Sieci telekomunikacyjne systemy i sieci SDH

Transkrypt

1 Sieci telekomunikacyjne systemy i sieci SDH mgr inż. Rafał Watza Katedra Telekomunikacji AGH Al. Mickiewicza 30, Kraków, Polska tel , fax watza@kt.agh.edu.pl

2 Wprowadzenie Początki systemów SDH Podstawowe pojęcia związane z SDH Struktury strumieni danych i sposoby zwielakratniania Podstawowe urządzenia SDH Mechanizmy protekcji i restoracji Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 2

3 Początki systemów SDH Odpowiedź na wady systemów PDH (wprowadzenie synchronizmu przesyłania danych) SONET(Synchronous Optical NETwork) USA (ANSI) SDH(Synchronous Digital Hierarchy) CCITT (1988) Rafał Watza 3

4 Cechy systemów SDH Systemy synchroniczne Prostota multipleksacji i demultipleksacji Mniejsze bufory (niż w PDH) przez wprowadzenie mechanizmu wskaźnika Ułatwione zarządzanie siecią Istnienie mechanizmów scentralizowanej kontroli sieci Łatwość rekonfiguracji sieci w razie awarii (również samonaprawialność) Lepsze wykorzystanie zasobów sieci Łatwość wprowadzania SDH do istniejących sieci Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 4

5 Cechy systemów SDH cd Możliwość współpracy systemów europejskich i północnoamerykańskich Istnienie standardu styku optycznego (zalecenie ITU-T G.957) Możliwość definiowania w przyszłości wyższych poziomów hierarchii Możliwość przesyłania różnorodnych sygnałów Uniformizacja i modularyzacja urządzeń Znaczna niezawodność sieci SDH Obniżenie kosztów eksploatacji przy podwyższeniu wskaźników jakościowych Opłacalność instalowania systemów o dużej przepływności Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 5

6 Pojęcia podstawowe Sekcja (section): Odcinek toru transmisyjnego pomiędzy dwoma sąsiednimi urządzeniami, w których przeprowadza się regenerację lub zwielokrotnienie Ścieżka (path): Kanał wirtualny utworzony pomiędzy węzłem wejściowym, a węzłem wyjściowym, w celu transmisji kontenera wirtualnego Kontener: Kontener składa się ze ściśle określonej liczby bajtów pochodzących z sygnału wejściowego oraz bajtów wypełnienia. Czas trwania kontenera wynosi 125 µs Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 6

7 Pojęcia podstawowe Kontener wirtualny (virtual container): Składa się z kontenera opatrzonego nagłówkiem Jednostka składowa (tributary unit): Składa się z pola użytkowego wypełnionego przez kontener wirtualny oraz wskaźnika Grupa jednostek składowych (tributary unit group): Jedna lub więcej jednostek składowych Jednostka administracyjna (administrative unit) Zawiera pole użytkowe składające się z kontenera wirtualnego wyższego rzędu i wskaźnika Synchroniczny moduł transportowy (synchronous transport module): Zawiera nagłówek, pole wskaźnika i pole użytkowe Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 7

8 Pojęcia podstawowe Wskaźnik (pointer): adres pierwszego bajtu kontenera wirtualnego, bajty dopełnienia, bajty sterowania procesem dopasowania; Nagłówek sekcji (section overhead - SOH): pole informacyjne w module transportowym, dotyczące zarządzania, utrzymania zwielokrotnienia i regeneracji; Nagłówek ścieżki (path overhead - POH): informacje dotyczące zarządzania i utrzymania ścieżki wyższego lub niższego rzędu. Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 8

9 Sekcje i ścieżki strumieni Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 9

10 Przełączanie strumieni niższego rzędu Przełącznica PDH n-1 n n-1 n Przełącznica SDH Wielostopniowa demultipleksacja do systemu niższego rzędu n-1 n Wielostopniowa multipleksacja do systemu wyższego rzędu n-1 n Strumień PDH z n strumieniami niższego rzędu Strumień SDH z n strumieniami niższego rzędu Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 10

11 Dostęp do strumieni niższego rzędu Start Ramka PDH Start Start Start Start Przestrzeń przypisana strumieniom niższego rzędu Start Ramka SDH Wskaźniki Start Start Start Start Start Wzór ramkowania Przestrzeń przypisana strumieniom niższego rzędu Rafał Watza 11

12 Zwielokrotnianie w hierarchii SDH Sygnał przesyłany Kontener Nagłówek POH Kontener wirtualny POH POH POH POH POH Kontenery wirtualne niższego rzędu Kontenery wirtualne wyższego rzędu n x VC-4 + SOH POH - Nagłówek ścieżki SOH - Nagłówek sekcji STM - N VC-4 SOH Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 12

13 Struktura zwielokrotnienia przyjęta przez ITU-T STM-N xn AUG x1 AU-4 VC Mb/s C-4 x3 x3 TUG-3 x7 TU-3 VC-3 45 Mb/s 34 Mb/s C-3 AU-3 VC-3 x7 ZWIELOKROTNIENIE ODWZOROWANIE DOPASOWANIE PRZETWARZANIE WSKAŹNIKA TUG-2 x4 x1 x3 TU-2 TU-12 TU-11 VC-2 VC-12 VC-11 6 Mb/s C-2 2 Mb/s C-12 1,5 Mb/s C-11 Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 13

14 Struktura zwielokrotnienia przyjęta w Polsce 140 Mb/s STM-N xn AUG x 1 AU-4 VC-4 C-4 x 3 TUG-3 x 1 TU-3 VC-3 C-3 ZWIELOKROTNIENIE x 7 34 Mb/s 2 Mb/s ODWZOROWANIE TUG-2 TU-12 VC-12 C-12 DOPASOWANIE PRZETWARZANIE WSKAŹNIKA Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 14

15 Struktura modułu STM-1 9 kolumn 261 kolumn 3 wiersze 1 wiersz 5 wierszy RSOH PTR-AU MSOH Pole użytkowe = 2430 bajtów = bitów w czasie 125µs RSOH nagłówek sekcji regeneracji, MSOH nagłówek sekcji zwielokrotnienia, PTR-AU wskaźnik jednostki administracyjnej Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 15

16 Struktura modułu STM-1 RSOH MSOH A1 A1 A1 A2 A2 A2 C1 B1 D1 E1 D2 F1 D3 Wskaźnik AU B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 Z1 Z1 Z1 Z2 Z2 STM-1 Z2 D12 E2 Dla zastosowań krajowych J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 VC-4 H1 Y Y H2 1 1 H3 H3 H3 Struktura wskaźnika AU-4 TUG-3 Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 16

17 Rodzaje informacji w nagłówkach Niezbędne do odzyskania sygnału Monitorowania jakości Utrzymaniowe operatora Utrzymania ciągłości transmisji Systemu nadzoru Synchronizacji Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 17

18 Nagłówek RSOH Bajt Funkcja Zalecenie A1, A2 wzór ramkowania G.708 B1 kontrola parzystości aneks XVIII-R C1 numer ramki w STM-N G. 783 E1 akustyczna łączność służbowa j.w. F1 kanał użytkownika j.w. D1, D2, D3 kanał łączności danych G.784 p Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 18

19 Nagłówek MSOH Bajt Funkcja Zalecenie B2 kontrola parzystości G.708 p. 2.3 K1, K2 automatyczne przełączanie G.783 p D4-D12 kanał transmisji danych G.784 p Z1, Z2 status zegara G.783 p. 2.3 bit 5-8 S1 E2 status synchronizacji kanał łączności służbowej Aneks XVIII-R G.783 p. 2.3 M1 błąd odległego końca aneks XVIII-R Rafał Watza 19

20 Nagłówek POH POH path overhead J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 Adres węzła dostępu do ścieżki Bajt detekcji błędów Etykieta sygnału (sposób użycia kontenera wirtualnego) Liczba bloków z błędami Transmisja informacji użytkownika Położenie wieloramki wewnątrz pola użytkowego Transmisja informacji użytkownika Do zdefiniowania Do użycia przez operatora (zarządzanie) Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 20

21 Struktura ramki STM-4 STM-1 sygnał A STM-1 sygnał B STM-1 sygnał C STM-1 sygnał D STM-4 Sekcja nagłówka 36 kolumn 1044 kolumny Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 21

22 Wskaźnik wskazywanie początku Rafał Watza 22

23 Przepływności strumienia SDH Poziom Nazwa strumienia C-12 C-11 STM-1 OC-3 STM-4 OC-12 STM-16 OC-48 STM-64 OC-192 STM-256 OC-768 Przepływność [kbit/s] Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 23

24 Objętości modułów transportowych SDH STM-1 bajty bity bajty STM-4 bity STM-16 bajty bity RSOH MSOH Wskaźnik Pole użytkowe Razem Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 24

25 Urządzenia w sieciach SDH Krotnice strumieni końcowe liniowe transferowe Przełącznice cyfrowe trzy typy Matryce komutacyjne Regeneratory Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 25

26 Typowe struktury sieci SDH Drzewiasta Oczkowa Kratowa PIERŚCIENIOWA! Rafał Watza 26

27 Krotnice końcowe (TMX) Krotnice końcowe wprowadzają sygnały do sieci SDH TMX: terminal multiplexer TYP I.1 TYP I.2 G.703 STM-N G.703 STM-N Typ I.1: stałe przyporządkowanie sygnałów podrzędnych PDH w ramce sygnału zbiorczego STM-N Typ I.2: zmienne przyporządkowanie sygnałów podrzędnych PDH w ramce sygnału zbiorczego STM-N Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 27

28 Krotnice liniowe (LMX) Krotnice liniowe umożliwiają łączenie kilku sygnałów STM-N w jeden sygnał STM-M LMX: line multiplexer TYP II.1 TYP II.2 STM-M STM-N N > M STM-M STM-N N > M Typ II.1: możliwość łączenia sygnałów STM-M w sygnał zbiorczy STM-N przez bezpośrednie (stałe) odwzorowanie VC-3/VC-4 Typ II.2: możliwość łączenia sygnałów STM-M w sygnał zbiorczy STM-N przez zmienne odwzorowanie VC-3/VC-4 Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 28

29 Krotnice transferowe (ADM) Krotnice transferowe umożliwiają dostęp do dowolnego sygnału składowego wewnątrz STM-M bez potrzeby demultipleksowania całego sygnału ADM: add/drop multiplexer TYP III.1 TYP III.2 STM-M STM-M STM-M STM-M M > N Typ III.1: wprowadzanie i wydzielanie sygnałów pochodzących z innych źródeł niż SDH G.703 STM-N Typ III.2: dostęp do sygnału składowego za pośrednictwem interfejsu STM-N Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 29

30 Typy przełącznic cyfrowych Przełącznica typu I (Cross-connect type I) Umożliwia przełączanie wyłącznie kontenerów wyższego rzędu. Przełącznica typu II (Cross-connect type II) Umożliwia przełączanie wyłącznie kontenerów niższego rzędu. Przełącznica typu III (Cross-connect type III) Umożliwia przełączanie zarówno kontenerów wyższego jak i niższego rzędu Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 30

31 Protekcja i odtwarzanie w sieciach SDH Protekcja Przełączanie (w czasie rzeczywistym) na wcześniej wyznaczone ścieżki rezerwowe lub ich segmenty po wystąpieniu uszkodzenia Odtwarzanie Zestawianie nowych ścieżek lub ich segmentów na żądanie, w celu odtworzenia ruchu po wystąpieniu uszkodzenia Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 31

32 Protekcja sekcji zwielokrotnienia Architektura Sekcja robocza TMX TMX Architektura 1 : n Sekcja zabezpieczająca Sekcje robocze TMX TMX Sekcja zabezpieczająca Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 32

33 Rozłączność ścieżek Ang.: path diversity 33% 33% 33% Zabezpieczenie to jest oparte na zasadzie realizowania zapotrzebowania na wiązki łączy pomiędzy parą węzłów na kilku ścieżkach, prowadzonych rozłącznymi fizycznie drogami Rafał Watza 33

34 Gorąca rezerwa Ang.: hot-standby W razie awarii, każdy z dwóch automatycznych przełączników (protection switch) znajdujących się po stronie odbiorczej przełącza się automatycznie na system zapasowy (w czasie krótszym od 50 ms) Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 34

35 Protekcja łączy M1 M2 Rezerwa dla łącza M1-M2 Ścieżka główna (M1-M7) M4 M5 M7 M3 M6 Rezerwa dla łącza M4-M5 Rafał Watza 35

36 Protekcja ścieżek M1 M2 Ścieżka główna (M1-M7) M4 M5 M7 M3 M6 Ścieżka rezerwowa (M1-M7) Rafał Watza 36

37 Protekcja pierścieniowa R R R R R Rafał Watza watza@kt.agh.edu.pl 37

38 Rafał Watza 38

39 Rafał Watza 39

40 Podsumowanie Synchronizacja zegarów Zarządzanie Rafał Watza 40