Planeamento e Projecto de Redes. Capítulo 3. Redes de Transporte SDH

Capítulo 3

Redes de Transporte SDH

Planeamento e Projecto de

Redes

Estrutura Estratificada das Redes de

Telecomunicações

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 se pretende independente dos serviços. Tecnologias usadas:

PDH, SDH, OTN

Rede de Transporte

•

A rede de transporte é uma plataforma tecnológica que

assegura uma transferência transparente e fiável da

informação à distância, permitindo suportar diferentes

serviços.

•

A rede de transporte garante diferentes funcionalidades, como

sejam,

transmissão

,

multiplexagem

,

encaminhamento,

protecção

,

supervisão

e

aprovisionamento de capacidade

.

•

A rede de transporte é constituída por diferentes elementos de

rede ligados entre si segundo uma certa topologia física (

anel

ou malha

) e interagindo directamente com o plano de gestão.

Multiplexagem

•

Multiplexagem

designa a operação pela qual vários sinais analógicos

ou digitais são combinados num único sinal tendo em vista a sua

transmissão sobre um único canal.

•

O dispositivo que realiza a operação de multiplexagem designa-se

multiplexador

(MUX), enquanto o dispositivo que realiza a operação

inversa designa-se

desmultiplexador

(DEMUX).

•

A multiplexagem pode ser realizada no domínio do tempo (

TDM

,

Time-Division Multiplexing), no domínio da frequência (

FDM

,

Frequency Division Multiplexing) ou no domínio do comprimento de

onda (

WDM

, Wavelength Division Multiplexing).

•

A operação de

multiplexagem inversa

consiste em separar um fluxo

de informação em vários fluxos, os quais são transmitidos por

FDM e WDM

• Na multiplexagem por divisão na frequência (FDM) cada sinal (analógico ou digital) vai modular uma portadora com uma frequência própria.

L1 L2 LN λ1 λ2 λN R1 R2 R3 λ1, λ2, ...λΝ λ1 λ2 λΝ Fibra Óptica Receptor Óptico M U X D E M U X Laser M U X f₁ f_N f f D E M U X f_{1 f} N f f₁ f_N f f

Aplicações: Redes de TV por cabo

• Na multiplexagem por divisão no comprimento de onda (WDM) os sinais ópticos obtidos a partir da modulação de lasers são multiplexados.

Na emissão N sinais eléctrícos vão modular N lasers, cada um emitindo num comprimento de onda próprio. Na recepção os N sinais ópticos obtidos a seguir ao DEMUX são

convertidos para o domínio eléctrico e regenerados com receptores ópticos.

Multiplexagem por Divisão no Tempo (I)

•

A multiplexagem por divisão no tempo permite que uma via de

transmissão seja usada simultaneamente por vários

utilizadores (canais).

• A transmissão da informação na via é organizada em tramas. • Cada trama contém um número fixo de time-slots.

• Cada time-slot é atribuído a um determinado canal de entrada.

• Se esse canal não transmitir informação o time-slot correspondente está vazio.

N canais de entrada N canais de saída Desvantagem do TDM Bits do canal 2 Bits do canal 3 Bits do canal N Bits de sincro Trama Bits do canal 1

Multiplexagem por divisão no tempo (II)

• A multiplexagem TDM 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:

C₂ C₃ C₄ Trama C₁ C₄ C₃ C₂ C₁ t₄₄ t₃ t₂ t₁

Palavra de 8 bit do canal C1 Multiplexagem

Desmultiplexagem Sincronismo Time-slot C₁ C₂ C₃ C₄

Relógios e Sincronismo

•

A geração de sinais de sincronismo é feita por relógios. Um relógio

ideal gera

sinais isócronos

, ou seja sinais em que a frequência é

constante (pelo menos em valor médio).

•

A

precisão

de um relógio expressa em ppm (parte por milhão) traduz

o afastamento da frequência real (f

) da nominal (f

) .

•

Estão definidas quatro hierarquias de precisão (níveis stratum).

Stratum 1 Stratum 2 Stratum 3 Stratum 4

Nível Precisão (ppm) 1×10-5 1.6×10-2 _{4.6 32} Relógio isócrono Relógio real

Desfasagem positiva Desfasagem negativa

t t T₀ 0 0 Precisão f f f − r = Os relógios de stratum 1 são relógios atómicos

(césio ou rubídio) T_o Sinais de relógio t t Frequência nominal f₀=1/T₀

Redes Síncronas e Plesiócronas

•

Dois relógios são

síncronos

se operam com a mesma frequência e

com uma diferença de fase constante. Os relógios não síncronos

designam-me por

assíncronos

.

•

Os relógios assíncronos dividem-se em:

mesócronos

,

plesiócronos

e

heterocronous.

•

Redes síncronas e plesiócronas

Relógios mesócronos: têm a mesma frequência, mas a relação de fase é aleatória.

Relógios plesiócronos: têm a mesma frequência nominal, mas a real pode ser ligeiramente diferente.

Relógios heterocronous: têm a frequência e fases diferentes.

NE 3 NE 4 NE 1 NE 2 NE 3 NE 4 NE 1 NE 2 Relógio de stratum 1 Rede plesiócrona

Relógios com a mesma frequência nominal, mas independentes

Rede síncrona

Relógios com a mesma frequência nominal, controlados por um relógio central

•

A frequência de amostragem mínima (f

) de um sinal deve ser igual

ou superior ao dobro da frequência máxima do sinal (f

≥2B).

•

Um canal telefónico usa uma banda entre os 300 e os 3400 Hz. Para

uma frequência máxima de 4000 Hz, tem-se uma frequência de

amostragem de 8 kHz, ou seja, um período de amostragem de

125

μs.

Codificando cada amostra com 8 bits tem-se um débito de

64 kbit/s

.

•

A trama de um sinal E1 é consituída por 32 time-slots, a que

correspondem 32 canais (30 de informação

•

Cada conjunto de 8 bits (time-slot) não poderá durar mais de

125

μs/32=3.9 μs, o que corresponde a 488.2 ns por bit, ou seja, um

débito binário de

2.048 Mbit/s.

Estrutura de uma Trama TDM (E1)

1 2 3 4 _{31 32} 125 μs Time-slot

Trama E1

...

Sistema de Multiplexagem Primário E1

(ITU-G704)

• A trama correspondente ao sinal E1 tem uma duração de 125 μs e está

dividida em 32 intervalos de tempo. 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 de trama 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).

PET 1 2 S1 S2 29 30 0 1 2 16 30 31 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 Multitrama de sinalização (16x125μs=2 ms) 1 2 3 15 16

PEM: padrão de enquadramento de multitrama de sinalização

0000xxxx

Si: sinalização correspondente ao canal i. A sinalização de cada canal é actualizada de 2 em 2 ms.

Hierarquia Plesiócrona Europeia

• Na hierarquia PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) os relógios dos diferentes elementos de rede (regeneradores e multiplexadores) não estão perfeitamente sincronizados.

• 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.

• Os relógios da hierarquia europeia requerem as seguintes precisões:

Mux primário X30 Mux primário X30 _X4X4 X4 X4 X4 X4 E1 2.048 Mbit/s (30 canais) E2 8.448 Mbit/s (120 canais) _{34.368 Mbit/s}E3 (480 canais) E4 139.264 Mbit/s (1920 canais) 30 canais (64 kb/s) E1 E2 E3 E4 Hierarquia Precisão _{50 ppm 30 ppm} 20 ppm 15 ppm

Hierarquia Plesiócrona Americana

• 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 plesiócrona americana:

• Os sinais DS-n são transportadas usando um carrier system (inclui a

componente de transmissão e as interfaces) designado por T-n. Assim, o DS1 é transportado através do T1. O DS2 através do T2, etc

Mux primário X24 Mux primário X24 _X4X4 X7 X7 X6 X6 DS1 1.544 Mbit/s (24 canais) DS2 6.312 Mbit/s (96 canais) _DS3 44.736 Mbit/s (672 canais) _{272.176 Mbit/s} DS4 (4032 canais) 24 canais (64 kb/s)

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).

Desvantagens da PDH (2)

• Cascata de multiplexadores/desmultiplexadores usados para extrair um E1 de um E4.

• As interfaces só estão normalizadas a nível eléctrico Terminal de linha de 140 Mb/s Terminal de linha de 140 Mb/s 2 Mb/s 2 Mb/s DMUX MUX

MUX Terminal de _{linha óptica}

Interface eléctrica normalizada (G.703)

Interface óptica proprietária do fabricante

Códigos de linha, níveis de potência óptica, tipo de fibra, não normalizados .

Fibra óptica 34 Mb/s 140 34 34 8 8 2 8 2 34 8 140 34 8 Mb/s

A hierarquia Digital Síncrona

•

A hierarquia SONET (

Synchronous Optical Network

) foi proposta pela

Bellcore (Telecordia) em 1985, com o objectivo de transportar os

sinais DS-n no domínio óptico.

•

A hierarquia SDH (

Synchronous Digital Hierarchy

) foi definida

posteriomente pelo ITU-T como uma norma internacional, compatível

com a SONET e com capacidade para transportar os sinais PDH E-n.

•

A informação transmitida na SDH/SONET está organizada em tramas

TDM.

•

O sinal básico SDH designa-se por

Synchronous Transport Module

(

STM

). O sinal básico SONET no domínio eléctrico designa-se por

Synchronous Tranport Signal

(

STS

), enquanto no domínio óptico

designa-se por

Optical Carrier

(OC).

Débitos SONET/SDH

•

Hierarquias SONET e SDH

•

As hierarquais SDH também foram definidas para o transporte de

células ATM

e pacotes

IP empacotados em PPP

ou HDLC

9953.280

STM-64

STS-192

OC-192

39813.120

STM-256

STS-768

OC-768

2488.320

STM-16

STS-48

OC-48

622.080

STM-4

STS-12

OC-12

155.520

STM-1

STS-3

OC-3

51.840

---STS-1

OC-1

Débito Binário

(Mb/s)

SDH

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

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.

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.

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.

• Multiplexador terminal: Agrega sinais plesiócronos ou síncronos de modo a

formar sinais STM-N de débito mais elevado.

• Multiplexador de inserção/extracção: Permite extrair/inserir, quer sinais PDH,

quer sinais SDH de débito mais baixo do que o da linha. R STM-N STM-N PDH SDH (STM-M) STM-N (N>M) ADM MT STM-N STM-N PDH, SDH (STM-M) M<N Tributários Oeste _Este

Definição dos Elementos de Rede (2)

• Comutador de cruzamento ou cruzador (DXC, digital cross-connect):

Proporciona funções de comutação apropriadas para estabelecer ligações semi-permanentes a nível do VC-1, VC-3, VC-4, e permite o restauro das redes.

• Os comutadores de cruzamento são usados para interligar anéis SDH, ou como nós de redes em malha.

DXC ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM ADM Fibra Óptica A B C 1 2 3 4 1 3 4 E3 _C,2 E3 _B,3 STM-N STM-N STM-N STM-N

Topologias Físicas (1)

•

Topologia em cadeia

•

Topologia em anel com duas ou quatro fibras

PDH SDH STM-N MT ADM PDH SDH ADM PDH SDH MT PDH SDH R STM-N ADM ADM ADM ADM ADM _ADM ADM ADM

Duas fibras ópticas

Topologias Físicas (2)

•

Anéis unidireccionais e bidireccionais

•

Topologia emalhada (usada no núcleo central da rede)

DXC DXC DXC DXC DXC DXC DXC DXC DXC DXC DXC DXC ADM ADM ADM ADM Anel unidireccional ADM ADM ADM ADM Anel bidireccional

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.

Arquitectura de uma Rede de Transporte

Exemplificação do Papel do Transporte

•

A rede de transporte neste exemplo é representada pelo plano

inferior e é constituída por multiplexadores ADM interligados por

fibras ópticas.

•

A camada de rede de serviços é representada por centrais de

comutação telefónica (CC).

ADM

CC

Camada de rede de Transporte

Camada de rede de serviço

CC CC CC ADM ADM ADM ADM A B C D E a _b c d Tecnologias de rede para o transporte: SDH (Synchronous Digital Hierarchy) , WDM, (Wavelength Division Multiplexing), OTN (Optical Transport Network)

Rede de Transporte em Aplicações de

Dados

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.

Elementos de rede SDH

DXC: Cruzador digital (digital crossconnect)

ADM: Multiplexador de inserção/extracção (add/drop multiplexer)

Elementos de rede de pacotes

ER: Edge router

Estabelecimento de Caminhos

Communication Channel)

Interligações representadas:

2: CL2 CT3

Fases do estabelecimento:

1) O sistema de gestão configura os diferentes elementos de rede envolvidos no circuito; 2) Os elementos de rede de serviço iniciam a sua actividade.

Sistema de Gestão de Rede

Modelo de Camadas da SDH (1)

Rede de

transporte

SDH

Camada

de

caminho

Camada

de

transmissão

Camada

física

Camada

de

secção

Sub-camada de

secção de

multiplexagem

Sub-camada

de secção de

regeneração

Ordem

superior

Ordem

inferior

Modelo de Camadas da SDH (2)

•

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 de trama, monitorização de erros,

comunicação com o sistema de gestão.

Física:

Forma dos pulsos ópticos, nível de potência, comprimento de

onda, sensibilidade dos receptores, etc.

Modelo de Camadas da SDH (3)

• 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.

• Inserção de cabeçalhos Serviços Camadas: Caminho Secção de Multiplexagem Secção Regeneração Física Multiplexador terminal Regenerador _{Multiplexador} ADM Multiplexador terminal S. Regeneração S. Regeneração S. Regeneração

Secção de Multiplexagem S. de Multiplexagem

Caminho Regenerador MT MT Multiplexador terminal Cabeçalho de caminho

Cabeçalho de secção de multiplexagem Cabeçalho de secção de regeneração ADM

R

Multiplexador de inserção/extracção

Modelo de Camadas SDH (4)

TM: multiplexer terminal CT: central de trânsito CL: central local

Rede de Serviços

Rede de Transporte

ADM: multiplexer de inserção/extracção

(circuitos)

CL3 CT1

Caminho

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.

270 SOH 5 Cabeçalho da secção de multiplexagem 125 μs 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Contentor Virtual 261 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. SOH 9 3 Cabeçalho da secção de regeneração PT 1 Ponteiro

Uma trama STM-1 suporta 63 E1, ou 3 E3, ou 1 E4

Contentores virtuais usados: VC-12 para o E1, VC-3 para o

Cabeçalho de Secção da Trama STM-1 (1)

•

Estrutura do cabeçalho de secção

• 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.

Cabeçalho de secção de multiplexagem

Cabeçalho de secção de regeneração

Ponteiro

X: usados para uso nacional

Δ: informação dependente do meio de transmissão (fibra óptica, feixe hertziano, etc). X X E2 M1 S1 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 K2 K1 B2 B2 B2 H3 H3 H3 h2 h2 H2 h1 h1 H1 D3 Δ D2 Δ Δ D1 X X F1 Δ E1 Δ Δ B1 X X J0 A2 A2 A2 A1 A1 A1 Ex: Comandos de aprovisionamento remoto de capacidade; reportagem de alarmes; reportagem de parâmetros de desempenho, etc.

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.

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

SOH SOH PT _VC SOH SOH PT _VC SOH SOH PT VC STM-1 #1 STM-1 #2 STM-1 #N N 9×N PT 261×N 125 μs 125 μs 125 μs 125 μs SOH SOH Contentor virtual

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.

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.

Transporte das Hierarquias E3 e E4 no

STM-1

•

E4

VC-4

Octetos sem informação

Ponteiro da AU-4 AU-4 Cabeçalho de secção STM-1 Unidade administrativa E3 VC-3

Octetos sem informação

Ponteiro da AU-3 AU-3 Cabeçalho de secção STM-1 Unidade administrativa AUG Multiplexagem de 3 AU-3 C-4 Cabeçalho de caminho de ordem superior C-3 Cabeçalho de caminho de ordem superior AUG Mapeamento do E3 Multiplexagem por interposição de octeto Alinhamento

Estrutura de Multiplexagem

•

Estrutura de multiplexagem do SDH

Em existe processamento de ponteiros VC-12 C-12 TU-2 VC-3 VC-2 C-4 C-11 C-3 C-2 AU-4 VC-4 TUG-3 TUG-2 TU-12 DS3: 44.736 Mb/s TU-11 VC-11 TU-3 E3: 34.368 Mb/s DS2: 6.312 Mb/s E1: 2.048 Mb/s DS1: 1.544 Mb/s E4: 139.264 Mb/s VC-3 AU-3 AUG STM-N ×1 STM-N=N×155.52 Mb/s C - Contentor VC - Contentor Virtual TU - Unidade Tributária

TUG - Grupo de Unidade Tributária AU - Unidade Administrativa

AUG - Grupo de Unidade Administrativa

Mapeamento Multiplexagem ×1 ×3 ×N ×1 ×7 ×3 ×4 ×3 Alinhamento ×7 ATM ATM

A informação entre os routers IP pode ser enviada usando o esquema “Packet over Sonet/SDH” . Os pacotes IP são

encapsulados no protocolo PPP (Point-to-Point Protocol) e o signal resultante é depois transmitido num STM-N.

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.

• 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.

J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1

C4

VC-4

C3

VC-3

Concatenação

•

Concatenação

é o processo de agregação de X contentores de

mesmo tipo de modo a formar um contentor de maior capacidade.

A concatenação poder ser contínua ou virtual.

•

Concatenação contínua (CC)

: Cria contentores de grande

capacidade, que não podem ser segmentados, para transmissão

.

Todos os elementos de rede têm de suportar a funcionalidade concatenação contínua.

•

Concatenação virtual (VC):

Corresponde a uma operação de

multiplexagem inversa. Os contentores de grande capacidade

podem ser segmentados nos VCs usuais para fins de

transmissão.

Só os elementos de rede fonte e terminação do caminho é que necessitam de suportar a funcionalidade concatenação virtual.

Concatenação Contínua

• Permite transportar tráfego com um débito binário superior ao permitido pelo C-4. A concatenação é identificada pelo sufixo c e o número de concatenações por X. Por exemplo, um VC-4 concatenado é representado por VC-4-Xc

(genérico VC-n-Xc) e uma AU-4 por AU-4-Xc (genérico AU-n-Xc).

• No caso do AU-4-Xc a concatenação dos ponteiro é feita usando

multiplexagem por interposição de octeto. O primeiro ponteiro tem as funções

usuais dos ponteiros da AU-4, enquanto os restantes X-1 ponteiros transportam o indicador CI.

C-4-4c

O cabeçalho de caminho do primeiro VC-4 transporta os octetos normais. Os cabeçalhos de caminho dos outros VC-4 transportam octetos de enchimento (sem informação).

Capacidade do C-4-4c

Ineficiências da SDH Convencional

• A utilização da estrutura de contentores da SDH convencional (incluindo a concatenação contínua ) é muito pouco eficiente para o transporte de dados.

• A fragmentação dos contentores virtuais vai também contribuir para aumentar a ineficiência. VC-3 /80% 10 Mbit/s Ethernet VC-4-4C/67% 200 Mbit/s ESCON VC-4-16C/58% 1 Gbit/s Gigabit Ethernet VC-4/33% 100 Mbit/s Fast Ethernet Estrutura/ Ineficiência Débito da aplicação Aplicação Enterprise Systems Connection SDH NE-A SDH NE-B STM-16 A B C F E D STM-1 #1 STM-1 #2 STM-1 #3 STM-1 #5 STM-1 #6 STM-1 #7 STM-1 #8 STM-1 #9 STM-1#10 STM-1#11 STM-1#12

Etapa 1: Os primeiros 8 STM-1 são atribuídos à ligação entre A e D, enquanto os últimos 8 STM-1 são usados entre B eE.

Etapa 2: Os utilizadores A-B libertam 2 STM-1 e os utilizadores B-E libertam outros 2. Os utilizadores C-F requerem uma capacidade VC-4-4c. Embora fisicamente haja capacidade disponível, como os STM-1 livres não são contínuos, não é possível satisfazer o pedido de C-F.

STM-1 #4 STM-1#13 STM-1#14 STM-1#15 STM-1#16

STM-1 #1 STM-1 #2 STM-1 #3 STM-1 #4 STM-1 #5 STM-1 #6 STM-1 #7 STM-1 #8 STM-1 #9 STM-1#10 STM-1#11 STM-1#12 STM-1#13 STM-1#14 STM-1#15 STM-1#16

Tecnologias Chave da SDH-NG

•

GFP (Generic Framing Procedure)

É uma técnica ( ITU-T Rec. G7041) apropriada para mapear o tráfego de pacotes (Ethernet, Escon, etc) em canais SDH ou OTN de débito fixo. O mapeamento pode ser feito de modo transparente (GFP-T), ou usando as tramas dos clientes completas (GFP-F).

•

Concatenação virtual ou VCAT (Virtual Concatenation)

É um mecanismo (ITU-T G707) que permite combinar um número variável de contentores virtuais de diferentes ordens de modo a criar canais de

capacidade muito elevada. É mais eficiente do que a concatenação contínua para o tráfego de pacotes e contrariamente aquela não requer que todos os elementos de rede suportem essa funcionalidade.

•

LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme)

Permite modificar dinamicamente a capacidade alocada pelo VCAT através da adição/remoção de membros do caminho estabelecido (ITU-T Rec. G7042).

Protocolo GFP

• O protocolo GFP foi definido por ITU-T G.7041 e proporciona um mecanismo para encapsular diferentes sinais de dados em redes SDH ou OTN (ver cap. 5).

• O serviço GFP apresenta dois modos de funcionamento: Modo Transparente

ou GFP-T (Transparent) e modo enquadrado ou GFP-F (Framed).

• A solução GFP-T corresponde a um encapsulamento de nível 1 e vai gerar tramas de comprimento constante. Está optimizado para tráfego que usa o código de blocos 8B10B (Gigabit Ethernet, Fibre Channel, etc.)

• A solução GFP-F corresponde a um encapsulamento de nível 2 e e vai gerar tramas de comprimento variável. Optimizado para tráfego Ethernet, IP/PPP, DVD, etc.

Na solução GFP-F deve ser extraído o pacote completo do cliente antes da trama GFP ser gerada. Isto envolve, por exemplo, a memorização de uma trama completa no caso da Ethernet, o que vai aumentar a latência (atraso) do processo. Na solução GFP-T não se verifica esse atraso porque o processamento é feito a nível de blocos de 10 bits.

Transporte de Pacotes IP sobre SDH/WDM

•

Existem diferentes soluções para o transporte de pacotes, originados

quer com o protocolo IP, quer com os protocolos SAN, sobre uma

rede SDH/WDM.

IP (Internet Protocol)

WDM, OTN, Fibra óptica HDLC Fibre Channel VLAN MPLS AAL5 PPP PPP: Point-to-point protocol

HDLC: High-level Data Link

control

VLAN: Virtual LAN

MPLS: Multiprotocol Label

switching Concatenação contínua Concatenação virtual

LCAS ATM 10/100/1000 Mbps Ethernet GFP ESCON FICON SAN DVB Vídeo

Os protocolos SAN, tais como Fibre Channel,

Enterprise Systems CONnectivity (ESCON) e Fibre CONnectivity (FICON) eram transportados

tradicionalmente sobre soluções proprietárias

SAN: Storage Area Networks DVB: Digital Video Broadcasting

Storage Area Networks

De: U. Troppens et al., Storage Networks Explained, Wiley, 2004

Concatenação Virtual

• O ponto de partida para implementar a concatenação virtual consiste em segmentar um fluxo de informação (ex: Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, etc.) em diferentes contentores de ordem superior ou inferior, ligados entre si a nível lógico através da integração no mesmo grupo de concatenação virtual ou VCG (virtual concatenation group).

• Os elementos do grupo são transportados individualmente através da rede SDH e

recombinados na terminação do VCG de modo a originar o fluxo original. A concatenação virtual é representada por v e o número de contentores que pertencem ao grupo por X.

• Os diferentes elementos do grupo podem ser encaminhado seguindo todos o mesmo percurso, ou diferentes percursos (multi-percurso).

X × 1.600 (X=1,..,64) Ordem inferior VC-11-Xv X × 149.76 (X=1,..,256) Ordem superior VC-4-Xv X × 48.384 (X=1,..,256) Ordem superior VC-3-Xv X × 2.176 (X=1,..,64) Ordem inferior VC-12-Xv Capacidade disponível (Mb/s) Tipo Contentores Capacidades dos diferentes contentores em concatenação virtual

VC-

n

-

X

v

Concatenação Virtual vs. Contínua

•

Uma das vantagens da concatenação virtual consiste no aumento

significativo das eficiências de mapeamento.

VC-4-64v/100% VC-4-64c/100% 10 Gbit/s 10 Gb Ethernet VC-3-6v (93%) VC-4-4c/37% 270 Mb/s DVB VC-4-6v /94% VC-4-16c /35% 850 Mb/s FiCON VC-3-4v/83% VC-4-4c/26% 160 Mbit/s ESCON VC-4-16c/42% VC-4-16c/42% VC-4/67% VC-3 /20% Eficiência Conc. Contínua VC-11-7v /89% 10 Mbit/s Ethernet VC-4-12v/90% 1700 Mb/s Fibre Channel VC-4-7v/95% 1 Gbit/s Gigabit Ethernet VC-3-2v/99% 100 Mbit/s Fast Ethernet Eficiência Conc. Virtual Débito da aplicação Aplicação

Implementação da Concatenação Virtual

•

Caso do encaminhamento multi-percurso:

VC-3-3v Etapa 1 VC-3 H4 SQ=0 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4 Etapa 5

Etapa1: O elemento de rede fonte aloca o tráfego em memória de modo a formar um sinal SDH contínuo.

Etapa2: São constituídos os diferentes contentores virtuais que pertencem ao mesmo VCG os quais são identificados pelo indicador de sequência ou SQ (sequence indicator).

Etapa3: Os diferentes contentores virtuais são transportados individualmente através da rede SDH

podendo seguir caminhos diferentes, o que conduz a tempos de propagação diferentes- atraso diferencial.

Etapa4: Os diferentes contentores são armazenados em memória no nó receptor, para compensar o atraso diferencial.

Etapa5: Os contentores são realinhados, colocados em ordem e recombinados de modo a originar o fluxo inicial. VC-3 H4 SQ=1 VC-3 H4 SQ=2 VC-3 #2 H4 _VC-3 #2 H4 VC-3 #1 H4 VC-3 #0 H4 VC-3 #0 H4 VC-3-3v H4 SQ=1 VC-3 H4 SQ=0 H4 SQ=2 Nó fonte Nó terminção H4 VC-3 #1 O atraso diferencial não pode ultrapassar

LCAS

•

No SDH convencional para alterar a capacidade de um caminho era

necessário interromper a ligação e consequentemente o fluxo de

tráfego, alterar a capacidade e voltar a estabelecer a ligação e o

tráfego.

•

O LCAS foi concebido para gerir a capacidade alocada a qualquer

caminho, de modo dinâmico em resposta a mudanças nos padrões

de tráfego, adicionando ou removendo membros de um VCG, sem

haver necessidade de interromper a ligação.

•

O LCAS é um protocolo de sinalização, que permite sincronizar as

alterações de capacidade entre o nó fonte e o nó terminal através do

envio de mensagens apropriadas entre esses dois nós. Essas

mensagens são enviadas usando um octeto apropriado (H4) do

cabeçalho de caminho.

•

O LCAS também pode ser usado para remover temporariamente VCs

que falham. Consequentemente, a capacidade vai ser reduzida,

enquanto a falha não for reparada. Funciona,

como um técnica de

sobrevivência

em presença de falhas nas ligações.

Elementos de Rede SDH-NG (I)

•

Multiservice Provisioning Platform (MSPP)

Um MSPP resulta da evolução dos ADMs convencionais com interfaces PDH e ópticas para um nó de acesso que inclui:

• Interfaces PDH convencionais

• Interfaces de dados como Ethernet, GigE, Fiber Channel, ou DVB

• Funcionalidades GFP (Generic Framing Procedure), VCAT(Virtual Concatenation) e

LCAS (Link Capacity Adjustment Scheme)

• Interfaces ópticas desde STM-1 até STM-16

Digital Video Broadcasting Storage Area Networks (Fiber Channel, ESCON, etc.) Virtual Private Networks

Elementos de Rede SDH-NG (II)

•

Multiservice Switching Platform (MSSP)

•

O MSSP é o elemento de rede SDH-NG equivalente ao cruzador da

SDH, realizando agregação de tráfego e cruzamento não só ao nível

STM-N, como também ao nível VC.

•

A nível de dados (Ethernet) o MSSP para além das funções de

mapeamento de tráfego, suporta também funções de switching.

Exemplo: CISCO 15454 SDH MSPP

Plataforma apropriada para aplicações multiserviço, em redes metro. Fonte: www.ciscosystems.com.ro/en/US/products/hw/optical/ps2006/ps2008/index.html Cartas de temporização, comunicação e controlo Interfaces E1 (75 Ohm) Cartas de cruzamento

Cartas com interfaces ópticas de débitos elevados (STM-64 e STM-16)

Suporta as interface usais, E1, E3, E4, DS3, as soluções

10/100/1000 Mb/s Ethernet e o transporte óptico desde 155 Mb/s (STM-1) até 320 Gb/s (32-STM-64 comprimentos de onda).

Permite diferentes topologias físicas: anel, linear, estrela, etc.

Suporta diferentes esquemas de protecção: MS-SPRing (2 e 4 fibras), SNCP, caminho em malha, etc.

Cartas do CISCO 15454 SDH MSPP (I)

•

Carta Ethernet Multidébito de 10 portos

Porto Ethernet multidébito: 10/100/1000 Mbps

• Suporta 10/100/1000 Mbps Base T; 100 Mbps Fx, Lx, Bx; 1000 Mbps SX, LX, Zx.

• Suporta VCAT e LCAS

• Suporta encapsulamento GFP- F e Cisco HDLC • Suporta esquemas de protecção/restauro SDH com

tempos de resposta inferiores a 50 ms

• Concatenação virtual e contínua

1000 Mbps: VC4-7v, VC4-8c, VC4-16c, VC3-21v 100 Mpps: VC4; VC3-2v; VC3-3v, VC12-50v

Cartas do CISCO 15454 SDH MSPP (II)

•

Carta STM-64 com interface

óptica XFP

•

Carta STM-1 com 8 portos

Interface óptica

• Permite a transmissão de um débito até 10 Gbps, com um BER máximo de 10-12_{a uma} distância máxima de 80 km

(atenuação máxima =22 dB, tolerância à dispersão máxima de 1600 ps/nm).

• Suporta VC-4-nc ( com N=2, 3, 4, 4,16, 32), assim como VC-11, VC-12, VC-3 e VC-4.

• Suporta esquemas de protecção

tais como : SNCP, MS-SPRing de 2 e 4 fibras e protecção de caminho em redes em malha.

Interface óptica STM-1

• Proporcional 8 interface emissoras/ receptoras, cada uma operando a um débito de 155 Mbps (STM-1) e usando óptica de 1310 nm. • Suporta protecção SNCP, e MSP. • Suporta sinais concatenados (VC3-3c) e não concatenados (VC-11/12, VC-3 e VC-4)

Cartas do CISCO 15454 SDH MSPP (III)

• Carta de temporização, controlo

e comunicação (TCC)

• Carta responsável pelo cruzamento dos VCs (XC-VXC Cross-connect)

Suporta cruzamentos a nível de VC-11/12, VC-3, VC-4 e VC-4-Xc (com X=2, 3, 4, 16 e 64).

Disponibiliza uma capacidade de comutação de 60 Gb/s para VC de ordem superior (1152x1152 VC-3, ou 384x384 VC-4) e de 5 Gb/s para os VCs de ordem inferior (2016x2016 VC-12). Interface RJ45

Os sinais de controlo requeridos nas operações de cruzamento são proporcionados pela carta TCC.

Permite inicializar o sistema, reporta alarmes, gera sinais de controlo para provisionamento de capacidade, detecta falhas no sistema e outras funções OAM e termina os canais DCC da camada de regeneração e de multiplexagem

Incorpora um relógio de stratum 3 o qual é controlado por um sinal de sincronismo exterior. Processa as mensagens SSM, de modo a

seleccionar o melhor relógio externo.

Possuí uma interface RJ45 (10 Base T) para interligação com o sistema de gestão de rede.

Aplicação da NG-SDH em redes empresariais

MSPP

Aplicação da NG-SDH na rede metro

Fonte: “Defining the Multiservice Switching Platform”, White Paper, Cisco

MSSP (MultiService Switching

Platform) = MSPP+ Switching Ethernet

Sobrevivência de Rede

• A sobrevivência de rede traduz a capacidade de uma rede continuar a

oferecer serviços na presença de falhas internas.

• As falhas podem ocorrer a nível dos nós da rede (equipamento) ou a nível

das vias de transmissão, sendo as últimas as mais frequentes

.

• A causa mais comum está associada à danificação dos cabos de fibras

ópticas devido a causas de origem natural (tremores de terra, etc. ) ou humana (escavadoras, incêndios, etc.).

AT&T fiber optic cable cut in California

April 9, 2009 — 2:07pm ET An AT&T-owned fiber optic cable was severed in Silicon Valley Thursday, causing Internet, voice, and wireless outages, as well as compromised 911 access for thousands of customers. AT&T confirmed the outage to CNET, and said it is working to fix the issue.

Fonte: www.fiercetelecom.com/story/t-fiber-optic-cable-cut-california/2009-04-09

In December 2006, 4 major fiber optic lines were severely damaged following a major earthquake in Taiwan. …The cuts basically erased all eastward data routes from Southeast Asia. It took 49 days for crews on 11 giant cable-laying ships to fix all of the 21 damage points…. Fonte: www.wired.com/threatlevel/2008/01/fiber-optic-cab/

Corte de cabos de fibra óptica em Lisboa deixa... (1/11/2007)

Um corte nos cabos de fibra óptica na zona de São Sebastião, junto ao Corte Inglés, em Lisboa, privou cerca de 12 mil clientes da TV Cabo dos serviços da Portugal Telecom na quarta-feira, disse à Lusa fonte oficial da operadora. «Também alguns clientes móveis foram afectados», adiantou a mesma fonte.

O corte deveu-se às obras do metropolitano em São Sebastião, onde umas estacas bateram num cabo de fibra óptica e deitaram-no abaixo, indicou à Lusa fonte do Metropolitano de Lisboa. Fonte:metrolisboa.blogspot.com/2007/11/corte-de-cabos-de-fibra-ptica-em-lisboa.html

“Fiber Optic Cable Cuts Isolate Millions From Internet,Future

Cuts Likely” (

O cabo submarino FLAG foi um dos cabos afectados

Large swaths of the Middle East and Southeast Asia

fell into internet darkness after two major underseas fiber optic links were damaged off Egypt’s coast on Wednesday.

Early reports blamed an errant anchor for severing the cables, but THREAT LEVEL has not yet been able to confirm that’s the cause.

Telecoms in Egypt, India, Pakistan and Kuwait(among others) are scrambling to find other arrangements to carry their internet and long distance phone traffic.

Some telecoms had complete outages since their contingency plans if one cable broke was to use the other. Seventy percent of the networks in Pakistan

experienced an out, with Egypt, Malidives, Kuwait, Lebanon and Algeria also suffering severe outages, according to traffic analysis by Renesys.

FLAG runs about 17,000 miles, stretching from London, through the Suez canal, around India, along China’s coast to Japan……. SEA-ME-WE-4 follows roughly the same geographic path.

Fonte:

www.wired.com/threatlevel/2008/01/fiber-optic-cab/

The cuts hit two fiber optic links: FLAG Europe Asiaand SEA-ME-WE-4. The two cables are competitors that carry traffic from Europe through the Middle East along to Japan (and vice versa).

Disponibilidade

• A disponibilidade (availability) de um sistema traduz a probabilidade desse sistema estar perfeitamente operacional num certo instante de tempo.

• A disponibilidade é normalmente expressa em termos da percentagem de tempo durante um ano em que o sistema está totalmente operacional.

• Assumindo que as disponibilidades de um nó (elemento de rede) e de uma ligação (via de transmissão) são independentes, a disponibilidade de um caminho obtém-se multiplicando as disponibilidades.

31.5 s 5.26 m 52.6 m 8.76 h 3.65 dias Tempo em baixa/ano 99.9999% (6 noves) 99.999% (5 noves) 99.99% (4 noves) 99.9% (3 noves) 99% (2 noves) Disponibilidade (%) DXC DXC DXC DXC DXC DXC DXC DXC DXC DXC 0.99999 0.99999 0.99999 0.99999 0.99999 0.9998 0.9995 0.9997 0.9997 0.9998 0.9995 0.9995

A disponibilidade do caminho representado seria dada por:

0.99999x0.9995x0.99999x0.9998x0.99999≈0.99927 Para aumentar e disponibilidade do caminho seria necessário ter por exemplo um caminho redundante (caminho de protecção) para o caso de falha do primeiro.

Técnicas de Sobrevivência

• As técnicas usadas para garantir que uma rede SDH continue a proporcionar serviços mesmo em presença de falhas na rede são as seguintes:

– Protecção de equipamento; – Protecção linear;

– Protecção de anel; – Restauro.

• A protecção de equipamento é garantida duplicando as cartas e as ligações entre estas. • A protecção linear é aplicada em ligações ponto-a-ponto. Essa protecção pode ser

realizada a nível de caminho (protecção de caminho), ou a nível de secção de multiplexagem (protecção de secção).

• A protecção de anel aplica-se a topologias físicas em anel e também pode ser realizada a nível de caminho ou a nível de secção.

• O restauro aplica-se a redes com uma topologia física em malha e consiste em encontrar caminhos alternativos aos caminhos com falhas, sendo a operação, normalmente,

Anomalias, Defeitos e Falhas

• O sistema de protecção ou de restauro numa rede SDH é activado na presença de falhas graves. Essas falhas desencadeiam um processo de geração de alarmes, que por sua vez são responsáveis por activar o sistema referido.

• Um comportamento errático em certas funcionalidades da rede pode ser classificado como anomalia, defeito ou falha.

• Uma anomalia corresponde a uma degradação do desempenho do sistema. Um

defeito conduz a uma incapacidade para executar um serviço devido ao mau

funcionamento do hardware ou do software do sistema, ou a uma degradação do desempenho muito acentuada, traduzida por uma razão de erros binários igual ou superior a 10-3_{. Uma falha é um defeito persistente.}

• A detecção de um defeito a nível de caminho ou secção é realizada monitorizando o sinal recebido. Exemplos de defeitos: perda de sinal ou LOS (loss of signal), perda de trama ou LOF (loss of frame), incoerência do traço de sinal ou TIM (trace

identification mismatch), perda de ponteiro ou LOP (loss of pointer), etc.

• As anomalias são originadas por eventos tais como perda de enquadramento de trama ou OOF (out of frame alignment), sinal degradado ou SD (signal degrade) e os erros de detectados usando B1, B2, B3 e BIP-2 desde que a razão de erros fique abaixo de 10-3_.

Protecção Linear

• A protecção linear de caminho protege os caminhos (VCs) individualmente ( extremo-a-extremo), enquanto a protecção de secção protege todo o sinal STM-N (em cada arco). Qualquer uma dessas protecções ainda pode ser dedicada (1+1) ou partilhada (1:1).

• Protecção de secção dedicada (1+1)

O sinal STM-N é duplicado e enviado simultaneamente pela via de serviço e pela via de protecção (fibras de serviço e protecção). Na recepção é seleccionado o sinal da via de serviço. Quando esse sinal se degrada o receptor comuta para a via de protecção.

comutador

Fibra de protecção (ou λ)

Fibra de serviço (ouλ)

Funcionamento em estado normal

Funcionamento depois de uma falha

comutador

Fibra de protecção (ou λ)

Esta forma de protecção é muito rápida e não requer nenhum protocolo de sinalização

Perda de sinal ou LOS (Loss of Signal) Perda de trama ou LOF (Loss of Frame) Sinal degradado ou DS (Degraded Signal) (Valor de BER elevado≥10-3

Alarmes que desencadeiam a comutação

O sistema pode funcionar em modo de protecçãoreversível(volta à situação normal depois da falha ser reparada) ou modo irreversívelno caso oposto.

NE 1 NE 2

NE 1 NE 2

Corte na fibra de serviço (ou λ)

Protecção Linear (secção 1:1)

• A protecção de secção 1+1 requer a duplicação dos sinais STM-N, sendo por isso uma solução dispendiosa.

– Tem a vantagem de não requerer sinalização entre os nós da rede, sendo portanto muito rápida. A protecção 1:1 requer o uso de sinalização (mais lenta), mas pode usar o sistema de protecção para tráfego não prioritário.

• Protecção de secção partilhada (1:1)

O sinal STM-N é enviado num certo instante é enviado através de uma única via. Em presença de uma falha na fibra o sinal é comutado para a outra fibra. Requer também o uso de um comutador no emissor e um protocolo APS (Automatic Protection Switching).

Fibra de protecção (ou λ) Fibra de serviço (ou λ)

Funcionamento em estado normal

Funcionamento depois de uma falha

comutador

Fibra de protecção (ou λ) Fibra de serviço (ou λ)

Perda de sinal ou LOS (Loss of Signal) Perda de trama ou LOF (Loss of Frame) ) Sinal degradado ou DS (Degraded Signal)

Alarmes que desencadeiam a comutação

O NE que detecta a falha (NE 2) deve comunicar com o NE que inicia a secção (NE 1) usando o protocolo APS, para este comutar o tráfego para a via de protecção. O APS é transmitido nos octetos K1 e K2 do cabeçalho de sec. de multiplexagem.

NE 1 NE 2

NE 1 NE 2

comutador comutador

Protecção Linear de Caminho

• A protecção linear de secção só protege os arcos ou ligações entre os elementos de rede.

– Como as diferentes fibras ou comprimentos de onda são transportados no mesmo cabo, esse mecanismo não resolve os problemas dos cortes nos cabos, mas unicamente as falhas nas cartas dos NEs.

• A protecção linear de caminho ( aplicada a sinais VC-n) pode ser dedicada (1+1) ou partilhada (1:1). No último caso o protocolo APS é transmitido no octeto K3 para o caso do VC-3 e VC-4.

• O esquema de protecção SNCP (Subnetwork Connection Protection) é um

exemplo de protecção linear de caminho 1+1.

MSSP MSSP MSSP MSSP MSSP MSSP MSSP MSSP MSSP MSSP MSSP MSSP Vc-n Serviço Protecção

Protege contra falhas simples nos nós e nas ligações.

Protecção de Anel: Tipos e Estrutura de

Anéis

• Os anéis podem ser unidireccionais ou bidireccionais. No caso dos anéis unidireccionais um caminho (bidireccional) entre dois nós ocupa todo o anel, enquanto nos anéis bidireccionais só ocupa parte do anel

.

• Um anel é composto de diferentes arcos, sendo cada um responsável por ligar dois nós. Os anéis podem ainda usar duas ou quatro fibras.

ADM A ADM C ADM B ADM D Fibra de serviço Fibra de protecção C→A A→C A→C C→A ADM A ADM C ADM B ADM D Fibra de serviço C→A A→C A→C C→A Fibra de protecção

Anel Unidireccional Anel Bidireccional com 2 fibras

Anel Unidireccional com Protecção de

Caminho

• O anel unidirecional com protecção de caminho, designado na terminologia SONET por UPSR (Unidirectional Path-Switched Rings) usa um esquema de protecção dedicado 1+1. O tráfego originado num determinado nó é enviado simultaneamente pela fibra de serviço no sentido dos ponteiros do relógio e pela fibra de protecção no sentido contrário.

• A comutação de protecção é realizada a nível da camada de caminho para cada ligação. A qualidade do sinal é continuamente monitorizada. Quando tem lugar um corte na fibra de serviço o nó que detecta a falha comuta para a fibra de protecção.

ADM A ADM C ADM B ADM D Fibra de serviço Fibra de protecção C→A A→C A→C C→A Estado Normal Corte nas duas fibras ADM A ADM C ADM B ADM D Fibra de protecção C→A A→C A→C C→A Estado Normal

Comuta para a protecção

Este tipo de protecção representa uma caso particular da SNCP

As entidades comutadas são contentores virtuais