Схема плезиохронных цифровых иерархий

1. ТЕХНОЛОГИЯ SDH И РЕШЕНИЯ ALU ДЛЯ WDM

Фатхулин Т.Д., аспирант

2. Содержание

СОДЕРЖАНИЕ
Схема плезиохронных цифровых иерархий (PHD)
Цели применения и уровни SDH
STM его структура и элементы
Схема мультиплексирования
Сцепки
New Generation SDH
Примеры размещения потоков
Проблемы перехода на большие скорости
Решения компании Alcatel-Lucent

3. Схема плезиохронных цифровых иерархий

СХЕМА ПЛЕЗИОХРОННЫХ ЦИФРОВЫХ ИЕРАРХИЙ
x 24
DS1
1 544
кбит/с
x4
DS2
6 312
кбит/с
x5
x3
DSJ3
32 064
кбит/с
DSJ4
97 728
кбит/с
Японская иерархия
x 24
DS1
1 544
кбит/с
x4
DS2
6 312
кбит/с
x7
x6
DS3
44 736
кбит/с
DS4
274176
кбит/с
Американская иерархия
DS0
64
кбит/с
x3
x3
x4
Европейская иерархия
x 30
Е1
2 048
кбит/с
x4
Е2
8 448
кбит/с
x4
Е3
34 368
кбит/с
x4
Е4
139264
кбит/с
x4
Есть в рекомендациях МСЭ-Т
мультиплексирование
кросс-мультиплексирование
Е5
564992
кбит/с

4. Цели применения SDH:

ЦЕЛИ ПРИМЕНЕНИЯ SDH:
упрощение процедуры доступа к компонентным
потокам;
обеспечение возможности развитой маршрутизации
потоков;
осуществление в пределах иерархии эффективного
управления сетями любой сложности;
систематизация иерархического ряда скоростей
передачи и продолжение его за пределы рядов PDH;
разработка стандартных интерфейсов для облегчения
стыковки оборудования.

5. Синхронная цифровая иерархия (SDH)

СИНХРОННАЯ ЦИФРОВАЯ ИЕРАРХИЯ (SDH)
Уровень
STM-N
1
STM-1
2
STM-4
3
STM-16
4
STM-64
5
STM-256
Скорость, кбит/с
155 520
(155 Мбит/с)
622 080
(622 Мбит/с)
2 448 320
(2,5 Гбит/с)
9 953 280
(10 Гбит/с)
39 813 120
(40 Гбит/с)
Количество
объединяемых потоков
Е1
Е3
Е4
63
3
1
252
12
4
1 008
48
16
4 032
192
64
16 128
768
256
Перспектива перехода на уровень 6 STM-1024 со скоростью передачи 160 Гбит/с

6.

Синхронный модуль STM-1
270
9
261
RSOH
PTR
9
Нагрузка
MSOH
PTR - указатель административного блока (AU), определяющий положение
отдельных уплотненных сигналов (контейнеров VC-4 и VC-3) в цикле STM-1.
RSOH - заголовок регенерационной секции, содержащий сигналы управления,
контроля и цикловой синхронизации для обеспечения работоспособности участков
регенерации.
MSOH - заголовок мультиплексорной секции, обеспечивают взаимодействие между
мультиплексорами. Через регенераторы проходят без изменений.

7.

A1 и A2: слово цикловой синхронизации
B1: Контроль ошибок регенераторной
секции
J0: идентификатор STM1 (слово из 16
байтов)
E1: служебный канал (канал передачи
64 кбит/с)
F1: канал пользователя. Может
использоваться для эксплуатации сети
D1-D3: канал передачи данных со
скоростью 192 кбит/с
B2: Контроль ошибок мультиплексной
секции
K1 и K2: Сигнализация автоматического
переключения на резерв
D4-D12: Канал передачи данных со
скоростью 576 кбит/с
S1: байты состояния синхронизации
M1: Двоичный код для количества
блоков с ошибками

8. Области действия заголовков

ОБЛАСТИ ДЕЙСТВИЯ ЗАГОЛОВКОВ
POH VC-1,2
V5 BIP-2
MSOH STM-1
B2 BIP-24
С1, 2
VС1, 2
VС3, 4
STM-1
STM-N
POH VC-3,4
B3 BIP-8
MSOH STM-N
B2 BIP-24N
R
R
MSOH STM-1
B2 BIP-24
STM-N
STM-1
С3, 4
VС3, 4
VС1, 2
С1, 2
С3, 4
RSOH STM-1
B1 BIP-8
RSOH STM-N
B1 BIP-8
RSOH STM-1
B1 BIP-8
PTR - указатель административного блока (AU), определяющий положение
отдельных уплотненных сигналов (контейнеров VC-4 и VC-3) в цикле STM-1.
RSOH - заголовок регенерационной секции, содержащий сигналы управления,
контроля и цикловой синхронизации для обеспечения работоспособности участков
регенерации.
MSOH - заголовок мультиплексорной секции, обеспечивают взаимодействие между
мультиплексорами. Через регенераторы проходят без изменений.

9. Элементы синхронного модуля

ЭЛЕМЕНТЫ СИНХРОННОГО МОДУЛЯ
Контейнер
размер, байты
скорость, кбит/с
Виртуальный контейнер
размер, байты
скорость, кбит/с
Нагрузочный блок
размер, байты
скорость, кбит/с
Группа нагрузочных
блоков
размер, байты
скорость, кбит/с
Административный блок
размер, байты
скорость, кбит/с
Группа административных блоков
размер, байты
скорость, кбит/с
С-11
25
1600
VC-11
26
1664
TU-11
27
1728
С-12
34
2176
VC-12
35
2240
TU-12
36
2304
С-2
106
6784
VC-2
107
6848
TU-2
108
6912
С-3
756
48384
VC-3
765
48960
TU-3
768
49152
TUG-2
108
6912
TUG-3
774
49536
AU-3
786
50304
С-4
2340
149760
VC-4
2349
150336
AU-4
2358
150912
AUG
2358
150912

10.

Схема мультиплексирования
х1
х1
AUG-256
SТM-256
AU-4-256c
VC-4-256c
C-4-256c
AU-4-64c
VC-4-64c
C-4-64c
AU-4-16c
VC-4-16c
C-4-16c
AU-4-4c
VC-4-4c
C-4-4c
х4
х1
х1
SТM-64
AUG-64
х4
х1
х1
SТM-16
AUG-16
х4
х1
х1
AUG-4
SТM-4
х4
х1
х1
AUG-1
SТM-1
AU-4
VC-4
х3
C-4
х1
TUG-3
х3
TU-3
VC-3
х1
AU-3
STM-0
VC-3
C-3
х7
х7
х1
TUG-2
Обработка указателей
Мультиплексирование
sSТМ-2n
C-2
TU-12
VC-12
C-12
TU-11
VC-11
C-11
х3
хn
TUG-2n
х4
Корректирование
Размещение
х1
VC-2
TU-2
sSТМ-1k
х1
TUG-1k
Схема преобразований СЦИ
хk

11. Структура цикла SDH

СТРУКТУРА ЦИКЛА SDH

12.

к AUG-16
х4
х1
х1
от AU-4-4c
AUG-4
к STM-4
Упрощенная схема
мультиплексирования
х4
C-4
AUG-1
AU-4
VC-4
STM-1
х1
х1
х3
3
х1
мультиплексирование
TUG-3
E
TU-3
E
VC-3
E
C-3
TU-2
VC-2
C-2
TU-12
VC-12
C-12
выравнивание
размещение
х7
х1
TUG-2
х3
1

13. Мультиплексирование AUG

МУЛЬТИПЛЕКСИРОВАНИЕ AUG
1
Nx261
Nx9
1
1
Nx261
Nx9
№1
№N
AUG-N
AUG-N
1 2 3 …N 1 2 3 …N 1 2 3 …N 1 2 3 …N
1 2 3 …N 1 2 3 …N
1
1 2 3 …N 1 2 3 …N
4xNx9
1 2 3 …N 1 2 3 …N 1 2 3 …N 1 2 3 …N
1
AUG-4xN
4xNx261

14. КОНТЕЙНЕР С-4 И ВИРТУАЛЬНЫЙ КОНТЕЙНЕР VC-4

261
VC-4
9
POH
C-4
260
POH-трактовый заголовок, служит для надежной транспортировки информации

15. РАСПОЛОЖЕНИЕ VC-4 ВНУТРИ AU-4

AU-4 (AUG)
0
1
Одна из
триад
2
PTR
POH
VC-4 внутри AU-4
781 782

16. ПОЛОЖИТЕЛЬНОЕ ВЫРАВНИВАНИЕ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ВИРТУАЛЬНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ VC-4

AU-4 (AUG)
0
1
2
PTR
POH
VC-4 внутри AU-4
(AUG)
781 782
Вставка

17. ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ВЫРАВНИВАНИЕ СКОРОСТИ ПЕРЕДАЧИ ВИРТУАЛЬНЫХ КОНТЕЙНЕРОВ VC-4

AU-4 (AUG)
0
1
2
PTR
POH
VC-4 внутри AU-4
781 782
Избыточная
информация

18. ФОРМИРОВАНИЕ TUG-3 ИЗ С-3

85
С-3
9
VС-3
VС-3
TU-3
TU-3
TUG-3
POH
PTR
Фиксированная
вставка
86
К виртуальному контейнеру VC-3 добавляется 3-х байтный указатель PTR,
получается трибутарный блок TU-3. При добавлении к нему 6 байт
фиксированной вставки получается группа трибутарного блока TUG-3.

19. ОБЪЕДИНЕНИЕ TUG-3 В VC-4

86
TUG-3
№1
9
TUG-3
№2
TUG-3
№3
VC-4
9
POH
261
PTR
фиксированная вставка

20. ОБЪЕДИНЕНИЕ TU-11, TU-12 и TU-2 в TUG-3

ОБЪЕДИНЕНИЕ TU-11, TU-12 И TU-2 В TUG-3
TU-11
№1
TU-12
№1
№№ 2, 3, 4
TUG-2
TU-2
№№ 2, 3
№1
№2
№7
TUG-3
1
86
- PTR
- NPI
- фиксированная вставка
В полученной группе TUG-3 три байта, соответствующие указателю TU-3 PTR,
называются NPI (Null Pointer Indicator) - индикатор “пустого” (не имеющего
значения) указателя. NPI указатель, появляется на месте указателя TU-3 PTR при
объединении контейнеров VC-12 в группу TUG-3

21. ОБЪЕДИНЕНИЕ C-12 В TU-12

V5 - данный байт заголовка служит для
обнаружения ошибок, передает сигнальную
метку и показывает состояние тракта, J2—
обеспечивает трассировку тракта, N2-контроль
транзитного соединения, K4-байт
автоматического переключения на резерв.
Номер байта, с которого начинается загрузка
байта V5 записан в V1 и V2 ,V3- для
выравнивания скоростей,V4-зарезервирован.
V5
V1
105
VC-12
TU-12
C-12
139
J2
V2
0
V5
N2
34
V3
35
J2
K4
69
V4
70
Сверхцикл
125х4=500 мкс
N2
104
V1
K4

22. Виртуальный контейнер VC-4-Xc

ВИРТУАЛЬНЫЙ КОНТЕЙНЕР VC-4-XC
1
J1
B3
G1
F2
H4
Вставка
C2
С-4-Хс
F3
K3
9
N1
Х-1
Х×260
Х×261
ТРАКТОВЫЙ ЗАГОЛОВОК POH
J1
B3
C2
G1
F2
H4
F3
K3
N1
Трассировка тракта
BIP-8
Сигнальная метка
Состояние тракта
Канал пользователя
тракта
Индикатор сверхцикла и
управление сцепками
Канал пользователя
тракта
Переключение на
резерв
Контроль транзитного
соединения
Байты для сквозной
связи, их функции
не зависят от
нагрузки.
Байты,
специфичные для
типов нагрузки

23. Виртуальный контейнер VC-4-Xc

ВИРТУАЛЬНЫЙ КОНТЕЙНЕР VC-4-XC

24. New Generation SDH (1)

NEW GENERATION SDH (1)
Эффективность использования пропускной способности SDH при применении последовательной и
виртуальной конкатенации
Тип входного потока
Ethernet (10 Мбит/с)
Fast
Ethernet
Мбит/с)
Gigabit Ethernet
Мбит/с)
Последовательная
конкатенация
VC-3 20%
(100 VC-4 67%
(1000 VC-4-16c 42%
Виртуальная
конкатенация
VC-12-5v 92%
VC-12-47v 100%
VC-4-7v 85%
Передача потока Ethernet 10 Мбит/с через сеть SDH при помощи виртуальной
группы VC-12-3v

25. New Generation SDH (2)

NEW GENERATION SDH (2)
Размещение кадров Ethernet в кадрах GFP
Размещение кадров GFP в виртуальном контейнере VC-X

26. New Generation SDH (3)

NEW GENERATION SDH (3)
Функциональная схема платы интегрированного доступа (ISA)
Как видно кадры Ethernet, поступающие на порты 10/100 Мбит/с, сначала преобразовываются в кадры формата
GFP. Для передачи их через сеть SDH организуется виртуальная группа из N контейнеров вида VC-X-Nv. Для
управления пропускной способностью виртуальной группы может использоваться сигнализация LCAS. Для
передачи трафика Gigabit Ethernet используются платы с портами 1000 Мбит/с и виртуальная конкатенация
виртуальных контейнеров VC-4. Платы ISA позволяют обеспечить транспортную службу («точка-точка»), для
реализации более сложных услуг передачи кадров Ethernet поверх сетей SDH применяется технология MPLS (Multi
Protocol Label Switching).

27. РАЗМЕЩЕНИЕ ПОТОКА 139,264 МБИТ/С В VC-4

POH
W
12 байтов
I x 96
X
I x 96
Y
I x 96
Y
I x 96
Y
I x 96
I x 96
X
I x 96
X
I x 96
Y
I x 96
Y
I x 96
Y
Y
I x 96
Y
I x 96
Y
I x 96
X
I x 96
Y
I x 96
Y
I x 96
Y
I x 96
X
I x 96
Y
I x 96
Z
I x 96
W-IIIIIIII
Y - RRRRRRRR
X - CRRRRROO
Z - IIIIIISR
I - информационный бит
R - бит фиксированной вставки
O - бит канала связи заголовка
S - бит возможного
выравнивания
C - бит команды выравнивания
CCCCC = 00000, S = I; CCCCC = 11111, S = R

28. Размещение потока 2.048 Мбит/с в VC-12: а) асинхронное, б) байт-синхронное

РАЗМЕЩЕНИЕ ПОТОКА 2.048
МБИТ/С В VC-12:
А) АСИНХРОННОЕ,
Б) БАЙТ-СИНХРОННОЕ
V5
V5
RRRRRRRR
RRRRRRRR
RRRRRRRR
I x 32
Каналы 1 - 15
RRRRRRRR
Канал 31 или КИ16
J2
Каналы 16 - 30
C1 C2 OOOO R R
RRRRRRRR
I x 32
J2
RRRRRRRR
RRRRRRRR
RRRRRRRR
N2
Каналы 1 - 15
C1 C2 OOOO R R
I x 32
RRRRRRRR
K4
C1 C2 OOOO R S1
1
S2 I I I I I I I
Канал 31 или КИ16
Каналы 16 - 30
RRRRRRRR
N2
RRRRRRRR
RRRRRRRR
Каналы 1 - 15
I x 31
Канал 31 или КИ16
RRRRRRRR
Каналы 16 - 30
а)
RRRRRRRR
K4
RRRRRRRR
RRRRRRRR
Каналы 1 - 15
Канал 31 или КИ16
Каналы 16 - 30
RRRRRRRR
б)
I - информационный бит
O - резервный бит заголовка
C - бит управления
выравниванием
S - бит выравнивания
R - бит фиксированной вставки
С1С1С1 = 111, S1 = R
С1С1С1 = 000, S1 = I
То же для С2 и S2.
Байты
используются для
передачи КИ0 в 30канальном цикле и могут
заменяться вставкой в 31канальном.

29. Проблемы перехода на большие скорости

ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕХОДА НА БОЛЬШИЕ СКОРОСТИ
Передача 40G в общем случае более чувствительна к оптическим параметрам
системы, чем 10G:
4 x более раз (6дБ) к уровню оптического шума (OSNR)
16 x более раз к Polarization Mode Dispersion (PMD) оптического волокна
16 x более раз к Chromatic Dispersion (CD) оптического волокна
более чувствительна к внутриканальным нелинейным эффектам
⇒ для 10G, NRZ модуляция эффективна для большинства приложений
⇒ для 40G необходимо применять альтернативные форматы модуляции с тем,
чтобы преодолевать физические ограничения
Передача 100G традиционными способами невозможна по техническим и
экономическим причинам:
Компенсация хроматической дисперсии второго порядка
Компенсация поляризационных дисперсионных искажений (PMD)
…

30.

31. Компромисс между шумом и нелинейными искажениями: как увеличить системные запасы при передаче 40/100G WDM?

КОМПРОМИСС МЕЖДУ ШУМОМ И НЕЛИНЕЙНЫМИ ИСКАЖЕНИЯМИ:
КАК УВЕЛИЧИТЬ СИСТЕМНЫЕ ЗАПАСЫ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ 40/100G WDM?
Рамановское усиление : улучшает коэффициент шума (NF) усилителя
и, таким образом, снижает ограничения на отношение сигнал/шум для
оптического сигнала (OSNR)
Коды с исправлением ошибок (FEC): повышают максимально
допустимый уровень возможных искажений (ухудшений)
Регулирование дисперсионных искажений: увеличивает пороги после
которых начинаются нелинейные искажения
Формат модуляции

32. 40/100G: выбор формата модуляции

40/100G: ВЫБОР ФОРМАТА МОДУЛЯЦИИ
Не существует формата модуляции,который бы одновременно преодолевал
все возможные искажения при передаче
Различные форматы модуляции гарантируют достижение целей при разных
условиях и требованиях при достижении компромисса между следующими
требованиями:
1) Дальность передачи
2) Совместимость с 10G трафиком
3) Спектральная плотность (сетка размещения каналов)
4) Подавление PMD
5) Сложность , надежность, потребляемая мощность , занимаемый объем
…
и стоимость!
Нет формата модуляции , который был бы пригоден ко всем
приложениям с минимальными затратами!

33. Пропускная способность систем WDM Повышение информационной спектральной эффективности

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ СИСТЕМ WDM
ПОВЫШЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

34. Пропускная способность систем WDM Повышение информационной спектральной эффективности

ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ СИСТЕМ WDM
ПОВЫШЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

35.

36.

37.

38.

39. 40/100G: выбор формата модуляции

40/100G: ВЫБОР ФОРМАТА МОДУЛЯЦИИ