DICO - Università di Milano RETI NON LOCALI GERARCHIE PDH E SDH Gianfranco Prini DICO - Università di Milano gfp@dico.unimi.it

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ARGOMENTI Gerarchie plesiocrona e sincrona PDH: carrier system di serie T ed E MUX sincrono di T0/DS0 in T1/DS1 MUX sincrono di canali E0 in E1 MUX asincrono dei livelli superiori SDH: licelli gerarchiciin EUR e USA Formato della trama e VC MUX sincrono dei livelli superiori

GERARCHIA PLESIOCRONA E GERARCHIA SINCRONA PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy): i clock degli apparati di una stessa rete lavorano a frequenze simili ma non identiche SDH (Synchronous Digital Hierarchy): gli apparati di una stessa rete utilizzano un unico clock di riferimento

PDH: CARRIER SYSTEM DI SERIE T E DI SERIE E Serie T: sviluppata in USA e Canada e adottata anche in Giappone e altri paesi asiatici Serie E: sviluppata in Europa e adottata nel resto del mondo al di fuori dell’area di influenza della serie T

PDH: CARRIER SYSTEM DI SERIE T (T1/DS-1, T2/DS-2, T3/DS-3, T4/DS-4) Canali T1 (1.544 Mbps) Multiplazione sincrona di 24 canali T0/DS-0 Canali T2 (6.312 Mbps) Multiplazione plesiocrona di 4 canali T1/DS-1 Canali T3 (44.736 Mbps) Multiplazione plesiocrona di 7 canali T2/DS-2 Canali T4 (274.176 Mbps) Multiplazione plesiocrona di 6 canali T3/DS-3

PDH: CARRIER SYSTEM DI SERIE E (E1, E2, E3, E4, E5) Canali E1 (2.048 Mbps) Multiplazione sincrona di 32 canali E0 Canali E2 (8.448 Mbps) Multiplazione plesiocrona di 4 canali E1 Canali E3 (34.368 Mbps) Multiplazione plesiocrona di 4 canali E2 Canali E4 (139.264 Mbps) Multiplazione plesiocrona di 4 canali E3 Canali E5 (564.992 Mbps) Multiplazione plesiocrona di 4 canali E4

PDH: CANALI T1 (1.544 Mbps) Tecnologia e prodotti resi disponibili dai produttori a partire dal 1958 Installati su larga scala dagli operatori TLC a partire dal 1960 Oggi usati principalmente come: canali dedicati per l’accesso a reti pubbliche (ISDN, Frame Relay, ATM, MPLS, Internet, etc.) canali dedicati per collegamenti punto-punto o per la realizzazione di reti di dorsale private fonia-dati Nel 1998 in USA i tempi di consegna sono saliti a 150-180 giorni dall’ordine (a partire dai 6 giorni tipici in passato)

PDH: STANDARD T1 (E DS-1) T1 è uno standard di canale fisico (specifica cavi, borchie, ripetitori) circuito a 4 coppie (1 coppia sola nel caso HDSL/SDSL) installate ex novo o ricavate da un cavo multicoppia per telefonia ciascuna coppia esce dalla centrale libera da giunture, coil e cavallotti primo ripetitore dopo circa 3000 ft, gli altri a intervalli di circa 5000-6000 ft, l’ultimo a circa 1000 ft dal sito dell’utente finale DS-1 è uno standard di tramatura

PDH: STANDARD DS-1 (E T1) DS-1: formato di trama con frame di 193 bit trasmessi in full duplex alla cadenza di un frame ogni 125 ms (e quindi bit rate di 1.544 Mbps) Trama gestita da un dispositivo detto Channel Service Unit (CSU) L’utente può richiedere canali T1 non tramati (infrequente) oppure tramati (DS-1) secondo necessità

DS-1: FORMATO DI TRAMA, CSU CON PROTOCOLLO D4 Ciascun frame di 193 bit contiene 24 time slot di 8 bit ciascuno e un bit di delimitazione (il primo nel frame) Buffer: 12 campioni per ciascun canale Usa 1 bit per ciascun canale nei frame 6 e 12 per segnalazione (“in banda”) Il bit 8 di ciascun canale può essere forzato a 1 per evitare lunghe sequenze (16 o più occorrenze consecutive) di 0 Payload per canale: 7 bit x 8000 Hz = 56 Kbps Payload: 24 x 7 x 8000 = 1.344 Mbps

DS-1: CSU CON EXTENDED SUPERFRAME FORMAT (ESF) Buffer: 24 campioni per ciascun canale Bit di framing (il primo di 193) usato per Framing effettivo (2 Kbps) Controllo errori CRC-6 (2 Kbps) Manutenzione e diagnostica (4 Kbps) Canale 24 dedicato alla segnalazione (“fuori banda, a canale comune”), con conseguente recupero del bit “rubato” dai frame 6 e 12 per segnalazione (“in banda, a canale singolo”) dal proto D4 Payload: 23 x 8 x 8000 = 1.472 Mbps

DS-1: CSU CON SINCRONISMO BIPOLAR ZERO SUBSTITUTION B8ZS (Bipolar Zero Substitution): “trucco di codifica” utilizzato per ricuperare tutta la banda disponibile nei canali T1 Sequenze del tipo 0000-0000 vengono ricodificate in fase di trasmissione con la sequenza 10001-101, in cui la polarità dei bit 4 e 7 (sottolineati) viene invertita Riconoscendo una sequenza siffatta, il ricevitore ripristina la sequenza originale Payload: 24 x 8 x 8000 = 1.544 Mbps

PDH: STANDARD E-1 Ciascun frame di 256 bit contiene 32 time slot (TS0-TS31) di 8 bit ciascuno Buffer: 16 campioni per ciascun canale TS0 usato per sincronizzazione, allarmi e interfacciamento tra operatori di TLC TS16 usato per la segnalazione (“fuori banda, a canale comune”) dei 30 canali di payload (TS1-TS15 e TS17-TS31) Payload: 30 x 8 x 8000 = 1.920 Mbps

TRAMA E-1: DETTAGLI UTILIZZO TS0 E TS16 Frame 0 TS0: 8 bit di sincronizzazione TS16: MFA (Multi Frame Alignment) Frame 1 TS0: 2 bit di sincronizzazione, 1 bit per “allarme giallo” (1 allarme, 0 normale), 5 bit a uso nazionale TS16: segnalazione (canali TS1 e TS 17) ... Frame 15 TS16: segnalazione (canali TS15 e TS31)

PDH: STANDARD DS-2 Canale DS-2 (6.312 Mbps) multipla 4 canali DS-1 (4 x 1.544 = 6.176 Mbps) con overhead di 136 Kbps Canali DS-1 internamente sincroni Canali DS-1 tra di loro asincroni Frame di 1176 bit diviso in 4 subframe (M1-M4) di 294 bit, ciascuno diviso in 6 blocchi di 49 bit (di cui 1 bit overhead) In ciascun blocco vengono interfogliati 12 bit per ciascuno dei 4 canali DS-1 Passo intermedio per multiplare canali DS-1 in canali DS-3 (non si usa isolato)

DS-2: BIT DI FRAMING F-bit (8 per frame): all’inizio dei blocchi 3 e 6 di ogni subframe con funzione di allineamento del frame (configurazione 01 che si ripete a ogni subframe) M-bit (4 per frame): all’inizio del blocco 1 di ciascun subframe con funzione di allineamento di più frame (multiframe) C-bit (3 per subframe): all’inizio degli altri blocchi (2, 4 e 5) di ogni subframe con funzione di controllo di bit stuffing per ciascuno dei 4 canali DS-1 tributari

PDH: STANDARD T3 (E DS-3) T3 è uno standard di canale fisico (specifica cavi, borchie, ripetitori) Cavo coassiale nella versione originaria Successivamente sviluppate versioni per ponti radio a microonde Da ultimo sviluppate versioni per fibra ottica DS-3 è uno standard di tramatura

PDH: STANDARD DS-3 Canale DS-3 (44.736 Mbps) multipla 7 canali DS-2 (7 x 6.312 = 44.184 Mbps) con overhead di 552 Kbps Canali DS-2 internamente asincroni Canali DS-2 tra di loro asincroni Frame di 4760 bit diviso in 7 subframe (M1-M7) di 680 bit, ciascuno diviso in 8 blocchi di 85 bit (di cui 1 bit overhead) In ciascun blocco vengono interfogliati 12 bit per ciascuno dei 7 canali DS-2

DS-3: BIT DI FRAMING [1] F-bit (56 per frame): all’inizio dei blocchi 2, 4, 6 e 8 di ogni subframe con funzione di allineamento frame (la configurazione 1001 si ripete a ogni subframe) M-bit (3 per frame): all’inizio del blocco 1 dei subframe 5, 6 e 7 con funzione di allineamento multiframe (configurazione 010 che si ripete a ogni frame) C-bit (21 per frame): all’inizio dei blocchi 3, 5 e 7 di ogni subframe con funzione di controllo di bit stuffing per ciascuno dei 7 canali DS-2 tributari

DS-3: BIT DI FRAMING [2] M-bit (2 per frame): all’inizio del blocco 1 dei subframe 1 e 2 con funzione di trasmissione di messaggi di servizio (configurazione 00 oppure 11 che si ripete a ogni frame, e che può essere cambiata al più una volta al secondo) P-bit (2 per frame): all’inizio del blocco 1 degli altri subframe (3 e 4) con funzione di controllo di parità (00 se parità pari, 11 se parità dispari) del payload (4704 bit) del frame precedente Parità dispari: numero dispari di occorrenze di 1

SDH E SONET: LIVELLI GERARCHICI IN EUR E USA STM-0 (51.84 Mbps) STS-1/OC-1 Precedentemente noto come “sub STM-1” Può trasportare canali T3/DS-3 (44.736 Mbps) STM-1 (155.52 Mbps) STS-3/OC-3 MUX di 3 canali STM-0 Può trasportare canali E4 (139.264 Mbps) STM-4 (622.08 Mbps) STS-12/OC-12 MUX di 4 canali STM-1 STM-16 (2488.32 Mbps) STS-48/OC-48 MUX di 4 canali STM-4 (noto come “canale a 2.5 Gbps”) STM-64 (9953.28 Mbps) STS-192/OC-192 MUX di 4 canali STM-16 (noto come “canale a 10 Gpbs”) Velocità di cifra molto prossima a Ethernet 10GIG STM-256 (39813.12 Mbps) STS-768/OC-768 MUX di 4 canali STM-64 (noto come “canale a 40 Gbps”)

STM-0, STS-1 E OC-1: FORMATO DELLA TRAMA Matrice di byte 9 righe x 90 colonne Trasmessa in ordine di riga (di 90 byte) Bit meno significativo trasmesso per primo Section Overhead (SOH) Prime 3 colonne della trama RSOH (Regen.): prime 3 righe del SOH AU Pointer (Admin Unit): riga 4 del SOH MSOH (MUX): ultime 5 righe del SOH Payload: rimanenti 87 colonne

VIRTUAL CONTAINER Sequenza di byte di payload, di dimensione pari a quella del payload, che inizia in qualunque punto del payload, eventualmente a cavallo di due trame Puntatore AU ne indica l’inizio POH (Path Overhead): prima colonna del VC

MULTIPLEXING STM-1 (STS-3/OC-3) STM-4 (STS-12/OC-12) Interleaving, colonna per colonna, di 3 canali STM-0 (STS-1/OC-1) STM-4 (STS-12/OC-12) Interleaving, colonna per colonna, di 4 canali STM-1 STM-16 (STS-48/OC-48) Interleaving, colonna per colonna, di 4 canali STM-4 Etc.