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V14tran 1 Evoluzione rete di trasporto A.Vailati.

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Presentazione sul tema: "V14tran 1 Evoluzione rete di trasporto A.Vailati."— Transcript della presentazione:

1 v14tran 1 Evoluzione rete di trasporto A.Vailati

2 v14tran 2 Cavo telefonico

3 v14tran 3 Fibre Ottiche CORE CLADDING RIVESTIMENTO PRIMARIO GUAINA PROTETTIVA Minuscolo e flessibile filo di vetro costituito da due parti con indici di rifrazione diversi. Diametro esterno inferiore al millimetro.

4 v14tran 4 Rette di trasporto La topologia della rete di trasmissione dipende dalla distribuzione del traffico e dai requisisti di disponibilità Questi sono indipendenti dalla tecnologia Le reti trasmissione nazionali ed internazionali continueranno ad essere parzialmente magliate la protezione della via avviene con la funzione di reistradamento In caso di long distances occorre una protezione di linea adizionale Le reti regionali continueranno d essere ad anello la protezione avviene con reistradamento o con BLSR bidirezionale Line switched Rings

5 v14tran 5 Trasmissione La tendenza della trasmissione e verso un aumento della banda trasportata :STM16 verso STM 64 (da 2 a 40 Gbps) Altra tendenza verso rete AON all optical Network L'aumento della banda trasportata diminuisce il costo per bit.Sistemi con 4 volte la banda raddoppiano solo il costo La riduzione degli apparato aumenta l'affidabilità La rete totalmente ottica inizierà dal regionale la tecnologia WDM e una tecnologia intermedia ma un passo necessario verso la rete AON

6 v14tran 6 Scala dei bit Kilobit = 10e3 bit Megabit = 10e6 bit Gigabit = 10e9 bit Terabit = 10e12 bit Petabit = 10e15 bit Exabit = 10e18 bit Zettabit = bit Yotabit = bit

7 v14tran 7 Banda Narowband : fino a 64 Kbps Wideband : da 64Kbps a 2 Mbps (n x 64) Broadband : oltre il 2 Mbps

8 v14tran 8 Gerarchie numeriche

9 v14tran 9 Transmission Cost Reduction pair cable 9.5mm coax 4.4mm coax optical fibre year relativeannualcharges speech ccts: , ,000 10Gb/s 140Mb/s pair cable carrier 3MHz 4MHz 12MHz 4MHz 12MHz 60MHz 140Mb/s Optical Fibre 2.6/9.5mm coax analogue FDM 2,700 microwave radio analoguedigital 11GHz140Mb/s 4&6 GHz QPSK6GHzFM/FDM 4GHz 2 GHz 1.2/4/4 mm coax

10 v14tran 10 Fase 1: FPotenziamento della rete SDH nei livelli regionale e locale SDH (fibra e ponte radio) FIntroduzione dei nuovi DXC4/4 di alta capacità (SXD) in coesistenza con gli attuali RED 4/4 sotto la gestione di rete SGF; riduzione del numero dei nodi fino alla completa radiazione dei RED4/4 FIntroduzione dei sistemi WDM

11 v14tran 11 Fase 2: FGestione unificata mediante SGSDH di tutta la rete SDH compreso il livello di transito basato sui crossconnect 4/4 di nuova generazione FDiffusione dei sistemi WDM FCreazione del livello ottico basato su OXC / OADM

12 v14tran 12 PDH The Basics

13 v14tran 13 Analog Speech Channel Bandwidth 4 KHz slot for Speech Channel Bandwidth 300 Hz 3400 Hz

14 v14tran 14 Pulse Code Modulation (PCM) 8,000 samples/second x 8 bits/sample = 64 kb/s digital bit stream (one timeslot) Sample Quantiser Encoder Anti Alias Filter

15 v14tran 15 Basic Characteristics of a Line Code Stabilises or eliminates DC line component –Binary signals have a DC component –Decision circuits rely on a known reference point Contains adequate timing information for clock recovery Controls spectral bandwidth Examples of Line Codes –AMIAlternate Mark Inversion –CMICoded Mark Inversion –HDB3High Density Bipolar with max of 3 zeros

16 v14tran 16 Examples of Line Coding Sequence Binary AMI HDB V Alternate Mark Inversion: Mark is a 1 High Density Bipolar with a maximum of 3 Zeros is for maintaining sufficient number of 1s in the data stream

17 v14tran 17 Multiplexing and Digital Transmission Signal Flow A BBBB B A A AA Low speed inputs High speed output F AA A A Mux BB B F = Framing bit Low speed inputs are scanned sequentially Framing bits are added to locate the beginning of the first timeslot BufferBufferBufferBuffer

18 v14tran 18 Asynchronous Multiplexing Asynchronous Multiplexing is designed to accommodate timing differences in low speed signals Sometimes input timeslots arent available for multiplexing; the input timeslot is filled with a stuff bit Control bits are used to indicate this condition (not shown) BBBB B A A A AA Low speed inputs High speed output F B SB Mux AA B F = Framing bit S = Stuff bit A BufferBufferBufferBuffer Timeslots

19 v14tran 19 Bit and Byte Interleaving Mux BufferBufferBufferBuffer Mux BufferBufferBufferBuffer Bit Interleaving (PDH) Byte Interleaving (SDH) T1T2T3 T1T2T3T1T2T3 T1T2T3 A B C X Y Z XB A Y C Z

20 v14tran 20 G.704 Framing format for Mbit/s 32 Voice Channels One Multiframe One Frame 125µs One frame 125µs 3.9µs Line Bit Rate: Mb/s Time Slot Rate: 64 Kb/s Channel time slots Frame slots

21 v14tran 21 G.704 Framing format for Mbit/s TS0 TS1630 channels: Dedicate TS0 for CRC-4 error checking, Frame Alignment Signal (FAS), NFAS, and distant frame alarm indicator. Dedicate TS16 for signalling (A,B,C, & D on hook/off hook) and a Multi Frame Alignment Signal (MFAS) TS1631 channels: Same as 30 channel, but TS16 is used for voice/data. Signalling is accomplished by an external method like SS#7. 32 channels: All timeslots (TS) used for voice/data

22 v14tran 22 Higher Order Multiplexing Hierarchy X4 X Mbit/s Mbit/s Mbit/s 560 Mbit/s CH.2 CH.3 CH.4 64 Kbit/s (Each Input Channel) X4 CH.2 CH.3 CH.4 X4 CH.2 CH.3 CH Mbit/s

23 v14tran 23 Le Gerarchie trasmissive Gerarchie PDH USAEuropa T1 - DS Mbps T3 - DS Mbps E Mbps E Mbps E Mbps Gerarchie SDH USA: SONETEuropa: SDH OC-3c / STS-3c Mbps STM Mbps STM Mbps OC-12c / STS-12c Mbps STM Gbps OC-48c / STS-48c 2.4 Gbps TAXI (FDDI) 100 Mbps ALTRI 25.1 Mbps 51 Mbps Mbps

24 v14tran 24 Struttura di Multiplazione ETSI STM-N AUG AU-4 VC-4 C-4 TU-3 VC-3 C-3 C-12 C-11 TU-2 TU-12 VC-2 VC-12 VC-11 Pointer processing Multiplexing Aligning Mapping Kbit/s Kbit/s Kbit/s 2048 Kbit/s 1544 Kbit/s TUG-2 x 1 x 3 x 7 TUG-3 x 3 x 1x N x 1 (*) (*) Disponibile per eventuali concatenazioni FILE MULTETSI

25 v14tran 25 Frame Structure STM-1 = 270 Columns 9 Rows Section Overhead Path Overhead Virtual Container Administrative Unit Administrative Unit STM-4 = 1080 Columns 125usec J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 A1 B1 D1 H1 A1 H1 A1 H1 A2 E1 D2 H2 A2 H2 A2 H2 C1 F1 D3 H3 C1 H3 C1 H3 K2K1 B2 D6 D5 D4 D9 D8 D6 D12 D11D10 E2Z2Z1 Z FFF 125usec125usec

26 v14tran 26 CARATTERISTICHE DELLA TRASMISSIONE SDH Estensione della gerarchia plesiocrona utilizzando bit rates più elevati resi accessibili grazie alle tecnologie ottiche Flessibilità: - Facilità di inserzione ed estrazione di tributari - Operazioni semplificate di multiplazione - Operazioni semplificate di riconfigurazione Possibilità di elevato grado di automazione nella gestione delle reti trasmissione Vasto insieme di bit di overhead facilmente accessibili per supportare funzionalità di OAM&P Struttura gestionale particolarmente evoluta, totalmente conforme ai principi della TMN e dell' OSI MANAGEMENT

27 v14tran 27 Architettura per rete SDH SGT DXC 4/4 DXC 4/3/1 DXC 4/4 DXC 4/3/1 SGT SGU RED 1/0 622 Mbit/s oppure 2.5 Gbit/s ADM-4 DXC 4/3/1 SGU LIVELLO 1 LIVELLO 2 Anello a 622 Mbit/s ADM-4 ADM-1 ADM-4 ADM-1 SAF DLC SL Anello a 155 Mbit/s ADM-1 MPX-1 Anello a 155 Mbit/s MPX-1 ADM-1 MPX-1 LIVELLO 3 Anello a 155 Mbit/s

28 v14tran 28 E R E R TL Tx Rx RX TX Trib S S TL Bridge permanente Collegamenti punto-punto (protezione 1+1 MSP) TX RX

29 v14tran 29 Rx Tx Rx Tx ADM Anello Bidirezionale (protezione a livello di MS) ADM A B C D B-E E-B E B-E E-B Condizione di funzionamento in caso di break di linea break di linea

30 v14tran 30 Gerarchia OAM Regen.Section Digital Section Trasmission Path Virtual Path Connection Virtual Channel Connection VC Link VP Link ATM Layer PY Layer F5 VC level F4 VP Level F3 Trasmission level F2 Digital Section Level F1 Regenerator Section level Connecting Point EndPoint

31 v14tran 31 Incremento prestazioni e livello di integrazione apparati SDH Maggiore capacità, in termini di massimo numero di porte, dei DXC (un valore attendibile per i DXC 4/4 è 2048 porte) (tutti) Maggiore livello di integrazione degli apparati per ridurne il numero richiesto in rete e quindi i costi (esercizio, gestione, impegno di spazio...) (tutti) Introduzione di apparati SDH compatti per installazione presso la sede dellutente (Alcatel, Marconi, Italtel) Integrazione di funzionalità ATM e/o IP negli apparati SDH (ADM e DXC) per un utilizzo più efficiente della banda, facendo anche multiplazione a livello di celle/pacchetti anzichè solo di flussi SDH (Alcatel, Lucent) Rapida evoluzione dei sistemi di linea ad alta capacità Disponibili sistemi di linea WDM per collegamenti punto-punto fino a Gbit/s e prevista evoluzione fino ad alcune centinaia di Gbit/s (Alcatel, Lucent, Ciena, Pirelli) Presto disponibili funzioni di protezione ottica (Alcatel, Lucent, Ciena, Pirelli) Gestione integrata con la rete SDH (EM e NM comuni) (Alcatel, Lucent) Innovazione delle tecnologie Rete di Trasporto: tendenze evolutive (i)

32 v14tran 32 Optical Networking: unopportunità per il futuro Tutti i costruttori sono impegnati nello sviluppo di apparati per Optical Networking secondo le seguenti fasi –1999: OADM a lunghezze donda fisse -> migliore sfruttamento dei sistemi punto-punto, ma soluzione rigida – : OADM configurabili -> anelli WDM; assenza di standard –oltre 2001: OXC -> reti magliate; tecnologia matura? convenienza? Le reti metropolitane- regionali potranno risultare trasparenti al formato dei segnali trasportati Per le reti di lunga distanza prevale la visione di rete opaca (con transponder) In attesa di veri OXC, sviluppo di DXC SDH con limitate funzionalità di permutazione ottica (piccola matrice ottica opaca integrata) (Alcatel, Lucent) Rete di Trasporto: tendenze evolutive (ii) Innovazione delle tecnologie

33 v14tran 33 Caratteristiche Incremento della capacità trasmissiva su di una tratta della rete per evitare la posa di nuove fibre Possibilità di realizzare collegamenti di lunga distanza con luso di amplificatori ottici Posizionamento dei costruttori Si distinguono diverse filosofie: -multiplazione WDM di canali a 10 Gbit/s (oggi 16 e in futuro 32-40) (Alcatel, Lucent) -multiplazione WDM di un numero molto elevato di canali a 2.5 Gbit/s (oggi e in futuro 128 ed oltre) (Ciena, Pirelli) -sviluppo di sistemi SDH a 40 Gbit/s e successivamente multiplazione WDM di alcuni canali a 40 Gbit/s (Alcatel, ma non è chiaro quando sarà disponibile un sistema commerciale) Tutti propongono funzioni di protezione ottica, ma con soluzioni di tipo diverso I fornitori di apparati SDH (Alcatel, Lucent, Marconi, Italtel) propongono lintegrazione con i loro sistemi di gestione della rete SDH (EM e NM comuni) gli altri (Ciena, Pirelli) propongono un loro EM da utilizzare da solo o collegato al NM della rete SDH (di un altro costruttore) Punti di attenzione Soluzioni proprietarie Occorre valutare la compatibilità dei sistemi WDM con la fibra DS (effetti non lineari) per il loro utilizzo sulla rete nazionale di Telecom Italia Sistemi di linea ad alta capacità

34 v14tran 34 MUX WDM OL A OADM Optical Networking fase 1: OADM fissi Caratteristiche Estrazione/inserimento di alcune lunghezze donda fisse su di un collegamento punto-punto Consentono un utilizzo più efficiente dei sistemi ad elevata capacità Posizionamento dei costruttori Tutti i costruttori dichiarano di disporre di OADM fissi entro il 1999 Punti di attenzione Soluzioni proprietarie Scarsa flessibilità dellarchitettura di rete derivante dalle limitazioni intrinseche dellapparato

35 v14tran 35 OADM Optical Networking fase 2: OADM configurabili Caratteristiche Estrazione/inserimento di alcune lunghezze donda selezionabili Architetture di rete ad anello con protezione ottica Applicazione in reti regionali e metropolitane Disponibilità di una versione a basso costo per reti metropolitane Posizionamento dei costruttori Tutti stanno sviluppando OADM configurabili Prodotti commerciali previsti nel Punti di attenzione Necessari standard per realizzare ambienti multi-vendor Anello WDM

36 v14tran 36 OXC Optical Networking fase 3: OXC Caratteristiche Instradamento di lunghezze donda su reti magliate Interconnessione di anelli Applicazione in reti backbone Posizionamento dei costruttori Tutti stanno progettando apparati OXC Non vi sono previsioni affidabili sulla disponibilità di questi apparati Esistono proposte di DXC SDH con integrata una matrice di permutazione ottica (integrazione fra un DXC ed un piccolo OXC) (Alcatel, Lucent) Punti di attenzione La tecnologia è matura per realizzare OXC di dimensioni utili? Occorre valutare la convenienza nellutilizzo di OXC in funzione del traffico in rete Rete magliata WDM OXC

37 v14tran 37 Architettura di riferimento della rete SDH Rete Nazionale 31 nodi di accesso alla rete nazionale (A1) 12 nodi di transito (A2, A3) Rete Regionale 2º Livello (28 anelli) 93 Nodi di Transito Trasmissivo (NTT) 1º Livello (166 anelli) 518 nodi (NT) Livello 0 circa nodi nodo di transito della rete nazionale (DXC 4/4) nodo di accesso della rete nazionale (DXC 4/3/1 e DXC 4/4) nodo di transito trasmissivo regionale NTT (DXC 4/3/1) nodo locale

38 v14tran 38 Evoluzione della struttura della rete di trasporto Livello ottico (AON) circa 25 nodi OXC Livello di Transito maglia di circa 30 nodi, di cui 18 nodi di accesso alla rete nazinale (A1) Livello Regionale circa 160 nodi di transito trasmissivo (NTT) Livello Locale circa nodi OXC / OADM nodo di transito della rete nazionale (DXC 4/4) nodo di accesso della rete nazionale (DXC 4/3/1 e DXC 4/4) nodo di transito trasmissivo regionale NTT (DXC 4/3/1) nodo locale

39 v14tran 39 WDM Network Elements WDM RINGS Optical ADD/DROP MULTIPLEXERS OXCs OPTICAL CROSSCONNECTS LINE SYSTEMS

40 v14tran 40 SISTEMA DI TRASMISSIONE BASATO SU WDM n Data #1 Data #2 Data #n MUXMUXMUXMUX i Rx 1 Rx 2 Rx n Data #1 Data #2 Data #n DEMUXDEMUXDEMUXDEMUX OA OA osc Canale di supervisio ne osc Canale di supervisio ne Capacità totale = singoli canali OA

41 v14tran 41 TRASMETTITORE PER UN SISTEMA WDM Terminali SDH, PDH,..., con interfacce ottiche Con trasposizione della lunghezza dondaCon trasposizione della lunghezza donda Amp. ottico 1 RxRx 2 RxRx n RxRx MUX: accoppiatore selettivo oppure passivo Con terminali coloratiCon terminali colorati TL1TL1 1 TL1TL1TxTx TL2TL2TxTx TLnTLnTxTx TL1TL1 2 TL1TL1 n MUXMUXMUXMUX Componenti chiave: Sorgenti a lunghezza donda selezionataSorgenti a lunghezza donda selezionata Amplificatori otticiAmplificatori ottici MUXMUXMUXMUX

42 v14tran 42 RICEVITORE PER UN SISTEMA WDM DEMUXDEMUXDEMUXDEMUX i n Amp. ottico Con demultiplexerCon demultiplexer Con splitter e filtri otticiCon splitter e filtri ottici Rx1Rx1 TL 1 Rx2Rx2 TL 2 RxnRxn TL n Rx1Rx1 TL 1 Rx2Rx2 TL 2 RxnRxn TL n n Componenti chiave: Demultiplexer ottico o selettore diDemultiplexer ottico o selettore di Amplificatore otticoAmplificatore ottico

43 v14tran 43 AMPLIFICATORI OTTICI (EDFA) PER WDM Applicazioni: booster, di linea, preamplificatoreApplicazioni: booster, di linea, preamplificatore Requisiti: alta potenza di saturazione, banda di guadagno piatta, basso rumoreRequisiti: alta potenza di saturazione, banda di guadagno piatta, basso rumore Prospettive: amplificatori con banda traslata ( nm) o ultra-larga ( nm), gain clampingProspettive: amplificatori con banda traslata ( nm) o ultra-larga ( nm), gain clamping Fibra drogata con Erbio ATCAPC LD PD WDM 1510/1550 nm IN WDM 980/1550 nm Monitor del segnale IN ATCAPC LD PD Splitter 5:95 Laser di pompa Canale di supervision e LD Monitor del segnale OUT Splitter 5:95 WDM 1510/1550 nm OUT PDPD PD

44 v14tran 44 ELEMENTI DI RETE PER OPTICAL NETWORKING Optical Cross-Connect (OXC) Optical Add-Drop Multiplexer (OADM) OADM IN OUT i j, k,... Rx e Tx locali i i i i i OXC i i i i Tx e Rx locali Convertitori di

45 v14tran 45 OPTICAL CROSS-CONNECT Componenti chiave: Mux/demux Matrici spazialiMux/demux Matrici spaziali Attenuatori per controllo di livelloConvertitori di lunghezza dondaAttenuatori per controllo di livello Convertitori di lunghezza donda Amplificatori otticiLaser a lunghezza donda selezionataAmplificatori ottici Laser a lunghezza donda selezionata

46 v14tran 46 WaveStar TM Bandwidth Manager Ring Integration - 16 Ring Office (STM-16 2-Fiber) ring #1,2 ring #3,4 ring #5,6 ring #7,8 Today:Tomorrow: ring #1,2 ring #3,4 ring #5,6 WaveStarTM Bandwidth Manager 16 STM-1s ADM ring #9,10 BB DACS 64 STM-1s 16 STM-1 ADM 16 STM-1 16 STM-1 16 STM-1s 16 STM-1 ring #15,16 16 STM-1 16 STM-1 ring #11,12 ring #13,14 ring #7,8 ring #9,10 ring #11,12 ring #13,14 ring #15,16 64 STM-1s 4 racks20 racks Reduces equipment costs by 30-60% Reduces installation costs Dramatically reduces space requirements (70-85%) Reduces network operations costs

47 v14tran 47 Significativa integrazione di funzioni diverse in un solo apparato: -Cross connect ottico opaco -DXC a larga banda -DXC 4/4 -Switch ATM -Router IP Progetto analogo di Alcatel: 2nd generation DXC Solo sulla carta o prodotto reale? Utile lintegrazione di DXC e OXC Lintegrazione di funzionalità ATM e IP può essere utilizzata solo se si modifica profondamente la struttura della rete di trasporto. Serve realmente? Lucent: WaveStar BandWidth Manager Optical Fabric WDM MUX STM-1 Fabric O/E Conv. O/E Conv. E/O Conv. STM-16/64 Fabric STM-1 Fabric ATM Fabric IP Router WDM MUX

48 v14tran 48 Network Management Integration Other Vendor NMS ITM-SC WaveStar 16/1 ADM155C ISM2000/ SLM2000 PHASE DACS VI SDH-CIT ITM-CIT CMISE FT2000 DDM2000 DACS III/IV NGLN ITM-SNC TL1 BWMOLS400G WAM OADM OLS40/ 80G 10G 2.5G ….. ITM-NM WaveStar TM SNMS ….. WaveStar TM CIT CORBA One Common Interface SNM EMS SNM EMS Embedded SDH Base Embedded SONET Base LCS One Vision IDM

49 v14tran 49 Integrazione nel TMN Italtel/Siemens Apparato field proven Elevato guadagno di sistema >60 km Completa copertura delle gamme di frequenza da 4 a 13 GHz Opzione per raddoppio dI capacità con riuso dI frequenza cocanale Utilizzo di tecnologia davanguardia per contrastare effetti di propagazione anomala: Diversità di spazio con nuovo combinatore WESt ATDE e XPIC realizzati con filtri adattativi digitali Commutazione con criteri di tipo Early Warning Ponti Radio per collegamenti dorsali: SRT RT/anno

50 v14tran 50 SXD: nuovo crossconnect 4/4 FMatrice non bloccante per VC-4 FCapacità fino a 2048 porte STM-1 eq. protette FRispondente al C.T di Telecom Italia FChiusura ed interconnessione di anelli multipli fino ad STM-16 FSchemi di protezione evoluti (BSHR, drop and continue, …) FEstese funzioni di supervisione (TCM) FAmplificatori/preamplificatori ottici integrati (interfacce STM-16) FOttiche STM-16 colorate per applicazioni WDM FElevata comunanza HW/SW con i sistemi SXA e SLD. -48/-60 V Allarmi2 MHz STM-1 el. 140 Mbit/s STM-1 STM-4 STM-16 (STM-64) QFOHEOW SXD 256 (+ 256) STM-1 eq. (0.72 m 2 ) RED 4/4 256 porte STM-1 non protette (1.62m 2 ) 1024 (+ 1024) STM-1 eq. (1.80 m 2 ) Ingombri in pianta

51 v14tran 51 Introduzione di SXD nella rete nazionale DXC 4/3/1 RED 4/4 SXD RED 4/4 Gestione SGF Gestione SGSDH Rete regionale e locale

52 v14tran 52 WL8: sistema WDM SLT16/SLD16... WLT8:Terminale multi-lunghezza donda... WTT8:Transponder (opzionale) WLT8 WTT8 WLP8 WLT8:Amplificatore ottico di linea FFino a 8 x 2,5 Gbit/s per coppia di fibre con WDM denso (ITU G.mcs) FEspandibile a 8+8 lunghezze donda mediante sostituzione dellunità MUX/DEMUX nei terminali FFino a 600 km senza rigenera-zione elettrica FTratte singole fino a 140 km (power budget di 40 dB) FSoluzione passiva per collega-menti metropolitani (14 dB)

53 v14tran 53 Add-drop ottico (OADM) WMUXWMUX WDMUXWDMUX W P E-W SELECT 2.5 Gbit/s TRIB... FBasato sullesperienza sistemistica e tecnologica dei progetti preindustriali WOTAN e MOONE FEstensione ed integrazione dei sistemi WDM della famiglia WL8 FArchitettura espandibile per 8, 16, 32 portanti ottiche FGestione integrata con sistemi SDH WMUXWMUX WDMUXWDMUX E-W MATRIX W-E MATRIX


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