SDH MUX - Induteq

BASISCURSUS
Synchronous
Digital
Hiërarchy
Competence Centre on
Broadband Technology (CBT)
Basiscursus SDH
© CBT TCA
0
Inhoud Basiscursus
1 Inleiding
• Casema Netwerk en Diensten
2 Techniek
• Wat is PDH
• Wat is SDH
• STM-1 Frame
• SDH Multiplexstructuur
• Mapping van Tributaries
Basiscursus SDH
1
Inhoud Basiscursus
3 SDH-netwerk
• Netwerk elementen
• Netwerk management
• Protectie-mechanismen
• Kwaliteitsbewaking
• Synchronisatie
4 Metingen
• BER meting
• Optische vermogens
• (D)WDM
Basiscursus SDH
2
Casema netwerk en diensten
• CATV
• Telefonie (ECI, ISDN)
• Datacom (Leased Lines, ISDN)
• Internet (Demos, COM21, Euromodem)
• Digitale Video (Film Time)
• Interne diensten (IT)
Basiscursus SDH
3
PDH Techniek (1)
Techniek
• Wat is PDH
• Wat betekent PDH
• Korte geschiedenis van de telefonie
• PDH multiplex techniek
Basiscursus SDH
4
PDH Techniek (2) Plesio = bijna
Wat betekent PDH?
Plesiochronous
Digital
Hiërarchy
Basiscursus SDH
5
PDH Techniek (3)
Techniek
Bijna synchroon
7 kanalen over 1 verbinding:
Time Division Multiplexing (TDM)
Basiscursus SDH
6
Korte geschiedenis van de telefonie
• ANALOOG (handmatig schakelen)
• ANALOOG (elektromechanisch schakelen)
• DIGITAAL (elektronisch schakelen)
PCM techniek
(Pulse Code Modulation)
Basiscursus SDH
7
PCM Proces
Bemonstering
Kwantificatie
Codering
Basiscursus SDH
8
PCM bemonstering
Bemonsterings-frequentie : 4000 x 2 = 8000 Samples/sec.
Basiscursus SDH
9
PCM Kwantificatie
256
Basiscursus SDH
10
PCM Codering
8 bits getal x 8000 samples/sec. = 64 000 bit / s
= 64 kbit / s
= één PCM kanaal
256
200
220
210
210
200
160
120
120
90
Basiscursus SDH
90
11010010
11011100
90
11
PCM Frame
32 PCM gecodeerde kanalen (64 kbit/s)
01010100
00101101
00011111
01011011
0
SYNC.
ALARM
Basiscursus SDH
1
2
3
4
5
6
7
8
15 16 17 18 19
26 27 28 29 30 31
SIGNALERING
12
Transport van PCM frames:PDH multiplexing
139,264 Mbit/s
140
34,368 Mbit/s
34
34
8,448 Mbit/s
8
2,048 Mbit/s
8
2
Bitstuffing
Basiscursus SDH
13
Principe van plesiochrone multiplexing
2
1
4
3
2
1
Bitsnelheid
aanpassen
S S
4
3 2
1
2 Mbit/s (“snel”)
KLOK
C B A C B A
Bitsnelheid
aanpassen
S
S
1A2B3C4SSS
S C B A
2 Mbit/s (“langzaam”)
Stuffing bits
Basiscursus SDH
Bit Interleaving
14
Transport via PDH-netwerk
Nadelen:
• (De)multiplexen op elk knooppunt
• Handmatig schakelen v/d verbinding
• Veel hardware / ruimte benodigd
Basiscursus SDH
15
SDH-techniek
• Wat is SDH
• Het STM-1 Frame
• Functie van overhead en pointer
• SDH Multiplexstructuur
• Waarom SDH
• Toekomst van de Telecommunicatie
Basiscursus SDH
16
Wat betekent SDH
Synchronous
Digital
Hiërarchy
Basiscursus SDH
17
Wat is SDH
Telecommunicatienetwerk met een hoge
transportcapaciteit. Het vormt de basis voor
bijna alle diensten van Casema.
Basiscursus SDH
18
Waarom SDH
• Hoge capaciteit (véél bits per seconde te versturen)
• Transport mogelijk over grote afstanden (glasvezel)
• Centraal beheer van het netwerk (NMC)
• Internationaal gestandaardiseerde techniek
• Te koppelen met andere SDH-netwerken
• Te koppelen met bestaande PDH-techniek
Basiscursus SDH
19
Synchronous Transport Modules in SDH
STM - 0
51,84 Mbit/s (Radio Links)
STM - 1
155,52 Mbit/s (E/O)
STM - 4
622,08 Mbit/s (O)
STM - 16
2488,32 Mbit/s (O)
STM - 64
9953,28 Mbit/s (O)
Basiscursus SDH
20
Het STM-1 Frame (1)
#
#
#
2
3
4
1
Seriële datastroom (155,52 Mbit/s)
Basiscursus SDH
21
Het STM-1 Frame (2)
10110110
Bits samen nemen tot Bytes
Basiscursus SDH
22
Het STM-1 Frame (3)
9 kolommen
(bytes)
270 kolommen (bytes)
Basiscursus SDH
23
Het STM-1 Frame (4)
OVERHEAD
9 kolommen
(bytes)
POINTER
OVERHEAD
9 kolommen
(bytes)
Basiscursus SDH
261 kolommen
(bytes)
24
Van PDH naar STM-1 Frame (5)
Seriële datastroom
OVERHEAD
POINTER
OVERHEAD
9 kolommen
(bytes)
Basiscursus SDH
261 kolommen
(bytes)
25
Functies van de Overhead, Pointer en Payload ruimte
• MS/RS-Overhead Bytes
• Frame synchronisatie (A1/A2 bytes)
• Kwaliteitsbewaking van de verbinding (B1/B2 Bytes)
• Transport van management informatie (DCC-kanalen)
• Pointer
• Wijst naar begin informatieblok in de Payloadruimte
• Opvangen van snelheidsverschillen tussen Frames
• Payload
• Transport van (klant) informatie
Basiscursus SDH
26
SDH Vrachtwagen
PAYLOAD BV
Overhead
Basiscursus SDH
27
SDH Frames
BITS bv
Payload
Basiscursus SDH
Payload
Payload
Payload
28
Vraagstuk STM-1 Frame (155,52 Mbit/s)
Hoeveel vrachtwagens komen er per seconde voorbij?
Basiscursus SDH
29
Framesnelheid STM-1
- 1 Frame = 9 x 270 x 8 bits = 19440 bits
- Bitsnelheid STM-1 : 155,52 Mbit/s
Framesnelheid:
155,52 .106/19440 = 8000 Frames/s
Basiscursus SDH
30
STM-1 Sectieoverhead (1)
A1 A1 A1 A2 A2 A2 C1
B1
E1
F1
D1
D2
D3
AU - 4 POINTER
B2 B2 B2 K1
K2
D4
D5
D6
D7
D8
D9
D10
D11
D12
S1 Z1 Z1 Z2 Z2 M1 E2
9 x 9 Bytes
Basiscursus SDH
31
STM-1 Sectieoverhead (2)
A1/A2
B1
B2
C1
D1/D12
: Framing synchronisatie bytes
: Regenerator sectie BIP-8
: Multiplexer sectie BIP-24
: STM Identificatie
: Data communicatie kanalen voor het netwerk management
E1/E2
F1
S1
Z1/Z2
M1
: Engineer Order Wire
: Gereserveerd voor andere doeleinden
: Synchronisatie Status Message Byte (SSMB)
: Toekomstig gebruik
: Multiplexer Section Far End Blok Error Byte (FEBE)
Basiscursus SDH
32
Vraagstuk STM-1 Frame (155,52 Mbit/s)
Wat is de transportcapaciteit van het D1-Byte?
Basiscursus SDH
33
STM-1 Transportsnelheid overhead kanaal
Framesnelheid is 8000 Frames/s
1 Byte is 8 bits
8000 x 8 bits = 64000 bits/s
Basiscursus SDH
34
Van PDH naar STM-1 Frame (1)
PDH signaal
Container
Basiscursus SDH
Container
Container
Container
35
Container
POH
Container
POH
POH
Van PDH naar STM-1 Frame (2)
VC
Container + POH = Virtual Container (VC)
Basiscursus SDH
36
POH
Van PDH naar STM-1 Frame (3)
+
= TU
VC
Virtual Container + Pointer = Tributary Unit
Basiscursus SDH
37
Van PDH naar STM-1 Frame (4)
Typen (virtual) containers & Tributary Units
• 2,048 kbit/s-->
C-12-->
VC-12--> TU-12
• 34,368 kbit/s-->
C-3-->
VC-3-->
TU-3
• 44,736 kbit/s-->
C-3-->
VC-3-->
TU-3
• 139,264 kbit/s-->
C-4-->
VC-4-->
AU-4
Administrative Unit
Basiscursus SDH
38
Multiplex stappen VC-4
SOH
AU-Pointer
SOH
P
C-4
O
H
VC-4
Basiscursus SDH
39
Multiplex stappen VC-3
VC-4
SOH
AU-Pointer
Pointer
SOH
P
POH
O TUG-3
H
Basiscursus SDH
C-3
VC-3
40
Multiplex stappen VC-12
STM-1 (270x9)
SOH
J1
AU Pointer
VC-4 (261x9)
SOH
Pointer
TU-3
VC-3 POH
C-3
TUG-3 (86 kolommen)
Pointer
TU-2
POH
TUG-2
(12 kolommen)
VC-2
C-2
Pointer
POH
VC-12
C-12
Basiscursus SDH
41
SDH Multiplex structuur (Europa)
STM-N
AUG
AU-4
x4
VC-4
C-4
139264 kbit/s
x3
x1
STM-4
TUG-3
x 16
TU-3
VC-3
x7
C-3
STM-16
TUG-2
Low order
Multiplexing
Multiplexing
Basiscursus SDH
44736 kbit/s
x3
TU-12
High order
34368 kbit/s
VC-12
C-12
2048 kbit/s
42
SDH Multiplex structuur (N. Amerika/Japan)
STM-N
AUG
AU-4
VC-4
C-4
139264 kbit/s
x4
STM-4
TUG-3
x3
TU-3
VC-3
x 16
STM-16
AU-3
VC-3
C-3
x7
TUG-2
x1
34368 kbit/s
44736 kbit/s
TU-2
VC-2
C-2
6312 kbit/s
TU-12
VC-12
C-12
2048 kbit/s
TU-11
VC-11
C-11
1544 kbit/s
x3
Basiscursus SDH
High order
Low order
Multiplexing
Multiplexing
x4
43
Mapping van 140 Mbit/s in een VC-4
Tributary
Signaal
139,264 Mbit/s
Payload
Mapping
Stuffing bits
Basiscursus SDH
(149,76 Mbit/s)
+
VC-4
(150,34 Mbit/s)
Path Overhead
44
Type mapping 2Mbit/s in VC-12
• Asynchroon
• Meest gebruikt
• Gebruik van bitstuffing en pointer
• Altijd Floating Mode
• Bit-Synchroon / Byte Synchroon
• Geen bitstuffing
• Floating mode (gebruik pointer)
• Locked mode (pointer altijd 0)
Basiscursus SDH
45
AU-4 Pointer en VC-4 Path
Overhead
9
Regenerator
Section
overhead
1
Pointer
5
Multiplexer
Section
overhead
Payload
VC-4
9
POH
3
STM-1
(Path Overhead)
1
Basiscursus SDH
46
VC-4 Path Overhead (POH)
J1
B3
C2
G1
F2
H4
Z3
Z4
Z5
Basiscursus SDH
J1: Path Trace. Padbewaking
B3: BIP-8. Bit Interleave Parity for error performance
C2: Signal Label (inhoud VC-4)
G1: Alarm and error indication (Path Status)
F2: User channel (communicatie)
H4: Multiframe indicator
Z4: Spare
Z5: Network operator byte (Tandem Connection)
47
AU-4 Pointer (1)
Frame N
VC-4
Frame N+1
VC-4
Basiscursus SDH
48
AU-4 Pointer (2)
H3 H3
H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3
H1/H2 bevat het beginadres VC
H3 Justificatie mogelijkheid
Basiscursus SDH
49
AU-4 Pointer (3)
Frame N
J1
Frame N+1
J1
Basiscursus SDH
50
AU-4 Pointer (4)
Frame N
J1
(teveel bytes)
Frame N+1
J1
(tijdelijke buffer )
Basiscursus SDH
51
SDH Communicatie model
Circuit Layer
Low Order Path
2 Mbit/s (End-To-End)
VC-12 (End-To-End)
Circuit Layer
Low Order Path
VC-4 (End-To-End)
High Order Path
High Order Path
Multiplexer Section Layer
Regenerator Section Layer
Multiplexer Section Layer
SOH
Regenerator Section Layer
Physical Layer
Physical Layer
physical medium
Basiscursus SDH
52
Multiplexer sectie en Regenerator sectie
MUX 1
REG 1
REG 2
MUX 2
Regenerator Sectie
Multiplexer Sectie
Basiscursus SDH
53
Verschil tussen PDH en SDH
PDH
SDH
Basiscursus SDH
54
Overzicht Deel II
• Netwerk elementen
• SDH Netwerk
• Typen verbindingen
• Protectie-mechanismen
• Netwerk management
• Kwaliteitsbewaking
• Synchronisatie
Basiscursus SDH
55
Netwerkelementen (NE)
• Add / Drop Multiplexer
• Terminal Multiplexer
• Regenerator (A/D zonder tribs)
• Cross Connect (schakelen op 64 kbit/s niveau
Basiscursus SDH
56
Add/Drop Multiplexer
Optical Aggregates
Input
Output
Tributary
Card
Output
Input
WEST
Basiscursus SDH
EAST
57
Terminal Multiplexer
Optical Aggregate
Input
Tributary
Card
Output
WEST
Basiscursus SDH
58
Regenerator
Optical Aggregates
Input
Output
Output
Input
WEST
Basiscursus SDH
EAST
59
Cross Connect
Optical Aggregates
Input
Output
Trib
Cards
Output
Input
WEST
EAST
Schakelen van willekeurige 64k kanalen (mits gestructureerd)
Basiscursus SDH
60
Typen verbindingen
• Punt-punt verbinding
• Add/Drop verbinding
• Ring configuratie
• Drop-and-Continue verbinding
Basiscursus SDH
61
Punt-punt verbinding
TRIBS
Basiscursus SDH
SDH
SDH
MUX
MUX
TRIBS
62
Add/Drop verbinding
EAST
WEST
Basiscursus SDH
WEST
SDH
SDH
MUX
MUX
TRIBS
TRIBS
EAST
63
TRIB
MUX
E
SDH
Ring configuratie
W
W
E
SDH
SDH
MUX
MUX
E
W
Basiscursus SDH
MUX
W
SDH
TRIB
E
64
MUX
E
SDH
Drop-And-Continue verbinding
W
W
E
MUX
MUX
E
W
W
Basiscursus SDH
MUX
SDH
SDH
SDH
E
65
Protectie mechanismen
• Pad-protectie (SNCP, Sub-Network Connection Protection)
• MSP (Multiplexer Section Protection)
• EPS (Equipment Protection Switching)
• APS (Automatic Protection Switching, K1/K2)
• 1+1 Protectie (verbindingen/kaarten dubbel uitvoeren)
• 1:N Protectie (1 stand by voor meerdere verbindingen) revertive!
Basiscursus SDH
66
Pad protectie (1)
E
TRIB
MUX
2 Mb
SDH
VC-12 working path
W
W
E
SDH
SDH
MUX
MUX
E
W
2 Mb
W
Basiscursus SDH
MUX
VC-12 stand-by path
SDH
TRIB
E
67
MUX
SDH
Pad protectie (2)
SDH
SDH
MUX
MUX
TRIB
Basiscursus SDH
MUX
SDH
TRIB
68
MSP (Multiplexer Sectie Protectie)
Working Section
SDH
SDH
MUX
MUX
Stand-by Section
Nadelen:
• Capaciteitshalvering
Basiscursus SDH
• Geografisch gescheiden routes nodig
69
Netwerk Management Systeem
DCC-kanalen
Ethernet
SDH
MUX
Gateway Multiplexer
X-Terminal
Basiscursus SDH
70
Kwaliteitsbewaking in SDH
• Foutdetectie (BIP1, 2 en 3)
• Centrale fout/alarm meldingen
• Protectie mechanismen
Basiscursus SDH
71
Kwaliteitsbewaking
Alarm Indication Signal (AIS)
LOS
AIS
TRIB
AIS
TRIB
SDH
SDH
MUX
MUX
11111......
FERF
AIS = 111111111111.......
Basiscursus SDH
72
Synchronisatie
Synchronisatie modes:
• Internal mode
• External mode (2 MHz externe source)
• Holdover mode
• Slave mode (binnenkomend lijnsignaal)
Basiscursus SDH
73
Kwaliteitsniveaus (synchronisatie)
Synchronisatie modes:
• G.811 PRC (Primary Reference Clock)
10-11 (Rubidium) / 10-13 (GPS)
• G.812 SSU (Synchronisation Supply Unit)
10-10 / 10-9
• G.81S SEC (Synchronous Equipment Clock)
5x10-8 / 5x10-7 (HOLDOVER MODE)
Basiscursus SDH
74
GPS
2 MHz
MUX
SDH
Synchronisatie (GPS)
SDH
SDH
MUX
MUX
Basiscursus SDH
MUX
SDH
Ringmaster
75
Metingen aan SDH verbindingen
• BER metingen
• Optische niveaus
• (D)WDM systemen
Basiscursus SDH
76
BER Metingen (1)
Loopback
SDH
SDH
MUX
MUX
• PRBS instellen
• Error injecteren
Basiscursus SDH
2 Mbit/s TRIB
77
BER metingen (2)
• PRBS (Pseudo Random Binary Sequence)
2 Mbit/s
: 215-1
34, 45, 140, 155 Mbit/s
: 223-1
• BER: (Bit Error Rate)
aantal foutbits / totaal aantal bits
• Loopback: kortstondig verbreken ter controle
• Error inject: injecteren van foutbits ter controle
Basiscursus SDH
78
BER metingen (3)
G.821:
• ES (Errored Second): 1 of meer errors in 1 seconde
• SES (Severely Errored Second): BER >10-3 in 1 seconde
Basiscursus SDH
79
Optische niveaus
Type laser
Uitgangsniveau
Gevoeligheid
S 1.1
-15 < P < - 8 dBm
- 28 dBm
L 1.1
-5<P<0
dBm
- 34 dBm
S 16.1
-5<P<0
dBm
- 18 dBm
L 16.1
-5<P<0
dBm
- 26 dBm
Basiscursus SDH
80
(D)WDM systemen
(Dense) Wavelength-division Multiplexing
8 nm
1550 nm
WDM
Basiscursus SDH
Golflengte
0,8 nm
1550 nm
Golflengte
DWDM
81
Wave Division Multiplexing
Wave: golf(lengte)
(hiermee wordt bedoeld de optische zender, laserzender)
Division: (ver)deling
Multiplexing: samenvoegen
Letterlijk: het samenvoegen van verschillende stukjes golflengte
ofwel: het samenvoegen van verschillende golflengtes / optische
zenders op één glasvezel
Basiscursus SDH
82
100 GHz [0.8 nm] Grid for DWDM (ITU-T G692)
Frequency in THz
196.10
1530
194.10
195.10
1535
1540
1545
193.10
1550
1555
192.10
1560
191.10
1565
Wavelength in nm
Gebruikte Golflengtes
Golflengte Multiplexen
Oude situatie
1310

WDM
1550.92
1554.13
1557.36
1560.61

1549.32
Basiscursus SDH
1552.52
1555.75
1558.98
84
Aantal kleuren.

Het aantal golflengtes is beperkt tot 8




Basiscursus SDH
Om voldoende onderlinge afstand te houden
Voorkomt “overspraak” tussen de te transporteren signalen
Analoge signalen zijn gevoelig voor verstoringen
Voor digitale signalen kan gewerkt worden met meer
golflengtes b.v 16, 32 of 64.
85
WDM

Is geen SDH


Kan geen verbindingen (paden) schakelen


het beheer van WDM is beperkt tot foutmeldingen
Is een alternatief voor het graven van nieuwe vezels

Basiscursus SDH
Maar kan wel gebruikt worden voor het transport van SDH
signalen (Synchrone transport modules)
WDM is goed voor je rug
86