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Tecnologias e Sistemas de Comunicação Mário Jorge Leitão
Rede de TransporteRede de Transporte
• Multiplexagem digital− Multiplexagem digital síncrona− Multiplexagem digital assíncrona
• Hierarquia de multiplexagem plesiócrona (PDH)
• Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)
• Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
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Intencionalmente em branco
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
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Multiplexagem digital síncrona
Princípios básicos
Alinhamento de trama
Multitrama
Supervisão
Sistemas básicos
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
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Multiplexagem digital síncronaPrincípios básicos
Técnica de multiplexagem por divisão nos tempos– definem-se tramas de duração fixa T constituídas por c intervalos de tempo– cada canal ocupa ciclicamente na trama um intervalo de n bits– a identificação dos canais é feita pela posição na trama
TDM, Time Division Multiplexing
Multiplexagem por divisão nos tempos
1 2 c 1 2 ctempo
n bits
Ttrama
Débito binário de cada canal (bit/s)/Tnr =Débito binário total do multiplex (bit/s)/Tncrtot =
canais
1 2 c
Consequências importantes• o débito de cada canal é constante• os relógios dos canais têm de estar sincronizados entre si
Consequências importantes• o débito de cada canal é constante• os relógios dos canais têm de estar sincronizados entre si
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
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Multiplexagem digital síncronaPrincípios básicos
Tipos de entrelaçamento
– entrelaçamento de palavras
– entrelaçamento de bits
cada intervalo de tempo acomoda uma palavra do código do sinal de entrada
cada intervalo de tempo suporta um único bit do correspondente sinal de entrada
A1 A2 A3 A4
A1 B1 C1 D1 A2 B2 C2 D2 A3 B3 C3 D3 A4 B4 C4 D4
intervalode tempo
B1 B2 B3 B4 C1 C2 C3 C4 D1 D2 D3 D4
intervalode tempo
trama (16 bits)
trama (16 bits)
A1 B1 C1 D1canal 1
A2 B2 C2 D2canal 2
A3 B3 C3 D3canal 3
A4 B4 C4 D4canal 4
palavra (4 bits)
Entrelaçamento de palavras e bits
(a) Canais de entrada do multiplexador
(b) Entrelaçamentos de palavras
(c) Entrelaçamentos de bits
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Alinhamento de trama
Necessidade da palavra de alinhamento– consiste num determinado padrão de bits repetido sucessivamente nas tramas– permite ao desmultiplexador identificar os limites da trama e recuperar os canais
Tipos de palavras de alinhamento
– concentrada
– distribuída bits dispersos, inseridos ao longo de cada trama ou ao longo de cada bloco de várias tramas consecutivas
Multiplexagem digital síncrona
bits consecutivos, inseridos num canal adicional em cada trama
1 ctrama
2
1 2 ctrama
1 ctrama
2 1 ctrama
2 1 ctrama
2
bloco
palavra dealinhamentoconcentrada
palavra dealinhamentodistribuída
Tipos de palavras de alinhamento
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Multiplexagem digital síncronaAlinhamento de trama
Alinhamento em redes orientadas a pacotes– tramas têm comprimento variável– palavra de alinhamento designa-se de bandeira (flag)– bandeira não pode ser imitada no campo de informação– se for necessário enviar dados contendo o padrão da bandeira, alteram-se os bits
enviados de forma a não ocorrer imitação
tema estudado na disciplina de CDRC 1
info
Sequência de tramas delimitadas por bandeiras
info info infobandeira
Exemplo corrente• padrão da bandeira: "01111110"• emissor: sequência de dados "11111" substituída por "111110" (acrescenta um "0")• receptor: sequência recebida "11111XY"
XY="10" → bandeira XY="11" → erro XY="0Y" → dados: remove o "0"
Exemplo corrente• padrão da bandeira: "01111110"• emissor: sequência de dados "11111" substituída por "111110" (acrescenta um "0")• receptor: sequência recebida "11111XY"
XY="10" → bandeira XY="11" → erro XY="0Y" → dados: remove o "0"
trama
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Multiplexagem digital síncronaMultitrama
Problema das tramas longas– alguns sinais a transmitir são de baixo débito
• sinais de sinalização de assinantes analógicos• sinais de supervisão
– as tramas teriam de ser relativamente longas (com muitos bits)
• os tempos de alinhamento inicial e de realinhamento seriam demasiado longos
• a palavra de alinhamento teria de ser longa para reduzir a probabilidade de imitação
• aumentaria a probabilidade de ser frequentemente corrompida por erros ocasionais, conduzindo a um aumento suplementar dos tempos de alinhamento
qualidade de transmissãodegradar-se-ia significativamente !
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Multiplexagem digital síncronaMultitrama
Conceito de multitrama– a trama longa passa a ser uma multitrama constituída por (sub)tramas elementares– cada uma das novas tramas dispõe agora de uma palavra de alinhamento própria– bits adicionais formam uma palavra de alinhamento de multitrama– estratégia de alinhamento: primeiro de trama e depois de multitrama
resolve os problemas das tramas longas
Conceito de multitrama(b) Formato de multitrama e respectivo alinhamento (palavra distribuída - exemplo: 1011)
trama
palavra dealinhamento
de trama(longa)
sinais de baixo débito (1 bit por trama)
multitrama
palavra dealinhamento
de trama(curta)
1 0 1 1
trama 1 trama 2 trama 3 trama 4
palavra de alinhamentode multitrama
(a) Trama longa com dados adicionais de baixo débito
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Alarme remoto de perda de alinhamento de tramaB
alarme de perdade alinhamentode trama
alarme de perdade alinhamentode trama remoto
Multiplexagem digital síncronaSupervisão
Objectivos– monitoração do desempenho dos equipamentos de transmissão– detecção e diagnóstico de falhas
Informação de supervisão– sistemas básicos suportam apenas alarmes– possível a indicação remota de alarmes
Exemplos de alarmes• perda de sinal de saída• perda de sinal de entrada• perda de alinhamento de trama• taxa de erros elevada (>10-3 ou >10-4,
estimada na palavra de alinhamento)
bit adicional
demuxB
demuxB
muxB
muxB
muxA
muxA
demuxA
demuxA
falha
A
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Multiplexagem digital síncronaSistemas básicos
• Sistema E1 de 30 canais (2 048 kbit/s)
Características gerais
Atribuição dos intervalos de tempo• IT0 reservado para alinhamento de trama, operação e manutenção (O&M) e CRC• IT16 reservado para sinalização de canal associado / sinalização de canal comum (64 kbit/s)• 30 restantes intervalos de tempo dedicados a dados (64 kbit/s) / canais de voz (8 bits; 8 kHz; lei A)
Atribuição dos intervalos de tempo• IT0 reservado para alinhamento de trama, operação e manutenção (O&M) e CRC• IT16 reservado para sinalização de canal associado / sinalização de canal comum (64 kbit/s)• 30 restantes intervalos de tempo dedicados a dados (64 kbit/s) / canais de voz (8 bits; 8 kHz; lei A)
Multitramas• 16 tramas• comprimento total de 4 096 bits• frequência de 500 Hz (período 2 ms)
Multitramas• 16 tramas• comprimento total de 4 096 bits• frequência de 500 Hz (período 2 ms)
Tramas• 32 intervalos de tempo (IT0-IT31) de 8 bits• comprimento total de 256 bits• frequência de 8 kHz (período 125 µs)
Tramas• 32 intervalos de tempo (IT0-IT31) de 8 bits• comprimento total de 256 bits• frequência de 8 kHz (período 125 µs)
sistema de "2 Mbit/s"adoptado na Europa
Sinalização de canal associado (CAS, Channel Associated Signalling)• 8 bits por multitrama para alinhamento de multitrama e alarme remoto• 4 bits por multitrama para sinalização de cada canal• débito de sinalização por canal: 2 kbit/s (4 bits x 500 Hz)
Sinalização de canal associado (CAS, Channel Associated Signalling)• 8 bits por multitrama para alinhamento de multitrama e alarme remoto• 4 bits por multitrama para sinalização de cada canal• débito de sinalização por canal: 2 kbit/s (4 bits x 500 Hz)
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Multiplexagem digital síncronaSistemas básicos
• Sistema E1 de 30 canais (2 048 kbit/s)
Características gerais
Formato de trama do sistema E1 de multiplexagem de 30 canais
IT1
B1 B8B3B2 B5B4 B7B6intervalo de tempo (IT)8 bits / 3,9 µµµµs
IT0 - alinhamentoIT1-IT15 - canais de voz / dadosIT16 - sinalizaçãoIT17-IT31 - canais de voz / dados
IT0 IT31IT16trama (T)32 IT / 256 bits / 125 µµµµs
IT30
multitrama16 T/ 4096 bits / 2 ms
X 100 11 10X NA1 NN NN
0011011 - palavra de alinhamento de tramabit 2 - alterna entre tramas consecutivas para reduzir possibilidade de alinhamentos falsosX - reservado para ligações internacional / usado para transmitir CRC (8 kbit/s), alinhamento de multitrama e alarme de erro de CRCA - funções O&M (4 kbit/s); exemplo: indicação de alarme remoto - perda de sinal, perda de alinhamento de trama, erros frequentesN - bits reservados para uso nacional; fixos a "1" em ligações internacionais
tramas pares
T6T5T4T3T2T1 T12T11T10T9T8T7 T15T14T13T0
tramas ímpares
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multitrama16 tramas / 2 ms
Formato da multitrama de sinalização de canal associado do sistema E1
0 X00 X0 XYIT16 de cada trama
0000 - palavra de alinhamento de multitramaX - reservado; normalmente fixo a "1"Y - indicação de alarme remoto - perda de alinhamento de multitrama
a dcb ad cb a dcb ad cb
bits de sinalização
do IT6
bits de sinalização
do IT22
bits de sinalização
do IT15
bits de sinalização
do IT31
abcd - bits reflectem estado da linha de assinantenormalmente utilizados 1 ou 2 bits em cada sentidobits não utilizados ou inactivos colocados a "1"diversos sistemas em uso não normalizados
Multiplexagem digital síncronaSistemas básicos
• Sistema E1 de 30 canais (2 048 kbit/s)
Multitrama de sinalização de canal associado– utilizada actualmente apenas na rede de acesso de assinantes analógicos– multiplexador remoto de assinante converte CAS do lacete em CAS sobre 4 bits
T6T5T4T3T2T1 T12T11T10T9T8T7 T15T14T13T0
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Formato da multitrama de CRC do sistema E1
Multiplexagem digital síncronaSistemas básicos
• Sistema E1 de 30 canais (2 048 kbit/s)
Multitrama de verificação redundante cíclica (CRC, Cyclic Redundancy Check)– utilizada em praticamente todos os sistemas actuais– permite detectar erros de transmissão na trama e impede falsos alinhamentos
T0T1T2T3T4T5T6T7
Trama
C10
C20
C31
C40
Atribuição dos bits B1 a B8 do IT0
B1
01010101
B2
0A0A0A0A
B3
1N1N1N1N
B4 B5 B6 B7 B8
I
Submulti-trama
1N1N1N1N
0N0N0N0N
1N1N1N1N
1N1N1N1N
T8T9
T10T11T12T13T14T15
Trama
C11C21C3EIC4EII
Atribuição dos bits B1 a B8 do IT0
01010101
0A0A0A0A
1N1N1N1N
II
Submulti-trama
1N1N1N1N
0N0N0N0N
1N1N1N1N
1N1N1N1N
palavra de alinhamento de multitrama "001011" - distribuída no bit B1 de IT0, nas 6 primeiras tramas ímparesCn - CRC de 4 bits calculado sobre a sub-multitrama (8 tramas) anteriormente enviadaEI / EII - indicação de alarme remoto de erro de CRC detectado nas sub-multitramas anteriormente recebidas
B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8
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Multiplexagem digital síncronaSistemas básicos
• Sistema DS1 de 24 canais (1 544 kbit/s)Características
Atribuição dos intervalos de tempo• bit F usado para alinhamento de trama e multitrama, operação e manutenção (O&M) e CRC• 24 intervalos de tempo dedicados a dados (64 kbit/s) / canais de voz (8 bits; 8 kHz; lei µ)
(IT24 atribuído eventualmente a sinalização de canal comum)
Atribuição dos intervalos de tempo• bit F usado para alinhamento de trama e multitrama, operação e manutenção (O&M) e CRC• 24 intervalos de tempo dedicados a dados (64 kbit/s) / canais de voz (8 bits; 8 kHz; lei µ)
(IT24 atribuído eventualmente a sinalização de canal comum)
Multitramas• 24 tramas• comprimento total de 4 632 bits• frequência de 333 Hz (período 3 ms)
Multitramas• 24 tramas• comprimento total de 4 632 bits• frequência de 333 Hz (período 3 ms)
Tramas• 1 intervalo de tempo de 1 bit (bit F)• 24 intervalos de tempo (IT1-IT24) de 8 bits• comprimento total de 193 bits• frequência de 8 kHz (período 125 µs)
Tramas• 1 intervalo de tempo de 1 bit (bit F)• 24 intervalos de tempo (IT1-IT24) de 8 bits• comprimento total de 193 bits• frequência de 8 kHz (período 125 µs)
sistema de "1,5 Mbit/s"adoptado nos Estados Unidos,
Canadá e Japão
Sinalização de canal associado (CAS, Channel Associated Signalling)• bits menos significativos dos 24 canais nas tramas 6, 12, 18 e 24 são "roubados" para CAS• débito por canal de voz de 4 bits x 333 Hz =1 333 kbit/s• bits "roubados" aumentam o ruído de quantização (cerca de 1,8 dB) e reduzem para 56 kbit/s
a capacidade disponível para transmissão transparente de informação
Sinalização de canal associado (CAS, Channel Associated Signalling)• bits menos significativos dos 24 canais nas tramas 6, 12, 18 e 24 são "roubados" para CAS• débito por canal de voz de 4 bits x 333 Hz =1 333 kbit/s• bits "roubados" aumentam o ruído de quantização (cerca de 1,8 dB) e reduzem para 56 kbit/s
a capacidade disponível para transmissão transparente de informação
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Formato de trama do sistema DS1 de multiplexagem de 24 canais
Multiplexagem digital síncronaSistemas básicos
• Sistema DS1 de 24 canais (1 544 kbit/s)
Características gerais
IT1
D1 D8D3D2 D5D4 D7D6intervalo de tempo (IT)8 bits / 5,18 µµµµs
IT2
bit F - alinhamento, O&M e CRCIT1-IT24 - canais de voz / dadosouIT24 - sinalização de canal comum
IT24trama (T)24 IT+ F / 193 bits / 125 µµµµs
T4
IT23
T3T2T1 T24T23T22multitrama
24 tramas / 4632 bits / 3 ms
F
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Formato de multitrama do sistema DS1
Multiplexagem digital síncronaSistemas básicos
• Sistema DS1 de 24 canais (1 544 kbit/s)
Multitrama
T1T2T3T4T5T6T7T8T9
T10T11T12
T13T14T15T16T17T18T19T20T21T22T23T24
Trama
———0
———0
———1
palavra de alinhamento "001011" - alinhamento de trama e multitrama, distribuídaA - canal O&M de 4 kbit/s para diversas funções de operação e manutençãoCn - CRC de 6 bits calculado sobre a multitrama (24 tramas) anteriormente enviada
O&M CRC
Atribuição bit F
Alinhamento O&M CRC
Atribuição bit FTrama
———0———1———1
A—A—A—A—A—A—
A—A—A—A—A—A—
—C1———C2———C3——
—C4———C5———C6——
Alinhamento
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Intencionalmente em branco
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Multiplexagem digital assíncrona
Princípios básicos
Sincronização de relógio por preenchimento de bits nulos nos canais
Sincronização de relógio por preenchimento de bits nulos entre tramas
Sincronização de relógio por sobre-amostragem
Sistema básico de multiplexagem de 2 para 8 Mbit/s
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Princípios básicos
Problema dos escorregamentos– sinais de entrada têm relógios não sincronizados entre si– sinal de saída tem um relógio próprio– a multiplexagem síncrona conduziria a escorregamentos
Multiplexagem digital assíncrona
entradas(tributários)
saídamultiplexada
muxassíncrono
muxassíncrono
perda de bits ouinserção de bits falsos
Multiplexador assíncrono
relógio domultiplexador
relógiosassíncronos
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Multiplexagem digital assíncronaPrincípios básicos
Soluções de sincronização de relógio
– preenchimento de bits nulos nos canais
– preenchimento de bits nulos entre tramas
Modelo de multiplexagem assíncronacom pré-sincronização por canal de entrada
sincronização conjunta
compensam flutuações dos relógios dos sinais
pré-sincronização por canal de entrada
entrada
saídamultiplexada
relógio domultiplexador
Modelo de multiplexagem assíncronacom sincronização conjunta
relógio domultiplexador
memória FIFO
bits nulosentradas
memória FIFO
bits nulos
saídamultiplexada
muxsíncrono
muxsíncrono
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Multiplexagem digital assíncronaSincronização de relógio por preenchimento de bits nulos nos canais
Princípio de operação → justificação– excesso de bits a transmitir → redução de bits nulos no canal
– défice de bits a transmitir → aumento de bits nulos no canal
Sincronização de relógio por preenchimento de bits no canal
bit nulo de justificação
justificação nula
justificação negativa
justificação positiva
n bitspalavra de alinhamento trama +indicação preenchimento
• bits simples removidos ou inseridos na trama → bit stuffing• octetos removidos ou inseridos na trama → octet stuffing• bits simples removidos ou inseridos na trama → bit stuffing• octetos removidos ou inseridos na trama → octet stuffing
justificação negativa
justificação positiva
trama
n bits n bits
n bits n+1 bits n bits
n bits n bitsn-1 bits
n bits n bits
n bits
n bits
trama nominal(n bits de informação)
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Multiplexagem digital assíncronaSincronização de relógio por preenchimento de bits nulos nos canais
Indicação de preenchimento– bits de controlo de justificação
justificação nula
justificação negativa
justificação positiva
n bits
n+1 bits
n-1 bits
palavra dealinhamento
aplicação: hierarquia PDH
área de justificação(bits X e Y)
Bits de controlode justificação
Ocupação dosbits de justificação
J1 J20 01 00 1
Tipo de justificação
NulaNegativaPositiva
X YNulo InfoInfo InfoNulo Nulo
Trama hipotética com justificação controlada por bits específicos na trama
controlo de justificação(bits J1 e J2)
bit nulo
bit informação
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Multiplexagem digital assíncronaSincronização de relógio por preenchimento de bits nulos nos canais
Indicação de preenchimento– definem-se unidades de dados flutuantes nas tramas– apontadores indicam início das unidades de dados aplicação: hierarquia SDH
Trama hipotética com justificação controlada por apontadores
justificação negativaapontador antecipa umaposição (octeto, em SDH)
apontador
área dejustificação
justificação positivaapontador atrasa umaposição (octeto, em SDH)
unidade de dados ocupaparcialmente duas tramas
palavra dealinhamento
sequ
ênci
a de
tram
as
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Multiplexagem digital assíncronaSincronização de relógio por preenchimento de bits nulos entre tramas
Princípio de operação– excesso de bits a transmitir → redução de bits nulos entre tramas– défice de bits a transmitir → aumento de bits nulos entre tramas
• bandeiras removidas ou inseridas entre tramas → flag stuffing• células nulas removidas ou inseridas entre células de informação → cell stuffing• bandeiras removidas ou inseridas entre tramas → flag stuffing• células nulas removidas ou inseridas entre células de informação → cell stuffing
Sequência de tramas com número variável de bandeiras
bandeira
Sequência de tramas (células) com número variável tramas (células) nulas intercaladas
trama
célulacélulanula
aplicações
info info info
redes de dados
ATMATM: trama = célula
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Multiplexagem digital assíncronaSistema básico de multiplexagem de 2 para 8 Mbit/s
Modelo do desmultiplexador
Modelo simplificado do desmultiplexador de 8-2 Mbit/s
saídas(tributários)
entrada multiplexada
relógio 8 448 kHz
FIFOdesmultiplexadorsíncrono bit a bit
÷ 42 112 kHz
2 048 kbit/s ± 50 ppm8 448 kbit/s ± 30 ppm
inversão justificação
2 112 kbit/s
supressãobits controlo
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Multiplexagem digital assíncronaSistema básico de multiplexagem de 2 para 8 Mbit/s
Formato normalizado da trama de 2 112 kbit/s– formato adoptado nas normas é irregular– eliminam-se bits não utilizados– reduz tremuras de multiplexagem (ver adiante)
Formato da trama de 2112 kbit/s adoptado nas normas de multiplexagem de 2-8 Mbit/s
cálculo dos débitos máximo e mínimo
dos tributários
( ) kbit/s2,205221202062112max =+×=tr
( ) kbit/s3,204221212062112min =−×=trsatisfatório face à tolerância
2048 kbit/s ±50 ppm
F1F2 50 I
trama = 212 bits
52 IJ
formatojustificação
positivaF3 52 IJ 52 IJ Y
206 / 205 bits de informação
3134=n
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Intencionalmente em branco
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Hierarquia de multiplexagem plesiócrona (PDH)
Princípios básicos
Vantagens e limitações da hierarquia PDH
Sistemas internacionais
Características do sistema europeu
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Hierarquia de multiplexagem plesiócrona (PDH)Princípios básicos
Sistema hierárquico– cada sinal de um nível é obtido a partir de n tributários do nível anterior– os tributários são assíncronos, mas com o mesmo débito nominal (plesiócronos)– a multiplexagem é assíncrona com justificação positiva / nula
LTLT
E12 Mbit/s M
12M
12
Multiplexagem num sistema digital plesiócrono (sistema europeu)
E28 Mbit/s
E334 Mbit/s
E4140 Mbit/s
M23
M23
E12 Mbit/s M
12M
12 M34
M34
LTLT
entradas de reserva LT terminação de linha
repartidor de 8 Mbit/s repartidor de34 Mbit/s repartidor de
140 Mbit/s
M23
M23
repartidor de 2 Mbit/s
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Hierarquia de multiplexagem plesiócrona (PDH)Vantagens e limitações da hierarquia PDH
Vantagens
– número de sistemas normalizados reduzidos a um pequeno conjunto
– níveis adaptados aos sistemas de transmissão de alto débito então existentes (pares simétricos, cabos coaxiais, feixes hertzianos, fibras ópticas)
– crescimento através da adição de novos equipamentos mantendo os anteriores
Limitações
– taxas de transmissão limitadas a cerca de 500 Mbit/s
– capacidade rudimentar de operação e manutenção
– reconfiguração simples mas manual (alteração física de ligações nos repartidores)
– acesso a um tributário obriga à desmultiplexagem de todos os níveis superiores
muitos sistemas proprietários
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
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Hierarquia de multiplexagem plesiócrona (PDH)Sistemas internacionais
– dois sistemas diferentes normalizados pela UIT– não houve acordo internacional
Europa EUA JapãoNíveis
2 048 kbit/s2 048 kbit/s
8 448 kbit/s8 448 kbit/s
34 368 kbit/s34 368 kbit/s
139 264 kbit/s139 264 kbit/s
564 992 kbit/s564 992 kbit/s
6 312 kbit/s6 312 kbit/s
1 544 kbit/s1 544 kbit/s
64 kbit/s64 kbit/s
5º nível
4º nível
3º nível
2º nível
1º nível
Canal básico
274 176 kbit/s274 176 kbit/s
44 736 kbit/s44 736 kbit/s
397 200 kbit/s397 200 kbit/s
97 728 kbit/s97 728 kbit/s
32 064 kbit/s32 064 kbit/s
Sistemas PDH internacionais
× 24× 32
× 4
× 4
× 4
× 4
× 4
× 5
× 3
× 4
× 7
× 6
Recomendação G.702e seguintes
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
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Hierarquia de multiplexagem plesiócrona (PDH)Características do sistema europeu
Multiplexagem de 2 para 8 Mbit/s
2 048 kbit/s±50 ppm
entradas(tributários)
8 448 kbit/s±30 ppm
saídamultiplexadamux
assíncronoX 4
muxassíncrono
X 4
tramas de 848 bitsfrequência de 9,962 kHz
tributários 4 × 50 bits1111010000
tributários 4 × 52 bits
tributários 4 × 52 bits
tributários 4 × 52 bits
área de justificação positiva• 4 bits (1 bit por tributário)• cada bit de informação passa a nulo quando
existe défice de bits do respectivo canal de entrada
bits de controlo de justificação• 12 bits (3 bits por tributário)• redundantes e distribuídos para
aumentar a fiabilidade
sub-trama 1
sub-trama 2
sub-trama 3
sub-trama 4
alinhamento de trama• 10 bits
supervisão• 2 bits
transmite linha a linha,da esquerda para a direita,de cima para baixo
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
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Hierarquia de multiplexagem plesiócrona (PDH)Características do sistema europeu
Multiplexagem de 8 para 34 Mbit/s
8 448 kbit/s±30 ppm
entradas(tributários)
34 368 kbit/s±20 ppm
saídamultiplexadamux
assíncronoX 4
muxassíncrono
X 4
tramas de 1 536 bitsfrequência de 22,375 kHz
tributários 4 × 93 bits1111010000
tributários 4 × 95 bits
tributários 4 × 95 bits
tributários 4 × 95 bits
área de justificação positiva• 4 bits (1 bit por tributário)• cada bit de informação passa a nulo quando
existe défice de bits do respectivo canal de entrada
bits de controlo de justificação• 12 bits (3 bits por tributário)• redundantes e distribuídos para
aumentar a fiabilidade
sub-trama 1
sub-trama 2
sub-trama 3
sub-trama 4
alinhamento de trama• 10 bits
supervisão• 2 bits
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
35
Hierarquia de multiplexagem plesiócrona (PDH)Características do sistema europeu
Multiplexagem de 34 para 140 Mbit/s
34 368 kbit/s±20 ppm
entradas(tributários)
139 264 kbit/s±15 ppm
saídamultiplexadamux
assíncronoX 4
muxassíncrono
X 4
tramas de 2 928 bitsfrequência de 47,56 kHz
área de justificação positiva• 4 bits (1 bit por tributário)• cada bit de informação passa a nulo quando
existe défice de bits do respectivo canal de entrada
bits de controlo de justificação• 20 bits (5 bits por tributário)• redundantes e distribuídos para
aumentar a fiabilidade
tributários 4 × 118 bits111110100000
tributários 4 × 121 bits
tributários 4 × 121 bits
tributários 4 × 121 bits
sub-trama 1
sub-trama 2
sub-trama 3
sub-trama 6
alinhamento de trama• 12 bits
supervisão• 4 bits
tributários 4 × 121 bits
tributários 4 × 121 bits
sub-trama 4
sub-trama 5
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
36
Intencionalmente em branco
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
37
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)
Princípios básicos
Vantagens e limitações da hierarquia SDH
Arquitectura
Estrutura de trama
Funções gerais de overhead
Princípios de multiplexagem
Operação e manutenção
Redes SDH
Aplicação de sistemas SDH na rede de transporte
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
38
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Princípios básicos
História
– primeiros sistemas ópticos usavam técnicas proprietárias (codificação, OAM, etc.)
– EUA estabelecem norma ANSI (1988)
– UIT estabelece norma única (1990)
Sistema hierárquico– cada sinal de um nível é obtido a partir de 4 tributários do nível anterior– a multiplexagem é síncrona, por entrelaçamentos de octetos
Hierarquia Digital Síncrona (SDH)
SONET - Synchronous Optical Network
SDH - Synchronous Digital HierarchyRecomendação G.707 e seguintes
STM-NSynchronous
TransportModule -Level N
Nível Débito (Mbit/s)
STM-1 155,52STM-4 622,08
STM-16 2 488,32STM-64 9 953,28
Nível Débito (Mbit/s)
STM-1 155,52STM-4 622,08
STM-16 2 488,32STM-64 9 953,28
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
39
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Vantagens e limitações da hierarquia SDH
– elevadas taxas de transmissão, acompanhando a evolução tecnológica
– inserção/remoção directa de tributários de qualquer módulo
– funcionalidades muito completas de operação e manutenção (OAM)• grande fiabilidade, com protecção contra falhas• possibilidade de reconfiguração remota por procedimentos de gestão
– pequeno conjunto de equipamentos normalizados (Elementos de Rede / Network Elements - NE) permite desenvolver qualquer rede SDH
– arquitectura flexível adaptada aos vários níveis da rede de transporte
– compatível com interfaces da hierarquia plesiócrona (suporte de tributários PDH)
– compatível com RDIS de Banda Larga (suporte de fluxos de células ATM)
– possível suportar tráfego de dados (interfaces Ethernet 10/100 BaseT e Gbit)
– baseada no modo de circuito estático dificuldade em suportar tráfego variável com elevada eficiência
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
40
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Arquitectura
Características gerais– define uma hierarquia de camadas funcionais da rede de transporte– cada nível tem atribuído uma etiqueta adicional (overhead) para funções de OAM
Camadas funcionais SDH
terminaçãode caminho
terminaçãode secção de
multiplexterminaçãode caminho
terminaçãode secção de
multiplex
terminaçãode secção de regenerador
terminaçãode secção de regenerador
caminho
secção de multiplex
secção deregenerador
elementos de rede
secção deregenerador
secção deregenerador
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
41
Estrutura e capacidade da carga dos contentores virtuais
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Arquitectura
Contentores virtuais (VC, Virtual Containers)– são as unidades de informação de utilizador– incluem etiquetas adicionais (overhead) do caminho– circuitos são suportados em diferentes contentores virtuais de acordo com o débito
contentor - C, Container(carga do VC: dados de utilizador)
CPOH
adicional de caminho - POH, Path Overhead(funções de OAM relativas ao caminho)
contentor virtual - VC, Virtual Container
Bai
xaO
rdem
Alta
Ord
emA
ltaO
rdem
Contentor
C-11C-12C-2C-3
C-3C-4
Capacidade(kbit/s)
1 6002 1766 784
48 384
48 384149 760
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
42
Modelo de camadas SDH
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Arquitectura
Modelo de camadas– mostra a relação entre as camadas de transporte SDH
Meio FísicoMeio Físico
Secção de RegeneraçãoSecção de Regeneração
Secção de MultiplexagemSecção de Multiplexagem
VC-11VC-11 VC-12VC-12 VC-2VC-2 VC-3VC-3
Tráfego de UtilizadorTráfego de Utilizador
MeioFísico
Secção
BaixaOrdem
AltaOrdem
Mei
o de
Tra
nsm
issã
oC
amin
ho
Cam
adas
de
Tran
spor
te S
DH
VC-3VC-3 VC-4VC-4
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
43
nó deinter-
ligação
nó deinter-
ligação
Exemplo de uma rede SDH
tráfego
STM-1
mux
STM-N
tráfegodemux
STM-1
extracçãoRSOH
repetidores
caminhosecção multiplex secção multiplex
STM-N
secçãoregenerador
secção multiplex
POH - Path OverheadMSOH - Multiplex Section Overhead RSOH - Regenerator Section Overhead
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)
inserçãoRSOH
E/O
extracçãoRSOH
O/E
inserçãoRSOH
E/O
inserçãoRSOH
E/O
inserçãoMSOH
inserçãoPOH
O/E
extracçãoRSOH
extracçãoMSOH
inserçãoRSOH
E/O
inserçãoMSOH
secçãoregenerador
O/E
secçãoregenerador
secçãoregenerador
secçãoregenerador
O/E
extracçãoRSOH
extracçãoMSOH
inserçãoRSOH
E/O
inserçãoMSOH
O/E
extracçãoRSOH
extracçãoMSOH
extracçãoPOH
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
44
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Estrutura de trama
9
carga de transporteOH9 261
RSOH
MSOH
Características da trama STM-1• período: 125 µs / frequência: 8 kHz• overhead de transporte
apontadores dinâmicos para unidades de informação (Contentores Virtuais de Ordem Alta)overhead de secção de regenerador (RSOH, Regenerator Section Overhead)overhead de secção de multiplex (MSOH, Multiplex Section Overhead)
• carga de transporte: 9 × 261 octetos (mais até 3 octetos no caso de justificação negativa)apontadores dinâmicos para unidades de informação (Contentores Virtuais de Ordem Baixa)unidades de informação de utilizador (Contentores Virtuais)overhead de caminho (POH, Path Overhead)
Características da trama STM-1• período: 125 µs / frequência: 8 kHz• overhead de transporte
apontadores dinâmicos para unidades de informação (Contentores Virtuais de Ordem Alta)overhead de secção de regenerador (RSOH, Regenerator Section Overhead)overhead de secção de multiplex (MSOH, Multiplex Section Overhead)
• carga de transporte: 9 × 261 octetos (mais até 3 octetos no caso de justificação negativa)apontadores dinâmicos para unidades de informação (Contentores Virtuais de Ordem Baixa)unidades de informação de utilizador (Contentores Virtuais)overhead de caminho (POH, Path Overhead)
Trama STM -1
área de justificação
apontadores
total2 430 octetos6 3
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
45
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Estrutura de trama
9
OH
9 ×××× N 261 ×××× N
RSOH
MSOH
Características da trama STM-N• período: 125 µs / frequência: 8 kHz
• entrelaçamento de octetos de N tramas STM-1
Características da trama STM-N• período: 125 µs / frequência: 8 kHz
• entrelaçamento de octetos de N tramas STM-1
Trama STM -N
carga de transporte
apontadores +área de justificação
total2 430 × n octetos
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
46
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Funções gerais de overhead
SOH
FunçãoAlinhamento de tramaIdentificação de sinais STM-1Monitoração de errosComunicação de dados (ex: gestão, supervisão)Comunicação de voz (ex: manutenção)Comutação automática de protecção
RSOH MSOHX
XX XX XX XX
Overhead de secção do módulo STM-1
POH
Função
Monitoração de errosComunicação de dados (ex: gestão, supervisão)Comunicação do utilizadorIndicação da estrutura de multiplexagem
Overhead de caminho
SOH
FunçãoAlinhamento de tramaIdentificação de sinais STM-1Monitoração de errosComunicação de dados (ex: gestão, supervisão)Comunicação de voz (ex: manutenção)Comutação automática de protecção
RSOH MSOHX
XX XX XX XX
1ª trama STM-1 Outras tramasOutras tramas
Overhead de secção do módulo STM-N (N > 1)
RSOH MSOHX
XX X
• para cada função de overhead está atribuído um ou mais octetos
• a capacidade é de 64 kbit/s por cada octeto atribuído
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
47
Contentor(Baixa Ordem)
C
Contentor(Baixa Ordem)
C
+ overhead decaminho (POH)
ContentorVirtual
(Baixa Ordem)VC
ContentorVirtual
(Baixa Ordem)VC
+ apontadorAU
UnidadeTributária
TU
UnidadeTributária
TU
x n
Grupo deUnidades
TributáriasTUG
Grupo deUnidades
TributáriasTUG
Contentor(Alta Ordem)
C
Contentor(Alta Ordem)
C
ContentorVirtual
(Alta Ordem)VC
ContentorVirtual
(Alta Ordem)VC
UnidadeAdministrativa
AU
UnidadeAdministrativa
AU
Grupo deUnidades
AdministrativasAUG
Grupo deUnidades
AdministrativasAUG
STMNível 1
STM-1
STMNível 1
STM-1
+ overhead desecção (SOH)
STMNível N
STM-N
STMNível N
STM-N
x N
Estruturas de multiplexagem
+ overhead decaminho (POH)
+ apontadorTUx n
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Princípios de multiplexagem
Estruturas de multiplexagem
Tráfego deutilizador
Contentor CContentor Virtual VC = C + etiqueta adicional de caminho (POH)
Unidade Tributária / Administrativa TU / AU = VC + apontador
Tráfego deutilizador
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
48
TUG-3TUG-3
Constituição de estruturas de multiplexagem SDH para tributários PDH e fluxos de células ATM
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Princípios de multiplexagem
Alternativas de multiplexagem
VC-11VC-11
VC-12VC-12
VC-2VC-2
VC-3VC-3
VC-3VC-3
VC-4VC-4
C-11C-11
C-12C-12
C-2C-2
C-3C-3
C-4C-4
TU-11TU-11
TU-12TU-12
TU-2TU-2
TU-3TU-3
TUG-2TUG-2
AU-4AU-4AUGAUG 149 760 E4: 139 264ATM: 149 760STM-NSTM-N
48 384DS3: 44 376E3: 34 368ATM: 48 384
6 784 DS2: 6 312ATM: 6 784
2 176 E1: 2 048ATM: 2 176
1 600 DS1: 1 544ATM: 1 600
Débito (kbit/s)
Tráfego de utilizadorContentor
AU-3AU-3
x1
x3
x4
x7x7
x1x3
x3
x N x1
x nmultiplexagemalinhamentomapeamento
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
49
C-4
C-4
C-4
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Princípios de multiplexagem
Exemplo de multiplexagem
C-12 C-12
C-12
1
POH VC-12
C-12apontador TU
TU-12TU-12TU-12
VC-12
TU-12
TUG-12
2321
POH VC-4
apontador AU
VC-4
AU-4
STM-1overheadsecção
entrelaçamento de octetos
entrelaçamento de octetos
Estrutura STM-1 baseada em AU-4 e TUG-2
21 x TUG-12
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
50
9linhas
Estrutura de Unidades Tributárias e Unidades Administrativas
TU-2108 octetos6 912 kbit/s
TU-1236 octetos
2 304 kbit/s
TU-1127 octetos
1 728 kbit/s
3 colunas12 colunas 4 colunas
AU-3 / TU-3786 octetos
50 304 kbit/s
87 colunas
AU-42358 octetos
150 912 kbit/s
261 colunas
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Princípios de multiplexagem
Estrutura de Unidades Tributárias e Unidades Administrativas– dimensão de 9 linhas e um número inteiro de colunas (AU-4 e AU-3/TU-3 contêm
mais alguns octetos para apontadores e área de justificação)
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
51
Princípios de multiplexagem
Multiplexagem de TUs e AUs
apontadorde TU-12
260AU-4
x 63
1
9
9
4
9
Módulo de Transporte STM-1
9
x 1
• • •
270 x 9 octetos / 8 kHz / 125 ms
MSOH
TU-12
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)
RSOH
Exemplo de multiplexagem de TU-12 e AU-4(apontadores sem offset)
TU-12
POHde VC-12
POHde VC-4
apontadorde AU-4
área dejustificação
por entrelaçamento de colunas
9 261
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
52
Princípios de multiplexagem
Operação com apontadores
• • •
apontador
etiqueta adicional decaminho (POH de VC-4)
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)
• • •
VC-4 sem offset em AU-4
apontador de 2 octetos
VC-4 com offset em AU-4
Alinhamento de VC-4 em AU-4
AU-4VC-4
apontador de 2 octetos
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
53
Princípios de multiplexagem
Operação com apontadores
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)
Sem justificação Justificação negativa(apontador atrasa 1 octeto)
Justificação de VC-4 em AU-4
Justificação positiva(apontador avança 1 octeto)
octetonulo
octeto deinformação
VC-4AU-4
apontador de 2 octetos
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
54
apontador
Princípios de multiplexagem
Operação com apontadores
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)
VC
-4
TU-12POH
(VC-4)
POH
área de justificação positiva
Alinhamento de VC-12 em TU-12
área de justificação negativa
reservado
1º octectode VC-12
Multitrama TU-12• 4 tramas TU-12• permite distribuir overhead• aumenta a eficiência
VC-12
VC-12 com offset em TU-12
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
55
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Operação e manutenção
Objectivos de operação e manutenção– minimização do impacto de defeitos e falhas sobre a qualidade de serviço– usa a informação de supervisão transmitida nos overheads– recorre a acções preventivas, sempre que possível
• ocorrência de anomalias indicia defeitos ou falhas iminentes• intervenção antecipada pode evitar degradação significativa do serviço
– efectua acções correctivas para restabelecer a qualidade de serviço• protecção automática de sistemas• reconfiguração da rede através de procedimentos de gestão
Anomalia • mínima discrepância entre o que foi observado e o que era desejado
Defeito• frequência de anomalias atingiu um limite a partir do qual deixa de ser possível executar
satisfatoriamente uma determinada função
Falha • incapacidade total de uma função executar uma determinada acção dentro de um tempo limite
Definições básicas
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
56
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Operação e manutenção
Informação de supervisão transmitida nos overheads– monitoração de parâmetros do sistema, nomeadamente erros– estado de sincronização– estado de caminhos– alarmes
Exemplo de operação de um sistema de protecção de falhas– monitoração de desempenho visando controlo de qualidade e acção preventiva– detecção de falhas através da verificação funcional contínua ou periódica– localização de falhas através de sistemas de teste internos ou externos– protecção do sistema através de
• isolamento e exclusão de serviço da entidade com falhas• intervenção coordenada de outros recursos para restabelecimento do serviço• informação das falhas a entidades de gestão
indicações de que um defeito ou falha foi detectado
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
57
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Redes SDH
Elementos de rede (NE, Network Elements)
tributáriosPDH / outros
STM-1Multiplexador
Terminal de LinhaLine Terminal
Multiplexer
LTMSTM-1
LTMSTM-1
STM-1/
tributáriosPDH (E4)
STM-NLTMSTM-N
LTMSTM-N
Multiplexador deInserção / Remoção
Add / DropMultiplexer
ADMSTM-1
STM-1 STM-1
tributários PDH
ADMSTM-N
STM-N STM-N
STM-1 / tributários PDH (E4)
Nó Digital deInterligação
DigitalCrossconnect
DXCSTM-1DXC
STM-1STM-1 STM-1
RegeneradorRegenerator
STM-1RegReg
STM-1 STM-NSTM-N
Elementos de rede SDH
DXCSTM-NDXC
STM-NSTM-N STM-N
permitem construir qualquer rede SDH
( N=4, 16, 64 )
RegReg
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
58
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Redes SDH
Topologias
Ponto-a-ponto• constituída apenas por multiplexadores terminais de linha em cada extremidade• simples• aplicações
ligações específicas entre nós de comutação ou acesso de grandes utilizadorestransporte de tributários E1 e de outros sinais
Ponto-a-ponto• constituída apenas por multiplexadores terminais de linha em cada extremidade• simples• aplicações
ligações específicas entre nós de comutação ou acesso de grandes utilizadorestransporte de tributários E1 e de outros sinais
tributáriosSTM-1
LTMSTM-1
LTMSTM-1 STM-4
LTMSTM-4
LTMSTM-4 LTM
STM-4LTM
STM-4STM-4 LTM
STM-1LTM
STM-1 tributários
Topologia ponto-a-ponto
STM-1
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
59
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Redes SDH
Topologias
Ponto-a-multiponto• ligação com um ou mais ADMs em cadeia• capacidade de fazer inserção / remoção ao longo do percurso• aplicações
agregação de tráfego com origem dispersadifusão de sinais (remove e continua)
Ponto-a-multiponto• ligação com um ou mais ADMs em cadeia• capacidade de fazer inserção / remoção ao longo do percurso• aplicações
agregação de tráfego com origem dispersadifusão de sinais (remove e continua)
tributáriosSTM-1
LTMSTM-1
LTMSTM-1
Topologia ponto-a-multiponto
ADMSTM-1
tributários
ADMSTM-1
tributários
LTMSTM-N
LTMSTM-N
STM-1STM-N
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
60
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Redes SDH
Topologias
Anel• ligação de ADMs em cadeia fechada nas extremidades• aplicações
agregação de tráfego em redes urbanasdistribuição de tráfego ao nível regional
Anel• ligação de ADMs em cadeia fechada nas extremidades• aplicações
agregação de tráfego em redes urbanasdistribuição de tráfego ao nível regional
Topologia em anel (bidireccional)
capacidade de protecção
ADMSTM-1
STM-1
tributários ADMSTM-1
ADMSTM-1 ADM
STM-1ADM
STM-1 tributários
ADMSTM-1
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
61
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Redes SDH
Topologias
Rede em malha• realizada através de múltiplas ligações entre DXCs (caso mais simples: um único DXC)• permite grande capacidade e flexibilidade de encaminhamento de tráfego• aplicações
núcleo da rede de transporteinterligação de grandes nós de comutação
Rede em malha• realizada através de múltiplas ligações entre DXCs (caso mais simples: um único DXC)• permite grande capacidade e flexibilidade de encaminhamento de tráfego• aplicações
núcleo da rede de transporteinterligação de grandes nós de comutação
DXCSTM-4DXC
STM-4STM-4 DXCSTM-4DXC
STM-4
DXCSTM-4DXC
STM-4DXC
STM-4DXC
STM-4STM-4
STM-4
STM-4
Topologia em malha
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
62
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Redes SDH
Protecção automática
Protecção dedicada de ligações ponto-a-ponto• um sistema de reserva para cada sistema activo• tráfego enviado simultaneamente pelo sistema activo e pelo de reserva• exige apenas comutação do lado da recepção
Protecção dedicada de ligações ponto-a-ponto• um sistema de reserva para cada sistema activo• tráfego enviado simultaneamente pelo sistema activo e pelo de reserva• exige apenas comutação do lado da recepção
STM-N
Configuração de protecção dedicada de ligação ponto-a-ponto
STM-N
ligação activa
ligação de reserva
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
63
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Redes SDH
Protecção automática
Protecção partilhada de ligações simples• um sistema de reserva para cada n sistemas activos• tráfego enviado pelo sistema de reserva quando ocorrem defeitos ou falhas• exige comutação coordenada do lado da emissão e da recepção
Protecção partilhada de ligações simples• um sistema de reserva para cada n sistemas activos• tráfego enviado pelo sistema de reserva quando ocorrem defeitos ou falhas• exige comutação coordenada do lado da emissão e da recepção
STM-N STM-N
ligações activas
ligação de reserva
Configuração de protecção partilhada de ligação ponto-a-ponto
1
n
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
64
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Redes SDH
Protecção automática
Protecção de um anel unidireccional com duas fibras• transmissão unidireccional num anel operacional• tráfego enviado simultaneamente por um anel de reserva• em caso de falha do anel operacional comuta-se a recepção em cada ADM para o anel de reserva
Protecção de um anel unidireccional com duas fibras• transmissão unidireccional num anel operacional• tráfego enviado simultaneamente por um anel de reserva• em caso de falha do anel operacional comuta-se a recepção em cada ADM para o anel de reserva
Configuração de protecção de um anel unidireccional com duas fibras
ADMADM
ADMADM
ADM
STM-N
ADMADM
D
D
ADM
A
A
A
D
Add
Drop
anel activo
anel de reserva
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
65
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Redes SDH
Protecção automática
Protecção de um anel bidireccional com duas fibras• transmissão bidireccional em 2 anéis operacionais, com uma reserva de banda (50%)• em caso de falha reconstrói-se um único anel• os ADM comunicam da mesma forma antes e depois de ocorrer a comutação de protecção
Protecção de um anel bidireccional com duas fibras• transmissão bidireccional em 2 anéis operacionais, com uma reserva de banda (50%)• em caso de falha reconstrói-se um único anel• os ADM comunicam da mesma forma antes e depois de ocorrer a comutação de protecção
Configuração de protecção de um anel bidireccional com duas fibras
ADMADM
ADMADM
ADM
STM-N
ADMADMADM
A
A
D
Add
Drop
D
interrupção
comutação
D
A
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
66
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Redes SDH
Protecção automática
Protecção de um anel bidireccional com quatro fibras• capacidade de protecção duplica em relação ao anel com duas fibras• suporta falhas múltiplas nos ADMs e ligações• solução preferida devido ao aumento de fiabilidade
Protecção de um anel bidireccional com quatro fibras• capacidade de protecção duplica em relação ao anel com duas fibras• suporta falhas múltiplas nos ADMs e ligações• solução preferida devido ao aumento de fiabilidade
Configuração de protecção de um anel bidireccional com quatro fibras
STM-N
ADM
ADM
ADM
ADM
ADMADM ADMADM
paractivopar dereserva
interrupção
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
67
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)Aplicação de sistemas SDH na rede de transporte
Rede nacional– ligações de muito alta capacidade e nós de transmissão constituídos por DXCs– rede emalhada, garantindo adaptação a tráfego variável e elevada fiabilidade
Rede regional– DXCs emalhados nas áreas urbanas de grande tráfego– anéis de alta capacidade constituídos por ADMs nas áreas de tráfego moderado
Rede local de acesso– acesso de utilizadores
• grande capacidade: acesso directo à rede SDH ao nível STM-N• média dimensão: acesso a anéis através de ADMs • baixa capacidade: multiplexadores flexíveis agregam tráfego em ligações E1,
que, por sua vez acedem a anéis através de ADMs– interligação
• anéis com ADMs agregam o tráfego destinado ao nível da rede regional
Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte
68
DXCDXC
DXCDXC
DXCDXC
rede nacionalSTM-N STM-N
nó nacional
DXCDXC
DXCDXC
DXCDXC
rede regionalSTM-NADMADM
ADMSTM-N
STM-Nnó regional
DXCDXC
ADM ADM
ADMMUXutili
zado
res
RDISanalógicon×64 kbit/s
E1ATMEthernet
STM-N
rede local de acessoSTM-N
STM-N
nó local
Rede de transporte SDH
Hierarquia de multiplexagem síncrona (SDH)
DXCDXC
DXCDXC
E1
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Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)
Princípios básicos
Elementos de rede
Topologias de rede
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fibra de transmissão
combinaçãode sinais
separaçãode sinaisλ1
λ2
λ3
λ4
Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Princípios básicos
Características gerais dos sistemas de multiplexagem de comprimento de onda– emissores produzem luz com diferentes comprimentos de onda– sinais ópticos são combinados e transmitidos numa fibra monomodo– na recepção os sinais são separados (filtrados) e entregues a receptores
Multiplexagem de sinais ópticos na mesma fibra (exemplo com 4 comprimentos de onda)
receptoresemissores
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Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Princípios básicos
Bandas WDM– UIT definiu 6 bandas contíguas que ajudam a especificar sistemas WDM– estas bandas englobam as 2ª e 3ª janelas dos sistemas clássicos
Definição das bandas de comprimentos de onda em sistemas WDM
Ate
nuaç
ão (d
B/k
m)
Comprimento de onda (nm)1 300
0,1
1
0,3
1 250 1 350 1 400 1 450 1 500 1 550 1 600 1 650
1 260 1 360 1 460 1 530 1 565 1 625 1 675
O-Band(Original)
E-Band(Extended)
S-Band(Short
wavelength)
C-Band(Conven-
tional)
L-Band(Long
wavelength)
U-Band(Ultra-long wavelength)
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Grelha de comprimentos de onda de CWDM (nm)1 3001 250 1 350 1 400 1 450 1 500 1 550 1 600 1 650
Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Princípios básicos
Primeiros sistemas de multiplexagem de comprimento de onda– até cerca de 4 comprimentos de onda– pré-normalização → dificultou oferta de lasers com comprimentos de onda standard
Multiplexagem esparsa de comprimento de onda (CWDM, Coarse WDM)– espaçamento moderado de comprimentos de onda → 20 nm– possível utilizar lasers sem controlo de estabilidade de comprimento de onda– grelha de comprimentos de onda normalizada pela UIT
O-Band E-Band S-Band C-Band L-Band U-Band
λ = 1270 + n × 20 (nm) n = 0 ... 17
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Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Princípios básicos
Multiplexagem densa de comprimento de onda (DWDM, Dense WDM)
– várias dezenas (futuramente centenas) de comprimentos de onda
– necessário utilizar mecanismos de controlo de estabilidade dos lasers
– grelhas de frequências normalizadas pela UIT• centradas a 193,1 THz (C-Band)• espaçamentos de 12,5 / 25 / 50 / 100 GHz e múltiplos de 100 GHz
– bandas prioritárias: S-Band, C-Band, L-Band
espaçamento de 12,5 GHz →→→→ f = 193,1 + n × 0,0125 (THz)espaçamento de 25 GHz →→→→ f = 193,1 + n × 0,025 (THz)espaçamento de 50 GHz →→→→ f = 193,1 + n × 0,05 (THz)espaçamento de 100 GHz →→→→ f = 193,1 + n × 0,1 (THz)
n - inteiro positivo ou negativo, incluindo 0
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Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Elementos de rede
Repetidor– puramente óptico– regenerador (conversão O-E-O)
Formas de onda em repetidores ópticos e regeneradores
futuro: possibilidade deregeneração óptica
Amplificação 1RReamplificação
Regeneração 3RReamplificaçãoReformataçãoRetemportização
impulso original impulso recebido impulso amplificado
impulso original impulso recebido impulso regenerado
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Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Elementos de rede
Adaptador de Comprimento de Onda (WLA, Wavelength Adaptor)
Adaptadores de Comprimentos de Onda
futuro: possibilidadecontrolo eléctrico
1 310 nm1 550 nm
comprimentos deonda da 2ª e 3ª janela
exemplo: saída de elementosde rede SDH
λUIT
comprimentos de onda CWDM / DWDMnormalizados pela UIT
λ1UIT
λ2UIT
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Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Elementos de rede
Multiplexador Óptico Terminal (OTM, Optical Terminal Multiplexer)
Multiplexador e desmultiplexador WDM
OTM OTM
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Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Elementos de rede
Multiplexador Óptico de Inserção / Remoção (OADM, Optical Add-Drop Multiplexer)
Multiplexador e Desmultiplexador Ópticos de Inserção / Remoção WDM
OADM
canais removidos canais inseridos
canais directos
controlo remotojá disponível
OTM OTM
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Elementos de rede
Nós de Interligação Óptica (OXC, Optical Cross-Connects)
Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)
Estrela passiva
controlo remotojá disponível
OXCλλλλ1111
λλλλ2222
λλλλ3333
λλλλ4444
λλλλ1111 −−−− λλλλ4444
OXCλλλλ1111 ,,,, λλλλ2222λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 −−−− λλλλ4444
λλλλ1111 −−−− λλλλ4444
λλλλ1111 −−−− λλλλ4444
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
Encaminhador passivo
OXCλλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111 ,,,, λλλλ2222
λλλλ1111
λλλλ2222
Comutador activo
λλλλ1111
λλλλ2222
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Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Topologias de rede
Ligação ponto-a-ponto– saltos máximo sem amplificação limitados pela sensibilidade do receptor – saltos máximos sem regeneração limitados pela dispersão dos impulsos
Ligações ponto-a-ponto sem e com amplificação
Salto máximosem amplificação
Salto máximocom amplificaçãosem regeneração
80 km
400 km
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Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Topologias de rede
Transporte de sinais SDH– exemplo: múltiplos canais STM-16 a 2,5 Gbit/s
Ligações SDH sobre WDM
STM-N(1 300 / 1 550 nm)
STM-N(1 300 / 1 550 nm)
WLA
WLA
WLA
WLA
OTM OTM
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Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Topologias de rede
Anéis– agregação / distribuição de tráfego de alta capacidade
Anel WDM
OADM
OADMOADM OADMOADM
OADM
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Multiplexagem por divisão de comprimento de onda (WDM)Topologias de rede
Malhas– núcleo de muito alta capacidade da rede de transporte– sistemas desenvolvidos com 2-3 Tbit/s de capacidade
Malha WDM
OXCOXC OXCOXC OXCOXC OXCOXC
OXCOXC OXCOXC OXCOXC OXCOXC