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Module RES411: introduction la SDH

La transmission et les rseaux optiques de transport

Introduction la SDH

Michel MorvanDpartement doptique

- 2 -Sommaire

Introduction La transmission et le multiplexage La PDH : hirarchie numrique plsiochrone La SDH : hirarchie numrique synchrone Les fonctionnalits dun rseau SDH La SDH de nouvelle gnration LOTN: Optical Transport Network Conclusions et perspectives

- 3 -

Panorama des techniques de transport dIP

ATMHDLCEthernet MACRPR MAC

10GbELAN PHY

10GbEWAN PHY

GFP

SONET / SDH

G.709 OTN : OCh digital wrapper/ optical channel

Optical fibre (G.652, G.653 etc)

IEEE 802.2 LLC PPP AAL5

GbEPHY

IEEE 802.2 LLC

RPR PHY

IP

E1

- 4 -

Par dfinition, les rseaux de transport assurent le transport du trafic issu dautres rseaux par opposition aux rseau daccs ou de collecte.

Ils sont donc par nature trs haut dbit. Ce sont des rseaux trs tendus, lchelle nationale ou

mondiale. Ils disposent de ressources de transmission (couche

physique) ddies (en propre ou non). Ce sont des rseaux administrs : les connexions sont

configures par ladministrateur. Exemple : rseaux de transport IP, ATM, MPLS,

Les rseaux de transport en tlcommunications

- 5 -Fonction de transport dans un

rseau de tlcommunications

Un rseau de transport peut tre vu comme une grande matrice de connexion distribue mettant en relation les entres et les sorties.

Fonction de

transportentres sorties

- 6 -

Ce sont des rseaux de transport au niveau transmission (couche physique) qui utilisent la fibre optique.

Ils offrent un service de transmission aux rseaux clients (IP par ex.)

Ce sont des rseaux fonctionnant en mode circuit rel.

Ce sont des rseaux synchrones (capables par construction de transporter des signaux synchrones).

Ce sont des rseaux qui utilisent des protocoles de transmission particuliers dits carrier class .

Les rseaux optiques de transport

- 7 -Sommaire


- 8 -volution des technologies de

transmission

1970

S

o

u

r

c

e

:

O

v

u

m

Transmission analogiqueTransmission analogique

1980 1990 2000 2010

WDM / DWDM WDM / DWDM

PDH / Asynchrone (TDM)PDH / Asynchrone (TDM)

SONET / SDH (TDM) SONET / SDH (TDM)

RseauOptique

Intelligent

RseauOptique

Intelligent

Fibre, photonique

Cuivre & hertzien,lectronique

- 9 -Le rseau de transmission hier

Dans un premier temps, la transmission se limite de simples liaisons point point disjointes entre commutateurs.

Lintelligence est localise dans les nuds du rseau.

- 10 -Le rseau de transmission

aujourdhui

Aujourdhui, la transmission est organise en un rseau de transport flexible incluant du brassage, donc de plus en plus intelligent .

Il offre scurisation et supervision aux couches clientes.

Rseau de transport

- 11 -

La gense : le rseau tlphonique hirarchis

Local

Local

Interurbain

Interurbain

- 12 -

Le RTC est hirarchis au niveau de la commutation.

Architecture en couches: chaque niveau est intgr dans un rseau plus important.

Chaque niveau hirarchique correspond un niveau de multiplexage en transmission:

Niveau primaire : niveau local Niveau secondaire : niveau local Niveau tertiaire : transit interurbain Niveau quaternaire : transit interurbain

La transmission est hirarchise suivant le degr de multiplexage

Hirarchie du rseau tlphonique

- 13 -Multiplexage et accs multiple

: vocabulaire Le multiplexage dsigne lensemble des techniques

permettant dutiliser un mme milieu de transmission pour transmettre plusieurs signaux diffrents:

Accs Multiple par Rpartition en Frquence: AMRF, multiplexage frquentiel (en anglais FDMA ou WDM pour loptique)

Accs Multiple par Rpartition dans le Temps: AMRT, multiplexage temporel (en anglais: TDMA)

Accs Multiple par Rpartition en Code: AMRC, multiplexage de code (en anglais: CDMA)

- 14 -

La hirarchie de multiplexage analogique stablit ainsi: Groupe primaire GP: : 12 voies Groupe secondaire GS de 5 GP : 60 voies Groupe tertiaire GT de 5 GS : 300 voies Groupe quaternaire GQ de 3 GT : 900 voies

La transmission seffectue sur 2 cbles coaxiaux (1 par sens) avec amplification/galisation tous les 1,5 2 km.

Systmes de transmission: Systmes 12 MHz de 3 GQ : 2700 voies Systmes 60 MHz de 12 GQ : 10800 voies

Transmission analogique des voies tlphoniques

- 15 -

Multiplexage frquentiel des voies tlphoniques

Signal tlphonique en bande de base

frquence (kHz)

Modulation AM duneporteuse 4n kHz

Filtrage

0 4 kHz

Voie n

f

Voie 1

0 4 kHz

4n kHz4(n-1) kHz 4(n+1) kHz

4n kHz4(n-1) kHz 4(n+1) kHz

1 2 3 4 n-1 n n+1

0 4 8 12 16

Multiplexage

Multiplex frquentiel

- 16 -

Plan de frquence dun systme analogique 12 MHz (CCITT)

Un tel multiplex sobtient par mise en cascade des quipements de multiplexage en frquence dordre de plus en plus lev.

- 17 -De lanalogique au numrique

La numrisation rompt: la continuit lectrique des signaux il ny a plus de transmission au fil de leau .

la continuit temporelle des signaux Il faut assurer la transmission et/ou la prservation dune rfrence

temporelle

)La transmission du seul signal utile nest plus suffisante

La transmission numrique offre une meilleure rsistance au bruit et aux non-linarits mais il faut assurer la cohrence temporelle.

) Problmes dhorloge et de synchronisation

- 18 -De lanalogique au numrique

Dbut des annes 70: apparition de la commutation numrique temporelle et de la transmission numrique associe.

migration du rseau tlphonique analogique commutation spatiale vers le rseau tlphonique numrique commutation temporelle.

Signal multiplex temporellement

1

30

1

30

- 19 -Le MIC 32 voies 2 Mbit/s (1)

Le signal tlphonique analogique est chantillonn 8 kHz (tous les 125 s) et cod en PCM sur 8 bits:

) cest le signal 64 kbit/s dit E0

30 signaux E0 + 2 voies de service sont multiplexs en TDM octet par octet de manire synchrone :

) cest le signal 2 Mbit/s dit E1

- 20 -Le MIC 32 voies 2 Mbit/s (2)

Dbit MIC = 8 bits x 32 IT x 8000 Hz = 2048 kbit/s

IT 0 IT 16

Synchronisation Signalisation

IT 1

Le MIC est aussi appel Bloc Primaire Numrique (BPN).

La trame MIC comporte 256 bits et dure 125s.

La frquence trame de 125 s est conserve par multiplexage TDM.

- 21 -Standard amricain T1: Le MIC 24

voies + 1 bit

Dbit = (8 bits x 24 IT + 1 ) x 8000 Hz = 1544 kbit/s

IT0

1 bit de signalisation

La trame comporte 24x8 +1 = 193 bits et dure 125 s.

IT23

- 22 -Quy a-t-il dans une trame ?

Bit(s) ou mot(s) de verrouillage de trame Information de synchronisation Octets de dtection derreurs (CRC, BIP) Voies de service (maintenance) Signalisation entre quipements Exploitation et maintenance (alarmes et

dfauts) Justification et contrle de justification

Donnes utiles

Linformation contenue dans une trame est constitue de:

+

- 23 -Synoptique fonctionnel dun

rcepteur

CapteurRcupration de rythme &Rgnration

Alignement

Rythme

Signal reu:train binaire brut sous forme analogique

Signal rgnrTrain binaire Train de trames

Frquence trame

- 24 -Sommaire


- 25 -Multiplexeur numrique TDM

Dbit agrgat > dbits affluents

Affluents(composantes)

Agrgat(signal

rsultant)

- 26 -Multiplexage TDM et

synchronisation Multiplexage synchrone lcart entre deux intervalles de

temps successifs allous une connexion est constant.

Multiplexage plsiochrone lcart entre deux intervalles de temps successifs allous une connexion est presqueconstant (ex: PDH)

Multiplexage asynchrone inverse de synchrone. lcart entre deux intervalles de temps successifs allous une connexion nest pas constant (ex: ATM)

- 27 -

La transmission pour le rseau tlphonique

Le dbit de base des commutateurs est le MIC 2 Mbit/s.

On transmet alors des multiplexes temporels de BPN.

On btit une hirarchie de multiplexage numrique: le BPN (1 MIC) : 2 Mbit/s, 30 voies 4xBPN=1 BSN (bloc secondaire numrique) : 8 Mbit/s, 120 voies 4xBSN=1 BTN (bloc tertiaire num.) : 34 Mbit/s, 480 voies 4xBTN=1 BQN (bloc quaternaire num.) : 140 Mbit/s, 1920 voies

)Cest la hirarchie numrique plsiochrone (ITU-T)

- 28 -Hirarchie de multiplexage

plsiochrone

HirarchiePDH

8,448 Mbit/s

2,048 Mbit/s

34,368 Mbit/s

139,264 Mbit/s

565 Mbit/s

PDH: PlsiochronousDigital Hierarchy

- 29 -

Dcoupe fonctionnelle dun multiplexeur PDH

Jonction Haut dbit

Affluentsplsiochrones

Train rsultant

Train lmentaire

Voies composantes

Jonction Bas dbit

Restitution du dbit

initialJonction

Haut dbitAffluentsplsiochrones

Train rsultant

Train lmentaire

Mux bit bit et insertion

de la synchro

trame

Recherche synchro trame et

Dmux bit bit

Jonction Bas dbit Justification

- 30 -Caractristique du multiplexage

plsiochrone.

plsiochrone (du grec plsio: presque) signifie que les horloges respectives des diffrents systmes numriques dune mme couche du rseau oscillent autour de la mme frquence moyenne.

Les consquences: Pas dhorloge de rfrence unique. Le multiplexage et la transmission ne sont pas cadencs

de manire uniforme sur le rseau. Il y a ncessit pour le multiplexeur dmettre un agrgat

un dbit plus lev que les dbit affluents pour garantir la transmission de toute linformation.

- 31 -Insuffisances de la PDH

Limitations de la technique de multiplexage Technique de multiplexage peu flexible. Accs aux affluents peu ais. Brassage automatique difficile. quipements des diffrents constructeurs peu inter-oprables.

Exigences accrues des clients Augmentation des dbits des services (2, 34, 45 Mbit/s,). Exigence accrue de supervision et de protection. Pas de gestion des conduits au niveau du rseau. Contrle de qualit pour la relation client-fournisseur.

Augmentation des dbits sur fibre optique Pas de trame normalise au-del de 140 Mbit/s. Besoin dinterconnexion des systmes trs haut dbit.

- 32 -Sommaire


- 33 -Une rponse : la SDH

Technique de multiplexage synchrone octet par octet Trame de base gnrique Notion de conteneur virtuel (VC) associ un conduit dans le

rseau Utilisation de pointeurs (adresse dans la trame) Accs direct aux affluents grce aux pointeurs. Brassage automatique possible. Dbits trs levs possibles

Nouvelles fonctionnalits Dbit important prvu pour la supervision et la gestion du

rseau. Scurisation automatique du trafic et du rseau.

- 34 -Apports de la SDH

Meilleure rentabilit grce la diversit des services et leur

diffrentiation

Meilleure rentabilit grce la diversit des services et leur

diffrentiation

Rseau rsistant aux pannesRseau rsistant aux pannes

Rduction de linvestissementRduction de linvestissement

Rseaux multi-fournisseursRseaux multi-fournisseurs

Meilleure utilisation du rseauMeilleure utilisation du rseauCots oprationnels rduitsCots oprationnels rduits

Avantages Gestion du rseau

Gestion des conduits Canal de gestion standard

Protection amliore Simplification du rseau

accs direct aux circuits depuis les multiplexes.

Optimisation du rseau gestion de la bande

passante

Standardisation

Une exploitation efficace dpend des possibilits de gestion du rseau

- 35 -

Comparaison des nuds PDH et SDH

Nud PDH: une cascade de MuxNud SDH: un seul Mux

Moins de matriel fonctionnalit gale

Cot plus faible

155 Mbit/s

2 Mbit/s

34 Mbit/s

8 Mbit/s

2 Mbit/s

2 Mbit/s

140 Mbit/s

2 Mbit/s

) Simplification du rseau

- 36 -

Hirarchie de multiplexage de la SDH

C-4

1544 kbit/sATM

2048 kbit/sATM

6312 kbit/sATM

44736 kbit/s34368 kbit/sATM

139264 kbit/sATM

TUG-2

C-3

C-2

C-12

C-11VC-11

VC-12

VC-2

VC-3

VC-4

TUG-3

AUG AU-4STM-N

VC-3

TU-11

TU-12

TU-2

TU-3

AU-3

X 4

X 3

X 1

X 1

X 1

X 7

X 3

X N

X 3

Multiplexagebas dbit

Multiplexagehaut dbit

X 7

STM-1 : 155,52 Mbit/s 155 MSTM-4 : 622,08 Mbit/s 622 MSTM-16 : 2,48832 Gbit/s 2,5 GSTM-64 : 9,953 Gbit/s 10 GSTM-256 : 39,045 Gbit/s 40 G

- 37 -Glossaire du multiplexage SDH

C-n : n th level Container (conteneur de niveau n)

VC-n: n th Virtual Container (conteneur virtuel de niveau n)

VC-HO: Virtual Container of Higher Order.

VC-LO: Virtual Container of Lower Order

AU-n : nth level Administrative Unit (unit administrative)

TU-n : n th level Tributary Unit (unit daffluent)

STM-N: N th level Synchronous Transport Module

OC-N: Nth level Optical Container

VT-n: n th level Virtual Tributary (Affluent virtuel de niveau n)

- 38 -

Structure de multiplexage SONET (Bellcore)

C-4

1544 kbit/sATMDS1 async

2048 kbit/sATME1

6312 kbit/sATM

44736 kbit/s34368 Kbit/sATMDS3, E3

139264 Kbit/sATME4

VTgroup

C-3

C-2

C-12

C-11VT1.5SPE

VC-3

VC-4

TUG-3

STS1 AU-4STS-3N

STS-1SPE

VT1.5

VT2

VT6

TU-3

STS-1

X 4

X 3

X 1

X 1

X 1

X 7

X 3

X N

X 3

Multiplexagebas dbit

Multiplexagehaut dbit

X 7

VT2SPE

VT6SPE

OuSTS-N3cOC1 (52M)

OC3 (155M)OC12 (622M)OC48 (2.5G)OC192 (10G)

- 39 -

Concatnation contigu de VC

Les dbits des conduits SDHNiveau STM-N

Dbit en ligne (kbit/s)

Type de VC

Dbit du VC (kbit/s)

Dbit utile (kbit/s)

VC-11 1 664 1 600

VC-12 2 240 2 176

VC-2 6 848 6 784

0 51 840 VC-3 48 960 48 384

1 155 520 VC-4 150 336 149 760

4 622 080 VC-4-4c 601 344 599 040

16 2 488 320 VC-4-16c 2 405 376 2 396 160

64 9 953 280 VC-4-64c 9 621 504 9 584 640

256 39 813 120 VC-4-256c 38 486 016 38 338 560

- 40 -Concatnation contigu

VC-n jointifs temporellement dans la trame Notation: VC-n-Xc avec X=4,16,64 Un seul pointeur pour le groupe de VC concatns Routage en bloc dans le rseau

- 41 -Construction de la trame SDH

C-nPOHpointeur

Conteneur (C)

Conteneur virtuel (VC)

AU ou TU

- 42 -Le pointeur de VC

Pointeur

On peut extraire le VC grce au pointeur qui est ladresse du premier octet du VC dans la trame

Le VC flotte dans la trame au gr des fluctuations dhorloge.

- 43 -

Le conteneur virtuel, les pointeurs et la synchronisation

Le VC est lentit gre par le rseau de couche conduit. Les affluents (plsiochrones ou non) sont projets dans les

VC. Utilisation de la justification pour la projection. Flottement des VC dans les trames justification de pointeurs.

Ces deux mcanismes permettent un rseau SDH de fonctionner en mode plsiochrone.

Pas optimal car les justifications de pointeurs perturbent le rythme.

Ncessit de synchroniser le rseau SDH

- 44 -La projection et les pointeurs

Lgende

R Bits de justification2 Mb/s DATA

PTR Pointeur

POH Path OverHeadC12

VC-12 C-12

TU-12 PTR VC-12 M

TUG-2 3 X TU-12 L

TUG-3 R K

VC-4 POH 3 X TUG-3

AU-4 VC-4

STM-N SOH N X AU-4

7 X TUG-2

R

R

DATA

POH

PTR

- 45 -

La synchronisation

Le flux entrant et le flux sortant doivent tre gaux

Sinon

Dbordement (overflow) ou asschement (underflow) de la mmoire tampon

glissements dans les donnes transmises mouvements de pointeurs trop nombreux

La synchronisation est ncessairepour assurer un flux de donnes sans -coups.

Flux entrant

Flux sortant

Mmoire tampon

- 46 -Effets des glissements de

synchronisation sur la qualit de service

Clicks durant la conversation tlphonique

Fax dforms ou illisibles

Images figes lors des vido-confrences

Messages dencryptage errons exigeant une

re-transmission

Donnes errones ou perdues

La synchronisation a un impact direct sur la qualit des services rendus

- 47 -

Priode doccurrence des glissements

UTC Rfrence uniquement 10-13 20 years

PRC GP 10-12 2 years

PRC G.811 10-11 72 days

SRC G.812 10-9 0.72 days

SEC G.813 4X10-6 14 seconds

Qualit minimale dInter-connection

Prcision dhorlogeStandardType dhorlogeGlissement de 8 bits

pour un 64 kbit/s entre 2 rseaux

- 48 -Gigue

La gigue est dfinie comme la dviation temporelle des transitions du signal numrique par rapport leur position idale.

- 49 -

Le drapage et ses causes (quelques unes)

Drapage: Variations de phase lentes (< 10Hz)

Changements thermiques du temps de propagation dans les fibres.

Diffrences de frquence dues aux pertes de synchronisation dun nud en amont dans le rseau.

Drives des PLL (Phase Lock Loop) des rcepteurs. Sauts de phase dans le rseau de synchronisation dus une

reconfiguration manuelle ou automatique.

- 50 -

Comment transmettre la synchronisation?

#

PRC

US

US

US

US

#US

US#

Distribution arborescente de la synchronisation

- 51 -Le rseau SDH

Un rseau SDH est synchronis sur une horloge mre dite PRC.

A lintrieur du rseau SDH: les drives sont gres par des mouvements de pointeurs.

Rseau SDH synchrone

Rseau asynchrone

Rseau asynchrone

En bordure du rseau, on synchronise/dsynchronise les signaux par justification/d-justification.

- 52 -Sommaire



Architecture fonctionnelle du rseau SDH

- 54 -Notion de rseau de couche

Un rseau de couche est dfini par lensemble des points daccs (entres et sorties) compatibles qui peuvent tre interconnects (par des chemins ou trails) et par le type dinformation caractristique transporte. Exemple: le rseau tlphonique traditionnel qui est un rseau de transport de multiplexes 2 Mbit/s entre commutateurs tlphoniques.

chemins

Points daccs

- 55 -Organisation en rseaux de couches

Intrt: sparer la gestion des diffrentes couches, chacune dote de ses propres ressources.

3 niveaux (rseaux de couche): Le rseau de couche circuit Le rseau de couche conduit Le rseau de transmission

- 56 -Organisation en rseaux de

couchesCouches

G.805Couches (dfinies dans G.803) Entits SDH

Couche circuit

Couche circuit Information transports dans les Cm

Couche conduit de bas niveau VC-1, VC-2 et VC-3Couche conduit de haut niveau VC-4, VC-4-4c, VC-4-16cCouche section de multiplexage MSOHCouche section de gnration RSOHCouche support physique Paramtres optiques

Couche support de transmission

Couche conduit

Relation Client / Serveur entre ces rseaux de couches : couche serveur: fournit des services de transport une couche cliente couche cliente: utilise des services de transport d'une couche serveur

Ex: Couche VC-4 serveur de la couche VC-12 Couche VC-12 cliente de la couche VC-4

- 57 -Structuration en couches du

rseau SDH

Couche VC12

Couche VC4

Couche Section

Larchitecture en couches permet de sparer et de hirarchiser les problmes de gestion, de supervision, de protection au niveau du rseau tout entier.

Unit transporte, supervise et gre: le VC-12

Unit transporte, supervise et gre: le VC-4

Unit supervise et gre: la section de multiplexage STM-N


Conduits et sections

- 59 -

Conduits et sections : analogie postale

Conduit: circuit de bout en bout travers un rseau entier

Section: chemin entre deux nuds

- 60 -Le conduit

La SDH associe au conduit un en-tte, le POH, qui contient des donnes permettant le contrle du circuit de bout en bout:

Identifiant de conduit Supervision des erreurs aux extrmits locale ou distante

Le conduit SDH est un circuit de bout en bout au sein dun rseau de couches. Lentit transporte est le conteneur virtuel.

- 61 -Le conteneur virtuel : Virtual

container

Path Overhead

2 Mbit/s

VC-12

A

Z

Path Overhead

2 Mbit/s

VC-12

Conteneurlivr ici

Conteneurcr ici

Conduit VC-12

Exemple: VC-12

- 62 -Sur-dbit POH de VC-3 ou VC-4

J1 : identificateur de conduit (Path Trace)B3 : Contrle de qualit (BIP-8)C2 : Etiquette de conduit (Signal label)G1 : Indications de dfauts distants (RDI, REI)F2 : Besoins utilisateursH4 : Indicateur de position (multitrame pour VC-n)F3 : Besoins utilisateursK3 : Canal utilis pour la protection automatique de conduitN1 : Besoins oprateurs (surveillance de connexion en tandem)

J1B3C2G1F2H4F3K3N1

- 63 -

Une section dsigne une portion physique de chemin entre deux nuds.

La section

Sections

La SDH associe la section un en-tte, le SOH qui contient des donnes de contrle de la transmission de nud nud:

- Commutation de protection - Supervision des erreurs Plus des canaux pour la gestion de rseau et les voies de service

- 64 -

La trame STM-1 (ITU-T G.707)

270 octets261 octets

1 9 10 2701 Regenerator Section

OverHead3 RSOH Charge utile4 AU Pointer5 J3

Multiplex Section B3OverHead C2MSOH G1 C4

F2 Charge utile9 H4

F3K3N1

VC-4

260 octetsVC-4 POH

En-tte

Frquence trame : 8 kHzLongueur trame : 9 x 270 = 2430 octets (19 440 bits)Dbit : 155,520 Mbit/s

- 65 -Sur-dbit de la trame STM-1

STM-1 SOH & HO-POH

9 bytes

1 4 91 A1 A1 A1 A2 A2 A2 J02 B1 E1 F1 VC-43 D1 D2 D34 H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 H35 B2 B2 B2 K1 K26 D4 D5 D6 J17 D7 D8 D9 B38 D10 D11 D12 C29 S1 E2 G1

F2H4F3K3N1

VC-4 POH

- 66 -Le sur-dbit de section SOH

A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 NU NUB1D1

E1D2

F1D3

NU NU

B2 B2 B2 K1 K2D4D7

D5D8

D6D9

D10 D11 D12S1 Z2 E2 NU NUZ1 Z1 Z2 M1

Pointeur dAU

A1, A2 : Octets de verrouillage de trameJ0 : identificateur de section (Section Trace)B1 : BIP-8 (calcul derreur de parit)E1 : voie de service (tlphone)F1 : canal utilisateurD1-D3 : : canaux de communication

B2 : BIP-24K1, K2 : Pour protocole APS de MSPD4-D12 : Canaux de communicationZ1, Z2 : non dfinisS1 : Transport de la qualit de la synchronisationM1 : indication derreurs distantesE2 : voie de serviceNU : Utilisation nationale

RSOH

MSOH


Supervision du trafic et traitement des alarmes

- 68 -Symbolique des fonctions SDH

Fonctions dadaptation : Justification, alignement, codage,

changements de dbit, multiplexage

Fonctions de terminaison de chemin : Insertion et traitement des sur-dbits, dtection

derreurs et de pannes, Synchronisation

Point de connexion Entre adaptation et terminaison : Point daccs (AP) Entre 2 terminaisons : Point de terminaison (TCP)

- 69 -

Traitement des alarmes en SDHLOS

LOFRS_TIMRS_BIP

MS_AISMS_BIP

AU_AISAU_LOP

MS_RDIMS_REI

HP_UNEQHP_TIMHP_BIPHP_REIHP_RDI

TU_AISTU_LOPTU_LOMHP_PLM

LP_UNEQ

LP_REI

LP_TIMLP_BIP

LP_RDILP_PLM AIS

AIS

AIS

AIS

AIS

AIS

AISJ0B1K2B2M1K2

C2J1B3G1G1

H4C2V5J2V5V5V5V5


Protection et restauration

- 71 -Protection et restauration

Protection ddie La scurisation de la connexion fait appel des ressources

rserves lavance et ddies exclusivement la connexion protge.

Protection au niveau quipement (carte matrice, interface optique) Protection au niveau rseau (connexions)

Temps de reconfiguration infrieur 50 ms.

Restauration dynamique La restauration fait appel un processus didentification dans le

rseau des ressources libres susceptibles dtre mises en uvre pour rtablir la connexion.

Le temps de reconfiguration typique est de lordre de qqescentaines de ms quelques dizaines de s.

- 72 -

Restauration

Un processus (du gestionnaire de rseau) identifie et slectionne parmi les ressources disponibles (en rserve) dans le rseau celles qui permettent de rtablir la connexion dfaillante.

Les points de terminaison utiliss dans le rseau sont modifis.

Adapte au rseau maill et applicable au niveau conduit.

- 73 -Protection de chemin (trail)

Protection de bout en bout de la charge utile. Applicable au niveau conduit ou transmission La ressource dfaillante est remplace sans modifier les

points de connexion dfinis par le gestionnaire.

Temps de recouvrement typique de quelques dizaines de ms Cet exemple sapplique la protection de conduit

- 74 -

Configuration de protection : considrations topologiques

Topologie linaire ou point point Utilis sur les liaisons physiques point point pour offrir une protection

contre les pannes dquipements. ex: rgnrateur ou amplificateur optique

En gnral, le canal actif et le canal de protection partagent le mme cble optique.

Topologie en anneau Les quipements sont connects entre eux pour former une boucle. Lanneau peut tre physique ou logique. Offre une protection contre les pannes dquipements et les coupures de

cble.

Maille Les canaux normal et secours sont routs en diversit spatiale sur une

topologie arbitraire. Offre une protection contre les pannes dquipements et les coupures de

cble.

- 75 -

Configuration en 1 : n Un unique canal de protection est affect la protection de n

canaux actifs. Ncessite un dialogue entre quipements pour coordonner les

basculements lmission et en rception.

Configuration en m : n m canaux de protection sont partags entre n canaux actifs. Bonne disponibilit pour un cot rseau raisonnable. Peu utilis car complexe.

Configurations de protection partage

- 76 -

Basculement de protection: aspect directionnel

Mode unidirectionnel Seul le sens affect par le dfaut est bascul. En gnral utilis avec SNCP

Mode bi-directionnel Les deux sens sont basculs en cas de dfaut, mme si un seul

sens est affect. Ncessite un dialogue entre quipements pour coordonner les

basculements. En gnral utilis pour la protection de chemin et la restauration

- 77 -

Basculement de protection : aspect temporel

Mode non-rversif La connexion cliente continue dutiliser le canal de protection

mme quand le canal principal est rtabli. En gnral utilis avec SNCP

Mode rversif La connexion cliente est rebascule (aprs un dlai

paramtrable) sur le canal principal ds que celui-ci est de nouveau disponible.

En gnral utilis pour la protection partage de chemin.

- 78 -La protection 1+1

Diffuseur lmission

Slecteur derception

Nb: Seul un sens de transmission est reprsent

Cest une protection ddie: la ressource alloue la protection est ddie un conduit (circuit) particulier.

Le signal est diffus lmission sur deux connexions.

Le meilleur des deux signaux reus est slectionn en rception.

- 79 -

SNC-P est un mcanisme de protection ddie de type 1+1 Applicable pour VC-LO et VC-HO Utilisable sur toute topologie de rseau. Les chemins normal et secours sont normalement routs en diversit,

mais ce nest pas une exigence du mcanisme. Peut tre utilise pour protger une portion ou la totalit dun conduit. Fonctionnement en mode unidirectionnel pas de protocole APS

2 modes dactivation de la protection Sur dfaut de la couche cliente (en utilisant la surveillance non-

intrusive) Sur dfaut de la couche serveur (utilisant la surveillance inhrente)

Utilise si linformation client nest pas disponible Impose la concidence des chemins de la couche serveur avec le domaine de

protection SNC

Sub-Network ConnectionProtection (SNC-P)

- 80 -

Sub-Network Connection Protection (SNC-P)

Conduit de bout en bout

Partie du conduit protge par SNC-P

Autre sous-rseau

Chemin principal

Terminaison de conduit

Chemin de protection

Active

Pont Slecteur

Secours

Actif

- 81 -Protection de section

Fournit une connexion protge une couche rseau client Application au niveau de MS de SDH

Configurations courantes: En point point : 1:n En anneau Mode bidirectionnel avec un protocole de signalisation (APS)

- 82 -

Protection de section en pt pt

Fournit une protection contre:- le dfaut dinterface optique.- la coupure de fibre (si les deux chemins sont physiquement spars).

Fournit une protection contre:- le dfaut dinterface optique.- la coupure de fibre (si les deux chemins sont physiquement spars).

Le basculement de protection fait intervenir les deux quipements dextrmit qui communiquent selon un protocole transport par les octets K du MSOH.

Le basculement de protection fait intervenir les deux quipements dextrmit qui communiquent selon un protocole transport par les octets K du MSOH.

STM-4

Fonctionne au niveau STM-N (section de multiplexage) Protection dune section optique entre multiplexeurs (la

section peut comporter des rgnrateurs)

- 83 -

Protection partage de section sur un anneau : MS-SPRING*

MS-SPRING : Multiplex Section Shared Protection Ring En cas de panne, le trafic est rout sur la portion intacte de lanneau MS-SPRING protge indiffremment tous les conduits sur lanneau

1

.8

1

.8

.

8

.

8.

.

Normal

Secours

Trafic rerout

secours

Pour le trafic

VC4 /STM-1

- 84 -

Anneau MS-SPRING 4 fibres : Basculement de section

12

3

456

7

Protection

Working

Connexion entre les nuds 2 & 6 sur IT 9Connexion entre les nuds 2 & 4 sur IT 9

- 85 -

12

3

456

7

Protection

WorkingConnexion entre les nuds 2 & 6 sur IT 9

Connexion entre les nuds 2 & 4 sur IT 9

Anneau MS-SPRING 4 fibres : Basculement danneau

- 86 -

12

3

456

7

Protection

WorkingConnexion entre les nuds 2 & 6 sur IT 9Connexion entre les nuds 2 & 4 sur IT 9

LIT 9 relie de manire errone les nuds 4 et 6

Les tables de connexions et la carte de lanneau permettent aux nuds 3 et 7 de dsactiver le trafic sur lIT9 et dinhiber cette connexion aberrante.

Connexion entre les nuds 1 & 3

Anneau MS-SPRING 4 fibres : Panne dun nud


Equipements SDH

- 88 -Principaux quipements SDH

G.703E12, E31, E32

STM1 STM1E4

STM-n

Rgnrateur

STM-1/N STM-1/N

G.703E12, E31, E32E4, STM-1/N

STM-N STM-N

G.703E4, STM-1/N

VC-LO

STM-1 STM-1

VC-HO

STM-1/N STM-1/N

Traitement des VC-LO Traitement des VC-HO

Multiplexeurs Insertion/Extraction

Brasseurs

STM1E4

Multiplexeursterminaux

Les multiplexeurs

daccs

- 89 -

Configurations dutilisation des quipements

Ouest Est

EstEst

Est Ouest

OuestOuest

Anneau

Bus

Point point

Dos dosPoint Multi-points

- 90 -Sommaire


- 91 -IP sur tout

ATMHDLCEthernet MACRPR MAC

10GbELAN PHY

10GbEWAN PHY

GFP

SONET / SDH

G.709 OCh digital wrapper/ optical channel

Optical fibre / G.652, G.653 etc.

IEEE 802.2 LLC PPP AAL5

GbEPHY

IEEE 802.2 LLC

RPR PHY

IP

E1

- 92 -

La SDH de nouvelle gnration

La SDH est un protocole de transport (couche physique) de type circuit, synchrone et non commut qui :

Eprouv en tant que protocole de transport carrier class Offre une qualit ingale de supervision et de protection du trafic.

Mais: Granularit de dbit de 2 Mbit/s trop importante. Pas dadaptation dynamique de la bande passante pour les flux de

donnes bursty .SDH nouvelle gnration

LCASLink Capacity Adjustment Scheme

VCATConcatnation virtuelle

GFPGeneric Framing Procedure

- 93 -

GFP: Generic Framing Procedure (G.7041)

Standard gnraique dencapsulation (mapping) des protocoles paquets de couche 1 et 2 sur SONET/SDH et OTN.

GFP existe en 2 versions: Frame based (tram): pour transport dEthernet, PPP, RPR Transparent pour le trafic latence faible

Flux DVB SAN (ESCON, FICON, Fiber Channel)

Ethernet Autres servicesIP/PPP

GFP Client Specific Aspects(payload dependent)

GFP Common Aspects(payload independent)

Conduit SONET/SDH OTN ODU-k

- 94 -

La trame GFP client (User GFP frame)

COREHEADER

PAYLOADAREA

16-bit PAYLOADLENGTH INDICATOR

cHEC(CRC-16)

CLIENTPAYLOAD

INFORMATIONFIELD

OPTIONALPAYLOAD FCS

(CRC-32)

PAYLOADHEADERS

(4-64 BYTES)

De 4 65535 octets

4 octets

4 octets

De 4 64 octets

En mode GFP-F, une unique trame client par trame GFP.

2 types de trames GFP client :

Data frames Management frames

Trames de contrle : Idle frames (bourrage)

- 95 -Le mode GFP-T transparent

Optimis pour le transport des signaux clients cods en blocs (SAN, DVB).

Latence trs faible puisquon ne mmorise pas la trame client avant de la projeter dans une trame GFP.

Dcodage des blocs 8B/10B et codage en 64/65B avec CRC16

- 96 -

Le multiplexage des trames GFP

En rception, le HEC permet de corriger une erreur par trame

Au del dune erreur, la trame est ignore

Insertion des trames

de bourrage

Embrouilleur

Vers encapsulation

dans SDH/OTNFlux doctets en provenance de lencapsulation spcifique au

protocole

Gnration du HECMux

GFP trame trame

Extraction des trames

de bourrage

Dsembrouilleur

En provenance

de lextraction de SDH/OTNFlux doctets

destination de lextraction

spcifique au protocole

Vrification du HECDmux

GFP trame trame

- 97 -

La Concatnation Virtuelle (VCAT)

La charge utile est rpartie sur un groupe de VC (VC group ouVCG) lis logiciellement entre eux (VCG)

Un VCG contient un nombre arbitraire de VC du mme type Les diffrents VC du VCG sont routs diffremment dans le

rseau (par opposition la concatnation contigu) LO-VCAT: clatement en VC-12 de 2 Mbit/s HO-VCAT: clatement en VC-3 (51Mbit/s) ou VC4 (155 Mbit/s)

On reconstitue le circuit complet aux terminaisons. Le squencement est assur en utilisant des octets inutiliss de

len-tte SDH Le standard G.707 prvoit un retard maximal de +/- 128 ms entre

les diffrents chemins. Permet un dimensionnement au plus juste des conduits SDH au

trafic de donnes, par exemple Ethernet.

- 98 -

Routage diffrenci des VC dans le rseau VCG

- 99 -

LCAS: Link Capacity Adjustment Scheme

LCAS est un protocole qui permet de dimensionner dynamiquement la bande passante dun Virtual Channel Group (VCG) aux terminaisons de ce dernier :

La signalisation seffectue par des octets inutiliss de len-tte SDH. Pas dinterruption de service.

Permet doffrir de nouveaux services valeur ajoute en permettant dallouer la bande passante en fonction du trafic durant la journe.

Meilleure protection : les composants dun VCG peuvent tre dsactivs slectivement en cas de dfaut, le trafic est alors redistribu sur les canaux restants.

Facturation lutilisation.

- 100 -Concatnation virtuelle et

transport dEthernetDbit

(Mbit/s)Sans VCAT Avec VCAT

10 VC-3 (20%) VC12-5v (92%)100 VC-4 (67%) VC3-2v (100%)200 VC-4-4c (33%) VC3-4v (95%)1000 VC4-16c (42%) VC4-7v (95%)

Typical GFP Framer/Mapper Device

VC-3

VC-3100Mbit/s

- 101 -

Utilisation combine de VCAT+LCAS+GFP

Chemins indpendantsVC-3

VC-3100 Mbit/s Ethernet PHY

100 Mbit/s

Concatnationvirtuelle

VC-350 Mbit/s100 Mbit/s Ethernet PHY

Service MAC 50 Mbit/s

Mapping GFP SDH

Redimensionnement MAC 100 Mbit/s

Signalisation LCAS pour ajouter un VC au

VCG

Mise en place dun 2me VC3

- 102 -Sommaire


- 103 -

concept du Digital Wrapper

Introduit en janvier 1999 par Lucent

OCh PayloadOChOAM

FECData

SONET/SDH FDDI ATM IP PDHGbESDL

Source : Lucent White Paper, May 1999

Objectif initial: poser les bases de OTN-NNI (resp. Optical Transport Network et Network-Network Interface)

- 104 -

Architecture du rseau optique (ITU-T G.872, G.681)

Ampli. Opt., compensation DC,

OH de section dampli. optique

Multiplexage de , OH de section de mux, id de ,

conversion de ,Commut. de protection de

mux

Adaptation aux couches clientes

(synchronisation, modulation...)

och routing, och-id, och-OHCommut. de protection pour

Comp. DC, rpteurs

Fibre optique: milieu de transmission

OCH: Optical Channel Layer layer (canaux )

OMS: Optical Multiplex SectionLayer (multiplex de )

OTS: Optical TransportSection Layer

Optiques-service

ElectroniquesSDH PDHATM IP

Couches clientes

a

u

t

r

e

s

La couche optique serveur est divise en 3 sous-couches: OCh, OMS, OTS

G.6

81

- 105 -

Couches OTN (dfinies dans G.872)

FR SONET/SDH ATM GbE IPProtocoles Clients

OCh - Optical Channel : point-to-point wavelength transport for client protocolsOMS - Optical Multiplex Section: transport for multi-wavelength optical signalOTS - Optical Transmission Section: transport of optical signals on physical media

OchMapper

OpticalMux

OA

OA OpticalMux

Client Client

OCh

OMS

OTS OTSOTS

OchMapper

- 106 -Digital Wrapper

Indpendant du Protocole Supporte un large palette de

signaux clients Lenveloppe permet de

superviser de manire non-intrusive le signal client.

Le trafic client passe en transparence

Len-tte OCh permet la communication de bout en bout travers les canaux optiques

Le FEC fournit la correction et la supervision des erreurs

Standard ITU G.709

Digital Wrapper

FR/ATMSONET/SDHESCON/FC GbE IP

OCh-OH

Payload FEC

Wavelength

- 107 -OTN : format de trame

La trame OTN est de taille fixe et donc de dure variable de 3, 12 ou 49 s pour les dbits respectifs de 2,5 Gbit/s, 10 G ou 40G.

Trame=4 lignes x 4080 colonnes = 16320 octets

OTU/ODUoverhead

OPUov. Payload FEC

1 14 15 16 17 38241

4

3825 4080

3 frquences de trame:OTU1: 20,420 kHz D 48,971 s : dbit de 2,66 Gbit/sOTU2: 82,027 kHz D 12,191 s : dbit de 10,7 Gbit/sOTU3: 329,489 kHz D 3,035 s : dbit de 43,018 Gbit/s

OTU: Optical Transport UnitODU: Optical Data UnitOPU: Optical payload UnitFEC: Forward Error Correction

- 108 -Empilement des diffrentes couches

couche VC-12

couche VC-4

Couche section

Couche fibre et fourreau

PSTN/ISDN liaisons loues 2 Mbit/s ATM

IP

WDM

5 ordres de grandeur en trafic entre ces diffrentes couches

- 109 -Sommaire


- 110 -Conclusions

Approche globale de la SDH pour les rseaux de transport Trame gnrique avec de nouvelles possibilits de gestion et de supervision Structure en couche du rseau

SDH + fibre optique Dbits trs levs, qualit de transmission amliore Mcanismes de protection automatique Automatisation des centres de transmission Supervision plus efficace

Nouveaux quipements Multiplexeurs insertion/extraction, brasseurs multi-dbits. SDH/NG mieux adapte au trafic de donnes.

La SDH est une technologie mature en dclin lent mais inluctable.

- 111 -Annexe: Normalisation

Internationale UIT-T de la SDH

Network Architecture(G.803, G.805)

Structures and Mappings(G.707)

Physical Layer(G.957, G.691)

Equipment Functional Spec.(G.783, G.806)

Equipment Management(G.784, G.7710)

Information Model(G.774 Series)

Protection Switching(G.gps, G.841, G.842)

Laser Safety(G.664)

Data and Signaling Communications Network

(G.7712)

Jitter and Wander Perf.(G.825)

Error Performance(G.826-829)

La transmission et les rseaux optiques de transportIntroduction la SDHSommairePanorama des techniques de transport dIPLes rseaux de transport en tlcommunicationsFonction de transport dans un rseau de tlcommunicationsLes rseaux optiques de transportSommairevolution des technologies de transmissionLe rseau de transmission hierLe rseau de transmission aujourdhuiLa gense : le rseau tlphonique hirarchisHirarchie du rseau tlphoniqueMultiplexage et accs multiple : vocabulaireTransmission analogique des voies tlphoniquesMultiplexage frquentiel des voies tlphoniquesPlan de frquence dun systme analogique 12 MHz (CCITT)De lanalogique au numriqueDe lanalogique au numriqueLe MIC 32 voies 2 Mbit/s (1)Le MIC 32 voies 2 Mbit/s (2)Standard amricain T1: Le MIC 24 voies + 1 bitQuy a-t-il dans une trame ?Synoptique fonctionnel dun rcepteurSommaireMultiplexeur numrique TDMMultiplexage TDM et synchronisationLa transmission pour le rseau tlphoniqueHirarchie de multiplexage plsiochroneDcoupe fonctionnelle dun multiplexeur PDHCaractristique du multiplexage plsiochrone.Insuffisances de la PDHSommaireUne rponse : la SDHApports de la SDHComparaison des nuds PDH et SDHHirarchie de multiplexage de la SDHGlossaire du multiplexage SDHStructure de multiplexage SONET (Bellcore)Les dbits des conduits SDHConcatnation contiguConstruction de la trame SDHLe pointeur de VCLe conteneur virtuel, les pointeurs et la synchronisationLa projection et les pointeurs La synchronisationEffets des glissements de synchronisation sur la qualit de service Priode doccurrence des glissementsGigueLe drapage et ses causes (quelques unes) Comment transmettre la synchronisation?Le rseau SDHSommaireNotion de rseau de coucheOrganisation en rseaux de couchesOrganisation en rseaux de couchesStructuration en couches du rseau SDHConduits et sections : analogie postaleLe conduitLe conteneur virtuel : Virtual containerSur-dbit POH de VC-3 ou VC-4La sectionLa trame STM-1 (ITU-T G.707)Sur-dbit de la trame STM-1Le sur-dbit de section SOHSymbolique des fonctions SDHTraitement des alarmes en SDHProtection et restaurationRestaurationProtection de chemin (trail)Configuration de protection : considrations topologiques Configurations de protection partage Basculement de protection: aspect directionnelBasculement de protection : aspect temporelLa protection 1+1Sub-Network Connection Protection (SNC-P)Sub-Network Connection Protection (SNC-P)Protection de sectionProtection de section en pt ptProtection partage de section sur un anneau : MS-SPRING*Anneau MS-SPRING 4 fibres : Basculement de sectionAnneau MS-SPRING 4 fibres : Basculement danneauAnneau MS-SPRING 4 fibres : Panne dun nudPrincipaux quipements SDHConfigurations dutilisation des quipements SommaireIP sur toutLa SDH de nouvelle gnrationGFP: Generic Framing Procedure (G.7041)La trame GFP client (User GFP frame)Le mode GFP-T transparentLe multiplexage des trames GFPLa Concatnation Virtuelle (VCAT)Routage diffrenci des VC dans le rseauLCAS: Link Capacity Adjustment SchemeConcatnation virtuelle et transport dEthernetUtilisation combine de VCAT+LCAS+GFPSommaireconcept du Digital WrapperCouches OTN (dfinies dans G.872)Digital WrapperOTN : format de trameEmpilement des diffrentes couchesSommaireConclusionsAnnexe: Normalisation Internationale UIT-T de la SDH

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