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Tecnologias e Sistemas de Comunicação Mário Jorge Leitão Rede de Transporte Rede 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 2 Intencionalmente em branco

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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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Multiplexagem digital síncrona

Princípios básicos

Alinhamento de trama

Multitrama

Supervisão

Sistemas básicos

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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

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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

Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

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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

Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

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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

Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

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Intencionalmente em branco

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Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

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Hierarquia de multiplexagem plesiócrona (PDH)

Princípios básicos

Vantagens e limitações da hierarquia PDH

Sistemas internacionais

Características do sistema europeu

Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

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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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Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

31

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

32

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

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Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

33

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

34

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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

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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)

Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

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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

Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

74

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

Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

76

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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78

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

Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

80

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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81

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

Tecnologias e Sistemas de Comunicação Rede de Transporte

82

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