pdh moi.docx

7/22/2019 PDH MOI.docx

1/32

La technologie PDHDfinition

La hirarchie numrique plsiochrone ou PDH (en anglais

Plesiochronous Digital Hierarchy) est une technologie utilisedans les rseaux de tlcommunications afin de transporterd'importantes quantits de donnes par fibre optique ou ondesradio par exemple. Le terme plsiochrone vient du grecplesio (proche) et chronos (temps) et reflete le fait que lesrseaux PDH o diffrentes parties sont presque parfaitementsynchronises.

Hirarchie europenne

Pour parvenir au multiplexage de plusieurs voiestlphoniques, simultanment sur un mme circuit, lesEuropens ont adopt la trame MIC qui permet de multiplexer30 canaux de parole, avec signalisation et synchronisation, surun support 2,048 Mbps.

Ce format est appel E-1.A partir de ce multiplexage de base, toute une hirarchie a

t dfinie base sur un multiple du canal de base 64 kbps.E-1 = 2,048 Mbps ( 30 voies )

E-2 = 8,448 Mbps ( 120 voies )

E-3 = 34,368 Mbps ( 480 voies )

E-4 = 139,264 Mbps ( 1920 voies )

Cette hirarchie pour la tlphonie "numrique" estcomparable la hirarchie dfinie pour le multiplexage"analogique" en frquence.Le multiplex primaire 30 voies est regroup par ensembles de4 pour fournir un multiplex du second ordre de 120 voies 8,448 Mbps. Ce dbit est lgrement suprieur la somme des

4 dbits primaires car on insre dans la trame 8 Mbps des


2/32

octets de bourrage pour individualiser les 4 multiplexconstituants et pour ne pas synchroniser entre eux ces derniers( chaque circuit 2 Mbps fonctionne avec son horloge propre ).

Plsiochronous vient du grec et signifie "presquesynchrone"

Hirarchie amricaine (et japonaise)

Les Amricains ont adopt un multiplex de 24 voies appel

PCM( Pulse Code Modulation ).L'chantillonnage s'effectue 8000 fois par seconde ( 8 000Hz )Le codage s'effectue sur 7 bits ( 128 chelons ).Le dbit utile par voie est donc de 8 000 x 7 = 56

kbps;

Un bit par voie sert la signalisation de cette voie.Un bit est ajout pour la synchronisation de la trame

de 125 s.Le dbit sur le support est donc de :(7 + 1) bits x 24 = 192 +1 = 193 x 8 000 = 1544 kbps


3/32

Hirarchie amricaine

La hirarchie amricaine et japonaise est similaire celledu reste du monde mais moins rgulire. Elle n'est pas un multiple du canal de base ( 64 kbps )

car les bits de synchronisation ne sont pasproportionnels aux nombre de voies transportes.

Le multiplex de base est appel DS-1DS-1 = 1,544 Mbps (30 voies )

DS-2 = 6,312 Mbps (120 voies )DS-3 = 32,064 Mbps (Japon )DS-3 = 44,736 Mbps ( Etat Unis )

Support de communicationHirarchie PDH :

urope tats Unis JaponE-4 = 139,264 Mbps

E-3 = 34,368 Mbps DS-3 = 44,736 Mbps 32,064 Mbps




4/32


5/32


6/32


7/32

Multiplexage

Signal 1

Signal 2

Signal 3

Signal 4

Signal

Rsultant


8/32

Multiplexage

Hirarchie PDH Europenne :

MUX ordre 1 (Trame MIC) 2,048 Mbps = 5.10-5( 102 bits)

MUX ordre 2 (TNM 2/8) 8,448 Mbps = 3.10-5( 253 bits)

MUX ordre 3 (TNM 8/34) 34,368 Mbps = 2.10-5( 687 bits)

MUX ordre 4 (TNM 34/140) 139,264 Mbps = 1,5.10-5( 2089 bits)

TNM 2/8Synchronisation des signaux plsiochrones


9/32

Pour multiplexer des signaux numriques plsiochrones,on passe par une phase intermdiaire qui est de lesrendre synchrones.

Pour cela on utilise une justification positive qui consiste augmenter le dbit de chaque signal incident pourl'amener un dbit commun.Insertion non systmatique d'un bit (J) par trame

incidente dans un emplacement (PJ = positionnement dejustification).

PJ = soit bit J soit bit de donne.

Ces dbits sont nouveau augments jusqu' un dbitutile pour former la trame (MVT).


10/32

1er secteur

Un bloc de service de 12 bits

Un MVT de 10 bits (1111010000)Une alarme distanteUn bit de parit

50 bits d'informations pour chaque signal incident

2me et 3me secteur

Un bit IJ pour chaque signal incident

52 bits d'informations pour chaque signal incident


11/32

4me secteur

Un bit IJ pour chaque signal incidentUn emplacement PJSoit un bit J de justificationSoit un bit d'information51 bits d'informations pour chaque signal

incidentCalcul des deux dbits moyens

Calcul de la dure de la trameT = Nombre de bits mis par trame / dbit de la trameT = 4 x 212 / 8,448 x 106T = 100,379 s

Calcul des dbits maxi et mini des trains incidents

Dbit m in im um (d)d = Nombre de bits mis / dure de la trame

d = 50 + 52 + 52 + 51 / 100,379 x 10-6

d = 2,042 Mbps

Dbit max im um (D)

D = Nombre de bits mis / dure de la trame

D = 50 + 52 + 52 + 52 / 100,379 x 10-6

D = 2,052 Mbps


12/32

Une liaison 600Mbit/s utilisant la hirarchie numrique

plsiochrone

Limitations de la PDH

Manque de visibilit des affluents bas dbits.La technique de multiplexage est complexe en raison duplsiochronisme des sources.Les dbits proposs sont limits : le multiplexage n'tantpas un simple entrelacement de bits, la technologie des

ASICs ne suit plus.La trame PDH ne contient pas doctets rservs l'exploitation. Sauf le CRC.Pas de gestion standardise.Pas d'interoprabilit hauts dbits entre les continentspuisque les dbits sont diffrents.


13/32

Le dfaut le plus gnant des hirarches plsiochrones estque le dmultiplexage peut tre laborieux.

Dans un porteur T3, si on veut dmultiplexer un canal-voixprcis contenu dans un certain T1 sous-jacent,

il va falloir d'abord dmultiplexer T3 en les divers T2 qui y sontcontenus,dmultiplexer ces T2 en les divers T1, etc.C'est coteux en temps.

Dans les annes 1987 1989 une nouvelle technologie estapparue sous le nom de Hirarchies numriquesSYNCHRONES

SDH Synchronous Digital Hierarchy

En bref, ces techniques consistent se rfrencer unehorloge atomique de trs grande stabilit, ajouter des tramesde synchronisation et de reprage supplmentairesassurant une meilleure synchronisation et la possibilit dereprage externe des emplacements des flux transports

De la PDH(les annes 1970) vers la SDH(les

annes 1990)

La hirarchie courante PDH (Hirarchie NumriquePlsiochrone) a volu principalement pour rpondre lademande de la tlphonie (voix). La disponibilit de la bandepassante a conduit la prolifration des nouveaux services,autres que la voix, principalement pour les besoins des clientsprofessionnels. L'offre de ces nouveaux services a entran son tour la ncessit pour les oprateurs tlcoms de pouvoirassurer la flexibilit de fournir de nouvelles connexions ou dedistribuer dynamiquement la capacit.La PDH est capable de multiplexer et de transporter deslments binaires de dbit infrieur en les transmettant des


14/32

dbits suprieurs. Le multiplex lve les dbits infrieurs unevaleur suprieure par injonction d'lments binaires de

justification, avec une indication de leur prsence dans la trame

rsultante. Cette technique d'introduction de signauxsupplmentaires ne permet pas d'accder aux composantesoriginelles sans dmultiplexer compltement le format rapide.Par exemple, pour fournir une ligne 2Mbit/s plusieursmultiplexages et dmultiplexages doivent tre faits pourl'extraire d'un canal rapide 140Mbit/s. L'incapacit d'identifierun canal individuel dans un flot haut dbit, l'absence des

moyens efficaces pour la surveillance de la qualit detransmission et la structure de la trame non dimensionne pourtransporter les informations de management du rseau etdesquipements sont les limitations principales de PDH - ellespeuvent tre acceptables en tlphonie, mais pas dans unrseau de services.


15/32

La technologie SDH

Larrive de la SDH

La SDH offre des avantages significatifs sur la PDH. LaSHD repose sur une trame numrique de niveau lev quiapporte, en plus du haut dbit (plus lev qu'en PDH) .

La demande croissante de la part des oprateurs pour denouveaux services tlcoms large bande a donc t l'origine des travaux sur les rseaux optiques synchrones ds

1984.Toute la difficult de la normalisation a t de trouver uncompromis entre les intrts amricains, europens et japonaisafin de garantir l'interconnexion des diffrents rseaux desoprateurs

Hirarchie synchrone

Les supports physiques sont maintenant numriqueset une nouvelle hirarchie a du tre dveloppe :

SONET ( Synchronous Optical NETwork ) enAmrique du nordSDH en Europe

Ces nouvelles hirarchies prennent toujours en comptela numrisation de la parole suivant un chantillonnagetoutes les125 s, mais elles sont compltement synchrones :

une trame est mise toutes les 125 s,la longueur de la trame dpend de la vitesse detransmission.


16/32

SONET

SONET est au dpart une proposition de BELLCORE(BELL COmmunication REsearch) puis un compromis a ttrouv entre les intrts amricains, europens et japonaispour l'interconnexion des diffrents rseaux des oprateurset les rseaux nationaux.SONET est devenu une recommandation de l'UIT-T.

C'est une technique de transport entre deux nuds quipermet l'interconnexion des rseaux.La hirarchie des dbits tant diffrente sur les trois

continents, il a fallu trouver un compromis pour le niveau debase.C'est le dbit de 51,84 Mbps qui forme le premier niveauSTS-1( Synchronous Transport Signal, level 1 ).

Synchronous Digital Hierarchy

La recommandation SDH a t normalise par L'UIT-T (1988).

G.707 - Synchronous digital bit rate

G.708 - Network Node Interface for SDHG.709 - Synchronous multiplexing structure

La hirarchie SDH reprend celle de SONET.

Le niveau 1 de SDH est le niveau 3 de SONET.hirarchie numrique synchrone ou SDH (en anglais

Synchronous Digital Hierarchy) est un ensemble de protocolespour la transmission de donnes numriques haut dbit.

matrialise par des brasseurs, installs dans les rseauxd'oprateurs. Il relve du niveau 1 du modle en couches de


17/32

l'ISO et correspond SONET aux tats-Unis. En pratique, cesprotocoles sont utiliss par les oprateurs detlcommunication pour leur rseau, mais la SDH fait aussil'objet de services vendus aux entreprises, comme l'offre

SMHD de France Tlcom, une offre de boucle(s) privative(s)base sur la technologie SDH.

C'est un rseau de distribution d'horloge qui permet ladlivrance de bits en synchronisme de l'horloge de rfrence.

L'intrt de la SDH est la richesse des fonctions de

gestion, de surveillance, d'alarmes et d'autocicatrisation.Par ailleurs, la SDH constitue la troisime gnration de lahirarchie de multiplexage des infrastructures des oprateurso elle succde la PDH (E1, E2, E3, etc. en Europe, T1, T2,T3, etc. aux tats-Unis). Ses dbits sont appels STM-i avecle STM-1 gal 155 Mbit/s. STM signifie SynchroniousTransfert Module. Le STM-64 correspond un dbit de 10Gbit/s o la SDH commence tre concurrence... par

Ethernet.SDH la relve du PDH

Mieux qu'un surcoit de dbit, SDH apporte d'abord unmultiplexage simplifi du dbit de chaque abonn. A ce jour, lepremier multiplexeur PDH concentre 30 voies 64 K bit/s surun circuit 2 M bit/s. Le suivant rcupre quatre de cescanaux pour les fusionns en une artre de 8 M bit/s. Lamme multiplication s'opre sur ce calibre pour donner uneligne de 34 M bit/s et pour finir, un conduit 140 M bit/s.Chaque point d'accs impose une cascade de dmultiplexeursde mme hirarchie l'autre bout du rseau, afin d'extraire lessignaux numriques propres chaque utilisateur. Une tellecontrainte pse sur les cots d'exploitation et restreint l'offre deservice haut dbits aux seules zones urbaines. A l'oppos, lesbrasseurs SDH autorisent l'injection et l'extraction d'un affluentsans restriction de dbit, l'image d'un changeur autoroutier


18/32

prt accueillir ou driver n'importe quel flux de vhicules.Outre cette fonction de multiplexage, les brasseurs SDHdisposent de surdbit d'exploitation ddi la maintenance durseau. Cette facilit explique l'origine de SDH, une

technologie de transmission base sur le concept Sonet(Synchronous Optical Network) dvelopps par leslaboratoires Bellcore en 1985.

A cette poque, l'anarchie conscutive ladrglementation du march tlcom amricain (2000

fournisseurs ce jour) a contraint les oprateurs s'interconnecter entre eux. Or les lignes T1 (1,5 M bit/s) et T3(45 M bit/s) dpourvues de voie de service ddie l'exploitation se prtaient mal cette entreprised'interoprabilit. Cette carence justifiait elle seule ladfinition rapide d'une technologie de transmission rellementdvoue aux rseaux des oprateurs. Pour la premire foisavec SDH, un standard tlcom international tait n sur le

papier avant mme toute exprimentation. Cette anecdotelaisse planer un doute sur la compatibilit entre les versionsSonet et SDH/CCITT. A priori il n'existe pas d'incompatibilitau niveau STS-3/STM-1". Une chose est sre, le niveau debase de Sonet (STS-1) diffre de la trame de baseeuropenne. Son dbit de 51,84 M bit/s permet de supporterles paliers de dbits PDH nord-amricains et europens. C'estd'ailleurs le niveau STS-1 qui a servi de dnominateur de

calcul au dbit SDH commun STS-3 155 M bit/s. Le CCITT aretenu ce premier calibre pour pouvoir accueillir un signal E4de 140 M bit/s et rebaptis ce niveau STM-1 (SynchronousTransport Module). En France, SDH se confinera longtemps ce dbit.


19/32

Support de communication

Hirarchie SDH :

SDH (Europe - Japon) SONET (US)

STS - 1 51,840 Mbps

STM - 1 STS - 3 155,520 MbpsSTM - 3 STS - 9 466,560 Mbps

STM - 4 STS - 12 622,080 Mbps

STM6 STS - 18 933,120 Mbps

STM - 8 STS - 24 1244,160 Mbps

STM16 STS - 48 2488,370 Mbps

SDHLa trame de base est appele STM-1( Synchronous Transport Module level 1 )

La Ncessit de la SDH


20/32

Les concepts de la SDH rpondent un certain nombred'objectifs qui sont la flexibilit, la visibilit, la Facilitd'exploitation, la prise en compte des volutions futures vers les

hauts dbits et l'interconnexion des systmes.Ces notions sont dcrites comme suit :La flexibilit d'un systme de multiplexage se

mesure d' une part par la facilit de la rorganisation du trainrsultant, et d'autre part par la possibilit de transporter dansce train des dbits varis. Il est donc possible daccder auxaffluents bas dbits sans le besoin de dcomposer tout le

signal haut dbit.La souplesse accrue par la possibilit dextraire oudinsrer directement un signal constituant des lignes

multiplexes :Le principe de multiplexage retenu par la SDH est lemultiplexage synchrone. Ce type de multiplexage procureune visibilit directe des signaux composants l'intrieur

d'une trame 155 Mbit /s. On peut alors extraire ouinsrer des affluents, et rorganiser le multiplexage sanseffectuer l'ensemble des oprations de multiplexage /dmultiplexage.De plus il est possible de transmettre dans une trame

synchrone des dbits non normaliss G 703 comme lATM.Les multiplexeurs de la hirarchie plsiochrone actuelle

disposent de quelques lments binaires de rserve quipeuvent tre utiliss pour effectuer des contrles de qualitentre deux quipements de multiplexage dun mme niveau .

Cependant le dbit disponible reste faible en limitant lespossibilits d'exploitation et de maintenance.

Le fait que la SDH soit essentiellement oriente vers la

transmission sur fibres optiques, a permis de diminuer lescontraintes de dbit. Une part relativement importante du dbit


21/32

peut donc tre rserve aux diffrentes fonctions d'exploitationet de maintenance, elles existent aux diffrents niveaux dfinisdans la SDH.

La possibilit dvoluer vers des hauts dbits, dont les

systmes de surveillance des quipements de transmissionsont spcifiques aux constructeurs qui dfinissent les codes oules trames des lignes, et les types d'embrouillage. Dans la SDH,les trames de haut dbit sont construites par le multiplexagesynchrone d'une entit de base. Cette entit de base; dfinit

donc implicitement tous les hauts dbits n'tant en principe quetechnologique .Chaque trame est obtenue en rajoutant un dbitde gestion au multiplexage des entits de base.Lincompatibilit des systmes de transmission aux dbits

normaliss. Il est donc pas possible d'interconnecter deuxsystmes provenant de constructeurs diffrents sansredescendre au niveau des jonctions normalises (appel Mid

Span Meet au U.S.A)( 45 Mbit /s aux U.S.A , ou 140 Mbit /sen Europe).La SDH normalise une famille d'interface de lignes

optiques permettant cette interconnexion, qui ncessite au-delde la normalisation de la trame, une normalisation desparamtres optiques et des rgles d'exploitation des systmes.

Llaboration dune srie de recommandations (1988), ens'inspirant du rseau optique amricain (SONET) et desnormes europennes. Le dbit de la trame de base STM1(Synchronous Transport Module) est de 155.520 Mbit /s, quiest compatible avec le premier ordre de multiplexage deshirarchies amricaines (1544 kbit / s), et le premier ordreeuropen (2048 kbit / s).


22/32

La compatibilit de la trame SDH avec le modle OSI, quise situe aux niveaux 1 et 2 du modle. Cette cohrencepermet une adaptation de la trame SDH avec les rseaux

informatiques. Elle permet dinterconnecter des rseauxdistribus dans le monde entier.

TOPOLOGIE DES RESEAUX SDH/SONET :

L'architecture d'un rseau SDH est dtermine partir d'un

certain nombre de considrationsFondamentales telles que :

Respect du dbit et du synchronismeAssurer le transport dans un temps minimumCapacit du rseau palier automatiquement sesdfaillances au moins partiellement pour assurer le

transport des donnes vitales


23/32

Le raccordement des usagers sur le rseau d'oprateur sefait sur des quipements de multiplexage spcifique : MIE(Multiplexeur Injection Extraction), ou ADM (Add DropMultiplexer).


24/32

Il existe trois types de topologie pour les rseaux SDH :


25/32

l'architecture en anneau est celle qui rpond le mieux ces considrations, cependant, on constate dans la pratique

qu'un mlange de topologies, anneau, arborescent et maillest parfois utilis.

Rseau en anneau (b) : rseau arborescent (c) : rseau maill

Architecture en anneau mono fibre

Cette architecture dite aussi en anneau unidirectionnelprsente l'inconvnient que le temps de transmission entredeux nuds estdiffrent selon le sens du flux. Le temps detransmission B A est suprieur au temps de transmission A B.Comme les trames transmises contiennent des informationsconcernant les trames reues (qualit de transport parexemple), les retards de dtection peuvent tre prjudiciables

la procdure des changes.


26/32

Architecture en anneau bidirectionnel

Cette architecture ne possde pas l'inconvnient de la

Configuration mono fibre, elle est constitue d'une paire defibre, chaque fibre transporte le trafic dans un sens. Elle permet

aussi une meilleure gestion des trafics sur les diffrentstronons du rseau.

Chaque nud reoit un flux de donnes, il extrait le trafic qui luiest rserv et l'achemine vers l'extrieur de l'anneau et relaie lereste du flux vers le nud suivant.On peut aisment vrifiersur l'anneau de Fig. 1-3 que le trafic est rparti de sorte que leflux transport par chaque tronon est gal la somme des fluxde 3 paires de nuds. Par exemple le tronon AB transporte leflux A B mais aussi les flux E B et A C. Imaginons que ce

tronon est arriv son dbit max alors que A besoin d'undbit plus important vers C, on peut alors essayer (dans lamesure du possible) d'acheminer l'excdent du flux A C surl'autre fibre travers les nuds E et D. Il faut tou t de mmeremarquer que ces deux flux n'auront pas les mmes dlais etqu'il faut prendre les prcautions ncessaires suivant lasituation.


27/32

Le conduit le plus court est dit conduit mineur, l'autre estdsign par conduit majeur.

La protection dans les rseaux SDH

Pour faire face aux dfaillances techniques, la SDH rserve descircuits physiques ou logiques qui seront utiliss en cas dedifficults de transmission comme la rupture d'une fibre ou ladfaillance d'un quipement de rseau. Dans certaines

architectures, les circuits de rserve, peuvent en tempsnormal, servir transporter des dbits supplmentaires (moinsprioritaires).

En cas dfaillance, des dlais de reprise sont gnrs, ilssont gnralement compris entre 50 et 100 ms et peuventatteindre dans certain cas critiques des dures allant jusqu'10 s.

Protection 1 + 1Cette protection prvoit un deuxime support de secours quiprend le relais en cas de dfaillance du circuit normal. Le circuitde secours dpend de l'architecture, il peut tre constitu d'unefibre en cas d'un rseau unidirectionnel, ou d'une paire de fibreen cas d'un rseau bidirectionnel.


28/32

Protection :


29/32

La trame SDH de base

Le temps de base correspond toujours 125 s ( 8

000 trames par seconde ).Chaque trame comprend 9 ranges de 270 octets.La zone de supervision comprend 9 octets en dbutde range pour dlimiter et gerer la trame.L'information transporte est indique par un pointeursitu dans la zone de supervision.La zone d'information forme un conteneur virtuel,

l'information peut dborder d'une trame sur lasuivante, la fin est repre par un "pointeur de fin"dans la zone de supervision.

La trame SDH de base ( STM-1 ) :


30/32


31/32

Le SOH est utilis pour la gestion des sectionsde ligne de transmission :

Verrouillage de trames

Multiplexage et dmultiplexage de tramesScurisation automatique des liaisons

Le RSOH est ddi la gestion des sectionsde rgnration, il est donc trait au niveau desrpteur-rgnrateurs.Le MSOH est ddi la gestion des sections

de multiplexage, il est donc trait au niveau desterminaux de ligne.


32/32

Dfinition des lments de la hirarchie synchrone:

La notion de pointeur.

Pour pouvoir remplir un VC avec un affluent et le projeterdans la trame SDH, tout en pouvant le localiser immdiatement,la SDH utilise un pointeur,i.e. une adresse, semblable auprincipe de ladressage index : lide est donc de ne pas

placer le conteneur un endroit prcis dans la trame, ce qui

ncessiterait des mmoirestampons pour synchroniser,comme on la vu pour les commutateurs numriques (module

commutation de circuits ), mais bien dindiquer dans une zonemmoire appele pointeur, ladresse relative duconteneur parrapport au dbut de trame (voir fig.4) . Pratiquement, le VCflotte donc lintrieur des trames et est le plus souvent enchevauchement sur 2 trames conscutives.

Le pointeur a 2 fonctions importantes :rattraper le dphasagedes trames synchrones et assurer la synchronisation destrames asynchrones (point 1.6) .

En pratique, les signaux (VC) sont transports dans destrames synchrones qui lorsquellesentrent dans un nud SDHqui va les manipuler (e.g. un multiplexeur) ont unephasequelconque par rapport lhorloge de rfrence du nud; le

noeud va ds lors aligner ces signaux en les plaant dans destrames gnres localement : pour cela , il lui suffit derecalculer (rajuster) la valeur du pointeur pour tenir compte dela diffrence relative de phase (voir fig.5).

Les pointeurs rsolvent donc le problme dalignement des

trames synchrones sans ncessiter de mmoires-tampons.

pdh moi.docx

Documents