Atualmente dedica-se à Teleco e à prestação de serviços de consultoria em telecomunicações.

Transcrição

1 Padrões de canalização em sistemas de transmissão digitais (TDM) Este tutorial apresenta os principais padrões de canalização utilizados em Sistemas de Transmissão digitais multiplexados no tempo (TDM - Time Division Multiplex) tais como PDH, SDH e SONET. Huber Bernal Filho Engenheiro de Teleco (MAUÁ 79), tendo atuado nas áreas de Redes de Dados e Multisserviços, Sistemas Celulares e Sistemas de Supervisão e Controle. Ocupou posições de liderança na Pegasus Telecom (Gerente - Planejamento de Redes), na Compaq (Consultor - Sistemas Antifraude) e na Atech (Coordenador - Projeto Sivam). Atuou também na área de Sistemas de Supervisão e Controle como coordenador de projetos em empresas líderes desse mercado. Tem vasta experiência internacional, tendo trabalhado em projetos de Teleco nos EUA e de Sistemas de Supervisão e Controle na Suécia. Atualmente dedica-se à Teleco e à prestação de serviços de consultoria em telecomunicações. hbernal@teleco.com.br Categoria: Sistemas de Transmissão Nível: Introdutório Enfoque: Técnico Duração: 20 minutos Publicado em: 04/11/2002 1

2 TDM: Multiplexação por divisão no tempo Multiplexação é uma técnica empregada para permitir que várias fontes de informação compartilhem um mesmo sistema de transmissão. Na multiplexação por divisão no tempo estas fontes de informação compartilham um trem de bits ocupando slots de tempo diferentes n Quadro Os slots a serem ocupados pelas várias fontes de informação são organizados em quadros (frames) que contém um ciclo de alocação de slots de tempo. Este ciclo é repetido indefinidamente durante a transmissão. Frame 1(slot 1 a n) Frame 2(slot 1 a n)... Frame N (slot 1 a n) Canalização O conjunto de slots dedicados a uma fonte, de um frame para o outro, é chamado de canal ou tributário. Este tutorial apresenta os principais padrões de canalização definidos pela UIT: PDH, SDH e SONET. 2

3 TDM: PDH O padrão PDH de transmissão de sinais foi concebido para uma arquitetura de multiplexação assíncrona. Cada canal multiplexado opera de forma plesiócrona, ou seja, com um relógio que não é sincronizado com os relógios dos outros canais apesar de ser nominalmente idêntico, dentro de limites estabelecido por normas. O canal PDH de menor hierarquia é composto por um conjunto de canais multiplexados de 64 kbit/s. Entretanto, o número de canais desse conjunto não é padronizado. A tabela a seguir mostra a hierarquia PDH utilizada na América do Norte e Europa. O padrão PDH Europeu, recomendado pelo UIT (G.702), é o adotado na maior parte do mundo, inclusive no Brasil. Hierarquia Digital - América do Norte Taxa de Bits (Kbit/s) Europa - Taxa de Bits (Kbit/s) 0 DS0 64 E DS1 ou T E DS2 ou T E DS3 ou T E DS E Cada canal é sincronizado pelo equipamento multiplex através de justificação positiva (inserção de bits). Após a sincronização os canais são multiplexados por intercalamento bit a bit, para compor o quadro (frame) da hierarquia PDH. Cada passo da multiplexação utiliza um equipamento multiplex específico, com posições rígidas para cada tributário (canal). Para extrair tributários de menor hierarquia torna-se necessário demultiplexar os canais de hierarquia até essa hierarquia. A figura a seguir ilustra esse processo, usando como exemplo o padrão PDH adotado no Brasil. 3

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5 TDM: SDH O padrão SDH de transmissão de sinais foi concebido para uma arquitetura de multiplexação síncrona. Cada canal opera com um relógio sincronizado com os relógios dos outros canais. O sinal SDH transporta também os diferentes tipos de sinais PDH, através do quadro (frame) padronizado denominado STM-N (Syncronous Transport Module), utilizado tanto para sinais elétricos como para sinais ópticos. Cada quadro (frame) SDH contém um cabeçalho (overhead) com informações de controle e gerenciamento do quadro e de seus tributários, e a carga útil (payload) com os tributários propriamente ditos. O quadro (frame) SDH tem tamanho padrão para cada hierarquia. A figura a seguir apresenta a estrutura de multiplexação do quadro SDH. Para compor um quadro (frame) são necessários os seguintes passos: Mapeamento, onde os tributários são sincronizados com o equipamento multiplex (justificação de bit) e encapsulados em VC s (Virtual Container) Alinhamento, onde aos tributários recebem ponteiros no seu cabeçalho (overhead) para serem localizados no quadro Multiplexação byte a byte, onde os tributários são agrupados para compor o quadro final Preenchimento, onde, na falta de tributários configurados ou para completar o espaço restante de tributários de menor porte, são adicionados bits sem informação para completar o quadro. Como se pode observar é possível acomodar em um conteiner virtual canais PDH dos dois padrões (Europeu e Americano). A tabela a seguir mostra a capacidade de transporte para cada uma das hierarquias do padrão SDH recomendado pelo UIT (G.707). 5

6 Hierarquia Digital Síncrona Taxa (bits/s) Capacidade de Transporte DS1 DS2 DS3 E1 E3 E4 STM1 STM4 STM16 STM64 STM0 52 M STM1 155 M STM4 622 M STM16 2,5 G STM64 10 G

7 TDM: SONET Um grande esforço de padronização fez com que os padrões SONET (Americano) e SDH (Europeu) se tornassem muito próximos. O padrão SONET é também uma arquitetura de multiplexação síncrona. Cada canal opera com um relógio sincronizado com os relógios dos outros canais. O sinal SONET transporta diferentes tipos de sinais PDH, através do quadro (frame) padronizado para sinais elétricos denominado STS-N (Syncronous Transport Signal). Esse sinal, ao ser convertido para óptico é denominado OC-N (Optical Carrier). A figura a seguir apresenta a estrutura de multiplexação do quadro SONET. Como se pode observar é possível acomodar em um tributário virtual canais PDH dos dois padrões (Europeu e Americano). A tabela a seguir mostra a capacidade de transporte para cada uma das hierarquias do padrão SONET recomendado pelo ANSI. Hierarquia Digital Síncrona Taxa (bits/s) Capacidade de Transporte DS1 E1 DS2 DS3 STS3 STS12 STS48 STS192 STS1, OC1 52 M STS3, OC3 155 M STS12, OC M STS48, OC48 2,5 G

8 Hierarquia Digital Síncrona Taxa (bits/s) Capacidade de Transporte DS1 E1 DS2 DS3 STS3 STS12 STS48 STS192 STS192, OC G

9 TDM: Considerações Finais O padrão PDH apresenta as seguintes desvantagens: Possui cabeçalho simplificado, limitando o gerenciamento e manutenção de rede Arquitetura de multiplexação assíncrona e sem padronização mundial, dificultando a interoperabilidade de redes Possui formatos de quadros diferentes para cada hierarquia e estrutura de multiplexação rígida, não permitindo identificar claramente os tributários no sinal multiplexado Utiliza a multiplexação por intercalamento bit a bit. A evolução dos padrões para sistemas de transmissão levou ao desenvolvimento dos padrões SONET (ANSI) e SDH (UIT). Esse padrões apresentam as seguintes vantagens: Possuem cabeçalhos complexos, permitindo gerenciamento e administração centralizados da rede Arquitetura de multiplexação síncrona e padronização tanto ao nível de equipamentos como de interfaces, permitindo o crescimento para níveis mais altos de multiplexação e taxas de bits Estrutura de multiplexação flexível, permitindo o transporte de sinais PDH e o acesso aos tributários de qualquer hierarquia no mesmo equipamento Utilizam a multiplexação por intercalamento byte a byte. Embora os formatos de quadros sejam diferentes e as hierarquias tenham taxas de bits diversas, os padrões SONET e SDH convergiram para taxas de bits comuns e quadros com os mesmos tamanhos, de forma a permitir a interoperabilidade das redes. A tabela a seguir mostra a relação entre os sinais SONET e SDH. SONET Taxa de Bits (kbit/s) SDH STS1, OC STM0 STS3, OC STM1 STS12, OC STM4 STS48, OC STM16 STS192, OC STM64 9

10 TDM: Teste seus conhecimentos 1. Quais das afirmações abaixos representam características do padrão PDH? Arquitetura assíncrona, taxas de bits não padronizadas e posições rígidas de tributários Cabeçalho complexo, taxas de bits padronizadas e altas taxas de transmissão Arquitetura assíncrona, taxas de bits não padronizadas e posições flexíveis de tributários Nenhuma das anteriores 2. Quais das afirmações abaixos representam características do padrão SDH? Arquitetura assíncrona, taxas de bits não padronizadas e posições rígidas de tributários Cabeçalho complexo, taxas de bits não padronizadas e altas taxas de transmissão Arquitetura síncrona, taxas de bits padronizadas e posições flexíveis de tributários Nenhuma das anteriores 3. Quais das afirmações abaixos representam características convergentes dos padrões SDH e SONET? Formatos de quadros idênticos e mesmas taxas de bits de tributários Tamanhos de quadros idênticos e hierarquias com mesmas taxas de bits Formatos de tributários idênticos e cabeçalhos com o mesmo formato Nenhuma das anteriores 10