Systemy plezjochroniczne – USA Testowanie linii - stany alarmowe Wykład 8 Systemy plezjochroniczne – USA Testowanie linii - stany alarmowe Synchroniczna Hierarchia Systemów Cyfrowych (SDH)

warto pobieżnie prześledzić z uwagi na historyczny rozwój technologii USA – hierarchia T warto pobieżnie prześledzić z uwagi na historyczny rozwój technologii T1 Początek lat 60-tych XX wieku – spółka AT&T łącza międzybiurowe

Europa 565 Mb/s E5 140 Mb/s E4 34 Mb/s E3 8,5 Mb/s E2 2 Mb/s E1

T-1 dół hierarchii Specjalne łącze (synchroniczne) zapewniające transmisję w granicach ok. 1,5 Mbit/s – T1 – DS1 Istnieją także odmiany zestawiające asynchronicznie T1 (ponieważ każde T-1 ma własny zegar) Potem multipleksowanie do T-2 , a także T-3 i T-4 która jest najszybsza. Teoretycznie można nią przesyłać 274 Mbit/s – T4

NADH – Północno Amerykańska Hierarcha Cyfrowa System T-1 to system w istocie synchroniczny, wyższe T są plezjochroniczne podobnie jak w Europie NADH – Północno Amerykańska Hierarcha Cyfrowa Budowanie ramek bajt-po-bajcie z sygnałów DS0 (digital signal 0) - wysyłanych przez źródła z prędkością 64 kb/s – cały świat ma to samo system amerykański – 1962 r –sieci niewielkich firm – 24 kanały (T-1) system międzynarodowy (Europa) – jak pamiętamy – 30+2 kanałów (E1)

Styk na linii klient - dostawca - wtyczka modularna RJ-48 (8 szpilek) lub DB15 urządzenia kodowania linii – kod bipolarny lub bipolarny z zakłóceniem bipolarności urządzenia diodowe realizujące kompansję (-Law 255), dawniej -100 miało tylko 7 bitów, 8-my bit to była sygnalizacja stanu słuchawki, ale 56 kb/s to też wystarczająca jakość głosowa urządzenia formatujące ramkę

TDM – time division multiplexing sygnały DS0 64 kB/s sygnał DS1 T1 1 clock 2 ... 24 23 2 1 3 MUX 4 multiplexer ..... 24 kierunek przesyłu TDM – time division multiplexing

Standardy tzw. banków kanałów Format ramek T1 (DS-1) 24 bajty + 1 bit kontrolny międzyramkowy typu F 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Standardy tzw. banków kanałów D1 - 1962 D2 - 1969 .... ... D5 - 1982

Jeśli ciąg bitów – unikalny kod Jeśli 1 bit – tzw. bit F - rozpoznawalny tylko po analizie wielu ramek – stosowany zwykle kod naprzemienności – 01010101.. dla ramek nieparzystych oszczędny, ale grozi utratą wielu ramek, gdy tracimy wyrównanie – stan tzw. OOF, out of frame, czyli bajty poza ramką w razie wystąpienia OOF, bank kanałów cofa określoną liczbę bitów w strumieniu i rozpoczyna kontrolę wzorca wyrównania wszystkich 193 bitów = 24 kanały*8 bitów +1 bit F

grupuje 12 ramek DS-1 (DS-1 to 24 bajty + bit F=193 bity) Super-ramka SF grupuje 12 ramek DS-1 (DS-1 to 24 bajty + bit F=193 bity) Superramka złożona z 12 ramek 1 24B 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 24-bajtowa ramka 6-ta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1 2 3 4 5 6 7 A dowolny bajt ramki 6 24-bajtowa ramka 12-ta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 dowolny bajt ramki 12 1 2 3 4 5 6 7 B 100011011100 wzorzec wyrównania superramki SF – bity F ramki nieparzyste FT 101010 sygnalizacja ramki parzyste FS 001110

PDH – omówiliśmy zasady, ale powoli przechodzi do historii, choć składnikiem nowszych technologii pozostaje Co jest najwyżej w hierarchii PDH? USA i Kanada T4 – 274 Mb/s hierarchia międzynarodowa E4 – 139 Mb/s E5 – 565 Mb/s (rzadko stosowane) bo obwody synchroniczne oferują już znacznie większe szerokości pasma i wyższą jakość usług

Testowanie linii Specjalne urządzenia wykorzystujące tzw. test BERT zanim powiemy o systemach synchronicznych... Testowanie linii Specjalne urządzenia wykorzystujące tzw. test BERT Wysyła się wzorzec sygnału cyfrowego i bada w jakiej formie dotarł do punktu testowego – tzw. stopa błędów Punkt testowy może być w innym lub tym samym miejscu co urządzenie wysyłające wzorzec (tzw. pętla zwrotna)

Stosowane wzorce testujące 1:1 – naprzemiennie 1 i 0 (znak i spacja! taka terminologia) 1:7 – wzorzec jednego znaku a potem 7 spacji (12,5%) „3 w 24” – też 12,5%, wzorzec 100010001000000000000000 2047 lub 211-1 – pseudolosowy, maksymalnie 10 kolejnych zer i 11 kolejnych jedynek

błędy formatu (na poziomie ramki) – naruszenie struktury ramki Błędy w obwodach PDH błędy formatu (na poziomie ramki) – naruszenie struktury ramki BPV – naruszenie bipolarności (niezgodne z kodowaniem B8ZS!) utrata sygnału – LOS – loss of signal utrata ramki LOF – loss of frame – gdy nie ma impulsów OOF – out of frame – duża liczba błędów bitów F – brak wzorca wyrównania kolejne zera – więcej niż 15 gęstość jedynek mniejsza niż 12,5% źle ukształtowane impulsy błędy logiczne (na poziomie bitu ze źródła) jedynie Extended SF (w T2) potrafi wykryć błędy logiczne – na podstawie CRC-6

Stany alarmowe – kolory świateł w sprzęcie Tzw. CFA – awaria nośnika, 2 lub 3 sekundy OOF(out of frame) lub LOS (loss of signal) to alarm czerwony – konsekwencją jest próba automatycznego przekazania kodu alarmu żółtego na drugi koniec linii Jeśli awaria fizyczna to oba końce linii w stanie alarmu czerwonego, bo nie można przekazać sygnału na koniec linii. Sposób przekazania alarmu żółtego: D4 – ustawienie 2-go istotnego bitu na 0 ESF – 1010101010101010 w bitach FDL przez min. 1 sek. Alarm niebieski – tzw. sygnał AIS – strumień „nieramkowanych” jedynek - generowany jest sygnał „keep alive” – podtrzymanie, urządzenie usiłuje powrócić do normalnej pracy

Wiele zer powoduje utratę synchronizacji Ważne problemy: bipolarności nie za wielkiej liczby zer Unipolarność powoduje „zapchanie” linii ładunkiem (pojemność – jak kondensator) - kule bilardowe docierają do celu, a te, które nie dotrą blokują inne Wiele zer powoduje utratę synchronizacji

SYGNALIZACJA SYGNALIZACJA – seria komunikatów przede wszystkim kontrola wywołań (łączenie i rozłączanie), serwis rozliczanie opłat usługi dodatkowe, Ameryka Płn. – R1 Międzynarodowe – R2 (także SS7) Zbiór standardów – warianty międzynarodowe Metody transportu informacji sygnalizacyjnych

podniesienie słuchawki wybór numeru Dostęp do odległego końca komutowanego obwodu przez: podniesienie słuchawki wybór numeru (czasem tylko podniesienie słuchawki – „czerwone” i „zielone” linie – struktury rządowe, policja, wojsko) R2 wymuszone – para tonowa jest wysłana z centrali (sygnał nadawany w przód), tony trwają do momentu, w którym odległy koniec nie odpowie lub nie potwierdzi za pomocą pary tonów, by centrala wyłączyła swoje tony.

Podział sygnalizacji: sygnalizacja linii – zarządzanie, nadzorowanie obwodu sygnalizacja międzyrejestrowa – komunikaty ustanawiania i rozłączania wywołań (rejestry to punkty końcowe linii) – przekaz danych, przede wszystkim adresu, czyli numeru telefonu

SYGNALIZACJA LINII Przechwyć Rezerwacja obwodu dla kierunku „w przód” – wolna linia, sygnał ciągły Gotowy nadawany „w przód” Kończy wywołanie w kierunku „w przód”- wybranie numeru Potwierdzenie przechwycenia Potwierdza odbiór sygnału „przechwyć” w kierunku „wstecz” – sygnał oczekiwania Odebrany Wskazuje, że strona wywołana odebrała i rozpoczyna się bilingowanie Gotowy nadawany „wstecz” Kończy wywołanie w kierunku „wstecz” Zwolnienie Potwierdza sygnał Gotowy nadawany „w przód” – powiadomienie strony wywołującej, że obwód wrócił do stanu jałowego Blokowanie Międzynarodowy stan blokowania – nie można nawiązywać wywołań

      Kierunek „w przód” Kierunek „wstecz” Zwolnij Strona wywołująca Strona wywołana Kierunek „w przód” Kierunek „wstecz”   Połączenie ustanowione (nieodebrane) Przechwycony ! Ton wył. Ton wł.   Odebrany Połączenie odebrane Ton wył. Ton wył.   Wywołujący odkłada słuchawkę Zwolnij Ton wł. Ton wł.

SYGNALIZACJA MIĘDZYREJESTROWA sygnalizacja wielotonowa (MT – multitone) forma MT to DTMF - dual tone multifrequency To co słyszymy wybierając numer Każda cyfra składa 2 tony z 6 =15 kombinacji bez powtórzeń – pojedynczy ton jest nieprawidłowy 6 2 6*5 = = 15 1*2

SDH-Europa SONET - USA Synchroniczna Hierarchia Systemów Cyfrowych Synchronous Digital Hierarchy SDH-Europa SONET - USA Technologia sieci transportu informacji, charakteryzująca się tym, że wszystkie urządzenia działające w sieci SDH, są zsynchronizowane zarówno do nadrzędnego zegara jak i do siebie nawzajem

PRC (Primary Reference Clock) podstawowy zegar odniesienia Jest to zegar, który wytwarza przebiegi wzorcowe dla całej sieci SDH. Wymaga się, aby zegar taki miał: dużą stabilność częstotliwości był niezawodny. Wzorce z cezu i rubidu Precyzja 10-11 s

Synchronous Digital Hierachy Implementacja standardu SONET dla sieci telekomunikacyjnej dla krajów ITU/CCITT (International Telecomunication Union - Genewa) DS0 to 64 kb/s Znamy podstawowe DS1 (w Europie też czasem określane E1) – ITU (Europa)– system 2,048Mb/s (STM-N) 32x DS0 (E0) – USA i Japonia – 1,544Mb/s (STS-N) 24xDS0

System SDH - ITU Synchroniczna hierarchia cyfrowa, kolejne przepływności podstawowe SDH: - ramka STM - 1 155.5 Mbit/s -ponad 2000 kanałów tel. - ramka STM - 4 622 Mbit/s - ramka STM -16 2.48 Gbit/s ramka STM - 64 9.95 Gbit/s – ~300 000 kanałów telef. ramka STM-256 ~ 40 Gbit/s)

Podstawowa europejska jednostka transportowa STM-1 Synchronous Transport Module Synchroniczny Moduł Transportowy W czasie zwielokrotniania ma przepływność, będącą N-tą wielokrotnością STM-1 (155,52 Mbit/s). Media optyczne - światłowody

USA Europa 10 GB/s stosowane OC-1 STS-1 - 51,84 1 672 Nośnik System SDH Transfer Zwielokrotnienie Liczba kanałów optyczny SONET (Mb/s) telefonicznych OC-1 STS-1 - 51,84 1 672 OC-2 - - 103,68 2 1344 OC-3 STS-3 STM-1 155,52 3 2016 OC-4 - STM-3 207,36 4 2688 OC-9 STS-9 STM-3 466,56 9 6048 OC-12 STS-12 STM-4 622,08 12 8064 OC-18 STS-18 STM-6 933,12 18 12 096 OC-24 STS-24 STM-8 1244,16 24 16 128 OC-36 STS-36 STM-12 1866,24 36 24 192 OC-48 STS-48 STM-16 2488,32 48 32 256 OC-96 STS-96 STM-32 4976,64 96 64 512 OC-192 STS-192 STM-64 9953,28 192 129 024 10 GB/s stosowane

Budowa modułu transportowego STM-1 Moduł STM-1 składa się z 9 linii po 270 bajtów. W tym nagłówek SOH = 9*9bajtów. Przepustowość pojedynczego bajtu modułu to 64kb/s. Ramka STM-1 składa się z: nagłówka SOH (tzw. utrzymaniowy) informacja sterująca (umożliwia operatorowi sieci śledzenie toru i nadzór stopy błędów) – M-SOH i R-SOH. 82 bajty bloku wskaźników PTR – 9 bajtów pola danych Payload, Pole Payload zawiera 9*261 bajtów (2349 bajtów). Służy ono do przenoszenia właściwych danych użytecznych.

Moduł transportowy STM-1 Path Overhead 270 bajtów 3 1 5 Moduł transportowy STM-1 Path Overhead Pole PAYLOAD składa się z wirtualnych kontenerów

9*270 *8 bitów * 8000 ramek/s =155,52 Mb/s

Nagłówek modułu STM-1 SOH dzieli się na dwie części: część RSOH, która stanowi zbiór danych sterujących i informacyjnych dla sekcji regeneratora sygnału część MSOH, która stanowi nagłówek dla multiplekserów Wskaźnik PTR składa się z trzech wskaźników po 3 bajty każdy. Są one umieszczone w linii 4. Blok wskaźników (PTR) służy do określenia położenia tzw. kontenera wirtualnego względem ramki STM. Co to jest kontener wirtualny?

Istnieją algorytmy wprowadzania do modułu STM-1 istniejących systemów teletransmisyjnych o dowolnej przepływności. SDH definiuje pewną liczbę kontenerów odpowiadających istniejącym przepływnościom systemów plezjochronicznych PDH. Informacja przenoszona w sygnale plezjochronicznym ładowana jest do odpowiedniego „kontenera”. Inne ładunki do innych kontenerów Informacja wskaźnika PTR możliwia dotarcie do strumieni składowych kontenera wirtualnego, bez demultipleksacji całego sygnału, określenie przesunięcia fazowego kontenera w przypadku współpracy z systemem plezjochronicznym (wskazuje początek kontenera w stosunku do ramki STM-1). Kontener + nagłówek = kontener wirtualny Pozycja kontenerów wirtualnych w ramce STM-1 nie musi być stała.

Poślizgi fazy w punkcie odbiorczym sygnału - wynikające ze zmieniających się warunków światłowodów transmisyjnych poprawia się za pomocą znaczników AU przyporządkowanych do kontenera wirtualnego VC. Znacznik AU w VC wskazuje początek przestrzeni adresowej kontenera lub przesunięcie go względem znacznika. Takie same metody tworzenia nagłówków i znaczników w kontenerze zarówno wyższego rzędu, jak i niższego - łatwość wydzielania z kontenera np. STM-1 dowolnego strumienia 2 Mb/s lub nawet 64 kb/s (np. rozmowa telefoniczna). Systemy SDH o większej niż STM-1 przepływności są tworzone przez zwielokrotnienie systemu 155.52 Mbit/s metodą przeplatania bajtowego.

Multiplexer SDH

Interfejsy krotnicy synchronicznej

Sieci SDH są w dzisiejszych czasach jedynym sposobem na przesyłanie danych cyfrowych do odległych lokalizacji, dzięki temu, że pozwalają na odwzorowanie wielu typów sygnałów, o niższych przepływnościach, niezsynchronizowanych z SDH, do struktur synchronicznych. Z usług SDH korzystają m.in. GSM, Internet Systemy SDH - zalety: wyższe przepływności (powyżej 1Gb/s) z zastosowaniem światłowodów synchroniczną transmisję zgodnie z głównym zegarem systemu o dokładności 10-11 generują ramki co 125µs o stałej budowie nagłówka większą niezawodność od innych ekonomiczniejszy dostęp do „ładunku” Większy nacisk na zapobieganie błędom mniejszą podatnością na uszkodzenia wynikającą z budowy m.in. struktur pierścieniowych. możliwość automatycznej rekonfiguracji w czasie krótszym niż 50 ms

Inny standard - USA Ramka STS-1 Przesłanie ramki trwa 125s - 8000 ramek/s (9*90)*8b*8000ramek/s=51840b/s = 51,84Mb/s Położenie ładunku użytecznego wewnątrz SPE (Synchronous Payload Envelope) jest określone przez wskaźniki H1 i H2 w Transport Overhehead

Czyli zintegrowanie standardów USA- Europa 155,52 Mb/s to: STM-1 Europa: DS0(E0) * 32 * 63 = DS0 * 2016 STS- 3 USA: DS0 *24*84 = 64kb/s * 2016