Basiscursus SDH

© CBT TCA 1

BASISCURSUSBASISCURSUSSynchronousSynchronous

DigitalDigitalHiërarchyHiërarchy

Competence Centre onBroadband Technology (CBT)

2Basiscursus SDH

1 Inleiding• Casema Netwerk en Diensten

2 Techniek• Wat is PDH• Wat is SDH• STM-1 Frame• SDH Multiplexstructuur• Mapping van Tributaries

Inhoud Basiscursus

3Basiscursus SDH

3 SDH-netwerk

• Netwerk elementen

• Netwerk management

• Protectie-mechanismen

• Kwaliteitsbewaking

• Synchronisatie

4 Metingen

• BER meting

• Optische vermogens

• (D)WDM

Inhoud Basiscursus

4Basiscursus SDH

• CATV

• Telefonie (ECI, ISDN)

• Datacom (Leased Lines, ISDN)

• Internet (Demos, COM21, Euromodem)

• Digitale Video (Film Time)

• Interne diensten (IT)

Casema netwerk en diensten

5Basiscursus SDH

• Wat is PDH

• Wat betekent PDH

• Korte geschiedenis van de telefonie geschiedenis van de telefonie

• PDH multiplex techniek

TechniekPDH Techniek (1)

6Basiscursus SDH

Wat betekent PDH?

Plesiochronous

Digital

Hiërarchy

Plesio = Bijna

PDH Techniek (2) Plesio = bijna

7Basiscursus SDH

Techniek

7 kanalen over 1 verbinding:

Time Division Multiplexing (TDM)

Bijna synchroon

PDH Techniek (3)

8Basiscursus SDH

• ANALOOG (handmatig schakelen)

• ANALOOG (elektromechanisch schakelen)

• DIGITAAL (elektronisch schakelen)

PCM techniek

(Pulse Code Modulation)

Korte geschiedenis van de telefonie

9Basiscursus SDH

Bemonstering

Kwantificatie

Codering

PCM Proces

10Basiscursus SDH

Bemonsterings-frequentie : 4000 x 2 = 8000 Samples/sec.

PCM bemonstering

11Basiscursus SDH

256

PCM Kwantificatie

12Basiscursus SDH

256

1100

1000

1101

0010

1100

1000

1101

1100

1101

0010

0101

1010

0101

1010

0111

1000

0111

1000

0101

1010

1010

0000

200210

90

120

220

120

90

210

200

90

160

8 bits getal x 8000 samples/sec. = 64 000 bit / s = 64 kbit / s = één PCM kanaal

PCM Codering

13Basiscursus SDH

32 PCM gecodeerde kanalen (64 kbit/s)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 15 16 17 18 19 26 27 28 29 30 31

01010100001011010001111101011011

SYNC.ALARM

SIGNALERING

PCM Frame

14Basiscursus SDH

8

2

34

8

140

34

2,048 Mbit/s

8,448 Mbit/s

34,368 Mbit/s

139,264 Mbit/s

Bitstuffing

Transport van PCM frames:PDH multiplexing

15Basiscursus SDH

C B A

2 1 4 3 2 1

C B A

Bitsnelheidaanpassen

Bitsnelheidaanpassen

2 Mbit/s (“snel”)

2 Mbit/s (“langzaam”)

4 3 2 1

S S S C B A

SS

KLOK

Stuffing bits

1A2B3C4SSS

Bit Interleaving

Principe van plesiochrone multiplexing

16Basiscursus SDH

Nadelen:

• (De)multiplexen op elk knooppunt

• Handmatig schakelen v/d verbinding

• Veel hardware / ruimte benodigd

Transport via PDH-netwerk

17Basiscursus SDH

• Wat is SDH

• Het STM-1 Frame

• Functie van overhead en pointer

• SDH Multiplexstructuur

• Waarom SDH

• Toekomst van de Telecommunicatie

SDH-techniek

18Basiscursus SDH

Synchronous

Digital

Hiërarchy

Wat betekent SDH

19Basiscursus SDH

Telecommunicatienetwerk met een hoge

transportcapaciteit. Het vormt de basis voor

bijna alle diensten van Casema.

Wat is SDH

20Basiscursus SDH

• Hoge capaciteit (véél bits per seconde te versturen)

• Transport mogelijk over grote afstanden (glasvezel)

• Centraal beheer van het netwerk (NMC)

• Internationaal gestandaardiseerde techniek

• Te koppelen met andere SDH-netwerken

• Te koppelen met bestaande PDH-techniek

Waarom SDH

21Basiscursus SDH

STM - 0 51,84 Mbit/s (Radio Links)

STM - 1 155,52 Mbit/s (E/O)

STM - 4 622,08 Mbit/s (O)

STM - 16 2488,32 Mbit/s (O)

STM - 64 9953,28 Mbit/s (O)

Synchronous Transport Modules in SDH

22Basiscursus SDH

Seriële datastroom (155,52 Mbit/s)

2

3

1

4

Het STM-1 Frame (1)

23Basiscursus SDH

Bits samen nemen tot Bytes

10110110

Het STM-1 Frame (2)

24Basiscursus SDH

270 kolommen (bytes)

9 kolommen(bytes)

Het STM-1 Frame (3)

25Basiscursus SDH

PAYLOAD RUIMTE

OVERHEAD

261 kolommen(bytes)

9 kolommen(bytes)

POINTER

OVERHEAD

9 kolommen(bytes)

Het STM-1 Frame (4)

26Basiscursus SDH

Seriële datastroom

PAYLOAD AREA

OVERHEAD

261 kolommen(bytes)

9 kolommen(bytes)

POINTER

OVERHEAD

Van PDH naar STM-1 Frame (5)

27Basiscursus SDH

• MS/RS-Overhead Bytes

• Frame synchronisatie (A1/A2 bytes)

• Kwaliteitsbewaking van de verbinding (B1/B2 Bytes)• Transport van management informatie (DCC-kanalen)

• Pointer• Wijst naar begin informatieblok in de Payloadruimte

• Opvangen van snelheidsverschillen tussen Frames

• Payload

• Transport van (klant) informatie

Functies van de Overhead, Pointer en Payload ruimte

28Basiscursus SDH

PAYLOAD BVOverhead

SDH Vrachtwagen

29Basiscursus SDH

BITS bv

PayloadPayloadPayloadPayload

SDH Frames

30Basiscursus SDH

Hoeveel vrachtwagens komen er per seconde voorbij?

Vraagstuk STM-1 Frame (155,52 Mbit/s)

31Basiscursus SDH

- 1 Frame = 9 x 270 x 8 bits = 19440 bits

- Bitsnelheid STM-1 : 155,52 Mbit/s

Framesnelheid:

155,52 .106/19440 = 8000 Frames/s

Framesnelheid STM-1

32Basiscursus SDH

A1 A1 A2A1

F1

C1

B1

A2 A2

D3D1 D2

E1

B2

D10

D9D8D7

D6D5D4

K2K1B2B2

D11 D12

E2M1Z1Z1S1 Z2Z2

9 x 9 Bytes

PayloadAU - 4 POINTER

STM-1 Sectieoverhead (1)

33Basiscursus SDH

A1/A2 : Framing synchronisatie bytesB1 : Regenerator sectie BIP-8B2 : Multiplexer sectie BIP-24C1 : STM IdentificatieD1/D12 : Data communicatie kanalen voor het netwerk management

E1/E2 : Engineer Order Wire F1 : Gereserveerd voor andere doeleindenS1 : Synchronisatie Status Message Byte (SSMB)Z1/Z2 : Toekomstig gebruikM1 : Multiplexer Section Far End Blok Error Byte (FEBE)

STM-1 Sectieoverhead (2)

34Basiscursus SDH

Wat is de transportcapaciteit van het D1-Byte?

Vraagstuk STM-1 Frame (155,52 Mbit/s)

35Basiscursus SDH

Framesnelheid is 8000 Frames/s

1 Byte is 8 bits

8000 x 8 bits = 64000 bits/s

STM-1 Transportsnelheid overhead kanaal

36Basiscursus SDH

PDH signaal

Container ContainerContainerContainer

Van PDH naar STM-1 Frame (1)

37Basiscursus SDH

Container + POH = Virtual Container (VC)

VC

Container Container

PO

H

PO

H

PO

H

Van PDH naar STM-1 Frame (2)

38Basiscursus SDH

Van PDH naar STM-1 Frame (3)

Virtual Container + Pointer = Tributary Unit

VC

PO

H

+ = TU

39Basiscursus SDH

Van PDH naar STM-1 Frame (4)

Typen (virtual) containers & Tributary Units

• 2,048 kbit/s--> C-12--> VC-12--> TU-12

• 34,368 kbit/s--> C-3--> VC-3--> TU-3

• 44,736 kbit/s--> C-3--> VC-3--> TU-3

• 139,264 kbit/s--> C-4--> VC-4--> AU-4

Administrative Unit

40Basiscursus SDH

C-4

VC-4

P

O

H

AU-Pointer

SOH

SOH

Multiplex stappen VC-4

41Basiscursus SDH

VC-4

POHP

O

H

AU-Pointer

SOH

SOHPOH

Pointer

VC-3TUG-3

C-3

Multiplex stappen VC-3

42Basiscursus SDH

AU Pointer

SOH

SOHJ1

STM-1 (270x9)

VC-4 (261x9)

TUG-3 (86 kolommen)

TU-3Pointer

VC-3 POH C-3

TUG-2

C-12

Pointer

POH

VC-12

Pointer

POH

VC-2

C-2

TU-2

(12 kolommen)

Multiplex stappen VC-12

43Basiscursus SDH

STM-N AUG AU-4 VC-4

STM-4

STM-16

VC-3TU-3TUG-3

TUG-2

TU-12 VC-12 C-12

C-3

C-4

x 4x 3

x 7

x 3

2048 kbit/s

44736 kbit/s

34368 kbit/s

139264 kbit/s

x 16

High order

Multiplexing

Low order

Multiplexing

x 1

SDH Multiplex structuur (Europa)

44Basiscursus SDH

STM-N AUG AU-4 VC-4

STM-4

STM-16

TUG-2

TU-12 VC-12 C-12

C-3

C-4

x 4

2048 kbit/s

44736 kbit/s

34368 kbit/s

139264 kbit/s

x 16

TU-2 VC-2 C-2

TU-11 VC-11 C-11

6312 kbit/s

1544 kbit/s

x 1

x 3

x 4

VC-3AU-3

x 7

VC-3TU-3TUG-3

High order

Multiplexing

Low order

Multiplexing

x 3

SDH Multiplex structuur (N. Amerika/Japan)

45Basiscursus SDH

TributarySignaal

139,264 Mbit/s

PayloadMapping

Stuffing bits

(149,76 Mbit/s) +

Path Overhead

VC-4(150,34 Mbit/s)

Mapping van 140 Mbit/s in een VC-4

46Basiscursus SDH

• Asynchroon• Meest gebruikt• Gebruik van bitstuffing en pointer• Altijd Floating Mode

• Bit-Synchroon / Byte Synchroon• Geen bitstuffing• Floating mode (gebruik pointer)• Locked mode (pointer altijd 0)

Type mapping 2Mbit/s in VC-12

47Basiscursus SDH

RegeneratorSection overhead

Pointer

PO

H

STM-1

VC-4

9

5

3

9

1

Payload

MultiplexerSection overhead (Path Overhead)

1

AU-4 Pointer en VC-4 Path Overhead

48Basiscursus SDH

J1B3

F2G1C2

H4Z3Z4Z5

J1: Path Trace. Padbewaking

B3: BIP-8. Bit Interleave Parity for error performance

C2: Signal Label (inhoud VC-4)

G1: Alarm and error indication (Path Status)

F2: User channel (communicatie)

H4: Multiframe indicator

Z4: Spare

Z5: Network operator byte (Tandem Connection)

VC-4 Path Overhead (POH)

49Basiscursus SDH

VC-4

VC-4

Frame N

Frame N+1

AU-4 Pointer (1)

50Basiscursus SDH

H1 H2 H2 H3H2 H3 H3H1 H1 H3H3H1 H3

H1/H2 bevat het beginadres VC

H3 Justificatie mogelijkheid

AU-4 Pointer (2)

51Basiscursus SDH

J1

J1

Frame N

Frame N+1

AU-4 Pointer (3)

52Basiscursus SDH

J1

J1

Frame N

(teveel bytes)

Frame N+1

(tijdelijke buffer )

AU-4 Pointer (4)

53Basiscursus SDH

SDH Communicatie model

Circuit Layer

Low Order Path

High Order Path

Multiplexer Section Layer

Regenerator Section Layer

Physical Layer

Circuit Layer

Low Order Path

High Order Path

Multiplexer Section Layer

Regenerator Section Layer

Physical Layer

2 Mbit/s (End-To-End)

VC-12 (End-To-End)

VC-4 (End-To-End)

SOH

physical medium

54Basiscursus SDH

MUX 1 MUX 2REG 1 REG 2

Regenerator Sectie

Multiplexer Sectie

Multiplexer sectie en Regenerator sectie

55Basiscursus SDH

Verschil tussen PDH en SDH

PDH

SDH

56Basiscursus SDH

• Netwerk elementen

• SDH Netwerk

• Typen verbindingen

• Protectie-mechanismen

• Netwerk management

• Kwaliteitsbewaking

• Synchronisatie

Overzicht Deel II

57Basiscursus SDH

• Add / Drop Multiplexer

• Terminal Multiplexer

• Regenerator (A/D zonder tribs)

• Cross Connect (schakelen op 64 kbit/s niveau

Netwerkelementen (NE)

58Basiscursus SDH

Input

OutputInput

Output

WEST EAST

Tributary

Card

Optical Aggregates

Add/Drop Multiplexer

59Basiscursus SDH

Input

Output

WEST

Tributary

Card

Optical Aggregate

Terminal Multiplexer

60Basiscursus SDH

Input

OutputInput

Output

WEST EAST

Optical Aggregates

Regenerator

61Basiscursus SDH

Input

OutputInput

Output

WEST EAST

Optical Aggregates

Trib

Cards

Schakelen van willekeurige 64k kanalen (mits gestructureerd)

Cross Connect

62Basiscursus SDH

• Punt-punt verbinding

• Add/Drop verbinding

• Ring configuratie

• Drop-and-Continue verbinding

Typen verbindingen

63Basiscursus SDH

SDH

MUX

SDH

MUXTRIBS TRIBS

Punt-punt verbinding

64Basiscursus SDH

SDH

MUX

TRIBS TRIBS

EAST EASTWEST WEST

Add/Drop verbinding

SDH

MUX

65Basiscursus SDH

TRIB

SD

H

MU

X

SDH

MUX

TRIB

SDH

MUX

SD

H

MU

X

E

W

E

W

E

W

E

W

Ring configuratie

66Basiscursus SDH

SD

H

MU

X

SDH

MUX

SDH

MUX

SD

H

MU

X

E

W

E

W

E

W

E

W

Drop-And-Continue verbinding

67Basiscursus SDH

• Pad-protectie (SNCP, Sub-Network Connection Protection)

• MSP (Multiplexer Section Protection)

• EPS (Equipment Protection Switching)

• APS (Automatic Protection Switching, K1/K2)

• 1+1 Protectie (verbindingen/kaarten dubbel uitvoeren)

• 1:N Protectie (1 stand by voor meerdere verbindingen) revertive!

Protectie mechanismen

68Basiscursus SDH

2 Mb

TRIBS

DH

MU

X

SDH

MUX

2 Mb

TRIB

SDH

MUX

SD

H

MU

X

E

W

E

W

E

W

E

W

Pad protectie (1)

VC-12 working path

VC-12 stand-by path

69Basiscursus SDH

TRIBTRIB

SDH

MUX

SD

H

MU

X

SDH

MUX

SD

H

MU

X

Pad protectie (2)

70Basiscursus SDH

SDH

MUX

SDH

MUX

Nadelen:

• Capaciteitshalvering

• Geografisch gescheiden routes nodig

Working Section

Stand-by Section

MSP (Multiplexer Sectie Protectie)

71Basiscursus SDH

Gateway MultiplexerX-Terminal

SDH

MUX

DCC-kanalen

Ethernet

Netwerk Management Systeem

72Basiscursus SDH

• Foutdetectie (BIP1, 2 en 3)

• Centrale fout/alarm meldingen

• Protectie mechanismen

Kwaliteitsbewaking in SDH

73Basiscursus SDH

Kwaliteitsbewaking

SDH

MUX

SDH

MUX

TRIB

TRIB

11111......

AIS = 111111111111.......

LOS

AIS

FERF

AIS

Alarm Indication Signal (AIS)

74Basiscursus SDH

Synchronisatie modes:

• Internal mode

• External mode (2 MHz externe source)

• Holdover mode

• Slave mode (binnenkomend lijnsignaal)

Synchronisatie

75Basiscursus SDH

Synchronisatie modes:

• G.811 PRC (Primary Reference Clock)

10-11 (Rubidium) / 10-13 (GPS)

• G.812 SSU (Synchronisation Supply Unit)

10-10 / 10-9

• G.81S SEC (Synchronous Equipment Clock)

5x10-8 / 5x10-7 (HOLDOVER MODE)

Kwaliteitsniveaus (synchronisatie)

76Basiscursus SDH

SDH

MUX

GPS2 MHz

SDH

MUX

SD

H

MU

XS

DH

MU

X

Ringmaster

Synchronisatie (GPS)

77Basiscursus SDH

• BER metingen

• Optische niveaus

• (D)WDM systemen

Metingen aan SDH verbindingen

78Basiscursus SDH

BER Metingen (1)

SDH

MUX

SDH

MUX

2 Mbit/s TRIB

Loopback

• PRBS instellen

• Error injecteren

79Basiscursus SDH

BER metingen (2)

• PRBS (Pseudo Random Binary Sequence)

2 Mbit/s : 215-1

34, 45, 140, 155 Mbit/s : 223-1

• BER: (Bit Error Rate)

aantal foutbits / totaal aantal bits

• Loopback: kortstondig verbreken ter controle

• Error inject: injecteren van foutbits ter controle

80Basiscursus SDH

BER metingen (3)

G.821:

• ES (Errored Second): 1 of meer errors in 1 seconde

• SES (Severely Errored Second): BER >10-3 in 1 seconde

81Basiscursus SDH

Optische niveaus

Type laser Uitgangsniveau Gevoeligheid

S 1.1 -15 < P < - 8 dBm - 28 dBm

L 1.1 - 5 < P < 0 dBm - 34 dBm

S 16.1 - 5 < P < 0 dBm - 18 dBm

L 16.1 - 5 < P < 0 dBm - 26 dBm

82Basiscursus SDH

(D)WDM systemen(Dense) Wavelength-division Multiplexing

1550 nm

8 nm

WDM

1550 nm

0,8 nm

DWDM

GolflengteGolflengte

83Basiscursus SDH

Wave Division Multiplexing

Wave: golf(lengte)

(hiermee wordt bedoeld de optische zender, laserzender)

Division: (ver)deling

Multiplexing: samenvoegen

Letterlijk: het samenvoegen van verschillende stukjes golflengte

ofwel: het samenvoegen van verschillende golflengtes / optische zenders op één glasvezel

Basiscursus SDH

196.10 195.10 194.10 193.10 192.10 191.10

15651560155515501545154015351530

Frequency in THz

Wavelength in nm

100 GHz [0.8 nm] Grid for DWDM (ITU-T G692)

Gebruikte Golflengtes

85Basiscursus SDH

Oude situatie

WDM

Golflengte Multiplexen

1549.32

1550.92

1552.52

1554.13

1555.75

1557.36

1558.98

1560.61

1310

86Basiscursus SDH

Aantal kleuren.

Het aantal golflengtes is beperkt tot 8 Om voldoende onderlinge afstand te houden Voorkomt “overspraak” tussen de te transporteren signalen Analoge signalen zijn gevoelig voor verstoringen

Voor digitale signalen kan gewerkt worden met meer golflengtes b.v 16, 32 of 64.

87Basiscursus SDH

WDM

Is geen SDH Maar kan wel gebruikt worden voor het transport van SDH

signalen (Synchrone transport modules) Kan geen verbindingen (paden) schakelen

het beheer van WDM is beperkt tot foutmeldingen Is een alternatief voor het graven van nieuwe vezels

WDM is goed voor je rug