Redes de Transporte SDH Redes de Telecomunicações · Redes de Transporte SDH ... A primeira hierarquia PDH ... PCM-30 é declarada aquisição do sincronismo quando são recebidas

© João Pires Redes de Telecomunicações 15

Redes de Telecomunicações

Redes de Transporte SDH


Estrutura estratificada das redes de telecomunicações

Camada de serviços

Camada de transporte

Camada de serviços: Consiste em redes de diferentes serviços (circuitos, IP,etc.)

Camada de transporte: Fornece à camada superior uma plataforma apropriada para transferência de informação, que é pouco dependente dos serviços.

PDH, SDH, WDM


Rede de Transporte

• A rede de transporte é uma plataforma que assegura uma transferência transparente da informação à distância, permitindo suportar diferentes serviços.

• A rede de transporte garante diferentes funcionalidades, comosejam multiplexagem, transmissão, encaminhamento, protecção, aprovisionamente de capacidade, supervisão e gestão.

• A rede de transporte é constituída por diferentes elementos de rede ligados entre si segundo uma certa topologia, que por sua vez estão ligados ao sistema de gestão de rede.


O papel da rede de transporte na rede telefónica

ADM

ADMADM

ADMADMDXC

ADM

ADM

TM

2.5 Gbit/s 155-622 Mbit/s

CT

CT CT CL

CL

CL

DXC: crossconnect

TM: multiplexer terminalCT: central de trânsito

CL: central local

Rede de Serviços

Rede de Transporte

ADM: multiplexer de inserção/extracção

(circuitos)


O papel da rede de transporte numa rede IP

ADM

ADMADM

ADMADMDXC

ADM

ADM

TM

2.5 Gbit/s 155-622 Mbit/s

ER

DXC: crossconnect

TM: multiplexer terminalCR: Core router

ER: Edge router

Rede de Serviços

Rede de Transporte

ADM: multiplexer de inserção/extracção

(pacotes)

CR

CR

CR

ER

ER


Multiplexagem por divisão no tempo

• A multiplexagem por divisão no tempo ou TDM (time-division multiplexing) pode-se realizar usando interposição de bit ou interposição de palavra. No primeiro caso, a cada canal atribui-se um time-slot constituído por um único bit, enquanto no segundo caso a cada canal corresponde um time-slot constituído por vários bits (palavra).

• Interposição de palavra: Exemplo da multiplexagem de 4 canais:

C2

C3

C4

Trama

C1

C4 C3 C2 C1

t44 t3 3 t2 2 t11

Palavra de 8 bit do canal C1 MultiplexagemDesmultiplexagem

Sincronismo

Time-slot

C1

C2

C3

C4


Hierarquias Plesiócronas(1)

• Na hierarquia PDH (plesiochronous digital hierarchy) os relógios dos diferentes elementos de rede (regeneradores e multiplexadores) não estão perfeitamente sincronizados.

• Os diferentes débitos são obtidos tendo por referência um sinal a 64 kb/s, que corresponde à digitalização de um canal de voz.

• A primeira hierarquia PDH (sistema multiplex primário) europeia corresponde à multiplexagem de 30 canais de 64 kbit/s, enquanto as hierarquias de ordem superior obtêm-se multiplexando 4 de ordem inferior.

Muxprimário

X30 X4X4

X4

E1 2.048 Mbit/s (30 canais) E2

8.448 Mbit/s (120 canais)

E3 34.368 Mbit/s (480 canais) E4

139.264 Mbit/s (1920 canais)

30 canais (64 kb/s)


Hierarquias Plesiócronas(2)

• A nível mundial para além da hierarquia europeia há também as hierarquias plesiócronas americana e japonesa as quais têm a particularidade de serem incompatíveis entre si.

• As primeiras hierarquias PDH americana e japonesa usam como sistema multiplex primário um sistema com 24 canais de 64 kb/s.

• Hierarquia plésiocrona americana

Muxprimário

X24 X4X7

X6

DS1 1.544 Mbit/s (24 canais)

DS2 6.312 Mbit/s (96 canais) DS3

44.736 Mbit/s (672 canais)

DS4 272.176 Mbit/s (4032 canais)

24 canais (64 kb/s)


Sistema de multiplexagem primário E1

• A trama correspondente ao sinal E1 tem uma duração de 125 µµµµs e está dividida em 32 intervalos de tempo, cada um com 8 bits. Os intervalos de tempo numerados de 1 a 15 e 17 a 32 são atribuídos a canais de informação, cada um com um débito de 64 kbit/s. Os intervalos de tempo 0 e 16 são usados, respectivamente, para fins de sincronização e sinalização.

• No intervalo de tempo 0 das tramas ímpares é transmitido o padrão de enquadramento de trama (PET), enquanto nas tramas pares é transmitido um padrão de não enquadramento (NPET).

PET 1 2 3029S1 S2

0 1 2 16 30 31

NPET 1 2 3029S3 S4

PET 1 2 3029S5 S6

PET 1 2 3029S29 S30

NPET 1 2 3029PEM

Multitrama de sinalização(16x125µs=2 ms)

1

2

3

15

16

PEM: padrão de enquadramento de multitrama de sinalização

0000xxxx

Si: sinalização correspondente ao canal i. A sinalização de cada canal é actualizada de 2 em 2 ms


Aspectos de sinalização

• Para estabelecer, terminar e controlar chamadas telefónicas é necessária sinalização entre os assinantes e a central local e entre as diferentes centrais.

• A informação de sinalização de assinante (na rede local), corresponde a sinais que variam lentamente, sendo suficiente um débito de 2 kb/s por assinante, e uma actualização da informação de 2 em 2 ms.

• Exemplo de um sinal de endereçamento (número 32):

• No sistema em que se faz uma actualização da sinalização de cada assinante de 2 em 2 ms designa-se por sistema de sinalização de canal associado. Em alternativa tem-se o sistema de sinalização em canal comum, que proporciona um canal de sinalização a 64 kb/s, que é usado pelos diferentes canais.

Pulso Interdígito Dígito 3 600 ms 60 ms 40 ms

Intervalo de amostragem de 2 ms


Padrão de enquadramento

• O padrão de enquadramento permite sincronizar a trama do lado do receptor.É constituído por uma padrão fixo com 7 bits. O primeiro bit do padrão têm funções especiais.

• O padrão de não enquadramento é usado para transportar informação sobre o estado da ligação e proporciona sinais de controlo para os multiplexadores.

0 0 1 1 0 1 1Ui(C)

b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8

PETNo PCM30 o bit 1 (Ui) é usado para aplicações internacionais. No PCM30C o bit 1(C) é usado para o controlo CRC-4.

1 A Sa4Ui(M)NPET Sa5 Sa6 Sa7 Sa8No PCM30 o bit 1 (Ui) é usado para aplicações internacionais. No PCM30C o bit 1(M) é usado como padrão de multitrama para a transmissão do CRC-4.

O bit A é usado como um alarme distante . Quando os bits Sa não são usados são feitos igual a 1. Sa4 pode ser usado para transmissão de dados de serviço, e os outros bits para diferentes aplicações.

0:Normal 1:Alarme

MUX A

MUX B

PET

NPET

O NPET pode ser usado para transmitir um alarme distante RAI (Remote Alarm Indicator) . Quando A recebe esse alarme deixa de transmitir os sinais de voz e passa a transmitir uma sequência de 1s. O multiplexador em B activa o alarme AIS (Alarm Indication Signal).

Falha de correnteFalta do sinal E1

Erro no PETTaxa de erro do PET>1×10-3

Falha no Codec


Controlo de redundância cíclica(1)

• Para avaliar os possíveis erros gerados na transmissão dos sinais E1, o ITU-T através da recomendação G.704 aconselha o uso de um controlo deredundância cíclica (CRC-4) para os sistemas a 2048 kb/s. Estes sistemas designam-se por sistemas PCM30C.

• No lado transmissor forma-se um bloco n de 2048 bits constituído por oito tramas consecutivas e aplica-se a a esse bloco um controlo CRC-4 (polinómio gerador x4+x+1). Como resultado da operação obtém-se a assinatura dosistema, que é transmitida no bloco seguinte (n+1) , nos bits designados por C1,C2,C3 e C4.

• O bloco n é transmitido e no receptor é submetido ao mesmo controlo CRC-4. Se a assinatura obtida é idêntica àquela que é transmitida no bloco n+1, nos bits C, conclui-se que não houve erros de transmissão. Em caso contrário pode-se concluir que o bloco foi degradado por 1 ou mais bits errados.

• Os bits C são transmitidos no primeiro bit do PET. Para localizar esses bits é necessário construir uma multitrama CRC.


Controlo de redundância cíclica(2)

• A multitrama CRC-4 consiste em 16 tramas, exactamente como a multitrama imposta pela sinalização. Esta multitrama com a duração de 2 ms é dividida em duas sub-multitramas I e II.

• O padrão de enquadramento da multitrama CRC-4 (001011) é inserido no primeiro bit do NPET nas tramas 2,4,6,8,10 e 12. No mesmo bit das tramas 14 e 16 é inserido o bit E, que é usado para informar o transmissor dos erros detectados.

• A presença de um erro CRC-4 nos dados da 1ª sub-multitrama é indicado colocando o bit E da trama 14 a zero. O bit E igual a zero na trama 16 indica a mesma situação para a segunda sub-trama.

NPETPET

0 C2 0C1 C3 1 C4 0

PET NPET NPET NPETPET PET NPETPET

1 C2 1C1 C3 E C4 E

PET NPET NPET NPETPET PET

Nº da trama

Tipo dePadrão

1º bit do padrão

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sub-multitrama I Sub-multitrama I I


Implementação do CRC-4

• À sequência de bits bn-1 bn-2 bn-1 ..... b2b1b0 faz-se corresponder o polinómio B(x)= bn-1 xn-1+ bn-2 xn-2+ bn-3 xn-3+ ...... + b2 x2+ b1 x1+ b0 .

• O CRC-4 é caracterizado pelo polinómio gerador G(x)= x4+ x+ 1.

• Para implementar o CRC-4 multiplica-se o polinómio B(x) correspondente ao bloco de bits a controlar por x4 e divide-se em módulo 2 o resultado obtido pelo polinómio gerador. O resto do processo de divisão designa-se por assinatura do sistema e é transmitido nos bits C1,C2,C3,C4.

• Note-se que um código CRC não detecta todos os erros possíveis. Erros múltiplos podem levar à formação de uma assinatura correcta. Para um código CRC-n a probabilidade de não detectar um erro num bloco é dada aproximadamente por 2-n (n: número de bits da assinatura).

• Para o CRC-4 1/16 (6.25%) dos blocos pode conter erros, mesmo com a assinatura correcta. Em síntese um CRC-4 permite detectar 93.75% dos erros de bloco ocorridos.


Perda e aquisição de enquadramento no E1

• Um circuito de sincronismo de trama tem dois modos básicos de operação: modo normal (ou de manutenção) e modo de procura. No primeiro caso o PET é observado continuamente na posição esperada. Quando é declarada a perda de sincronismo de trama o sistema passa para o modo de procura.

• No sistema PCM30 é declarada perda de síncronismo quando são recebidos três PET consecutivos errados, enquanto no PCM30C essa declaração tem lugar quando há mais de 914 erros CRC num segundo.

• No sistema PCM-30 é declarada aquisição do sincronismo quando são recebidas trêstramas seguidas com o padrão correcto. No sistema PCM-30C é declarada aquisição de sincronismo quando o PET é recebido correctamente em duas tramas consecutivas e o padrão de enquadramento de multitrama CRC-4 é recebido correctamente pelo menos duas vezes em 8ms (4 sub-multitramas CRC).

Modo de procura

Modo de manutenção

Declarada perda de sincronismo

PET continua a não ser encontrado

Declarada aquisiçãode síncronismo

PET continua aser reconhecido


Origem do plesiocronismo (1)

• Todos os elementos de rede digitais requerem uma fonte de temporização, ou relógio, de modo a sincronizar todas as operações realizadas por esse elemento.

• Os relógios reais não são isócronos, ou seja, a sua frequência de emissão está sujeita a ligeiras flutuações relativamente à frequência nominal.

• O parâmetro que contabiliza o afastamento da frequência real da frequência nominal é a precisão do relógio, a qual pode ser expressa em ppm (partes por milhão).

Relógio isócrono

Relógio realDesfasagem positiva

Desfasagem negativa

t

t


Origem do plesiocronismo (2)

• A precisão de um relógio é definida por:

• Relativamente à precisão dos relógios estão definidas quatro hierarquias (níveis stratum), sendo o primeiro nível (stratum 1) ocupado pelos relógios atómicos (césio ou rubídio). As precisões associadas aos diferentes níveis são as seguintes:

• Para os relógios da hierarquia PDH europeia são requeridas as seguintes precisões:

• Devido às características referidas, dois relógios independentes com a mesma frequência nominal são plesiócronos (quase síncronos), pois oscilam com frequências que embora diferentes estão muito próximas.

0

0Precisãof

ff r−=

f0: frequência nominal

fr: frequência real

Stratum 1 Stratum 2 Stratum 3 Stratum 4Nível

Precisão 1×10-11 1.6×10-8 4.6×10-6 3.2×10-5

E1 E2 E3 E4Hierarquia

Precisão 50 ppm 30 ppm 20 ppm 15 ppm


Perturbações introduzidas no relógio

• A temporização necessária para sincronizar os relógios das centrais digitais pode ser derivada a partir da trama E1, a que corresponde um sinal de relógio de 2.048 MHz.

• A transmissão deste sinal através de uma rede está sujeita a perturbações. As mais relevantes são a flutuação de fase ou jitter e o vageio de frequência. O jitter corresponde a variações rápidas da frequência do relógio em torno da sua frequência média. As principais fontes de jitter são os regeneradores e os multiplexadores.

• A amplitude do jitter é expresso em termos do intervalo unitário ou UI (unit interval), sendo 1 UI igual ao período de bit (488 ns no E1). Por exemplo, um valor de 0.05 UI, indica que a flutuação temporal não deve ultrapassar 5% do tempo de bit.

• O vagueio de frequência corresponde a variações lentas (<10Hz) da frequência de relógio em torno do seu valor nominal, devido a variações do comprimento de transmissão.

Relógio isócrono

Desfasagem positiva

Desfasagem negativa

t

t

Relógio irregular (com jitter)


O papel das memórias elásticas

• A temporização usada para formar as tramas PDH de ordem superior (E2, E3 e E4) não é derivada do relógio da rede a 2.048 MHz, mas é gerada localmente no multiplexador com a precisão do relógio interno.

• O débito de chegada dos dados à entrada do multiplexador para cada um dos canais (tributários), pode ser diferente do débito de leitura imposto pelo relógio do multiplexador. A diferença de velocidades deve-se ao plesiocronismo e também às perturbações de transmissão (jitter e vagueio).

• Para acomodar essas diferenças usam-se memórias elásticas com capacidade para armazenar uma trama do tributário de entrada. A memória é escrita ao ritmo do tributário e é lida ao ritmo imposto pelo relógio do multiplexador.

Relógio domultiplexador

Recuperação do relógio

Escrita Leitura, f´k

Sinal de tributário, Dk

fk

Sinal de saída, D´kMemória Elástica


Origem dos slips

• Estrutura de uma memória elástica

• Uma dupla escrita implica que uma trama (com L bits) é escrita sem a anterior ter sido lida

• Uma dupla leitura implica que a mesma trama é lida duas vezes

• Esta perda ou repetição designa-se por slip

• Operação da memória elástica (por bit)

• fk=f´k

• fk>f´k

• fk<f´k

12

L bits

P/S

fk

f´k

Endereçosde escrita

Endereçosde leitura

Sinal de entrada, Dk

Sinal de saída, D´k

Duplaescrita

Duplaescrita

Duplaleitura

Duplaleitura

escrita

leitura


Impacto dos slips• A perda ou repetição de uma trama completa designa-se por slip controlado e

ocorre com um período dado por

• O efeito dos slips depende do serviço considerado.

• Para reduzir a frequência de ocorrência dos slips deve-se aumentar a precisão dos relógios. Por exemplo, para garantir um período de slips de 20 h deveria usar-se no sistema E1 relógios com uma precisão de 1.74××××10-9 .

kkks D

LDD

LT∆

=′−

=L: comprimento da trama em bit Dk: débito binário de entrada D´k: débito binário de saída

Erros de transmissão de 0.01 até 2 s, a chamada pode ser perdidaDados na banda de voz

Perda ou repetição de dadosDados

É necessário retransmitir o código de criptografiaTexto encriptado

Perturbação nas tramas de video, salvas de ruído no áudioMultimedia

Perda de 4 a 8 linhas de varrimentoFax

Cliques, perda de dados de sinalização (SS7)Voz

Impacto dos SlipsServiço


Justificação

• Como as exigências imposta aos relógios para eliminar os slips são muito elevadas, recorre-se a uma outra técnica, designada por justificação, para evitar os slips.

• Na justificação positiva a frequência do relógio de leitura é feita igual ao ritmo máximo no canal de entrada, ou seja . Para evitar o esvaziamento da memória elástica é inserido na sequência de saída um bit sem informação (bit de justificação).

• Sistema de sincronização do multiplexador:

kkk fff ∆+=′

Detector fase

Sinal do tributário, DkSinal de saída, D´k

Relógio recuperado, fk Inibidor

Relógio interno

f´k

Controla a ocupação da memória

Comando de inibição

O relógio de leitura é inibido durante um período de relógio

Memória Elástica

Quando a ocupação desce abaixo de um limiar


Estrutura da trama E2 com justificação positiva

• A posição do bit de justificação na trama é assinalada pelos bits de indicação de justificação (bits C). Com base na informação transmitida pelos bits C os bits de justificação são removidos no desmultiplexador.

• Estrutura da trama E2 com justificação positiva (G742)

I212I13I12I11I10I9J4J3J2J1C43C33C23C13

I212I13I12I11I10I9I8I7I6I5C42C32C22C12

I212I13I12I11I10I9I8I7I6I5C41C31C21C11

I212I13YXF0F0F0F0F1F0F1F1F1F1

Padrão de enquadramento de trama Bits F, F1=1 e F0=0

Bits de indicação de justificação Bits C, Ckj : controlo de justificação do canal k

Bits de justificação Bits J, Jk : justificação do canal k

Bits de informação Bits I, I5, I6, I7,I8 bits de informação, respectivamente, do canal 1, 2, 3 e 4

Bits de de serviço Bit X: bit de alarme, bit Y:bit de reserva

Ck1= Ck2 = Ck3=1

Há justificação

Ck1= Ck2 = Ck3=0

Não há justificação


Estrutura da trama E2 com justificação positiva/negativa

• Na justificação positiva/negativa o relógio de leitura opera à velocidade nominal. Quando o débito de entrada aumenta são removidos bits da sequência e transmitidos em posições determinadas (justificação negativa). No caso oposto usa-se justificação positiva.

• Estrutura da trama E2 com justificação positiva /negativa (G745)

I264I13J+4J+

3J+2J+

1J-4J-

3J-2J-

1C43C33C23C13

I264I13I12I11I10I9Y4Y3Y2Y1C42C32C22C12

I264I13I12I11I10I9X4X3X2X1C41C31C21C11

I264I13I12I11I10I9F0F1F1F0F0F1F1F1

Padrão de enquadramento de trama Bits F, F1=1 e F0=0

Bits de indicação de justificação Bits C, Ckj : controlo de justificação do canal k

Bits de justificação Bits J, Jk : justificação do canal k (J- :negativa; J+ :positiva)

Bits de informação Bits I, I9, I10, I11,I12 bits de informação, respectivamente, do canal 1, 2, 3 e 4

Bits de de serviço Bits X: bits de alarme, bits Y:bits de reserva

Ck1= Ck2 = Ck3=1

Justificação positiva

Ck1= Ck2 = Ck3=0

Ckj= 1, Ckj=0

alternadamente

Justificação negativa

Não há justificação


Desvantagens da PDH (1)

• Não há normalização para débitos superiores a 140 Mbit/s.

• Incompatibilidade entre equipamento de diferentes fabricantes.

• Falta de flexibilidade. É díficil usar o equipamento PDH para funções de inserção/extracção de canais.

• Difícil a monitorização do desempenho dos canais ao longo da transmissão.

• Capacidade muito limitada para funções de gestão centralizada (não há canais nas tramas destinados a esta função).

• Não tem interfaces normalizadas a nível óptico (ex. definição dos códigos a usar, do nível de potência, da largura de linha das fontes).


Desvantagens da PDH (2)

• Cascata de multiplexadores/desmultiplexadores usados para extrair um E1 de um E4.

• As interfaces só estão normalizadas a nível eléctrico

Terminal delinha de 140 Mb/s

Terminal delinha de 140 Mb/s

2 Mb/s

2 Mb/s

DMUX MUX

MUXTerminal de linha óptica

Interface eléctrica normalizada (G.703)

Interface óptica proprietária do fabricante

Códigos de linha, níveis de potência óptica, tipo de fibra, não normalizados .

Fibra óptica

34 Mb/s

140

3434

8

8

2

8

2

34

8

140

348 Mb/s


Vantagens da SDH (1)

• Há normas até 10 Gbit/s: Apropriada para as rede de transporte.STM-1 ⇒⇒⇒⇒ 155.52 Mbit/s, STM-4 ⇒⇒⇒⇒ 622.08 Mbit/s, STM-16 ⇒⇒⇒⇒2488.32 Mbit/s, STM-64 ⇒⇒⇒⇒9953.28 Mbit/s, STM-256 ⇒⇒⇒⇒39.81312 Gbit/s (STM: Synchronous Transport Module).

• Compatibilidade entre o equipamento de diferentes fabricantes e entre as hierarquias europeias e americanas.

• Função de inserção/extracção simplificada. Como a tecnologia ésíncrona é fácil identificar os canais de ordem inferior.

• Gestão centralizada fácil. A trama SDH dispõe de um número elevado de octetos para comunicação entre os elementos de rede e um centro de gestão centralizada, usando o sistema TMN (Telecommunications Management Network).


Vantagens da SDH (2)

• Elevada disponibilidade permitindo uma provisão rápida dos serviços requeridos pelos clientes. Tal deve-se ao facto da SDH fazer uso intensivo de software, em contrapartida com a PDH cuja funcionalidade reside no hardware.

• Elevada fiabilidade. As redes SDH usam mecanismos de protecção que permitem recuperações rápidas a falhas (da ordem dos 50 ms), quer das vias de comunicação, quer dos nós da rede.

• Normalização das interfaces ópticas (definindo os códigos a usar, os níveis de potência, as características dos lasers e das fibras, etc).

• Possibilidade de monitorizar o desempenho dos diferentes canais.

• Plataforma apropriada para diferentes serviços.


Desvantagens da SDH

• Técnica complexa devido à necessidade de registar a relação de fase entre os sinais dos tributários e o cabeçalho.

• A justificação por octeto usada na SDH é mais problemática relativamente ao jitter originado no processo de desmultiplexagem, do que a justificação por bit.

• A estrutura de multiplexagem não está organizada de modo muito eficiente no que diz respeito ao transporte dos tributários CEPT. Por exemplo, só é possível transportar 3x34 Mbit/s numa trama STM-1, embora a capacidade do STM-1 permitisse 4x34 Mbit/s.

• A estrutura de multiplexagem não está organizada de modo uniforme no que diz respeito ao transporte dos tributários plesiócronos. Um determinado tributário pode ser transportado usando diferentes opções de multiplexagem.


Definição dos elementos de rede (1)

• Regenerador: Regenera o relógio e a forma dos sinais de entrada. Possui canais de comunicação a 64 kb/s para transmitir mensagens.

• Multiplexador terminal: Agrega sinais plesiócronos ou síncronos de modo a formar sinais STM-N de débito mais elevado.

• Multiplexador de inserção/extração: Permite extrair/inserir, quer sinais PDH, quer sinais SDH de débito mais baixo do que o da linha.

RSTM-N STM-N

PDH

SDHSTM-N

ADM

MT

STM-N STM-N

PDH SDH Tributários


Definição dos elementos de rede (2)• Comutadores de cruzamento (DXC, digital cross-connects): Proporciona

funções de comutação apropriadas para estabelecer ligações semi-permanentes entre canais E1, E3, E4, e STM-1 e permite restauro das redes.

• Os comutadores de cruzamento são usados para interligar anéis SDH, ou como nós de redes em malha.

STM-1E4E3E1

E3E1

STM-1E4

DXCADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

ADM

Fibra Óptica


Topologias físicas (1)

• Topologia em cadeia

• Topologia em anel com duas ou quatro fibras

PDH

SDHSTM-N

MT ADM

PDH SDH

ADM

PDH SDH

MT

PDH

SDHRSTM-N

ADM

ADM

ADM

ADM

AD

M

AD

MAD

M

AD

MDuas fibras ópticas

Quatro fibras ópticas


Topologias físicas (2)

• Anéis unidireccionais e bidireccionais

• Topologia emalhada (usada no núcleo central da rede)

DXCDXC

DXCDXC

DXCDXC

DXCDXC

DXCDXC

DXCDXC

ADM

ADM

AD

M

AD

M

Anel unidireccional

ADM

ADM

AD

M

AD

M

Anel bidireccional

A presença dos DXC permite implementar um sistema de restauro dinâmico para fazer face a falhas na rede.

Com esta técnica o sistema de gestão da rede reencaminha o tráfego por percursos alternativos àqueles onde ocorreram falhas.


Modelo de camadas da SDH (1)

• A rede de transporte SDH é descrita em termos da camada de caminho e camada de transmissão. A camada de transmissão divide-se em camada de secção e camada física. Por sua vez, a camada de secção sub-divide-se em camada de secção de regeneração e de secção de multiplexagem.

• Algumas das funcionalidades das camadas: Caminho:Identificação da integridade da ligação, especificação do tipo de tráfego transportado no caminho e monitorização de erros.Secção de multiplexagem:Sincronização, comutação de protecção, monitorização de erros, comunicação com o sistema de gestão.Secção de regeneração:Enquadramento da trama, monitorização de erros, comunicação com o

sistema de gestão.Física:Forma dos pulsos ópticos, nível de potência, comprimento de onda.


Modelo de camadas da SDH (2)

• Cada camada (com excepção da física) tem um conjunto de octectos que são usados como cabeçalho da camada. Estes octectos são adicionados sempre que a camada é introduzida e removidos sempre que esta é terminada.

• Inserção de cabeçalhosServiços

Camadas:

Caminho

Secção de Multiplexagem

Secção RegeneraçãoFísica

Multiplexadorterminal

Regenerador Multiplexor ADM Multiplexadorterminal

S. Regeneração S. Regeneração S. Regeneração

Secção de Multiplexagem S. de Multiplexagem

Caminho

Regenerador

MT MT

Multiplexador terminal

Cabeçalho de caminho

Cabeçalho de secção de multiplexagem


ADMR

Multiplexador de inserção/extracção


Estrutura da trama básica

• Uma trama SDH básica (STM-1) contém três blocos:- Cabeçalho de secção (SOH, section overhead)- Ponteiro (PT): permite localizar a informação transportada no VC- Contentor virtual (VC): capacidade transportada+ cabeçalho de caminho.

• A duração da trama é igual a 125 µµµµs, o que corresponde a 8000 tramas/s.

Contentor

Virtual

SOH

SOH

PT

2619270

3

1

5

Cabeçalho da secção de regeneração

Cabeçalho da secção de multiplexagem

125 µs

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Representação bidimensional de uma trama STM-1: matriz com 9 linhas e 270 colunas, a que correspondem 2430 octetos.

Os diferentes octetos são transmitidos linha a linha, começando pela 1ª linha e 1ª coluna.


Formação da trama STM-N

• Sinais SDH multiplex de ordem superior são obtidos através de uma multiplexagem por interposição de palavra (octeto) de vários STM-1.

• O débito binário do sinal STM-N é N××××155.52 Mbit/s.

SOH

SOH

PT VCSOH

SOH

PT VCSOH

SOH

PT VC

STM-1 #1 STM-1 #2 STM-1 #N

N

9×N

PT

261×N

125 µs 125 µs 125 µs

125 µs

SOH

SOH

Contentor

virtual

Transporta N××××9 ××××270 octetos em 125 µµµµs.


Cabeçalho de secção da trama STM-1 (1)

• Estrutura do cabeçalho de secção

• Cabeçalho de secção de regeneraçãoA1, A2 : Padrão de enquadramento de trama (A1=11110110, A2=00101000).Jo: Traço de secção de regeneração. Verifica a integridade da ligação a nível de secção.B1: Monitorização de erros a nível da secção de regeneração.D1- D3: Canal de comunicação de dados. Transporta informação de gestão de rede.E1: Canal de comunicação de voz (64 kb/s) entre regeneradores.F1: Canal de utilizador. Diferentes aplicações. Ex: transmissão de dados, alarmes,etc.


Cabeçalho de secção de regeneração

Ponteiro

X: usados para uso nacional

∆∆∆∆: informação dependente do meio de transmissão (fibra óptica, feixe hertziano, etc).

XXE2M1S1

D12D11D10

D9D8D7

D6D5D4

K2K1B2B2B2

H3H3H3h2h2H2h1h1H1

D3∆∆∆∆D2∆∆∆∆∆∆∆∆D1

XXF1∆∆∆∆E1∆∆∆∆∆∆∆∆B1

XXJ0A2A2A2A1A1A1


Cabeçalho de secção da trama STM-1 (2)

• Cabeçalho de secção de multiplexagemB2: Monitorização de erros a nível da secção de multiplexagem.K1- K2: Comutação de protecção automática (Transporta o protocolo APS).D4- D12: Canal de comunicação de dados a 576 kbit/s. Transporta informação de gestão de rede entre os elementos que terminam a secção de multiplexagem e entre estes e o sistema de gestão de rede. S1: Indicador da qualidade do relógio. Transporta mensagens referentes ao tipo de relógio usado no processo de sincronização.M1: É usado para transportar uma indicação de erro remoto ou REI (remote errorindication) a nível de secção de multiplexagem. O alarme REI é enviado para o ponto onde a secção de multiplexagem é originada e indica o número de blocos detectados errados a partir da informação dada pelo B2.E2: Canal de comunicação de voz (64 kb/s) para comunicações vocais entre as extremidades da camada de multiplexagem.

• PonteiroH1, H2: Octetos de ponteiro. Indicam o início do contentor virtual na tramaH3: Octetos de acção do ponteiro. Usados para justificação negativa.h1, h2: Octetos com um valor invariável.


Etapas associadas à formação do STM-1

• 1ª etapa: Multiplexagem do AUG+(D4-D12)+E2+S1+M1

• 2ª etapa: Adição dos octetos B2, K2 e K1

• 3ª etapa: Adição dos octetos D1-D3, E1 e F1

• 4ª etapa: É adicionado o octeto B1 e a estrutura obtida é baralhada

PT VC

PT VC

A secção de multiplexagem fica completa

PT VC

PT VCEsta estrutura é baralhada, e em seguida adiciona-se o PET e completa-se a trama

O AUG é o contentor virtual mais o ponteiro


Processo de baralhamento

• Quando o sinal STM-N é transmitido deve-se assegurar que inclui um conteúdo de temporização suficientemente elevado (número de transições) para permitir a recuperação de relógio do lado receptor.

• Para aumentar esse conteúdo de temporização a sequência de dados do STM-1 (com excepção dos 9 primeiros octetos) é sujeita a um processo de baralhamento.

• O baralhador usa o polinómio gerador G(x)= 1+x6+ x7 e é implementado de acordo com a figura seguinte:

• O circuito baralhador deverá ser inicializado a 111 1111 a seguir à primeira linha do cabeçalho de secção.

D D D D D DD +

+ Dados de entrada

Dados baralhados

Registo de deslocamento

Soma módulo 2


Código de paridade de bits entrelaçados

• O código de paridade de bits entrelaçados de ordem n ou BIP-n (bit interleaved parity) é obtido calculando a soma módulo 2 de n grupos de bits e colocando o resultado numa palavra de controlo constituída por n bits.

• O BIP-n é calculada sobre os correspondentes bits da trama actual e o resultado é transmitido nos octetos B1, B2, B3, ou nos dois primeiros bits do V5 da trama seguinte. Na recepção o BIP-n é recalculado, e qualquer discrepância entre este e o valor recebido é vista como um erro de bloco.

n bits

m b

its

Soma módulo 2

BIP-nPalavra de controlo constituída por n bits

BIP-8 B1

BIP-24 B2 B2 B2BIP-8 B3BIP-2 V5


Subestruturas modulares do STM-1

• Contentor (C)Unidade básica usada para transportar informação dos tributários (ex PDH). Inclui ainda octetos de justificação fixa (sem informação) para adaptar os débitos dos tributários aos débitos dos contentores e bits usados para justificação dos tributários PDH.

• Contentor Virtual (VC)O contentor virtual consiste num contentor mais o cabeçalho de caminho. O VC é uma entidade que não sobre modificações desde o ponto onde o caminho é originado até ao ponto onde é terminado. Os VCs transmitidos directamente no STM-1 designam-se contentores virtuais de ordem superior,e os restantes de ordem inferior.

• Unidade Administrativa (AU)Consiste num contentor virtual de ordem superior mais um ponteiro de unidade administrativa. O ponteiro regista a relação de fase existente entre o contentor virtual e a trama e específica o início do contentor virtual.


Subestruturas modulares do STM-1 (2)

• Grupo de unidade administrativa (AUG)Resulta da combinação por interposição de octeto de várias unidades administrativas. Adicionando o cabeçalho de secção à AUG obtem-se a trama STM-1.

• Unidade tributária (TU)A unidade tributária consiste num contentor virtual de ordem inferior mais um ponteiro da unidade tributária. Como o VC de ordem inferior pode flutuar dentro do VC de ordem superior, o início do primeiro dentro do segundo é indicado pelo ponteiro da unidade tributária.

• Grupo de unidade tributária (TUA)Resulta da combinação de várias unidades tributárias por interposição de octeto. Em alguns casos é necessário proceder a justificação fixa, para adaptar débitos binários.


Estrutura de multiplexagem

• Estrutura de multiplexagem da SDH

Em existe processamento de ponteiros

VC-12C-12

TU-2

VC-3

VC-2

C-4

C-11

C-3

C-2

AU-4VC-4TUG-3TUG-2TU-12

DS3: 44.736 Mb/s

TU-11VC-11

TU-3

E3: 34.368 Mb/s

DS2: 6.312 Mb/s

E1: 2.048 Mb/s

DS1: 1.544 Mb/s

E4: 139.264 Mb/s

VC-3 AU-3

AUG STM-N×1

STM-N=N×155.52 Mb/s

C - ContentorVC - Contentor VirtualTU - Unidade TributáriaTUG - Grupo de Unidade TributáriaAU - Unidade AdministrativaAUG - Grupo de Unidade Administrativa

MapeamentoMultiplexagem

×1

×3

×N

×1

×7

×3×4

×3

Alinhamento

×7

ATM

ATM


Transporte das hierarquias CEPT no STM-1

• Transporte do E1, E3 e E4

E4

VC-4

Octetos sem informação

Ponteiro da AU-4

AU-4

Cabeçalho de secção

STM-1

Unidade administrativa

E3

VC-3


Ponteiro da AU-3

AU-3

Cabeçalho de secção

STM-1

Unidade administrativa

AUG

Multiplexagem de 3 AU-3

E1

VC-12


Ponteiro da TU-12

TU-12 Unidade tributária

TUG-2

Multiplexagem de 3 TU-12

TUG-3

Multiplexagem de 7 TUG-2

C-4

Cabeçalho de caminho de ordem superior

C-3


C-12

VC-4

Cabeçalho de caminho de ordem inferior

AU-4 STM-1

AUG

Mapeamento do E3

Multiplexagem por interposição de octeto

Alinhamento


Contentores virtuais de ordem superior

• Os contentores virtuais VC-3 e VC-4 obtêm-se adicionando, respectivamente, aos contentores C-3 e C-4 um cabeçalho de caminho de ordem superior.

• O cabeçalho de caminho de ordem superior é constituído por 9 octetos iniciando-se com octeto J1, que é também o primeiro octeto do VC.

• O contentor VC-4 é constituído por 261××××9=2349 octetos, o que dá um débito de 150.336 Mbit/s. Ao VC-3 corresponde um débito de 49.96 Mb/s.

J1B3C2G1F2H4F3K3N1

C4


1 2 3 4 261

VC-4

J1B3C2

F2H4F3K3N1

C3G1VC-3

1 2 3 85

Duração=125 µs


Contentores virtuais de ordem inferior

• Os contentores virtuais de ordem inferior (VC-2, VC-12, VC-11) obtêm-se adicionando aos correspondentes contentores (C-2, C-12,C-11) o cabeçalho de caminho de ordem inferior.

• O cabeçalho de caminho de ordem inferior é constituído por 4 octetos (V5, J2, N2 e K4) dispostos numa multitrama de 4 VC de ordem inferior.

C-12 C-12 C-12 C-12 V5 J2 N2 K4

C-11 C-11 C-11 C-11 V5 J2 N2 K4

C-2 C-2 C-2 C-2 V5 J2 N2 K4

Multitrama VC-12

Multitrama VC-11

Multitrama VC-2

1 35 70 105 140 octetos

1 26 52 78 104 octetos

1 107 214 321 428 octetos

Multitrama com duração de 500 µs


Octetos do cabeçalho de caminho de ordem superior

J1: Permite verificar a integridade do caminho. O terminal onde o caminho égerado envia repetidamente uma mensagem padrão (traço de caminho) através de J1 a qual é confirmada pelo terminal receptor. O traço é constituído por 16 octetos.

B3: É usada para monitorizar erros, transmitindo o BIP-8 do caminho.

C2: É a etiqueta do sinal, indicando a composição dos contentores virtuais VC3/VC4: Ex: 0000 0000: não transporta tráfego; 0000 0010: usa uma estrutura TUG; 0001 0010: transporta um E4 num C-4, 0001 0011: transporta ATM.

G1: É um canal usado pelo terminal receptor para enviar para o terminal emissor o informação sobre desempenho do caminho, nomeadamente sobre oserros detectados por B3.

F2: Canal de utilizador usado para manutenção pelos operadores da rede.

H4: Indicador de super-trama. Usada na formação do VC-2, VC-12 e VC-11.

F3: Canal de utilizador.

K3: Canal usado para funções de protecção a nível do caminho.

N1: Monitorização de ligações em cascata (caminhos por várias sub - redes ).


Octetos do cabeçalho de caminho de ordem inferior

• Octeto V5Sinaliza o início da multitrama com a duração de 500 µµµµs. A sua estrutura é a seguinte:

BIP-2: monitorização dos erros usando o BIP-2 nos caminhos VC-11, VC-12 e VC-2.REI (Remote Error Indicator): Indicador de erro distante, usado para enviar para o ponto de formação dos VC informação sobre os erros detectados pelo BIP-2.RFI (Remote failure indication): É colocado a 1 para indicar uma falha remota.Etiqueta: Indica o conteúdo do contentor virtualRDI (Remote Defect Indication): Alarme remoto enviado para o emissor, quando os dados não são entregue.

• Octeto J2: Traço de caminho de ordem inferior (semelhante ao J0 e J1).• Octeto N2: Supervisão das ligações em cascata• Octeto K4: Funções de comutação de protecção automática (semelhante ao

K3).

BIP-2 REI RFI Etiqueta RDI

1 2 3 4 5 6 7 8 bits


Mapeamento de um tributário a 2.048 Mbit/s

• O mapeamento pode realizar-se em modo síncrono ou modo assíncrono.

J2R

V5

J2

N2

K4

R R R R R R R R

R R R R R R R R

C1 C2 O O O O R R

R R R R R R R R

C1 C2 O O O O R R

R R R R R R R R

C1 C2 R R R R R S1S2 I I I I I I I

R R R R R R R R

32 octetos I

32 octetos I

32 octetos I

31 octetos I

J2R

V5

J2

N2

K4

R R R R R R R R

R R R R R R R R

R R R R R R R R

R R R R R R R R

R R R R R R R R

32 octetos I

32 octetos I

32 octetos I

32 octetos I

R R R R R R R R

R R R R R R R R

R R R R R R R R

35 octetos em 125 µs

35 octetos VC-12

34 octetos C-12

34 octetos C-12

Modo Assíncrono


I : bit de informação R: bit de enchimento (sem informação) O : bit de serviço C : bit de indicação de justificação S : bit de justificação

Modo Síncrono (Octeto)


C1C1C1=111 S1 nulo C1C1C1=000 S1 dados

C2C2C2=111 S2 nulo C2C2C2=000 S2 dados


Mapeamento de um tributário a 2.048 Mbit/s (2)

• O mapeamento assíncrono é usado quando o relógio do tributário é independente do relógio do contentor, ou do contentor virtual, ou seja os relógios são plesiócronos. O mapeamento assíncrono pode ser aplicado a todos os tributários plesiócronos.

• O mapeamento síncrono é realizado quando o relógio do tributário está sincronizado com o relógio do contentor, ou do contentor virtual. O mapeamento síncrono pode ser de bit ou de octeto. No último caso a organização dos octetos dos tributários é respeitada. O mapeamento síncrono de octetos aplica-se ao DS1 e E1.

• No mapeamento assíncrono têm de se usar justificação de bit. No mapeamento do E1, DS1 e DS2, E3 usa-se justificação positiva/negativa. No DS3 e E4 usa-se justificação positiva.

• No caso do E1 o bit S1 é um bit de cabeçalho em operação normal, mas transporta informação no caso de justificação negativa. S2 em operação normal transporta informação, mas no caso de justificação positiva é nulo.


Mapeamento de um tributário E4

• O mapeamento de um tributário E4 é feito em modo assíncrono. A primeira linha do contentor C-4 é constituída por 20 blocos de 13 octetos, onde o primeiro octeto toma a forma descrita pelas letras D,X,Y,Z

• Cada uma das linhas do contentor C-4 possui um dispositivo de justificação positiva com 5 octetos de indicação de justificação. Se CCCCC=00000 então S é um bit de dados, se CCCCC=11111 então S é um bit sem significado. A decisão é por maioria.

D Y X X X96 I 96 I 96 I 96 I 96 I

Y X X X Y96 I 96 I 96 I 96 I 96 I

X X X Y X96 I 96 I 96 I 96 I 96 I

X X Y X Z96 I 96 I 96 I 96 I 96 I

D = I I I I I I I I X = RRRRRRRR Y = CRRRRROO Z = I I I I I ISR

I : bit de informação R : bit de enchimento O : bit de serviço C : bit de indicação de justificação S : bit de justificação

12 octetos de informação


Unidade Administrativa AU-4

• Uma AU-4 é uma estrutura síncrona constituída por 9x261+9 octetos, que inclui um VC-4 mais um ponteiro de unidade administativa AU-4 (PTR AU-4).

• O VC-4 pode flutuar dentro da AU-4. O ponteito da AU-4 contem a posição (endereço) do primeiro octeto (J1) do cabeçalho de caminho do VC-4. Cada modificação do ponteiro de 1 unidade corresponde a uma deslocação do VC-4 na AU-4 de 3 octetos.

H3H3H3h2h2H2h1h1H1 J1B3C2G1F2H4F3K3N1

C4

PTR AU-4

AU-4

261 colunas

VC-4

9 lin

has


Unidades Administrativa AU-3

• A AU-3 é uma estrutura síncrona composta por 9××××87+3 octetos, que inclui um VC-3 mais um ponteiro da unidade administrativa AU-3 (PTR-AU-3). Como a capacidade de transporte da AU-3 (87 colunas) é superior à requerida pelo VC-3 (85 colunas), são inseridas duas colunas sem informação (justificação fixa) para adaptação de capacidade (colunas 30 e 59).

H3H2H1

PTR AU-3

9 lin

has

1 2 30 59 87 coluna

J1B3C2

F2H4F3K3N1

C3G1

1 2 85

VC-3

A posição do contentor virtual pode flutuar dentro da AU-3. O ponteiro PTR AU-3 contem o endereço do J1.

Um alteração do ponteiro de uma unidade corresponde à deslocação do VC-3 na AU-3 de 1 octeto.

O ponteiro PTR AU-3 permite endereçar 87××××9 =783 posições.


Grupo de Unidade Administrativa

• O AUG é uma estrutura síncrona constituída por 9××××261+ 9 octetos, que por adição do cabeçalho de secção dá origem à trama STM-1. Um AUG écomposto de 1 AU-4 ou de 3 AU-3 usando multiplexagem por interposição de octeto.

H2H1 H3 AU-3 H2H1 H3 AU-3 H2H1 H3 AU-3

H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 H3 AUG(Octetos das 3 AU-3 entrelaçados)

261 colunas

AUG obtido a partir de 3 AU-3 usando multiplexagem por interposição de octeto


Unidade tributária TU-3 e TUG-3

• Um VC-3 de ordem inferior é transportado numa unidadade tributária de nível 3 (TU-3). Uma TU-3 é uma estrutura síncrona constituída por 9××××85+ 3 octetos, que inclui um VC-3 mais um ponteiro de unidade tributária TU-3 (PTR TU-3). Adicionando à TU-3 seis octectos de justificação fixa obtem-se o TUG-3.

• Como o VC-3 pode flutuar dentro das colunas que lhe estão atribuídas no VC-4, o ponteiro da TU-3 é usado para indicar a posição do VC-3 (octecto J1) dentro da trama do VC-4.

J1B3C2

F2H4F3K3N1

C3G1

1 2 3 86H1H2H3

TU-3

PTR TU-3J1B3C2

F2H4F3K3N1

C3G1

H1H2H3

TUG-31 2 3 86

+ justificação fixa

Octectos sem informação

VC-3


Formação de um VC-4 a partir de 3 TUG-3

• Um VC-4 pode formar-se a partir de multiplexagem por interposição de octeto de 3 TUG-3. Como 3x86=258 colunas é necessário adicionar 2 colunas sem informação para obter as 260 colunas correspondentes ao C-4.

TUG-3 TUG-3 TUG-3

J1B3C2G1F2H4F3K3N1

H1 H1 H1H2 H2 H2H3 H3 0H3 0 0 84 84 84

85 85 85


Cabeçalho de caminho do VC-4

Os contentores virtuais VC-3 podem flutuar dentro do VC-4. O início de cada VC-3 é indicado pelo ponteiro do TU-3. Quando o ponteiro apresenta um valor nulo, o correspondente VC-3 inicia-se na posição 0.


Unidades tributárias TU-1 e TU-2

• As unidades tributária TU-1 e TU-2 obtêm-se adicionando aos contentores virtuais da mesma ordem o ponteiro de unidade tributária de ordem inferior, constituído pelos octetos V1, V2, V3 e V4. Adiciona-se um deste ponteiros a cada uma das tramas, das quatro que constituem a multitrama TU.

• As funções dos octetos V1, V2 e V3 são equivalentes às funcões dos octetos H1, H2 e H3. O V4 não tem funções normalizadas.

VC-12 VC-12 VC-12 VC-12 V1 V2 V3 V4Multitrama

TU-12

Multitrama TU-11

Multitrama TU-2

1 36 72 108 144 octetos

1 27 54 81 108 octetos

1 108 216 324 432 octetos


VC-11 VC-11 VC-11 VC-11 V1 V2 V3 V4

VC-2 VC-2 VC-2 VC-2 V1 V2 V3 V4


Representação bidimensional da TU-1 e TU-2

• Representação bidimensional da TU-11 e TU-12

• Representação bidimensional da TU-2

V1 V2 V3 V4 V1 V2 V3 V4

27 54 81 108 36 72 108 144

V1

9 oc

teto

s

Multitrama TU-11 Multitrama TU-12

1 2 3 4 12V21 2 3 4 12 1 2 3 4 12

V41 2 3 4 12

V3

Multitrama TU-2

9 oc

teto

s

108 Octetos144 Octetos

108 216 324 432

432 Octetos


Formação do TUG-2

• Descreve-se a formação da trama do TUG-2, partindo de três TU-12

C-12 VC-12 TU-12

C-12 VC-12 TU-12

C-12 VC-12 TU-12

××××3TUG-2

a

b

c

V1 V2 V3 V4

V2 V3 V4

V1 V2 V4

V1 V1 V1

a

b

c

500 µµµµs

500 µµµµs

V1

V3

V2 V2 V2 V3 V3V3 V4 V4V4

V1

9 oc

teto

s

1 2 3 4 12

V1 V1

108

Representação bidimensional da 1ª trama da multitrama TUG-2


Formação do TUG-3 a partir do TUG-2

• O TUG-3 é formado multiplexando 7 TUG-2 e adicionando duas colunas em branco. É constituído por 86 colunas.

• Nesta estrutura os ponteiros H1 H2 e H3 não existem. A sua ausência é indicada pela indicação de ponteiro nulo ou NPI (null pointer indication).

TUG-2 #1 TUG2 #2 TUG2 #7

TUG3

2 colunas sem informação

1 2 3 4 12 24 86

1 2 3 12

9 octetos

NPI


Estrutura dos ponteiros

• Os ponteiros dividem-se em ponteiros de unidade administrativa e ponteiros de unidada tributária.

• A estrutura dos ponteiros AU-4, AU-3 e TU-3 é baseado nos octetos H1, H2 e H3. O octeto H3 é usado para acções de justificação negativa. As funções dos bits constituintes do H1 e H2 são as seguintes:

• Os bits N constituem o identificador de novos dados ou NDF (New Data Flag), os bits S identificam o tipo de ponteiro e os bits I e D o valor do ponteiro.

Tipos de ponteiros

Ponteiro de AU

Ponteiro de TU

Ponteiro de AU-4

Ponteiro de AU-3

Ponteiro de TU-3

Ponteiro de TU-1/TU-2

N N N N S S I D I D I D I D I D

H1 H2

Valor do ponteiro em 10 bitsNDF


Estrutura dos ponteiros (2)

• Os ponteiros TU1/TU2 são constituídos pelos octetos V1, V2, V3 e V4, separados entre si por um espaçamento temporal de 125 µµµµs. O octeto V4 não tem funções definidas, o octeto V3 é usado para justificação negativa e a estrutura dos octetos V1 e V2 é a seguinte:

N N N N S S I D I D I D I D I D

V1 V2

Valor do ponteiro em 10 bitsNDF

0-10311TU-11

0-13910TU-12

0-42700TU-2

0-76410TU-3

0-78210AU-3

0-78210AU-4

Valor do ponteiroSSTipo de Ponteiro

Valor dos bits SS e da gama de variação do valor ponteiro para diferentes ponteiros.

No ponteiro da AU-4 têm-se h1=1001xx11 e h2=11111111


Esquema de endereçamento do ponteiro da AU-4

• A cada posição do ponteiro da AU-4 correspondem 3 octetos. A cada posição do ponteiro da AU-3 corresponde um octeto.

H3h2H2h1H1

261 colunas

0 1 8687 88

0 1 8687 88

696 782

h1 h2 H3 H3

Cabeçalho de regeneração

Cabeçalho de multiplexagem

H3H3 H3h2H2h1H1 h1 h2



609 610 693522 523 608

521 125 µµµµs

Um valor de 0 do ponteiro indica que o J1 do VC-4 se encontra na posição 0


Esquema de endereçamento do ponteiro da TU-3

• A figura representa o transporte de três TUG-3 num contentor virtual VC-4. A cada posição de um ponteiro TU-3 corresponde um octeto.

260 colunas



Um valor de 0 do ponteiro indica que o J1 do VC-3 correspondente se encontra na posição 0 a seguir ao octeto H3

PTR AU-4

H1H2H3

H1H2H3

H1H2H3 0 0 0 84 84 84

85 8585 169 169 169

H1H2H3

H1H2H3

H1H2H3 84 84 84

85 8585 169 169 169

680 680 680 764 764 7640 0 0

595 595 595 679 679 679594594594510 510 510

425 425 425 509 509 509340 340 340 424 424 424

Bit de justificação fixa

J1B3C2

F2H4

N1

G1

F3K3



PTR AU-4

J1B3C2G1F2H4F3K3N1


O papel do identificador de novos dados

• O identificador de novos dados NDF pode-se usar no modo activado fazendo NNNN=1001, ou no modo normal fazendo NNNN=0110. O modo activado suporta uma variação arbitrária (e significativa) do valor do ponteiro, como aquela que ocorre quando há uma alteração do VC, enquanto o modo normal só suporta uma variação unitária do ponteiro.

• Uma variação não unitária do valor do ponteiro é realizada fazendo NNNN=1001, numa determinada trama e NNNN=0110 nas tramas seguintes. O mesmo valor deverá aparecer sucessivamente três vezes.

• O modo normal é usado em três situações: 1) ausência de justificação; 2) justificação positiva; 3) justificação negativa.

• A acção de justificação positiva é indicada invertendo os 5 bits I relativamente aos 5 bits anteriores e o valor do ponteiro é incrementado de uma unidade na trama seguinte, enquanto a justificação negativa implica a inversão dos 5 bits D relativamente aos cinco bits anteriores e o valor do ponteiro édecrementado de uma unidade.


Flutuação do contentor VC-4

• Sem justificação

• O ponteiro H1 H2 indica o início do contentor virtual VC-4 e mantem o mesmo valor em todas as tramas. A posição zero corresponde à posição a seguir ao octeto H3. A cada variação unitária do ponteiro correspondem três octetos.

Regeneração

Multiplexagem

H1 h1 h1 H2 h1 h2 H3 H3 H3

Multiplexagem

Trama #n-1

Trama #n

VC-4 #n-1

VC-4 #n

H1 h1 h1 H2 h1 h2 H3 H3 H3

J1

Regeneração

J1

Trama #n-1 NNNN=0110 Valor I,D 00 00101100 ⇒⇒⇒⇒ 44 SS=10 H3H3H3 ⇒⇒⇒⇒0

Exemplo

Trama #n NNNN=0110 Valor I,D 00 00101100 ⇒⇒⇒⇒ 44 SS=10 H3H3H3 ⇒⇒⇒⇒0

0

782 Posição 782


Justificação negativa na AU-4• Justificação negativa:o débito do contentor VC-4 é superior ao débito do AU-4.

• Durante a justificação os bits D do ponteiro são invertidos e os três octetosH3 são usados para transportar informação do contentor virtual VC-4. A seguir à justificação (na trama seguinte) o ponteiro é decrementado de uma unidade.

Regeneração

Multiplexagem

H1 h1 h1 H2 h1 h2 H3 H3 H3

Multiplexagem

Trama #n-1

Trama #n

VC-4 #n-1

VC-4 #n

H1 h1 h1 H2 h1 h2

J1

Regeneração

Trama #n NNNN=0110 Valor I,D 0101111001SS=10 H3H3H3 ⇒⇒⇒⇒VC-4 #n-1

Exemplo

Trama #n+1 NNNN=0110 Valor I,D 00 00101011 ⇒⇒⇒⇒ 43 SS=10 H3H3H3 ⇒⇒⇒⇒ 0

0

782 Posição 782

J1

Inversão dos octetos D


Justificação positiva no AU-4

• Justificação positiva: o débito do contentor VC-4 é inferior ao débito do AU-4.

• Durante a justificação os bits I do ponteiro são invertidos e os três octetos a seguir a H3 não são usados para transportar informação. Depois da justificação (trama seguinte) o ponteiro é incrementado de uma unidade.

Regeneração

Multiplexagem

H1 h1 h1 H2 h1 h2 H3 H3 H3

Multiplexagem

Trama #n-1

Trama #n

VC-4 #n-1

VC-4 #n

H1 h1 h1 H2 h1 h2

J1

Regeneração

Trama #n NNNN=0110 Valor I,D 1010000110 SS=10 H3H3H3 ⇒⇒⇒⇒ 0

Exemplo

Trama #n+1 NNNN=0110 Valor I,D 00 00101101 ⇒⇒⇒⇒ 45 SS=10 H3H3H3 ⇒⇒⇒⇒ 0

0

782 Posição 782

Inversão dos octectos I

J1H3 H3 H3


Justificação no TU-12• Esquema de endereçamento no TU-12

• Flutuação do VC-12 (multitrama #n+1 I,D 1)

• Justificação positiva (multitrama #n+1, I,D 2)

• Justificação negativa (multirama #n+1, I,D 0)

V1 V2 V3 V4


0 1 35 36 70 71105 139

V1 V2 V3 V4 V1 V2VC-12 #n

1VC-12 #n

3VC-12 #n

2VC-12 #n

4

Multitrama #n

V1 V2 V3 V4 V1 V2VC-12 #n 1

VC-12 #n 3

VC-12 #n 2

VC-12 #n 4

1

2

V1 V2 V4 V1 V2VC-12 #n

1VC-12 #n

3VC-12 #n

2VC-12 #n

4 0

Multitrama #n+1

Octeto de justificação positiva (sem informação)


Aplicações especiais dos ponteiros

• Indicação de ponteiro nulo ou NPI (null pointer indication): É usada na formação do TUG-3 a partir do TUG-2. O H3 não é usado e H1 e H2 têm a seguinte configuração:

• Indicação de concatenação ou CI (concatenation indication). Usada quando o sinal do tributário tem uma capacidade superior ao C-4. O H3 pode ser usado para justificação negativa.

1 0 0 1 S S 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0

H1 H2

Não representa um endereço válido

1 0 0 1 S S 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

H1 H2

Não representa um endereço válido


Concatenação

• Permite transportar tráfego com um débito binário superior ao permitido pelo C-4. A concatenação é identificada pelo sufixo c e o número de concatenações por m. Por exemplo, um VC-4 concatenado é representado por VC-4-mc e uma AU-4 por AU-4-mc.

• No caso do AU-4-mc a concatenação dos ponteiro é feita usando multiplexagem por interposição de octeto. O primeiro ponteiro tem as funções usuais dos ponteiros da AU-4, enquanto os restantes m-1 ponteirostransportam o indicador CI.

C-4-4c

N1

J1B3C2G1F2H4F3K3

4××××261 octetos

VC-4-4C

O cabeçalho de caminho do primeiro VC-4 transporta os octetos normais. Os cabeçalhos de caminho dos outros VC-4 transportam octetos de enchimento (sem informação).

Capacidade do C-4-4c

599.04 Mb/s


Influência dos erros no ponteiro

• Os erros originados na transmissão (particularmente os erros em salva) podem conduzir a erros nos bits I, D e N e consequentemente corrupção no ponteiro.

• A estratégia de detecção usada é baseada na decisão por maioria para o caso dos bits I e D. Para o caso dos bits N nos ponteiros da TU-1 e TU-2 exige-se uma concordância total dos bits, enquanto nos ponteiros da TU-3, AU-3 e AU-4 exige-se uma maioria de três em 4 bits.

• Se os erros de transmissão causarem um número de inversões de bits suficientes podem conduzir a uma condição NDF falsa, Pe (NDF).

Modo Normal

Modo Activado

NNNN=0110, 1110, 0010, 0100, 0111

NNNN=1001, 0001, 1101, 1011, 1000

Ponteiros da TU-3, AU-3 e AU-4

inin

kie pp

in

NDFP −

=−

=∑ )1()( p: probabilidade de erro de bit n: número de bits do NDFk: número de bits errados requidos para uma condicão falsa

TU-3 e AU-4

n=4, k=3

TU-1 e TU-2

n=4, k=4


Influência do erro no ponteiro (2)

• As salvas de erros podem contribuir para induzir erros nos bits I e D e deste modo originar falsas justificações. Essas salvas de erros podem atingir só um dos octetos do ponteiro (H1, ou H2), ou os dois octetos, embora a segunda situação seja pouco provável nas TU-1 e TU-2, já que os octetos V1 e V2 estão separados por 125 µµµµs.

• A recomendação G.783 do ITU-T recomenda uma decisão por maioria sobre os bits D e I e exclui a situação em que são pedidas ambas as justificações. Assim, a probabilidade de falsa justificação é

• A probabilidade de errar o padrão de indicação de justificação é dada por

)] (1)[ ()] (1)[ ()( +−−+ −+−= PIJPPIJPPIJPPIJPjP eeeef

Pe(PIJ+) Probabilidade de errar o padrão de indicação de justificação positiva (PIJ+) (bits I)

Pe(PIJ-) Probabilidade de errar o padrão de indicação de justificação negativa (PIJ-) (bits D)

inin

nie pp

in

PIJP −

+=

−

= ∑ )1()(

21

p: probabilidade de erro de bitn: número de bits do PIJ

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