Redes de Telecomunicações Redes de Transporte SDH

Redes de Telecomunicações Redes de Transporte SDH João Pires Redes de Telecomunicações 15

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. João Pires Redes de Telecomunicações 16

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. João Pires Redes de Telecomunicações 17

O papel da rede de transporte na rede telefónica CT Rede de Serviços (circuitos) CL CL CT CT CL 2.5 Gbit/s DXC Rede de Transporte 155-622 Mbit/s TM DXC: crossconnect TM: multiplexer terminal : multiplexer de inserção/extracção CT: central de trânsito CL: central local João Pires Redes de Telecomunicações 18

O papel da rede de transporte numa rede IP CR Rede de Serviços (pacotes) ER CR CR ER ER 2.5 Gbit/s DXC Rede de Transporte 155-622 Mbit/s TM DXC: crossconnect TM: multiplexer terminal : multiplexer de inserção/extracção CR: Core router ER: Edge router João Pires Redes de Telecomunicações 19

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 João Pires Redes de Telecomunicações 20

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 a 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 E1 2.048 Mbit/s (30 canais) X4 E2 8.448 Mbit/s (120 canais) E3 34.368 Mbit/s (480 canais) E4 139.264 Mbit/s (1920 canais) X4 X4 João Pires Redes de Telecomunicações 21

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 DS1 1.544 Mbit/s (24 canais) X4 DS2 6.312 Mbit/s (96 canais) DS3 44.736 Mbit/s (672 canais) X7 DS4 272.176 Mbit/s (4032 canais) X6 João Pires Redes de Telecomunicações 22

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), enquanto nas tramas pares é transmitido um padrão de não enquadramento (NPET). 1 0 1 2 16 30 31 PET 1 2 S1 S2 29 30 PEM: padrão de enquadramento de multitrama de sinalização 2 3 15 16 NPET 1 2 S3 S4 29 30 PET 1 2 S5 S6 29 30 PET 1 2 S29 S30 29 30 NPET 1 2 PEM 29 30 0000xxxx Multitrama de sinalização (16x125µs=2 ms) Si: sinalização correspondente ao canal i. A sinalização de cada canal é actualizada de 2 em 2 ms João Pires Redes de Telecomunicações 23

Aspectos de sinalização Para estabelecer, terminar e controlar chamadas telefónicas é necessária sinalização entre os assinantes e a central local e entre as diferentes centrais. A informação de sinalização de assinante (na rede local), corresponde a sinais que variam lentamente, sendo suficiente um débito de 2 kb/s por assinante, e uma actualização da informação de 2 em 2 ms. Exemplo de um sinal de endereçamento (número 32): Pulso Interdígito Dígito 3 600 ms 60 ms 40 ms Intervalo de amostragem de 2 ms No sistema em que se faz uma actualização da sinalização de cada assinante de 2 em 2 ms designa-se por sistema de sinalização de canal associado. Em alternativa tem-se o sistema de sinalização em canal comum, que proporciona um canal de sinalização a 64 kb/s, que é usado pelos diferentes canais. João Pires Redes de Telecomunicações 24

Padrão de enquadramento O padrão de enquadramento permite sincronizar a trama do lado do receptor.é constituído por uma padrão fixo com 7 bits. O primeiro bit do padrão têm funções especiais. PET b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 Ui(C) 0 0 1 1 0 1 1 No PCM30 o bit 1 (Ui) é usado para aplicações internacionais. No PCM30C o bit 1(C) é usado para o controlo CRC-4. O padrão de não enquadramento é usado para transportar informação sobre o estado da ligação e proporciona sinais de controlo para os multiplexadores. No PCM30 o bit 1 (Ui) é usado para aplicações NPET Ui(M) 1 A S a4 S a5 S a6 S a7 S a8 MUX A PET NPET 0:Normal MUX B 1:Alarme Falha de corrente Falta do sinal E1 Falha no Codec Erro no PET Taxa de erro do PET>1 10-3 internacionais. No PCM30C o bit 1(M) é usado como padrão de multitrama para a transmissão do CRC-4. O bit A é usado como um alarme distante. Quando os bits Sa não são usados são feitos igual a 1. Sa4 pode ser usado para transmissão de dados de serviço, e os outros bits para diferentes aplicações. O NPET pode ser usado para transmitir um alarme distante RAI (Remote Alarm Indicator). Quando A recebe esse alarme deixa de transmitir os sinais de voz e passa a transmitir uma sequência de 1s. O multiplexador em B activa o alarme AIS (Alarm Indication Signal). João Pires Redes de Telecomunicações 25

Controlo de redundância cíclica(1) Para avaliar os possíveis erros gerados na transmissão dos sinais E1, o ITU-T através da recomendação G.704 aconselha o uso de um controlo de redundância cíclica (CRC-4) para os sistemas a 2048 kb/s. Estes sistemas designam-se por sistemas PCM30C. No lado transmissor forma-se um bloco n de 2048 bits constituído por oito tramas consecutivas e aplica-se a a esse bloco um controlo CRC-4 (polinómio gerador x 4 +x+1). Como resultado da operação obtém-se a assinatura do sistema, que é transmitida no bloco seguinte (n+1), nos bits designados por C1,C2,C3 e C4. O bloco n é transmitido e no receptor é submetido ao mesmo controlo CRC-4. Se a assinatura obtida é idêntica àquela que é transmitida no bloco n+1, nos bits C, conclui-se que não houve erros de transmissão. Em caso contrário pode-se concluir que o bloco foi degradado por 1 ou mais bits errados. Os bits C são transmitidos no primeiro bit do PET. Para localizar esses bits é necessário construir uma multitrama CRC. João Pires Redes de Telecomunicações 26

Controlo de redundância cíclica(2) A multitrama CRC-4 consiste em 16 tramas, exactamente como a multitrama imposta pela sinalização. Esta multitrama com a duração de 2 ms é dividida em duas sub-multitramas I e II. O padrão de enquadramento da multitrama CRC-4 (001011) é inserido no primeiro bit do NPET nas tramas 2,4,6,8,10 e 12. No mesmo bit das tramas 14 e 16 é inserido o bit E, que é usado para informar o transmissor dos erros detectados. Nº da trama 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Tipo depadrão PET NPET PET NPET PET NPET PET NPET PET NPET PET NPET PET NPET PET NPET 1º bit do padrão C1 0 C2 0 C3 1 C4 0 C1 1 C2 1 C3 E C4 E Sub-multitrama I Sub-multitrama I I A presença de um erro CRC-4 nos dados da 1ª sub-multitrama é indicado colocando o bit E da trama 14 a zero. O bit E igual a zero na trama 16 indica a mesma situação para a segunda sub-trama. João Pires Redes de Telecomunicações 27

Implementação do CRC-4 À sequência de bits b n-1 b n-2 b n-1... b 2 b 1 b 0 faz-se corresponder o polinómio B(x)= b n-1 x n-1 + b n-2 x n-2 + b n-3 x n-3 +... + b 2 x 2 + b 1 x 1 + b 0. O CRC-4 é caracterizado pelo polinómio gerador G(x)= x 4 + x+ 1. Para implementar o CRC-4 multiplica-se o polinómio B(x) correspondente ao bloco de bits a controlar por x 4 e divide-se em módulo 2 o resultado obtido pelo polinómio gerador. O resto do processo de divisão designa-se por assinatura do sistema e é transmitido nos bits C1,C2,C3,C4. Note-se que um código CRC não detecta todos os erros possíveis. Erros múltiplos podem levar à formação de uma assinatura correcta. Para um código CRC-n a probabilidade de não detectar um erro num bloco é dada aproximadamente por 2 -n (n: número de bits da assinatura). Para o CRC-4 1/16 (6.25%) dos blocos pode conter erros, mesmo com a assinatura correcta. Em síntese um CRC-4 permite detectar 93.75% dos erros de bloco ocorridos. João Pires Redes de Telecomunicações 28

Perda e aquisição de enquadramento no E1 Um circuito de sincronismo de trama tem dois modos básicos de operação: modo normal (ou de manutenção) e modo de procura. No primeiro caso o PET é observado continuamente na posição esperada. Quando é declarada a perda de sincronismo de trama o sistema passa para o modo de procura. Declarada aquisição de síncronismo Modo de procura Modo de manutenção PET continua a não ser encontrado Declarada perda de sincronismo PET continua a ser reconhecido No sistema PCM30 é declarada perda de síncronismo quando são recebidos três PET consecutivos errados, enquanto no PCM30C essa declaração tem lugar quando há mais de 914 erros CRC num segundo. No sistema PCM-30 é declarada aquisição do sincronismo quando são recebidas três tramas seguidas com o padrão correcto. No sistema PCM-30C é declarada aquisição de sincronismo quando o PET é recebido correctamente em duas tramas consecutivas e o padrão de enquadramento de multitrama CRC-4 é recebido correctamente pelo menos duas vezes em 8ms (4 sub-multitramas CRC). João Pires Redes de Telecomunicações 29

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). João Pires Redes de Telecomunicações 30

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 1 10-11 1.6 10-8 4.6 10-6 3.2 10-5 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 Devido 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. João Pires Redes de Telecomunicações 31

Perturbações introduzidas no relógio A temporização necessária para sincronizar os relógios das centrais digitais pode ser derivada a partir da trama E1, a que corresponde um sinal de relógio de 2.048 MHz. A transmissão deste sinal através de uma rede está sujeita a perturbações. As mais relevantes são a flutuação de fase ou jitter e o vageio de frequência. O jitter corresponde a variações rápidas da frequência do relógio em torno da sua frequência média. As principais fontes de jitter são os regeneradores e os multiplexadores. t Relógio isócrono Desfasagem positiva Desfasagem negativa t Relógio irregular (com jitter) A amplitude do jitter é expresso em termos do intervalo unitário ou UI (unit interval), sendo 1 UI igual ao período de bit (488 ns no E1). Por exemplo, um valor de 0.05 UI, indica que a flutuação temporal não deve ultrapassar 5% do tempo de bit. O vagueio de frequência corresponde a variações lentas (<10Hz) da frequência de relógio em torno do seu valor nominal, devido a variações do comprimento de transmissão. João Pires Redes de Telecomunicações 32

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 2.048 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 João Pires Redes de Telecomunicações 33

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 João Pires Redes de Telecomunicações 34

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 1.74 10-9. João Pires Redes de Telecomunicações 35

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 João Pires Redes de Telecomunicações 36

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 João Pires Redes de Telecomunicações 37

Estrutura da trama E2 com justificação positiva/negativa Na justificação positiva/negativa o relógio de leitura opera à velocidade nominal. Quando o débito de entrada aumenta são removidos bits da sequência e transmitidos em posições determinadas (justificação negativa). No caso oposto usa-se justificação positiva. Estrutura da trama E2 com justificação positiva /negativa (G745) C k1 = C k2 = C k3 =1 F1 F1 F1 F0 F0 F1 F1 F0 I 9 I 10 I 11 I 12 I 13 I 264 Justificação positiva C 11 C 21 C 31 C 41 X 1 X 2 X 3 X 4 I 9 I 10 I 11 I 12 I 13 I 264 C k1 = C k2 = C k3 =0 C 12 C 22 C 32 C 42 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 I 9 I 10 I 11 I 12 C 13 C 23 C 33 C 43 J - J - J - J - J + J + J + J + 1 2 3 4 1 2 3 4 I 13 I 264 I 13 I 264 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 Bits de justificação Bits J, J k : justificação do canal k (J - :negativa; J + :positiva) Justificação negativa C kj = 1, C kj =0 alternadamente Não há justificação Bits de informação Bits I, I 9,I 10,I 11,I 12 bits de informação, respectivamente, do canal 1, 2, 3 e 4 Bits de de serviço Bits X: bits de alarme, bits Y:bits de reserva João Pires Redes de Telecomunicações 38

Desvantagens da PDH (1) 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). João Pires Redes de Telecomunicações 39

Desvantagens da PDH (2) Cascata de multiplexadores/desmultiplexadores usados para extrair um E1 de um E4. Terminal de linha de 140 Mb/s 140 34 DMUX 34 8 8 34 Mb/s 8 Mb/s 2 Mb/s 8 34 8 140 34 MUX Terminal de linha de 140 Mb/s 2 2 2 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 João Pires Redes de Telecomunicações 40

Vantagens da SDH (1) Há normas até 10 Gbit/s: Apropriada para as rede de transporte. STM-1 155.52 Mbit/s, STM-4 622.08 Mbit/s, STM-16 2488.32 Mbit/s, STM-64 9953.28 Mbit/s, STM-256 39.81312 Gbit/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). João Pires Redes de Telecomunicações 41

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. João Pires Redes de Telecomunicações 42

Desvantagens da SDH Técnica complexa devido à necessidade de registar a relação de fase entre os sinais dos tributários e o cabeçalho. A justificação por octeto usada na SDH é mais problemática relativamente ao jitter originado no processo de desmultiplexagem, do que a justificação por bit. A estrutura de multiplexagem não está organizada de modo muito eficiente no que diz respeito ao transporte dos tributários CEPT. Por exemplo, só é possível transportar 3x34 Mbit/s numa trama STM-1, embora a capacidade do STM-1 permitisse 4x34 Mbit/s. A estrutura de multiplexagem não está organizada de modo uniforme no que diz respeito ao transporte dos tributários plesiócronos. Um determinado tributário pode ser transportado usando diferentes opções de multiplexagem. João Pires Redes de Telecomunicações 43

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 João Pires Redes de Telecomunicações 44

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-1 E4 E3 E1 STM-1 E4 E3 E1 Os comutadores de cruzamento são usados para interligar anéis SDH, ou como nós de redes em malha. DXC Fibra Óptica João Pires Redes de Telecomunicações 45

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 João Pires Redes de Telecomunicações 46

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. João Pires Redes de Telecomunicações 47

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. João Pires Redes de Telecomunicações 48

Modelo de camadas da SDH (2) Cada camada (com excepção da física) tem um conjunto de octectos que são usados como cabeçalho da camada. Estes octectos 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 Multiplexor Multiplexador terminal João Pires Redes de Telecomunicações 49

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 3 1 5 9 SOH PT SOH 270 261 Contentor Virtual Representação bidimensional de uma trama STM-1: matriz com 9 linhas e 270 colunas, a que correspondem 2430 octetos. Os diferentes octetos são transmitidos linha a linha, começando pela 1ª linha e 1ª coluna. 125 µs 1 2 3 4 5 6 7 8 9 João Pires Redes de Telecomunicações 50

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 155.52 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 Transporta N 9 270 octetos em 125 µs. 9 N SOH PT SOH 261 N Contentor virtual N 125 µs João Pires Redes de Telecomunicações 51

Cabeçalho de secção da trama STM-1 (1) Estrutura do cabeçalho de secção Cabeçalho de secção de regeneração Ponteiro A1 B1 D1 H1 A1 h1 A1 h1 A2 E1 D2 H2 A2 h2 A2 h2 J0 F1 D3 H3 X X H3 X X H3 X: usados para uso nacional : informação dependente do meio de transmissão (fibra óptica, feixe hertziano, etc). 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=11110110, A2=00101000). 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, alarmes,etc. João Pires Redes de Telecomunicações 52

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 (Transporta o protocolo APS). 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 de ponteiro. Indicam o início do contentor virtual na trama H3: Octetos de acção do ponteiro. Usados para justificação negativa. h1, h2: Octetos com um valor invariável. João Pires Redes de Telecomunicações 53

Etapas associadas à formação do STM-1 1ª etapa: Multiplexagem do AUG+(D4-D12)+E2+S1+M1 PT VC O AUG é o contentor virtual mais o ponteiro 2ª etapa: Adição dos octetos B2, K2 e K1 3ª etapa: Adição dos octetos D1-D3, E1 e F1 PT VC A secção de multiplexagem fica completa PT VC 4ª etapa: É adicionado o octeto B1 e a estrutura obtida é baralhada PT VC Esta estrutura é baralhada, e em seguida adiciona-se o PET e completa-se a trama João Pires Redes de Telecomunicações 54

Processo de baralhamento Quando o sinal STM-N é transmitido deve-se assegurar que inclui um conteúdo de temporização suficientemente elevado (número de transições) para permitir a recuperação de relógio do lado receptor. Para aumentar esse conteúdo de temporização a sequência de dados do STM-1 (com excepção dos 9 primeiros octetos) é sujeita a um processo de baralhamento. O baralhador usa o polinómio gerador G(x)= 1+x 6 + x 7 e é implementado de acordo com a figura seguinte: + Dados de entrada D D D D D D D + Soma módulo 2 Registo de deslocamento Dados baralhados O circuito baralhador deverá ser inicializado a 111 1111 a seguir à primeira linha do cabeçalho de secção. João Pires Redes de Telecomunicações 55

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 octetos 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. João Pires Redes de Telecomunicações 56

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, e 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. João Pires Redes de Telecomunicações 57

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 (TUA) Resulta da combinação de várias unidades tributárias por interposição de octeto. Em alguns casos é necessário proceder a justificação fixa, para adaptar débitos binários. João Pires Redes de Telecomunicações 58

Estrutura de multiplexagem Estrutura de multiplexagem da SDH ATM E3: 34.368 Mb/s DS3: 44.736 Mb/s DS2: 6.312 Mb/s C-3 C-2 VC-3 VC-2 TU-3 TU-2 1 1 7 VC-3 AU-3 3 AUG 1 STM-N=N 155.52 Mb/s N STM-N E1: 2.048 Mb/s DS1: 1.544 Mb/s C-12 C-11 VC-12 VC-11 TU-12 TU-11 3 TUG-2 4 7 TUG-3 3 VC-4 AU-4 E4: 139.264 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 João Pires Redes de Telecomunicações 59

Transporte das hierarquias CEPT no STM-1 Transporte do E1, E3 e E4 E1 E3 E4 Octetos sem informação Octetos sem informação Octetos sem informação C-12 Mapeamento do E3 C-3 C-4 Cabeçalho de caminho de ordem inferior Cabeçalho de caminho de ordem superior Cabeçalho de caminho de ordem superior VC-12 Alinhamento VC-3 VC-4 Ponteiro da TU-12 Ponteiro da AU-3 Ponteiro da AU-4 TU-12 Unidade tributária Multiplexagem de 3 TU-12 Multiplexagem por interposição de octeto AU-3 Unidade administrativa Multiplexagem de 3 AU-3 AU-4 Unidade administrativa TUG-2 AUG AUG TUG-3 Multiplexagem de 7 TUG-2 VC-4 AU-4 STM-1 STM-1 Cabeçalho de secção STM-1 Cabeçalho de secção João Pires Redes de Telecomunicações 60

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. 1 2 3 4 261 1 2 3 85 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 150.336 Mbit/s. Ao VC-3 corresponde um débito de 49.96 Mb/s. João Pires Redes de Telecomunicações 61

Contentores virtuais de ordem inferior Os contentores virtuais de ordem inferior (VC-2, VC-12, VC-11) obtêm-se adicionando aos correspondentes contentores (C-2, C-12,C-11) o cabeçalho de caminho de ordem inferior. O cabeçalho de caminho de ordem inferior é constituído por 4 octetos (V5, J2, N2 e K4) dispostos numa multitrama de 4 VC de ordem inferior. Multitrama com duração de 500 µs Multitrama VC-12 V5 C-12 J2 C-12 N2 C-12 K4 C-12 1 35 70 105 140 octetos Multitrama VC-11 V5 C-11 J2 C-11 N2 C-11 K4 C-11 1 26 52 78 104 octetos Multitrama VC-2 V5 C-2 J2 C-2 N2 C-2 K4 C-2 1 107 214 321 428 octetos João Pires Redes de Telecomunicações 62

Octetos do cabeçalho de caminho de ordem superior J1: Permite verificar a integridade do caminho. O terminal onde o caminho é gerado envia repetidamente uma mensagem padrão (traço de caminho) através de J1 a qual é confirmada pelo terminal receptor. O traço é constituído por 16 octetos. B3: É usada para monitorizar erros, transmitindo o BIP-8 do caminho. C2: É a etiqueta do sinal, indicando a composição dos contentores virtuais VC3/VC4: Ex: 0000 0000: não transporta tráfego; 0000 0010: usa uma estrutura TUG; 0001 0010: transporta um E4 num C-4, 0001 0011: transporta 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 utilizador usado para manutenção pelos operadores da rede. H4: Indicador de super-trama. Usada na formação do VC-2, VC-12 e VC-11. F3: Canal de utilizador. K3: Canal usado para funções de protecção a nível do caminho. N1: Monitorização de ligações em cascata (caminhos por várias sub - redes ). João Pires Redes de Telecomunicações 63

Octetos do cabeçalho de caminho de ordem inferior Octeto V5 Sinaliza o início da multitrama com a duração de 500 µs. A sua estrutura é a seguinte: BIP-2 REI RFI Etiqueta RDI 1 2 3 4 5 6 7 8 bits BIP-2: monitorização dos erros usando o BIP-2 nos caminhos VC-11, VC-12 e VC-2. REI (Remote Error Indicator): Indicador de erro distante, usado para enviar para o ponto de formação dos VC informação sobre os erros detectados pelo BIP-2. RFI (Remote failure indication): É colocado a 1 para indicar uma falha remota. Etiqueta: Indica o conteúdo do contentor virtual RDI (Remote Defect Indication): Alarme remoto enviado para o emissor, quando os dados não são entregue. Octeto J2: Traço de caminho de ordem inferior (semelhante ao J0 e J1). Octeto N2: Supervisão das ligações em cascata Octeto K4: Funções de comutação de protecção automática (semelhante ao K3). João Pires Redes de Telecomunicações 64

Mapeamento de um tributário a 2.048 Mbit/s O mapeamento pode realizar-se em modo síncrono ou modo assíncrono. Modo Assíncrono Modo Síncrono (Octeto) 35 octetos em 125 µs 35 octetos VC-12 34 octetos C-12 34 octetos C-12 V5 R R R R R R R R 32 octetos I R R R R R R R R J2 R J2 C1 C2 O O O O R R 32 octetos I R R R R R R R R N2 C1 C2 O O O O R R 32 octetos I R R R R R R R R K4 C1 C2 R R R R R S1 S2 I I I I I I I 31 octetos I R R R R R R R R 140 octetos em 500 µs I : bit de informação R: bit de enchimento (sem informação) O : bit de serviço C : bit de indicação de justificação S : bit de justificação C1C1C1=111 S1 nulo C1C1C1=000 S1 dados C2C2C2=111 S2 nulo C2C2C2=000 S2 dados V5 R R R R R R R R 32 octetos I R R R R R R R R J2 R J2 R R R R R R R R 32 octetos I R R R R R R R R N2 R R R R R R R R 32 octetos I R R R R R R R R K4 R R R R R R R R 32 octetos I R R R R R R R R 140 octetos em 500 µs João Pires Redes de Telecomunicações 65

Mapeamento de um tributário a 2.048 Mbit/s (2) O mapeamento assíncrono é usado quando o relógio do tributário é independente do relógio do contentor, ou do contentor virtual, ou seja os relógios são plesiócronos. O mapeamento assíncrono pode ser aplicado a todos os tributários plesiócronos. O mapeamento síncrono é realizado quando o relógio do tributário está sincronizado com o relógio do contentor, ou do contentor virtual. O mapeamento síncrono pode ser de bit ou de octeto. No último caso a organização dos octetos dos tributários é respeitada. O mapeamento síncrono de octetos aplica-se ao DS1 e E1. No mapeamento assíncrono têm de se usar justificação de bit. No mapeamento do E1, DS1 e DS2, E3 usa-se justificação positiva/negativa. No DS3 e E4 usa-se justificação positiva. No caso do E1 o bit S1 é um bit de cabeçalho em operação normal, mas transporta informação no caso de justificação negativa. S2 em operação normal transporta informação, mas no caso de justificação positiva é nulo. João Pires Redes de Telecomunicações 66

Mapeamento de um tributário E4 O mapeamento de um tributário E4 é feito em modo assíncrono. A primeira linha do contentor C-4 é constituída por 20 blocos de 13 octetos, onde o primeiro octeto toma a forma descrita pelas letras D,X,Y,Z 12 octetos de informação D 96 I Y 96 I X 96 I X 96 I X 96 I Y 96 I X 96 I X 96 I X 96 I Y 96 I D = I I I I I I I I X = RRRRRRRR Y = CRRRRROO Z = I I I I I ISR X 96 I X 96 I X 96 I Y 96 I X 96 I X 96 I X 96 I Y 96 I X 96 I Z 96 I I : bit de informação R : bit de enchimento O : bit de serviço C : bit de indicação de justificação S : bit de justificação Cada uma das linhas do contentor C-4 possui um dispositivo de justificação positiva com 5 octetos de indicação de justificação. Se CCCCC=00000 então S é um bit de dados, se CCCCC=11111 então S é um bit sem significado. A decisão é por maioria. João Pires Redes de Telecomunicações 67

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 F3 K3 N1 O VC-4 pode flutuar dentro da AU-4. O ponteito da 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 na AU-4 de 3 octetos. João Pires Redes de Telecomunicações 68

Unidades Administrativa AU-3 A AU-3 é uma estrutura síncrona composta por 9 87+3 octetos, que inclui um VC-3 mais um ponteiro da unidade administrativa AU-3 (PTR-AU-3). Como a capacidade de transporte da 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). 1 2 30 59 87 coluna 9 linhas PTR AU-3 H1 H2 H3 J1 A posição do contentor virtual pode flutuar dentro da AU-3. O ponteiro PTR AU-3 contem o endereço do J1. VC-3 B3 C2 G1 C3 F2 H4 F3 K3 N1 1 2 85 Um alteração do ponteiro de uma unidade corresponde à deslocação do VC-3 na AU-3 de 1 octeto. O ponteiro PTR AU-3 permite endereçar 87 9 =783 posições. João Pires Redes de Telecomunicações 69

Grupo de Unidade Administrativa O AUG é uma estrutura síncrona constituída por 9 261+ 9 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-3 261 colunas H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 H3 AUG (Octetos das 3 AU-3 entrelaçados) AUG obtido a partir de 3 AU-3 usando multiplexagem por interposição de octeto João Pires Redes de Telecomunicações 70

Unidade tributária TU-3 e TUG-3 Um VC-3 de ordem inferior é transportado numa unidadade tributária de nível 3 (TU-3). Uma TU-3 é uma estrutura síncrona constituída por 9 85+ 3 octetos, que inclui um VC-3 mais um ponteiro de unidade tributária TU-3 (PTR TU-3). Adicionando à TU-3 seis octectos de justificação fixa obtem-se o TUG-3. TU-3 TUG-3 1 2 3 86 1 2 3 86 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 da TU-3 é usado para indicar a posição do VC-3 (octecto J1) dentro da trama do VC-4. João Pires Redes de Telecomunicações 71

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 H3 0 0 0 84 84 84 85 85 85 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 João Pires Redes de Telecomunicações 72

Unidades tributárias TU-1 e TU-2 As unidades tributária TU-1 e TU-2 obtêm-se adicionando aos contentores virtuais da mesma ordem o ponteiro de unidade tributária de ordem inferior, constituído pelos octetos V1, V2, V3 e V4. Adiciona-se um deste ponteiros a cada uma das tramas, das quatro que constituem a multitrama TU. Multitrama com duração de 500 µs Multitrama TU-12 V1 VC-12 V2 VC-12 V3 VC-12 V4 VC-12 1 36 72 108 144 octetos Multitrama TU-11 V1 VC-11 V2 VC-11 V3 VC-11 V4 VC-11 1 27 54 81 108 octetos Multitrama TU-2 V1 VC-2 V2 VC-2 V3 VC-2 V4 VC-2 1 108 216 324 432 octetos As funções dos octetos V1, V2 e V3 são equivalentes às funcões dos octetos H1, H2 e H3. O V4 não tem funções normalizadas. João Pires Redes de Telecomunicações 73

Representação bidimensional da TU-1 e TU-2 Representação bidimensional da TU-11 e TU-12 Multitrama TU-11 Multitrama TU-12 V1 V2 V3 V4 V1 V2 V3 V4 27 54 81 108 36 72 108 144 Representação bidimensional da TU-2 Multitrama TU-2 1 2 3 4 12 1 2 3 4 12 1 2 3 4 12 V1 V2 V3 1 2 3 4 12 V4 9 octetos 9 octetos 108 Octetos 144 Octetos 108 216 324 432 432 Octetos João Pires Redes de Telecomunicações 74

Formação do TUG-2 Descreve-se a formação da trama do TUG-2, partindo de três TU-12 C-12 VC-12 TU-12 a C-12 VC-12 TU-12 b 3 TUG-2 C-12 VC-12 TU-12 c V1 V1 V1 V2 V2 V2 500 µs V3 V3 V3 V4 V4 V4 a V1 V2 V3 V4 Representação bidimensional da 1ª trama da multitrama TUG-2 1 2 3 4 12 b V1 V2 V3 V4 V1 V1 V1 c V1 V2 V3 V4 9 octetos 108 500 µs João Pires Redes de Telecomunicações 75

Formação do TUG-3 a partir do TUG-2 O TUG-3 é formado multiplexando 7 TUG-2 e adicionando duas colunas em branco. É constituído por 86 colunas. TUG-2 #1 TUG2 #2 TUG2 #7 1 2 3 12 2 colunas sem informação TUG3 N P I 9 octetos 1 2 3 4 12 24 86 Nesta estrutura os ponteiros H1 H2 e H3 não existem. A sua ausência é indicada pela indicação de ponteiro nulo ou NPI (null pointer indication). João Pires Redes de Telecomunicações 76

Estrutura dos ponteiros Os ponteiros dividem-se em ponteiros de unidade administrativa e ponteiros de unidada tributária. Tipos de ponteiros Ponteiro de AU Ponteiro de TU 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-4 Ponteiro de AU-3 Ponteiro de TU-3 Ponteiro de TU-1/TU-2 H2 N N N N S S I D I D I D I D I D 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. João Pires Redes de Telecomunicações 77

Estrutura dos ponteiros (2) Os ponteiros TU1/TU2 são constituídos pelos octetos V1, V2, V3 e V4, separados entre si por um espaçamento temporal de 125 µs. O octeto V4 não tem funções definidas, o octeto V3 é usado para justificação negativa e a estrutura dos octetos V1 e V2 é a seguinte: V1 V2 N N N N S S I D I D I D I D I D NDF Valor do ponteiro em 10 bits Tipo de Ponteiro SS Valor do ponteiro Valor dos bits SS e da gama de variação do valor ponteiro para diferentes ponteiros. AU-4 AU-3 TU-3 10 10 10 0-782 0-782 0-764 No ponteiro da AU-4 têm-se h1=1001xx11 e h2=11111111 TU-2 TU-12 TU-11 00 10 11 0-427 0-139 0-103 João Pires Redes de Telecomunicações 78

Esquema de endereçamento do ponteiro da AU-4 A cada posição do ponteiro da AU-4 correspondem 3 octetos. A cada posição do ponteiro da 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 H3H3 H3 Cabeçalho de multiplexagem 0 1 86 87 88 521 125 µs 522 523 608 609 610 693 696 782 0 1 86 87 88 João Pires Redes de Telecomunicações 79

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. 260 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 H3 0 0 0 84 84 84 85 85 85 169 169 169 340 340 340 424 424 424 425 425 425 509 509 509 510 510 510 594 594 594 H1 595 595 595 679 679 679 H2 680 680 680 764 764 764 H3 0 0 0 84 84 84 85 85 85 169 169 169 Cabeçalho de multiplexagem H4 F3 K3 N1 João Pires Redes de Telecomunicações 80

O papel do identificador de novos dados O identificador de novos dados NDF pode-se usar 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 ponteiro 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. João Pires Redes de Telecomunicações 81

Flutuação do contentor VC-4 Sem justificação Exemplo Regeneração Trama #n-1 NNNN=0110 Valor I,D 00 00101100 44 SS=10 H3H3H3 0 H1 h1 h1 H2 h1 h2 H3 H3 H3 Multiplexagem 0 J1 VC-4 #n-1 Trama #n-1 Trama #n NNNN=0110 Valor I,D 00 00101100 44 SS=10 H3H3H3 0 H1 h1 h1 H2 h1 h2 H3 H3 H3 Multiplexagem Regeneração J1 VC-4 #n 782 Posição 782 Trama #n O ponteiro H1 H2 indica o início do contentor virtual VC-4 e mantem o mesmo valor em todas as tramas. A posição zero corresponde à posição a seguir ao octeto H3. A cada variação unitária do ponteiro correspondem três octetos. João Pires Redes de Telecomunicações 82

Justificação negativa na AU-4 Justificação negativa:o débito do contentor VC-4 é superior ao débito do AU-4. Exemplo Regeneração Trama #n NNNN=0110 Valor I,D 0101111001 SS=10 H3H3H3 VC-4 #n-1 H1 h1 h1 H2 h1 h2 H3 H3 H3 Multiplexagem 0 J1 VC-4 #n-1 Trama #n-1 Inversão dos octetos D Trama #n+1 NNNN=0110 Valor I,D 00 00101011 43 SS=10 H3H3H3 0 Regeneração H1 h1 h1 H2 h1 h2 Multiplexagem J1 VC-4 #n 782 Posição 782 Trama #n Durante a justificação os bits D do ponteiro são invertidos e os três octetos H3 são usados para transportar informação do contentor virtual VC-4. A seguir à justificação (na trama seguinte) o ponteiro é decrementado de uma unidade. João Pires Redes de Telecomunicações 83

Justificação positiva no AU-4 Justificação positiva: o débito do contentor VC-4 é inferior ao débito do AU-4. Exemplo Regeneração Trama #n NNNN=0110 Valor I,D 1010000110 SS=10 H3H3H3 0 H1 h1 h1 H2 h1 h2 H3 H3 H3 Multiplexagem 0 J1 VC-4 #n-1 Trama #n-1 Inversão dos octectos I Trama #n+1 NNNN=0110 Valor I,D 00 00101101 45 SS=10 H3H3H3 0 Regeneração H1 h1 h1 H2 h1 h2 H3 H3 H3 Multiplexagem J1 VC-4 #n 782 Posição 782 Trama #n Durante a justificação os bits I do ponteiro são invertidos e os três octetos a seguir a H3 não são usados para transportar informação. Depois da justificação (trama seguinte) o ponteiro é incrementado de uma unidade. João Pires Redes de Telecomunicações 84