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Module RES411: introduction la SDH
La transmission et les rseaux optiques de transport
Introduction la SDH
Michel MorvanDpartement doptique
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 7 -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
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- 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
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- 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.
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- 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
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- 11 -
La gense : le rseau tlphonique hirarchis
Local
Local
Interurbain
Interurbain
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- 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
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- 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)
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- 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
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- 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
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- 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.
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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.
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- 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
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- 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:
+
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- 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
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- 24 -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
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- 25 -Multiplexeur numrique TDM
Dbit agrgat > dbits affluents
Affluents(composantes)
Agrgat(signal
rsultant)
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- 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)
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- 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)
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- 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
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- 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
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- 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.
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- 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.
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- 32 -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
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- 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.
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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)
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- 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)
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- 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
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- 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
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- 41 -Construction de la trame SDH
C-nPOHpointeur
Conteneur (C)
Conteneur virtuel (VC)
AU ou TU
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- 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.
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 48 -Gigue
La gigue est dfinie comme la dviation temporelle des transitions du signal numrique par rapport leur position idale.
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- 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.
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- 50 -
Comment transmettre la synchronisation?
#
PRC
US
US
US
US
#US
US#
Distribution arborescente de la synchronisation
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- 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.
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- 52 -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
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Module RES411: introduction la SDH
Architecture fonctionnelle du rseau SDH
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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Module RES411: introduction la SDH
Conduits et sections
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- 59 -
Conduits et sections : analogie postale
Conduit: circuit de bout en bout travers un rseau entier
Section: chemin entre deux nuds
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- 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.
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
-
Module RES411: introduction la SDH
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)
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- 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
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Module RES411: introduction la SDH
Protection et restauration
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- 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.
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- 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.
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- 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
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- 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.
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- 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
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- 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
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- 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.
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- 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.
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- 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)
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- 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
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- 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)
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- 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)
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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Module RES411: introduction la SDH
Equipements SDH
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- 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
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- 89 -
Configurations dutilisation des quipements
Ouest Est
EstEst
Est Ouest
OuestOuest
Anneau
Bus
Point point
Dos dosPoint Multi-points
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- 90 -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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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)
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- 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
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- 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
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- 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.
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- 98 -
Routage diffrenci des VC dans le rseau VCG
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- 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.
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- 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
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- 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
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- 102 -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
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- 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)
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 109 -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
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- 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.
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- 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