numeste mapare sau asamblare.
    Containerele sunt identificate printr-un indice care arata nivelul PDH al multiplexorului pe care il contine. Containerele sunt asamblate/dezasamblate in modul destinatie.
b) Containerul virtual (Virtual Container) reprezinta un container caruia i se ataseaza un antet de transport numit redundanta de cale - POH (Path Overhead). POH se creaza in modul de origine al caii si nu se extrage decat in modul destinatie, transferul se realizeaza odata cu containerul intre sectiunile de multiplexare. Containerele virtuale sunt clasificate in doua categorii:

• VC de ordin inferior VC11, VC12, VC2, VC3(1);
• VC de ordin superior VC3(2), VC4.

Cu VC3(1) s-a notat VC cu continutul E3.
In aproape toate aplicatiile SDH semnalul transportat de VC3 este E3, din acest motiv VC3(1) se noteaza cu VC3.
c) Unitatea de abonat (TU - Tributary Unit) se formeaza prin atasarea unui printer la un VC de ordin inferior.
    Pointerul indica pozitia containerului virtual de ordin inferior in structura de transport in care este incorporat (VC de ordin superior).
    In SDH sunt definite patru tipuri de unitati de terminale: TU11, TU12, TU2, TU3 (fig. 4.10.).

Fig. 4.10. Structura multiplexarii SDH.

d) Grup de unitati de abonat
Prin multiplexarea unor unitati de abonat (TU11, TU12, TU2 sau TU3) se formeaza un grup de unitati de abonat.
In SDH sunt prezente doua tipuri de TUG: TUG2 si TUG3 astfel:

• TUG2: - 4xTU1

- 3xTU12
- 1xTU2

• TUG3: - 7xTUG2

- 1xTU3
Debitul TUG2 este de aproximativ 7Mb/s, iar al TUG3 de aproximativ 50Mb/s.
e) Unitatea administrativa (AU - Administrative Unit)
Unitatea administrativa se formeaza prin atasarea unui pointer de unitate administrativa la un VC de ordin superior.
f) Grup de unitati administrative
Grupul de unitati administrative se formeaza prin multiplexarea unor unitati administrative. Practic in SDH este definit un singur AUG. Acesta poate fi construit prin multiplexarea a 3 AU3 sau este echivalent cu AU4:

• AUG: - 3xAU3

- 1xAU4
g) Modul de transport STM (Syncronous Transport Module)
Cadrul de transport sincron in reteaua SDH se numeste modul de transport.
Un modul (cadru) de transport de ordin N (STM-N) se formeaza prin:

• multiplexarea a NxAUG;
• adaugarea unui antet de transport numit redundanta de sectiune SOH (Section Overhead).

SOH + NxAUG = STM-N
Sunt definite urmatoarele module (cadre) de transport:

• STM-1 = 1xAUG + SOH
• STM-4 = 4xAUG + SOH
• STM-16 = 16xAUG + SOH

4.3.4. Ierarhia digitala sincrona SDH
    In ierarhia semnalelor SDH sunt definite trei nivele (tabelul 5)

Tabelul 5

    Pentru fiecare cadru de transport s-a definit o structura (virtuala) bidimensionala. Fiecare element al matricei STM-N reprezinta un octet din fluxul binar.

Fig. 4.10. Structura bidimensionala a cadrelor de transport.

    In SDH fiecare cadru are aceeasi durata de 125m s ce corespunde unei frecvente de 8000 cadre/s.
    Principalele caracteristici ale semnalelor din ierarhia SDH:

- STM-1: - dimensiune: 9 linii x 270 coloane

- continut: 2430 octeti (19440 biti)

- debit: 155520 Mb/s

- SOH: 81 octeti (5184 kb/s - primele 9 coloane)

- incarcatura utila: 261 coloane (2349 octeti) Þ debit 150336 Mb/s

- STM-4: - dimensiune: 9 linii x 1080 coloane

- continut: 9720 octeti (77760 biti)

- SOH: - 324 octeti (20736 kb/s - primele 36 coloane)

o        incarcatura utila: 1044 coloane = 2396 octeti (601344 Mb/s)

- STM-16:-dimensiune: 9 linii x 4320 coloane

- continut: 34560 octeti (276480 biti)

- debit: 248832 Mb/s

- SOH: 324 octeti (82944 kb/s - primele 144 coloane)

- incarcatura utila: 4176 coloane = 33408 octeti (2405376 Mb/s).

    Valoarea frecventei de 8000 cadre/s face ca fiecare octet dintr-un modul STM sa reprezinte un canal de 64 kb/s.
    Formarea modulelor STM-N din NxVC4 sau Nx(3xVC3) se numeste multiplexare la debite inalte. Formarea VC4 sau VC3 prin multiplexare containerelor de ordin inferior se numeste multiplexare la debite joase (fig.4.10.).
    Fiecare modul de transport se poate forma fie prin multiplexarea intretesere de cuvinte (octeti) a N AUG si adaugarea SOH, fie prin multiplexare sincrona directa cu intretesere de octeti a 4 module de ordin imediat inferior. Din considerente de ordin practic (de obicei pe inelele STM-4 intrarile sunt deja multiplexate la nivel STM-1), prima varianta de multiplexare se utilizeaza rar.
    Este interesant de observat ca, daca se utilizeaza reprezentarea bidimensionala a modulelor, intreteserea cuvintelor la multiplexarea sincrona directa este echivalenta cu intreteserea coloanelor.
    Conform standardelor actuale cea mai mare valoare admisibila pentru N (STM-N) este 255. Aceasta lasa destul loc pentru debitele multigigabit ale viitoarelor retele globale de comunicatii.

    4.3.4.1. Sonet (Synchronous Optical network)
    Standardizarea tehnicilor de multiplexare sincrone a aparut datorita necesitatii de normalizare a interfetelor. Organismul de standardizare din SVA, a propus folosirea cadrului DS 3 cu debit de 44.736 Kb/s ( nivelul 3 al ierarhiei plesiocrone) pentru a elabora un cadru sincron de 51.840 Kb/s care se transmite in 125 ?s.
octeti 8 biti 8Khz = 51840 Kb/s (4.6.)
Bellcore propune in 1987 principiile multiplexarii pentru SONET, pentru care se realizeaza ierarhia sincrona cu nivelele
STS -1..STS -N.
    Pentru retelele sincrone europene, ierarhiile sincrone propuse de ETSI si CCITT sunt STM-1.STM - M. Ierarhiile digitale sincrone utilizate si debitele binare asociate sunt prezentate in tabelul 4.6.
Tabelul 4.6

    Structurile digitale sincrone au debit binar in linie cu aproximativ 10% mai mare fata de ierarhiile digitale plesiocrone.
    In felul acesta nivelul STS-3 devine primul nivel recomandat devine primul nivel recomandat de CCITT purtand numele de STM-1 si prezinta baza ierarhiilor digitale sincrone folosite in America de Nord si Europa.