Sistemas de Telecomunicações I. Capítulo 5. Tecnologias de transporte

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1 Sistemas de Telecomunicações I Capítulo 5 Tecnologias de transporte João Pires

2 Estrutura estratificada das redes de telecomunicações Camada de serviços PDH, SDH, WDM Camada de transporte Camada de serviços: Consiste em redes de diferentes serviços (circuitos, IP,etc.) Camada de transporte: Fornece à camada superior uma plataforma apropriada para transferência de informação, que é pouco dependente dos serviços. Sistemas de Telecomunicações I 2

3 Rede de Transporte A rede de transporte é uma plataforma que assegura uma transferência transparente da informação à distância, permitindo suportar diferentes serviços. A rede de transporte garante diferentes funcionalidades, como sejam multiplexagem, transmissão, encaminhamento, protecção, aprovisionamente de capacidade, supervisão e gestão. A rede de transporte é constituída por diferentes elementos de rede ligados entre si segundo uma certa topologia, que por sua vez estão ligados ao sistema de gestão de rede. Sistemas de Telecomunicações I 3

4 Rede de transporte em aplicações telefónicas Interligações representadas CL3 CT1 CL2 CT3 CT3 Rede de Serviços (circuitos) CL2 CL3 CT1 CT2 CL1 2.5 Gbit/s DXC Rede de Transporte Mbit/s TM Usada para interligar diferentes centrais telefónicas DXC: Comutador de cruzamento (crossconnect) TM: multiplexador terminal : multiplexador de inserção/extracção CT: central telefónica de trânsito CL: central telefónica local Sistemas de Telecomunicações I 4

5 Rede de transporte em aplicações de dados CR Rede de Serviços (pacotes) ER CR CR ER ER 2.5 Gbit/s DXC: comutador de cruzamento (crossconnect) TM: multiplexador terminal : multiplexador de inserção/extracção CR: Core router ER: Edge router DXC Rede de Transporte TM Mbit/s Usada para interligar diferentes routers de uma rede IP ou diferentes comutadores de uma rede Ethernet Numa rede IP (Internet Protocol) os routers são usados para encaminhar os pacotes Os edge routers são aqueles que estão mais próximos do utilizador, enquanto os core routers fazem parte da dorsal da rede. Sistemas de Telecomunicações I 5

6 Multiplexagem por divisão no tempo A multiplexagem por divisão no tempo ou TDM (time-division multiplexing) pode-se realizar usando interposição de bit ou interposição de palavra. No primeiro caso, a cada canal atribui-se um time-slot constituído por um único bit, enquanto no segundo caso a cada canal corresponde um time-slot constituído por vários bits (palavra). Interposição de palavra: Exemplo da multiplexagem de 4 canais: C 1 Palavra de 8 bit do canal C1 Multiplexagem Desmultiplexagem C 1 C 2 Trama C 2 C 4 C 3 C 2 C 1 C 3 C 4 t 4 t 3 t 2 t 1 Time-slot Sincronismo C 3 C 4 Sistemas de Telecomunicações I 6

7 Hierarquias Plesiócronas(1) Na hierarquia PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) os relógios dos diferentes elementos de rede (regeneradores e multiplexadores) não estão perfeitamente sincronizados. Os diferentes débitos são obtidos tendo por referência um sinal de 64 kb/s, que corresponde à digitalização de um canal de voz. A primeira hierarquia PDH (sistema multiplex primário) europeia corresponde à multiplexagem de 30 canais de 64 kbit/s, enquanto as hierarquias de ordem superior obtêm-se multiplexando 4 de ordem inferior. 30 canais (64 kb/s) Mux primário X30 E Mbit/s (30 canais) X4 E Mbit/s (120 canais) E Mbit/s (480 canais) E Mbit/s (1920 canais) X4 X4 Sistemas de Telecomunicações I 7

8 Hierarquias Plesiócronas(2) A nível mundial para além da hierarquia europeia há também as hierarquias plesiócronas americana e japonesa as quais têm a particularidade de serem incompatíveis entre si. As primeiras hierarquias PDH americana e japonesa usam como sistema multiplex primário um sistema com 24 canais de 64 kb/s. Hierarquia plésiocrona americana 24 canais (64 kb/s) Mux primário X24 DS Mbit/s (24 canais) X4 DS Mbit/s (96 canais) DS Mbit/s (672 canais) X7 DS Mbit/s (4032 canais) X6 Sistemas de Telecomunicações I 8

9 Sistema de multiplexagem primário E1 A trama correspondente ao sinal E1 tem uma duração de 125 µs e está dividida em 32 intervalos de tempo, cada um com 8 bits. Os intervalos de tempo numerados de 1 a 15 e 17 a 32 são atribuídos a canais de informação, cada um com um débito de 64 kbit/s. Os intervalos de tempo 0 e 16 são usados, respectivamente, para fins de sincronização e sinalização. No intervalo de tempo 0 das tramas ímpares é transmitido o padrão de enquadramento de trama (PET x ), enquanto nas tramas pares é transmitido um padrão de não enquadramento (NPET x1a x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 ). O NPET transmite um alarme no bit A PET 1 2 S1 S PEM: padrão de enquadramento de multitrama de sinalização NPET 1 2 S3 S PET 1 2 S5 S PET 1 2 S29 S NPET 1 2 PEM xxxx Multitrama de sinalização (16x125µs=2 ms) Si: sinalização correspondente ao canal i. A sinalização de cada canal é actualizada de 2 em 2 ms Sistemas de Telecomunicações I 9

10 Origem do plesiocronismo (1) Todos os elementos de rede digitais requerem uma fonte de temporização, ou relógio, de modo a sincronizar todas as operações realizadas por esse elemento. Os relógios reais não são isócronos, ou seja, a sua frequência de emissão está sujeita a ligeiras flutuações relativamente à frequência nominal. Relógio isócrono t Desfasagem positiva Desfasagem negativa Relógio real t O parâmetro que contabiliza o afastamento da frequência real da frequência nominal é a precisão do relógio, a qual pode ser expressa em ppm (partes por milhão). Sistemas de Telecomunicações I 10

11 Origem do plesiocronismo (2) A precisão de um relógio é definida por: Precisão = f 0 f f 0 r Relativamente à precisão dos relógios estão definidas quatro hierarquias (níveis stratum), sendo o primeiro nível (stratum 1) ocupado pelos relógios atómicos (césio ou rubídio). As precisões associadas aos diferentes níveis são as seguintes: Nível f 0 : frequência nominal f r : frequência real Stratum 1 Stratum 2 Stratum 3 Stratum 4 Precisão Para os relógios da hierarquia PDH europeia são requeridas as seguintes precisões: Hierarquia E1 E2 E3 E4 Precisão 50 ppm 30 ppm 20 ppm 15 ppm Devidos às características referidas, dois relógios independentes com a mesma frequência nominal são plesiócronos (quase síncronos), pois oscilam com frequências que embora diferentes estão muito próximas. Sistemas de Telecomunicações I 11

12 O papel das memórias elásticas A temporização usada para formar as tramas PDH de ordem superior (E2, E3 e E4) não é derivada do relógio da rede a MHz, mas é gerada localmente no multiplexador com a precisão do relógio interno. O débito de chegada dos dados à entrada do multiplexador para cada um dos canais (tributários), pode ser diferente do débito de leitura imposto pelo relógio do multiplexador. A diferença de velocidades deve-se ao plesiocronismo e também às perturbações de transmissão (jitter e vagueio). Para acomodar essas diferenças usam-se memórias elásticas com capacidade para armazenar uma trama do tributário de entrada. A memória é escrita ao ritmo do tributário e é lida ao ritmo imposto pelo relógio do multiplexador. Sinal de tributário, D k Memória Elástica Sinal de saída, D k Recuperação do relógio f k Escrita Leitura, f k Relógio do multiplexador Sistemas de Telecomunicações I 12

13 Origem dos slips Estrutura de uma memória elástica Operação da memória elástica (por bit) Sinal de entrada, D k f k =f k f k 1 2 Endereços de leitura escrita leitura Endereços de escrita L bits f k f k >f k Dupla escrita Dupla escrita P/S Sinal de saída, D k Uma dupla escrita implica que uma trama (com L bits) é escrita sem a anterior ter sido lida Uma dupla leitura implica que a mesma trama é lida duas vezes Esta perda ou repetição designa-se por slip f k <f k Dupla leitura Dupla leitura Sistemas de Telecomunicações I 13

14 Impacto dos slips A perda ou repetição de uma trama completa designa-se por slip controlado e ocorre com um período dado por T O efeito dos slips depende do serviço considerado. s = D k L D k = L D k L: comprimento da trama em bit D k : débito binário de entrada D k: débito binário de saída Serviço Voz Fax Multimedia Texto encriptado Dados Dados na banda de voz Impacto dos Slips Cliques, perda de dados de sinalização (SS7) Perda de 4 a 8 linhas de varrimento Perturbação nas tramas de video, salvas de ruído no áudio É necessário retransmitir o código de criptografia Perda ou repetição de dados Erros de transmissão de 0.01 até 2 s, a chamada pode ser perdida Para reduzir a frequência de ocorrência dos slips deve-se aumentar a precisão dos relógios. Por exemplo, para garantir um período de slips de 20 h deveria usar-se no sistema E1 relógios com uma precisão de Sistemas de Telecomunicações I 14

15 Justificação Como as exigências imposta aos relógios para eliminar os slips são muito elevadas, recorre-se a uma outra técnica, designada por justificação, para evitar os slips. Na justificação positiva a frequência do relógio de leitura é feita igual ao ritmo máximo no canal de entrada, ou seja fk = fk + fk. Para evitar o esvaziamento da memória elástica é inserido na sequência de saída um bit sem informação (bit de justificação). Sistema de sincronização do multiplexador: Sinal do tributário, D k Relógio recuperado, f k Memória Elástica Inibidor Sinal de saída, D k Detector fase Comando de inibição f k Relógio interno Controla a ocupação da memória Quando a ocupação desce abaixo de um limiar O relógio de leitura é inibido durante um período de relógio Sistemas de Telecomunicações I 15

16 Estrutura da trama E2 com justificação positiva A posição do bit de justificação na trama é assinalada pelos bits de indicação de justificação (bits C).Com base na informação transmitida pelos bits C os bits de justificação são removidos no desmultiplexador. Estrutura da trama E2 com justificação positiva (G742) F1 F1 F1 F1 F0 F1 F0 F0 F0 F0 X Y I 13 I 212 C k1 = C k2 = C k3 =1 C 11 C 21 C 31 C 41 I 5 I 6 I 7 I 8 I 9 I 10 I 11 I 12 I 13 I 212 Há justificação C 12 C 22 C 32 C 42 I 5 I 6 I 7 I 8 I 9 I 10 I 11 I 12 I 13 I 212 C 13 C 23 C 33 C 43 J 1 J 2 J 3 J 4 I 9 I 10 I 11 I 12 I 13 I 212 C k1 = C k2 = C k3 =0 Padrão de enquadramento de trama Bits F, F1=1 e F0=0 Bits de indicação de justificação Bits C, C kj : controlo de justificação do canal k Não há justificação Bits de justificação Bits J, J k : justificação do canal k Bits de informação Bits I, I 5,I 6,I 7,I 8 bits de informação, respectivamente, do canal 1, 2, 3 e 4 Bits de de serviço Bit X: bit de alarme, bit Y:bit de reserva Sistemas de Telecomunicações I 16

17 Desvantagens da PDH Não há normalização para débitos superiores a 140 Mbit/s. Incompatibilidade entre equipamento de diferentes fabricantes. Falta de flexibilidade. É díficil usar o equipamento PDH para funções de inserção/extracção de canais. Difícil a monitorização do desempenho dos canais ao longo da transmissão. Capacidade muito limitada para funções de gestão centralizada (não há canais nas tramas destinados a esta função). Não tem interfaces normalizadas a nível óptico (ex. definição dos códigos a usar, do nível de potência, da largura de linha das fontes) Sistemas de Telecomunicações I 17

18 Desvantagens da PDH (2) Cascata de multiplexadores/desmultiplexadores usados para extrair um E1 de um E4. Terminal de linha de 140 Mb/s DMUX Mb/s 8 Mb/s 2 Mb/s MUX Terminal de linha de 140 Mb/s Mb/s As interfaces só estão normalizadas a nível eléctrico MUX Interface eléctrica normalizada (G.703) Terminal de linha óptica Interface óptica proprietária do fabricante Códigos de linha, níveis de potência óptica, tipo de fibra, não normalizados. Fibra óptica Sistemas de Telecomunicações I 18

19 Vantagens da SDH (1) Há normas até 10 Gbit/s: Apropriada para as rede de transporte. STM Mbit/s, STM Mbit/s, STM Mbit/s, STM Mbit/s (STM: Synchronous Transport Module). Compatibilidade entre o equipamento de diferentes fabricantes e entre as hierarquias europeias e americanas. Função de inserção/extracção simplificada. Como a tecnologia é síncrona é fácil identificar os canais de ordem inferior. Gestão centralizada fácil. A trama SDH dispõe de um número elevado de octetos para comunicação entre os elementos de rede e um centro de gestão centralizada, usando o sistema TMN (Telecommunications Management Network). Sistemas de Telecomunicações I 19

20 Vantagens da SDH (2) Elevada disponibilidade permitindo uma provisão rápida dos serviços requeridos pelos clientes. Tal deve-se ao facto da SDH fazer uso intensivo de software, em contrapartida com a PDH cuja funcionalidade reside no hardware. Elevada fiabilidade. As redes SDH usam mecanismos de protecção que permitem recuperações rápidas a falhas (da ordem dos 50 ms), quer das vias de comunicação, quer dos nós da rede. Normalização das interfaces ópticas (definindo os códigos a usar, os níveis de potência, as características dos lasers e das fibras, etc). Possibilidade de monitorizar o desempenho dos diferentes canais. Plataforma apropriada para diferentes serviços. Sistemas de Telecomunicações I 20

21 Definição dos elementos de rede (1) Regenerador: Regenera o relógio e a forma dos sinais de entrada. Possui canais de comunicação a 64 kb/s para transmitir mensagens. STM-N R STM-N Multiplexador terminal: Agrega sinais plesiócronos ou síncronos de modo a formar sinais STM-N de débito mais elevado. PDH SDH MT STM-N Multiplexador de inserção/extração: Permite extrair/inserir, quer sinais PDH, quer sinais SDH de débito mais baixo do que o da linha. STM-N STM-N PDH SDH Tributários Sistemas de Telecomunicações I 21

22 Definição dos elementos de rede (2) Comutadores de cruzamento (DXC, digital cross-connects): Proporciona funções de comutação apropriadas para estabelecer ligações semipermanentes entre canais E1, E3, E4, e STM-1 e permite restauro das redes. STM-4 STM-1 E4 E3 STM-4 STM-1 E4 E3 Os comutadores de cruzamento são usados para interligar anéis SDH, ou como nós de redes em malha. DXC Fibra Óptica Sistemas de Telecomunicações I 22

23 Topologias físicas (1) Topologia em cadeia PDH SDH MT STM-N R STM-N MT PDH SDH PDH SDH PDH SDH Topologia em anel com duas ou quatro fibras Duas fibras ópticas Quatro fibras ópticas Sistemas de Telecomunicações I 23

24 Topologias físicas (2) Anéis unidireccionais e bidireccionais Anel unidireccional Anel bidireccional Topologia emalhada (usada no núcleo central da rede) DXC DXC DXC DXC DXC DXC A presença dos DXC permite implementar um sistema de restauro dinâmico para fazer face a falhas na rede. Com esta técnica o sistema de gestão da rede reencaminha o tráfego por percursos alternativos àqueles onde ocorreram falhas. Sistemas de Telecomunicações I 24

25 Modelo de camadas da SDH (1) A rede de transporte SDH é descrita em termos da camada de caminho e camada de transmissão. A camada de transmissão divide-se em camada de secção e camada física. Por sua vez, a camada de secção sub-divide-se em camada de secção de regeneração e de secção de multiplexagem. Algumas das funcionalidades das camadas: Caminho: Identificação da integridade da ligação, especificação do tipo de tráfego transportado no caminho e monitorização de erros Secção de multiplexagem: Sincronização, comutação de protecção, monitorização de erros, comunicação com o sistema de gestão Secção de regeneração: Enquadramento da trama, monitorização de erros, comunicação com o sistema de gestão. Física: Forma dos pulsos ópticos, nível de potência, comprimento de onda. Sistemas de Telecomunicações I 25

26 Modelo de camadas da SDH(2) Cada camada (com excepção da física) tem um conjunto de octetos que são usados como cabeçalho da camada. Estes octetos são adicionados sempre que a camada é introduzida e removidos sempre que esta é terminada. Regenerador Multiplexador de inserção/extracção Multiplexador terminal MT R MT S. Regeneração S. Regeneração S. Regeneração Secção de Multiplexagem S. de Multiplexagem Inserção de cabeçalhos Serviços Caminho Camadas: Caminho Secção de Multiplexagem Secção Regeneração Física Cabeçalho de caminho Cabeçalho de secção de multiplexagem Cabeçalho de secção de multiplexagem Multiplexador terminal Regenerador Multiplexador Multiplexador terminal Sistemas de Telecomunicações I 26

27 Modelo de camadas SDH(3) CL3 CT1 CT3 Rede de Serviços (circuitos) CL2 CL3 CT1 CT2 CL1 2.5 Gbit/s Caminho Mbit/s TM S. multiplexagem Rede de Transporte DXC: crossconnect TM: multiplexer terminal : multiplexer de inserção/extracção CT: central de trânsito CL: central local Sistemas de Telecomunicações I 27

28 Estrutura da trama básica Uma trama SDH básica (STM-1) contém três blocos: - Cabeçalho de secção (SOH, section overhead) - Ponteiro (PT): permite localizar a informação transportada no VC - Contentor virtual (VC): capacidade transportada+ cabeçalho de caminho. A duração da trama é igual a 125 µs, o que corresponde a 8000 tramas/s. Cabeçalho da secção de regeneração Cabeçalho da secção de multiplexagem SOH PT SOH Contentor Virtual Representação bidimensional de uma trama STM-1: matriz com 9 linhas e 270 colunas, a que correspondem 2430 octectos. Os diferentes octectos são transmitidos linha a linha, começando pela 1ª linha e 1ª coluna. 125 µs Sistemas de Telecomunicações I 28

29 Formação da trama STM-N Sinais SDH multiplex de ordem superior são obtidos através de uma multiplexagem por interposição de palavra (octeto) de vários STM-1 O débito binário do sinal STM-N é N Mbit/s STM-1 #1 STM-1 #2 STM-1 #N SOH SOH SOH PT VC PT VC PT VC SOH SOH SOH 125 µs 125 µs 125 µs 9 N SOH PT SOH 261 N Contentor virtual N 125 µs Sistemas de Telecomunicações I 29

30 Cabeçalho de secção da trama STM-1 (1) Estrutura do cabeçalho de secção Cabeçalho de secção de regeneração A1 B1 D1 A1 A1 A2 E1 D2 A2 A2 J0 F1 D3 X X X X X: usados para uso nacional : informação dependente do meio Ponteiro H1 h1 h1 H2 h2 h2 H3 H3 H3 B2 B2 B2 K1 K2 Cabeçalho de secção de multiplexagem D4 D7 D5 D8 D6 D9 D10 D11 D12 S1 M1 E2 X X Cabeçalho de secção de regeneração A1, A2 : Padrão de enquadramento de trama (A1= , A2= ). Jo: Traço de secção de regeneração. Verifica a integridade da ligação a nível de secção. B1: Monitorização de erros a nível da secção de regeneração. D1- D3: Canal de comunicação de dados. Transporta informação de gestão de rede. E1: Canal de comunicação de voz (64 kb/s) entre regeneradores. F1: Canal de utilizador. Diferentes aplicações. Ex: transmissão de dados. Sistemas de Telecomunicações I 30

31 Cabeçalho de secção da trama STM-1 (2) Cabeçalho de secção de multiplexagem B2: Monitorização de erros a nível da secção de multiplexagem. K1- K2: Comutação de protecção automática. D4- D12: Canal de comunicação de dados a 576 kbit/s. Transporta informação de gestão de rede entre os elementos que terminam a secção de multiplexagem e entre estes e o sistema de gestão de rede. S1: Indicador da qualidade do relógio. Transporta mensagens referentes ao tipo de relógio usado no processo de sincronização. M1: É usado para transportar uma indicação de erro remoto ou REI (remote error indication) a nível de secção de multiplexagem. O alarme REI é enviado para o ponto onde a secção de multiplexagem é originada e indica o número de blocos detectados errados a partir da informação dada pelo B2. E2: Canal de comunicação de voz (64 kb/s) para comunicações vocais entre as extremidades da camada de multiplexagem. Ponteiro H1, H2: Octetos do ponteiro. Indicam o ínicio do contentor virtual na trama H3: Octetos de acção do ponteiro. Usados para justificação negativa. h1, h2: Octetos com um valor invariável. Sistemas de Telecomunicações I 31

32 Código de paridade de bits entrelaçados O código de paridade de bits entrelaçados de ordem n ou BIP-n (bit interleaved parity) é obtido calculando a soma módulo 2 de n grupos de bits e colocando o resultado numa palavra de controlo constituída por n bits. n bits m bits BIP-8 B1 BIP-24 B2 B2 B2 BIP-8 B3 BIP-2 V5 Soma módulo 2 BIP-n Palavra de controlo constituída por n bits O BIP-n é calculada sobre os correspondentes bits da trama actual e o resultado é transmitido nos octectos B1, B2, B3, ou nos dois primeiros bits do V5 da trama seguinte. Na recepção o BIP-n é recalculado, e qualquer discrepância entre este e o valor recebido é vista como um erro de bloco. Sistemas de Telecomunicações I 32

33 Subestruturas modulares do STM-1 Contentor (C) Unidade básica usada para transportar informação dos tributários (ex PDH). Inclui ainda octetos de justificação fixa (sem informação) para adaptar os débitos dos tributários aos débitos dos contentores e bits usados para justificação dos tributários PDH. Contentor Virtual (VC) O contentor virtual consiste num contentor mais o cabeçalho de caminho. O VC é uma entidade que não sobre modificações desde o ponto onde o caminho é originado até ao ponto onde é terminado. Os VCs transmitidos directamente no STM-1 designam-se contentores virtuais de ordem superior. Os restantes de ordem inferior. Unidade Administrativa (AU) Consiste num contentor virtual de ordem superior mais um ponteiro de unidade administrativa. O ponteiro regista a relação de fase existente entre o contentor virtual e a trama e específica o início do contentor virtual. Sistemas de Telecomunicações I 33

34 Subestruturas modulares do STM-1 (2) Grupo de unidade administrativa (AUG) Resulta da combinação por interposição de octeto de várias unidades administrativas. Adicionando o cabeçalho de secção à AUG obtem-se a trama STM-1. Unidade tributária (TU) A unidade tributária consiste num contentor virtual de ordem inferior mais um ponteiro da unidade tributária. Como o VC de ordem inferior pode flutuar dentro do VC de ordem superior, o início do primeiro dentro do segundo é indicado pelo ponteiro da unidade tributária. Grupo de unidade tributária (TUG) Resulta da combinação de várias unidades tributárias por interposição de octeto. Em alguns casos é necessário proceder a justificação fixa, para adaptar débitos binários. Sistemas de Telecomunicações I 34

35 Estrutura de multiplexagem Estrutura de multiplexagem do SDH ATM E3: Mb/s DS3: Mb/s DS2: Mb/s C-3 C-2 VC-3 VC-2 TU-3 TU VC-3 AU-3 3 AUG 1 STM-N=N Mb/s N STM-N E1: Mb/s DS1: Mb/s C-12 C-11 VC-12 VC-11 TU-12 TU-11 3 TUG TUG-3 3 VC-4 AU-4 E4: Mb/s ATM C-4 C - Contentor VC - Contentor Virtual TU - Unidade Tributária TUG - Grupo de Unidade Tributária AU - Unidade Administrativa AUG - Grupo de Unidade Administrativa Em Alinhamento Mapeamento Multiplexagem existe processamento de ponteiros Sistemas de Telecomunicações I 35

36 Transporte das hierarquias E3 e E4 no STM-1 Transporte do E3 e E4 E3 E4 Octetos sem informação Octetos sem informação Mapeamento do E3 C-3 C-4 Cabeçalho de caminho de ordem superior Cabeçalho de caminho de ordem superior Alinhamento VC-3 VC-4 Ponteiro da AU-3 Ponteiro da AU-4 Multiplexagem por interposição de octecto AU-3 Unidade administrativa Multiplexagem de 3 AU-3 AU-4 Unidade administrativa AUG AUG Cabeçalho de secção Cabeçalho de secção STM-1 STM-1 Sistemas de Telecomunicações I 36

37 Contentores virtuais de ordem superior Os contentores virtuais VC-3 e VC-4 obtêm-se adicionando, respectivamente, aos contentores C-3 e C-4 um cabeçalho de caminho de ordem superior J1 J1 B3 B3 VC-4 C2 G1 F2 H4 C4 VC-3 C2 G1 F2 H4 C3 Cabeçalho de caminho de ordem superior F3 K3 N1 Duração=125 µs F3 K3 N1 O cabeçalho de caminho de ordem superior é constituído por 9 octetos iniciando-se com octeto J1, que é também o primeiro octeto do VC. O contentor VC-4 é constituído por 261 9=2349 octetos, o que dá um débito de Mbit/s. Ao VC-3 corresponde um débito de Mb/s. Sistemas de Telecomunicações I 37

38 Função dos octetos do cabeçalho de caminho J1: Permite verificar a integridade do caminho. O terminal onde o caminho é gerado envia repetidamente uma sequência padrão através de J1, a qual é confirmada pelo terminal receptor. B3: É usada para monitorizar erros, transmitindo o BIP do caminho. C2: É a etiqueta do sinal, indicando a composição dos contentores virtuais VC3/VC4: Ex: : não transporta tráfego, : usa uma estrutura TUG, : transporta um E4 num C-4, : ATM. G1: É um canal usado pelo terminal receptor para enviar para o terminal emissor o informação sobre desempenho do caminho, nomeadamente sobre os erros detectados por B3. F2: Canal de manutenção usado pelos operadores da rede. H4: Indicador de super-trama. Usada na formação do VC-2, VC-12 e VC-11. F3: Canal de manutenção K3: Canal usado para funções de protecção a nível do caminho. N1: Monitorização das ligações em cascata Sistemas de Telecomunicações I 38

39 Unidade Administrativa AU-4 Uma AU-4 é uma estrutura síncrona constituída por 9x261+9 octetos, que inclui um VC-4 mais um ponteiro de unidade administativa AU-4 (PTR AU-4). 261 colunas PTR AU-4 AU-4 9 linhas H1 h1 h1 H2 h2 h2 H3 H3 H3 J1 B3 C2 VC-4 G1 F2 C4 H4 No ponteiro do AU-4 têm-se h1=1001xx11 e h2= F3 K3 N1 O VC-4 pode flutuar dentro do AU-4. O ponteito do AU-4 contem a posição (endereço) do primeiro octeto (J1) do cabeçalho de caminho do VC-4. Cada modificação do ponteiro de 1 unidade corresponde a uma deslocação do VC-4 no AU-4 de 3 octetos. Sistemas de Telecomunicações I 39

40 Unidade Administrativa AU-3 A AU-3 é uma estrutura síncrona composta por octetos, que inclui um VC-3 mais um ponteiro da unidade administrativa AU-3 (PTR-AU-3). Como a capacidade de transporte do AU-3 (87 colunas) é superior à requerida pelo VC-3 (85 colunas), são inseridas duas colunas sem informação (justificação fixa) para adaptação de capacidade (colunas 30 e 59) colunas 9 linhas PTR AU-3 H1 H2 H3 J1 A posição do contentor virtual pode flutuar dentro do AU-3. O ponteiro PTR AU-3 contem o endereço do J1. VC-3 B3 C2 G1 C3 F2 H4 F3 K3 N Um alteração do ponteiro de uma unidade corresponde à deslocação do VC-3 no AU-3 de 1 octeto. O ponteiro PTR AU-3 permite endereçar 87 9 =783 posições. Sistemas de Telecomunicações I 40

41 Grupo de Unidade Administrativa O AUG é uma estrutura síncrona constituída por octetos, que por adição do cabeçalho de secção dá origem à trama STM-1. Um AUG é composto de 1 AU-4 ou de 3 AU-3 usando multiplexagem por interposição de octeto. H1 H2 H3 AU-3 H1 H2 H3 AU-3 H1 H2 H3 AU colunas H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 H3 AUG (Octetos dos 3 AU-3 entrelaçados) AUG obtido a partir de 3 AU-3 usando multiplexagem por interposição de octeto Sistemas de Telecomunicações I 41

42 Unidade tributária TU-3 e TUG-3 Um VC-3 de ordem inferior é transportado numa unidadade tributária de nível 3 (TU-3). Um TU-3 é uma estrutura síncrona constituída por octetos, que inclui um VC-3 mais um ponteiro de unidade tributária TU-3 (PTR TU-3). Adicionando ao TU-3 seis octetos de justificação fixa obtem-se o TUG-3. TU-3 TUG PTR TU-3 H1 H2 H3 J1 B3 C2 + justificação fixa H1 H2 H3 J1 B3 C2 VC-3 G1 F2 H4 F3 K3 C3 Octectos sem informação G1 F2 H4 F3 K3 C3 N1 N1 Como o VC-3 pode flutuar dentro das colunas que lhe estão atribuídas no VC- 4, o ponteiro do TU-3 é usado para indicar a posição do VC-3 (octeto J1) dentro da trama do VC-4. Sistemas de Telecomunicações I 42

43 Formação de um VC-4 a partir de 3 TUG-3 Um VC-4 pode formar-se a partir de multiplexagem por interposição de octeto de 3 TUG-3. Como 3x86=258 colunas é necessário adicionar 2 colunas sem informação para obter as 260 colunas correspondentes ao C-4. TUG-3 TUG-3 TUG-3 Octetos sem informação Cabeçalho de caminho do VC-4 J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 H Os contentores virtuais VC-3 podem flutuar dentro do VC-4. O início de cada VC-3 é indicado pelo ponteiro do TU-3. Quando o ponteiro apresenta um valor nulo, o correspondente VC-3 inicia-se na posição 0. N1 Sistemas de Telecomunicações I 43

44 Estrutura dos ponteiros Os ponteiros dividem-se em ponteiros de unidade administrativa e ponteiros de unidada tributária. Tipos de ponteiros A estrutura dos ponteiros AU-4, AU-3 e TU-3 é baseado nos octetos H1, H2 e H3. O octeto H3 é usado para acções de justificação negativa. As funções dos bits constituintes do H1 e H2 são as seguintes: H1 Ponteiro de AU Ponteiro de TU H2 Ponteiro de AU-4 Ponteiro de AU-3 Ponteiro de TU-3 Ponteiro de TU-1/TU-2 Tipo SS Valor do ponteiro N N N N S S I D I D I D I D I D AU-4 AU TU NDF Valor do ponteiro em 10 bits Os bits N constituem o identificador de novos dados ou NDF (New Data Flag), os bits S identificam o tipo de ponteiro e os bits I e D o valor do ponteiro. Sistemas de Telecomunicações I 44

45 Esquema de endereçamento do ponteiro do AU-4 A cada posição do ponteiro da AU-4 correspondem 3 octetos. A cada posição do ponteiro do AU-3 corresponde um octeto. 261 colunas Cabeçalho de regeneração Um valor de 0 do ponteiro indica que o J1 do VC-4 se encontra na posição 0 H1 h1 h1 H2 h2 h2 H3 H3 H3 Cabeçalho de multiplexagem Cabeçalho de regeneração H1 h1 h1 H2 h2 h2 H3 Cabeçalho de multiplexagem µs Sistemas de Telecomunicações I 45

46 Esquema de endereçamento do ponteiro da TU-3 A figura representa o transporte de três TUG-3 num contentor virtual VC-4. A cada posição de um ponteiro TU-3 corresponde um octeto. 261 colunas Um valor de 0 do ponteiro indica que o J1 do VC-3 correspondente se encontra na posição 0 a seguir ao octeto H3 Bit de justificação fixa Cabeçalho de regeneração PTR AU-4 Cabeçalho de multiplexagem Cabeçalho de regeneração PTR AU-4 J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1 J1 B3 C2 G1 F2 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H H H H Sem informação Cabeçalho de multiplexagem H4 F3 K3 N1 Sistemas de Telecomunicações I 46

47 O papel do identificador de novos dados O identificador de novos dados NDF pode usar-se no modo activado fazendo NNNN=1001, ou no modo normal fazendo NNNN=0110. O modo activado suporta uma variação arbitrária (e significativa) do valor do ponteiro, como aquela que ocorre quando há uma alteração do VC, enquanto o modo normal só suporta uma variação unitária do ponteiro. Uma variação não unitária do valor do ponto é realizada fazendo NNNN=1001, numa determinada trama e NNNN=0110 nas tramas seguintes. O mesmo valor deverá aparecer sucessivamente três vezes. O modo normal é usado em três situações: 1) ausência de justificação; 2) justificação positiva; 3) justificação negativa. A acção de justificação positiva é indicada invertendo os 5 bits I relativamente aos 5 bits anteriores e o valor do ponteiro é incrementado de uma unidade na trama seguinte, enquanto a justificação negativa implica a inversão dos 5 bits D relativamente aos cinco bits anteriores e o valor do ponteiro é decrementado de uma unidade. Sistemas de Telecomunicações I 47