sdh transmission network -...

1

Réseau de transmission

Engineering and Telecom services

SDH transmissionNetwork

Jacques BAUDRONiXTEL

Edition 7 - décembre 2004

[email protected]

2



Sommaire

Réseaux de transmission

Réseaux SDH

La sécurité de fonctionnement dans les réseaux SDH

Synchronization des réseaux SDH

Architecture des réseaux SDH

L’exploitation des réseaux SDH

SDH Next Generation

Le multiplexage en longueurs d’onde

Abbreviations

Glossary

3

9

29

52

62

69

78

91

109

114

3




4




CentralOffice

CentralOffice

Modem Modem

Ligneslouées

• Réseau de transmission : réseau de lienspermanents entre nœuds d’un réseau de services.

• Les routes sont préétablies et configurées dans lesnœuds du réseau de transmission

• Le transport est totalement transparent au servicetransporté

5



Packet multiplexing, time divisionmultiplexing

L’information est insérée dans unpaquet où figurent les informations desource et de destination.

Le paquet est routé au travers duréseau

Packet multiplexing:

L’information est insérée dans un lienpermanent en point à point dont lesextrémités correspondent à la source età la destination.

Time Division multiplexing:

A B

Sce : ADes : B Payload

AB

Information

6



Multiplexage statistique,multiplexage hiérarchique

Sce :

A

Des :

B

Données Sce :

A

Des :

C

Données Sce :

A

Des :

C

Données

Vers CVers B

Vers A Vers A

A B C

Vers CVers B

Vers A Vers A

BA C

Multiplexage statistique : la bande passante n’est consommée que lorsque l’on s’en sert

Multiplexage hiérarchique : la bande passante est monopolisée en permanence

7



La qualité dans les réseaux àmultiplexage statistique

• Le délai de transit des différents paquetsdans le réseau doit être constantVariation lente : WanderVariation rapide : Jitter

• Le délai de transit des différents paquetsdans le réseau doit être inférieur à unseuil.Ce seuil est variable suivant le service transporté

• L’ordre dans lequel sont transmis lespaquets doit être respecté

1 2 3 45

1 2 43 5

A

B

Délai de transit

Pour les services « temps réel » : (voix …)

Multiplexagestatistique

Multiplexagehiérarchique

Occupation aléatoirede la bande passante

Occupation permanentede la bande passante

Temps de transitnon garanti

Temps de transitdéterminé

8



En bref : les réseaux detransmission

Les réseaux de transmission proposentdes liaisons (semi-) permanentes enpoint à point.

Les technologies de multiplexage parpaquets et de multiplexage parréservation de bande passante offrentchacune leur avantage :

• Optimisation de la bandepassante

• Optimisation de la synchronisation

9



Réseau SDH

10



Avant : le multiplexageplésiochrone PDH

• Multiplexage de liens à partir de 2 Mbit/sdans des conduits de tailles supérieures :8 Mbit/s, 34 Mbit/s, 140 Mbit/s et 560 Mbit/s.

• Multiplexage dans le temps bit à bit.• Multiplexage hiérarchique : chaque débit est

transporté dans un débit immédiatement supérieur.

Jusqu’aux années 80 : multiplexageplésiochrone

11



140 Mbit/s

34 Mbit/s

Le multiplexage plésiochrone PDH

8 Mbit/s2 Mbit/s

12



Le transport d’un conduit en PDH

A CA->C A->C

140Mbit/s

140Mbit/s

2 Mbit/s 2 Mbit/s

2/8

8/34

2/8

8/34

34/140 34/140

A B CA->C B->C B->C A->C

8 Mbit/s

34 Mbit/s

140Mbit/s

140Mbit/s

2 Mbit/s 2 Mbit/s 2 Mbit/s

2/8

8/34 8/34 8/34

2/8

8/34

34/140 34/140 34/140 34/140

2 Mbit/s

2/8 2/8

L’insertion du site B amèneà un démultiplexagecomplet de la trame avantde la reconstituer.

13



Les motivations pour la SDH

Les motivations pour la SDH (Synchronous Digital Hierarchy)

• La simplification du multiplexage

• L’exploitation centralisée

• La mesure de la qualité

• La sécurisation

• L’interopérabilité

14



Le multiplexage en SDH

La trame arrive à une cadencerégulière : 8000 trames par

seconde, soit une toutes les 125 µs.

PointeurDébut de

trame

Informations de gestion : leSOH (Section OverHead)

125 µs

Le mécanisme de pointeurs supposeque l’ensemble des nœuds d’un

réseau SDH fonctionne exactementsur la même horloge

Importance du réseaude synchronisationen SDH

Chaque conduit (2, 34, 140 Mbit/s)est repéré par sa position dans latrame grâce au pointeur.

15



Le transport d’un conduit en SDH :ajout d’un site intermédiaire

A B C

A->C B->C B->C A->C

155 Mbit/s155 Mbit/s

2 Mbit/s 2 Mbit/s 2 Mbit/s

2 Mbit/s

SDHAdd & DropMultiplexer

(ADM)


(ADM)


(ADM)

16



Ajustement de pointeur

PRCPrimary reference

clock

2048 MHz + ε

PRCPrimary reference

clock

2048 MHz - ε

2 Mbit/s

Quand il y a de légères différences entre leshorloges, la valeur du pointeur évolue pourle compenser.L’ajustement de pointeur décale leconteneur de trois octets.

17



Les « OverHead »

• Les « OverHead » sont des canaux inclus dansla bande passante. Ils transportent :– Des calculs de parité pour mesures de qualité– Des informations d’exploitation (commandes,

relevés de l’état du réseau)– Les pointeurs– …

• Les « OverHead » sont associés à toute unitéde transport : conduit (Path OverHead POH),section de multiplexage entre deux élémentsde réseaux (Section OverHead SOH)

• Il n’y a pas d’informations de routage dans les« OverHead ».

18



La trame SDH

VC-n : Virtual Container = 1 path + 1 POH

AU-4 : Administrative Unit = 1 VC-4 + pointer

TU-12 or TU 3 : Tributary Unit = 1 VC-12 or VC-3 + pointer

POH : Path OverHeadSOH : Section OverHeadSTM : Synchronous Transfer ModeMultiplex Section (MS) : fiber between equipments

n : quantity of VC-4STM - 1 155 Mbit/sSTM - 4 622 Mbit/sSTM – 16 2,5 Gbit/sSTM – 64 10 Gbit/s

POH2 Mbit/s VC-12

x 63POH VC-4

POH34 Mbit/s

VC-3

x 3POH VC-4

140 Mbit/s

POH VC-4SOH

STM-n

Payload

SOH

19



La trame STM-1

A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 Z0 Z0

B1 E1 F1

D1 D2 D3

H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 H3

B2 K1 K2

D4 D5 D6

D7 D8 D9

D10 D11 D12

S1 Z1 Z1 Z2 Z2 M1 E2 x x

270 columns

9 columns 261 columns

J1

B3

C2

G1

F2

H4

F3

K3

N1

VC-4payload

Pointer

MultiplexSection

OverHead

RegenationSection

OverHead

VC-12

Media dependant use(radio-link, satellite)

20



OverHead

J1B3C2G1F2H4F3K3N1

Path indicationQuality monitoringContainer formatTransmission error acknowledgmentMaintenanceSuperframe indicationMaintenanceAutomatic protection switchingTandem connection monitoring

V5J2N2K4

Indication and error monitoringPath indicationtandem connection monitoringAutomatic protection switching

A1, A2 B1, B2D1 . . . D3 D4 . . . D12E1, E2F1J0 (C1)K1, K2S1M1

Frame alignmentQuality monitoring, parity bytesQECC network managementQECC network managementVoice connectionMaintenanceTrace identifierAutomatic protection switching (APS) controlClock quality indicatorTransmission error acknowledgment

Path OverHead

Section OverHead

21



Bit interleaved parity

22



La trame STM-n

PayloadSOH

pointer

SOH

PayloadSOH

pointer

SOH

PayloadSOH

pointer

SOH

PayloadSOH

pointer

SOH

Not used

First SOH forSTM-n frame

Dans un STM-n, le SOH du premierSTM est utilisé pour tout les STM.

Les autres SOH ne sont pas utilisés.

23



La mesure de qualité en SDH

Section demultiplexage

Section demultiplexage

Réseau SDH

Réseau deservices

Mesure de qualité de la section

Mesure de qualité VC-4

Mesure de qualité VC-12

A chaque trame de chaqueentité (VC-n, STM-n) on

associe la parité de la tramequi est vérifiée à la réception

Les mesures de qualitésont envoyées ausystème d’exploitationcentralisé via les SOH

Point determinaison

du conduit

24



SDH SONET

OC-12STM-4 622 Mbit/s

OC-48STM-16 2.5 Gbit/s

OC-192STM-64 10 Gbit/s

45 Mbit/s

OverHead

45 Mbit/s

OverHead

45 Mbit/s

OverHead

OC-1OC-3

63x

VC-12

OverHead

STM-1

155 Mbit/sOverHead

OverHead

OverHead

34 Mbit/s

34 Mbit/s

34 Mbit/s

STM-1

OU

SDH SONET

OC-768STM-256 40 Gbit/s

ITU-TAutres qu’Etats Unis

ANSIEtats Unis

Mécanisme totalementnormalisé

Tous les équipementssuivent les mêmesspécifications

Tous les réseauxpeuvent êtreinterconnectés

28 x 1,5 Mbit/s45 Mbit/s

OverHead

52 Mbit/s

25



La protection

• La qualité de l’ensemble des ressources detransport et des services transportés estsurveillée en permanence.

• Les mesures de qualité ont été associées àune messagerie transmise par les« OverHead » pour déclencher lesmécanismes de cicatrisation automatique.

26



Les équipements SDH

STM-n VC-4

STM-n VC-4

VC-4

VC-4

VC-4

VC-4

Trafic LO en transit

Protection LO

Trafic HO en transit

Protection HO

Matrice de connexion HO

Matrice de connexion LO

2 Mbit/s

HPC

LPC

Equipements construits autourde deux matrices :

HPC : High Order PathConnection

Connection deconduits HO (HighOrder) : VC-4

LPC : Low Order PathConnection

Connection deconduits LO (LowOrder) : VC-3, VC-12

La configuration des matrices est fournie par lesystème d’exploitation centralisé via le SOH

27



TTF

La modélisation des équipementsSDH

SPI

RST

MST

MSP

MSA

HUG

HPOM

HPC TTF

SPI

RST

MST

MSP

MSA

TTFHUG

HPOM

HPT

HPA

LUG

LPOM

LPC

LPT

LPA

PPI

STM-n STM-n

G.703

MCFSEMF

SETPISETS

OHA

Brassage de VC-4

Brassage de VC-3et de VC-12

Interface SDH

Traitement des OverHeads

Système de synchronisation

Contrôleur de l’équipement etinterface exploitation

Exemple d’un ADM

28



En bref : les réseaux SDH

La technologie SDH est aujourd’huilargement utilisée par les opérateurs entélécoms

Elle permet d’atteindre des objectifs de

Qualité

Interfonctionnement entre réseaux

Protection du trafic

Facilité d’administration

29



La sécurité de fonctionnementdans les réseaux SDH

30



Types de défauts

Défauts

Dus à une défaillancedans le réseau

Dus à un défaut decomposant électronique

Dus à une mauvaisecommande

Mécanismes d’auto cicatrisation

Redondance des équipements

Applications dans lesystème d’exploitation

31



Type de protection, type de défaut

Sur alarmede section :

défautfibre

Sur alarmede conduit :

défautsur signaltransporté

Protection

Restauration

La routede secoursest établie

dès l’origine

La routede secoursest établie

après le défaut

32



Protection / Restauration

DéfautRéactionlocale

Réactionlocale

Rapport : alarmeset nouvelle

configuration

Défaut

Rapport :alarmes Nouvelle

configuration

122

3

2

3

1

Protection :temps de réaction court (<50 ms)

Occupation des ressources importante(duplication)

Restauration :temps de réaction important (qq secondes)Occupation des ressources faible (20 à 30 %)

33



Les protections SDH

Linear MSP MS Spring MS DpringSNCP-I SNCP-N VC-TrailProtection

Partage desprotections

Protectionsdédiées

Inherentmonitoring

Non intrusivemonitoring

Réseau en anneauRéseaulinéaire

Le conduitest

terminé

Le conduitn’est pasterminé

provoquée par alarmes de conduit provoquée par alarmes de section

Protection

Le conduit en défaut est remplacépar un conduit de secours

La section en défaut est remplacéepar une section de secours

34



Le protocole de signalisationd’erreur

Working

ProtectNo Request

No Request

Working

ProtectSignal Failure

No Request

Working


Reverse Request

Working


Reverse Request

Automatic Protection Switching protocol

- Circule sur les octets K1 K2du SOH.

- Circule sur la voie desecours.

- L'octet K1 envoie descommandes, l'octet K2 desétats.

35



SNCP, VC-Trail protection

Réseau SDH

Conduit non terminé : SubNetworkConnection Protection

SNCP I : (Inherent) uniquement AIS et LOPSNCP N : (Non intrusive ) id + performancemonitoring

Conduit terminé : VC-Trail protectionDiffusion à l’émission, sélection à la réception

36



MS-SPRING

A

B

CD

E

DA

DA CA

CA

A

B

CD

E

DA

DA CA

CA

Ressourcesde protection

Ressourcesde transport

DA CA

A

B

CD

E

DA CA

Défaut entre

A et B

Défaut entreA et E

Les deux conduitspartagent la même

protection

Avantage : gainen bandepassante

37



MS-SPRING: les« misconnections »

A

B

CD

E

DA

DA CA

CA

Ressourcesde protection

Ressourcesde transport

Défaut sur A

Lorsque deuxdéfauts sontsimultanés …

… plusieurs services cherchent àaccéder simultanément à la ressourcede protection partagée …

A

B

CD

E

DA

DA CA

CA

… Le défaut en A engendre uneconnexion non désirée entre C et D.

C’est une « Misconnection ».

Bouclagesdu trafic

38




La solution consiste à disposer d’une messagerie entre les nœuds.Sur apparition d’un défaut :

• L’alarme est diffusée à tous les nœuds

• Le défaut est localisé par chacun des noeuds

• Les conduits « High Order » (VC-4) terminés dans le nœud endéfaut sont identifiés

• Ces conduits « High Order » identifiés sont mis en alarme

39




bits 1 - 4 bits 5 - 8

1111 Signal Fail (Protection) LP-S @ destination1110 Forced Switch (Span) FS-S 1101 Forced Switch (Ring) FS-R 1100 Signal Fail (Span) SF-S 1011 Signal Fail (Ring) SF-R 1010 Signal Degrade (Protection) SD-P 1001 Signal Degrade (Span) SD-S 1000 Signal Degrade (Ring) SD-R 0111 Manual Switch (Span) MS-S 0110 Manual Switch (Ring) MS-R 0101 Wait-To-Restore WTR 0100 Exerciser (Span) EXER-S 0011 Exerciser (Ring) EXER-R 0010 *Reverse Request (Span) RR-S 0001 *Reverse Request (Ring) RR-R 0000 No Request NR

bits 1 - 4 bit 5 bits 6 - 8

@ source 1 Long path 111 MS-AIS

0 Short path 110 MS-RDI

101 Reserved for future use

100 Reserved for future use

011 Extra traffic on protect. channels

010 Bridged and Switched

001 Bridged

000 Idle

Request @ dest

@ sce StatusL/S

L/S : long or short

Byte K1 SOH

Byte K2 SOH

40




A

B

CD

E

DA

DA CA

CA

Après l’apparition du défaut sur A :

• E et B envoient à destination de A lemessage « Signal Fail » enempruntant les deux directions

• E et B, sur reception des messagesde B et E, concluent que le nœud Aest défaillant

• Le nœud E, connaissant la table desconduits, insère un signal d’alarmedans le conduit DA.

• B fait de même avec CA.

41




A

B

CD

E

A

B

CD

E

Cas du trafic entransit dans un

nœud de serviceCommutateur ATM, routeur

IP, matrice LO …

La sécurisationdes services n’est

pas garantie

Dans cet exemple, le service entre C et D n’est plus assuréalors que le réseau dispose d’une autre route.

42



MS-SPRING : les« misconnections »

• Les conduits DA et CA utilisent lemême n° de VC-4.

• Ils partagent la même ressource deprotection

• Si deux défauts arriventsimultanément ou si le nœudcommun défaille, une« misconnection » sera crééeentre C et D.

Chaque nœud a uneadresse codée sur 4bits

Le protocole doit êtreterminé en 50 ms

Le protocole est prévusur un anneau

Le protocole ne prenden compte que lesconduits HO

Maximum de 16nœuds dans l’anneau

L’anneau doit fairemoins de 1200 km

L’anneau physiqueest la seule structurepossible

Mauvaise voireabsence de protectiondes conduits LO

Un protocole a donc été introduitpour identifier ces cas et introduireun « path AIS » dans les conduitsconcernés.

Conséquencesdu protocole

43



MS-SPRING 4 fibres

Matrice de protection(au niveau VC-4)

Fibresactives

STM-n STM-n

n x VC-4

Fibres deprotection

STM-16 4F = 16 VC-4 actifs et 16 VC-4 de protectionSTM-4 4F = 4 VC-4 actifs et 4 VC-4 de protection

44



MS-SPRING 2 fibres

STM-n STM-n

n x VC-4

Matrice de protection(au niveau VC-4)

VC-4actifs

VC-4 deprotection

VC-4actifs

VC-4 deprotection

STM-16 2F = 8 VC-4 actifs et 8 VC-4 de protectionSTM-4 2F = 2 VC-4 actifs et 2 VC-4 de protection

45



Interconnexion d’anneaux

Un seul nœud Anneau virtuel Deux nœuds

46



Anneaux - mailles

Anneau virtuel sur structure maillée :• Une protection unique sur le réseau• Pas de trafic sur le lien médian

Interconnexion d’anneaux par deux nœuds :• Une protection par maille• Le trafic passe deux fois sur le lien médian

Anneau virtuel Drop & Continue

47



La fonction Drop & Continue avec la protection de conduit

Drop & Continue

Le mécanisme d’interconnexion de deux sousréseaux par deux nœuds est le Drop &

Continue

48



La fonction Drop & Continue avec la protection MS-SPRING

MS-SPRING MS-SPRING

Remarque : Chaque conduit passantd’un anneau à l’autre utilise 2 VC-4 : 1VC-4 actif et 1 VC-4 protection

Un anneau MS-SPRING STM-n nepeut faire transiter que n/2 conduitscontre n pour un anneau SNCP

49



Voisin à voisin : chaquenœud n’est relié qu’à sonvoisin

Occupation du réseau

Types de trafic :

Homogène : chaque nœudéchange avec chacun desautres une même quantité detrafic

Centralisé : chaque nœudn’est relié qu’à un hub,éventuellement redondant

n x (n-1)

n - 1

Charge des liens enSNCP

2n2 - 1

n - 1

4

Charge des liens enMS-SPRING

Centralisé : chaque nœudn’est relié qu’à un hub,éventuellement redondant

nInterconnecté : Trafic sortantde l’anneau par Drop &Continue

2 n (*)

n 2

n : nombre de nœuds dans leréseau (*) : Charge du lien entre les sites d’interconnexion

50



MS-SPRING ou SNCP ?

Trafic majoritairement voisin à voisin

Remplissage VC-4 proche de 100 %

Nombre de noeuds important(mais < 16)

Trafic centralisé

Trafic stable

Nombre de noeuds faible

Trafic flexible ou inconnu

Remplissage VC-4 < 90 %

MS-SPRING

SNCP

Peu de trafic interconnecté par deuxnoeuds

51



En bref : la sécurité defonctionnement

Grâce aux mécanismes de protection, lesdéfauts dans le réseau sont cicatrisés enmoins de 50 ms.

Le choix parmi les mécanismes permetd’obtenir une solution adaptée aux

Types de défaut à prendre encompte

Types de trafic à sécuriser

Flexibilité

Coûts

52



Synchronisation des réseaux SDH

53



Le réseau de synchronisation

• Le réseau de synchronisation amène àchacun des nœuds l’horloge SDH.

• Ce réseau est sécurisé.• Ce réseau répond à des règles d’ingénierie

permettant de maîtriser la dégradation dusignal.

• Trois niveaux de qualité ont été définis :G 811 : horloge au cesium. (Maître).G 812 : (répéteur)G 81s : horloge interne des équipements

(PRC)(SSU)(SEC)

54



Les règles d’ingénierie de lasynchronisation

PRC

G.811

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SSU

G.812

SSU

G.812

SSU

G.812

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SSU

G.812

SSU

G.812

SSU

G.812

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

SEC

G.81s

Niveau 1

Niveau 2

Niveau m

20 x SECmax

20 x SECmax

20 x SECmax

60 x SECmax

11 niveauxmax

PRC : Primary ReferenceClock Horloge maître G.811

SSU : SynchronisationSupply Unit G. 812

SEC : SynchronousEquipment Clock G. 81s

La qualité de l’horloge sedégrade d’équipement enéquipement.

Les quantités à ne pasdépasser sont définies par lesrègles d’ingénierie.

55



La sélection d’horloge dans leséquipements SDH

Sélection horloge SETS

Sourced’horloge

externe

STM - n

STM - n

STM - n

STM - n

STM - n

STM - n

SETG

• La fonction desélection d’horlogeest configurée parl’opérateur.

• L’ordre debasculement en casde dégradationpermet d’obtenir dela sécurisation

ga

bc

de

f

T4

T0T2

T1 T1

SETG : Synchronous EquipmentTiming Generator

SETS : Synchronous EquipmentTiming Source

56



Equipement avec SSU

SSU

SETGT1

T3T4

T0STM-n

Le signal incident duSTM-n est « régénéré »par le SSU

2 Mhz

57



Le rebouclage doitse faire depuis une

source valide

Introduction du SSM :Synchronisation StatusMessage

La sécurisation de lasynchronisation

… l’apparition d’uneboucle d’horloge

(Timing Loop)

Un basculement sansprécaution de lasource d’horloge encas de défaillanceentraînerait …

58



La signalisation de synchronisationSSM

Principe : chaque horloge est transmiseavec un message spécifiant saqualité (G 811, G 812, G 81s).

Lorsqu’une horloge est reçue, unmessage DNU (Do Not Use) estretourné à la source.

Le sélecteur d’horloge balaie les signauxqui lui arrivent dans l’ordre spécifiépar l’opérateur et choisit lameilleure qualité (son horlogeinterne par défaut)

DNU

DNUDNU

DNU

G 811

G 811

G 811

G 811

G 811

G 811

G 811

A

B

CD

E

59



Cicatrisation de la synchronisation

DNU

DNUDNU

DNU

G 811

G 811

G 811

G 811

G 811

G 811

G 811

DNU

DNUDNU

G 811

G 811

G 811

G 811

G 811

G 81s

DNU

DNUG 811

G 811

G 811

G 811

G 811

DNU

DNU

DNU

DNUG 811

G 811

G 811

G 811

G 811

DNU

G 81s

L’équipement ne recevantplus de synchro passe surson horloge interne etenvoie G 81s (ie : « mon horlogeest de mauvaise qualité »)

Sur réception deG 81s,

l’équipementbascule sur

l’entrée G 811

L’équipementreçoit G 811. Ilbascule dessus.

Tous leséquipements sontde nouveausynchronisés

Nominal

Apparitiondu défaut

StableTransitoire

60



Scénario d’apparition de « TimingLoop »

Horloge « normale »

Horloge « secours »

Timing Loop

Le « Site 2 », ne recevant plus de signal depuis le « Site 1 » setourne vers le « Site 10 », générant ainsi une boucle d’horloge.

61



En bref : la synchronisation

La qualité de fonctionnement du réseauSDH dépend de sa synchronisation.

La synchronisation doit respecter

les règles d’ingénierie

ne pas générer de « Timing Loop »

… que ce soit en mode nominal ou aprèsun défaut

62



Architecture des réseaux SDH

63



Exemple de réseau

Interconnexion de commutateurs

Réseau decommutateurs

Réseau detransmission STM-n

2 Mbit/s

Terminal

Abonnés

64



Exemple de réseau

Infrastructure régionale

Réseauxde

services

Réseaux detransmission

Utilisateurs deservices

Bandepassante

STM-n STM-n

STM-n STM-n

2 Mbit/s

ADM

Brasseur

65



Architecture de réseau

Site

27

Site

11

Site

18

Site

16

Site

4

Site

24

Site

15

Site

17

Site

6

Site

30

Site

2

Site

9

Site

23

Site

26

Site

25

Site

14

Site

32

Site

21

Site

3

Site

1

Site

5

Site

31

Site

29

Site

19

Site

8

Site

12

Site

22

Site

10

Site

7

Site

38

Site

28

Site

20

Site

13

Site

34

Site

33

Site

37

Site

35

Site

36

Site 27 12 14 14 15 14 15 14 14 14 14 14 14 14Site 11 12 15 15 16 15 16 15 30 15 15 15 15 15Site 18 14 15 2Site 16 14 15 5Site 4 15 16 5 4 2

Site 24 14 15 4 6 40Site 15 15 16 6 6 6Site 17 14 15 2Site 6 14 30 2

Site 30 14 15 3Site 2 14 15 2 6 3 80 2 6Site 9 14 15 2

Site 23 14 15Site 26 14 15 2Site 25 40Site 14 80Site 32 2Site 21 2Site 3 6 2Site 1 6 2 2Site 5 6 2 2

Site 31 2 2 2Site 29 2 2Site 19 2 2 2Site 8 6 2 2

Site 12 2Site 22 2 2 2Site 10 2 2Site 7 2 2 2

Site 38 2Site 28 2 2Site 20 2 2Site 13 2Site 34 1 5Site 33 1 2 1Site 37 5 3Site 35 2 3Site 36 1

Matrice de trafic

Besoin enflexibilité

Besoin en qualitéde services

Besoin enprotection

Topologie

Architecture duréseau

…

66



Brassage au niveau LO, brassageau niveau HO

HO

LO

HO

LO

STM-n STM-n

VC-4 n°1

VC-4 n°2

VC-4 n°1

HO

LO

HO

LO

STM-n

VC-4 n°1VC-4 n°1

STM-n

STM-n

STM-n

Site A Site B

Site A Site B

Un seul VC-4 entreles matrices … … ou un seul VC-4

dans la fibre ?

67



Dimensionnement du réseau

A

G

D BH

E

C

F I

A

G

D BH

E

C

F I

DG

GF

FI

IE

EH

HD

232

232

232

232

232

232

MS-SPRINGSNCP HOSNCP LO

DG

GF

FI

IE

EH

HD

632

632

632

632

632

632

MS-SPRINGSNCP HOSNCP LO

A B C

- 40 40A

40 - 40B

40 40 -C

A B C

- 1 1A

1 - 1B

1 1 -C

Matrice de trafic

exprimée en VC-12

exprimée en VC-4

Occupation desliens exprimée

en VC-4

Occupation desliens exprimée

en VC-4

68



En bref : l’architecture des réseauxSDH

L’architecture de réseau s’effectue àpartir de la matrice de trafic et de ladescription de la topologie …

La taille du réseau varie sensiblementavec

Le choix de la protection

Le besoin en flexibilité

Il est souvent utile de connaître ledomaine de validité de son architecture

69




70



Exploitation des réseaux SDH

But : pouvoir gérer le réseau (établissement desconduits, surveillance des éléments …) àdistance.

71




NetworkManagement

EquipmentManagement

X 25ethernet : Q3B3

X 25 : Q3B2

In the frame (D1-D12) : QECC

DataTransmission

Channel

Managementfunctions

Datacommunicationfunctions

Gestion des conduits :établissements des conduits …,

Gestion des équipements : étatset configuration des différentes

cartes …,

72



SDH management

STM - n Payload

SOHQECC

STM - n

SOHQECC

MCF SEMF

Q2 Q3 F

73



Le transport de l’exploitation dansles réseaux SDH

MCF

Q F

MCF

Q F

MCF

Q F

GNE

STM-n

Ecc

STM-n

74



Management

Network and system configuration monitoringInstallation and configurationPath implementationNetwork protection

Network problems detection, logging and notificationSupervisionFault localisationTestReporting

Access to network resources controlSimultaneous use of networkmanagement resources preventionUse of Network management system

ConfigurationManagement

FaultManagement

SecurityManagement

75



Network planning

Networkforecast

Networkplanning

Networkauditing

Operationalrouting

Operationalrouting

Behavioralsimulation

Operationalrouting

Existinginfrastructure

Existing trafficNew traffic

Existinginfrastructure

Existing traffic

Trafficforecast

NetworkDataBase

List ofequipment tobe rolled out

Alarm: no operational route

Description of the routewith used equipment

Report with :•Under or over used equipement list•Path Availability, failure analysis…

OR

INPUT PROCESS OUTPUT

76



Simplification …

… GMPLSDWDM

SDHSONET

ATM

IP

DWDM

IPGMPLS

Protocol simplification with GMPLS

77



En bref : l’exploitation des réseauxSDH

L’administration des réseaux s’effectuede manière centralisée

Les systèmes permettent de

Récupérer l’état des objets(éléments de réseau, conduits …)

Configurer le réseau (conduits,protection …)

78



SDH Next Generation

79



Pourquoi une « nextgeneration » ?

SDH / SONET a été conçu pour du traficvoix :

Débits : 2 Mbps, 8 Mbps, 34 Mbps, 140 Mbps …

Occupation permanente

Le trafic de demain sera dominé par lesdonnées :

Débits : 100 Mbps, 200 Mbps, 1000 Mbps …

Matrice de trafic fluctuante

« Next generation » se doit de proposer uneplate forme mixte voix données

80



Containers et virtual containers

VC-11

VC-12

VC-2

VC-3

VC-4

VC4-4c

VC4-16c

VC4-64c

VC4-256c

VC-12-nv

VC-3-nv

VC-4-nv

1 600 Mbit/s

2 176 Mbit/s

6 784 Mbit/s

48 384 Mbit/s

149 760 Mbit/s

599 040 Mbit/s

2 396 160 Mbit/s

9 584 640 Mbit/s

38 338 560 Mbit/s

VirtualConcatenation

DS-1

E1

E2

DS3 and E3

E4, FDDI, ATM

ATM

IP, ATM

IP, ATM

IP, ATM

81



SDH NG : fonctions essentielles

•Interfaces avec autres protocoles: Ethernet, MPLS, SAN(fibre channel, Ficon, Escon)

•Granularité : 1 Mbps

•Utilisation efficace des capacités de transport

•Reel network management : plug and play networking

•Provisioning en quelques secondes

•QoS et CoS

•Exploitation à distance

82



SDH NG en trois grandes fonctions

• Generic Framing Procedure (GFP) :Transport de paquets de données dans un mode detransport SDH : ITU-T G.7041/Y.1303

• Virtual Concatenation (VC) : Les canauxSDH channels sont multiplexés dans un ordrearbitraire : ITU-T G.7042/Y.1305

• Link Capacity Adjustement Scheme(LCAS) : capacité à changer en temps réel labande passante allouée à un canal concaténévirtuellement : ANSI T1.105a-2002

83



Generic Frame Procedure

Adaptée du protocole de delineationde cellules d’ATM

• Quantité d’overhead fixe• Un header contient la longueur du paquet et un CRC utilisés pour

la delineation contient la taille du paquet et son CRC;• Identification du type de payload• Une Extension du header (optionnelle).

Frame basedmapping GFP

Transparentmapping GFP

La longueur de la trame estconnue

Efficient et flexible

Tous les codes de la couche physiquesont transmis.

Faible latence

Uniquement en codage 8B/10Bg

GFP

84



GFP

Pointer

VC

-4 O

H

CoreHeader GFP Payload

FCS

Des

tin

atio

nSo

urc

e

DATAFCS

SDH

GFP

Packet

85



Virtual concatenation

Seuls les équipements situésaux extrémités du conduit ontà savoir qu’il est concaténé

La taille des conduits est multiple de 2Mbps (VC-12) ou 1.5 Mbps (VC-11 )

SDH Network

86




Les sous canauxpeuvent emprunter des

routes différentes

L’alignement de ces sous canauxdemande une « bufferisation » àla destination

Source equipment Destination equipment SDH network

87



Avantage de Virtual Concatenation

Service Bit Rate Utilisation sansVCAT

Utilisation avecVCAT

FastEthernet

100 Mbit/s VC-4 (67%) VC-3-2v (100%)

GigabitEthernet

1000 Mbit/s VC-4-16c (42%) VC-4-7v (95%)

FibreChannel 200 Mbit/s VC-4-4c (33%) VC-3-4v (100%)

FibreChannel

1000 Mbit/s VC-4-16c (42%) VC-4-7v (95%)

ESCON 200 Mbit/s VC-4-4c (33%) VC-3-4v (100%)

88



Link Capacity Adjustement Scheme(LCAS)

Dynamic Bandwidth Allocation

Lorsque le trafficaugmente ….

… la quantité de canauxest augmentée

5 subchannels

6 subchannels

89



Link Capacity Adjustement Scheme(LCAS)

Nouveaux services

Restauration

Fluctuation saisonnière etajustement de bande passante

90



SDH NG en bref

SDH doit transporter à la fois du traficvoix et données

SDH est adapté

Generic Frame Procedure


Link Capacity AdjustementScheme

91



Le multiplexage en longueursd’onde

92



Le multiplexage en longueurd’ondes

Idée de base : une couleur par lien.

n couleurs dansune paire de fibres

WDM WDM

n fibres dans unepaire de câbles

WDM WDM

1 ampli pour ncouleurs

n amplis pour ncouleurs

Intérêts :

• Lorsque lenombre de fibresest limité

• Lorsque ladistance impliquel’implantation derépéteurs

• …

93



Brassage optique

WDM

WDM

WDM

WDM

WDM

WDM

WDM

WDM

WD

M

WD

M

Intérêt :

• Réarrangementdynamique

94



Affectation des longueurs d’onde

2 solutions :

• Affecter une longueurd’onde à un servicetransporté

• Utiliser des transpondeurspour changer defréquences le long du trajet

95



Les longueurs d’ondeAf

faib

lisse

men

t lin

éiqu

e (d

b /km

) 10

1

0,1

Longueur d’onde (µm)

0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2

1563,861530,33

1552,52

1500 nm 1600 nm

Zone plate pour l’amplificateur = 30 nm

Espacement des canaux : 0,8 nm

Plan : 82 canaux optiques centréssur 1552,52 nm

bande C (1 535-1 560 nm),bande L (1 560-1 610 nm)bande S (1 500-1 530 nm).

96



DWDM : séparation des longueursd’onde

Réseaux de diffraction

Gradientd’indice

λ1

λ2

λ3

Cavité résonnante formée par deux miroirs

λ1 λ2 λ3 λ1

λ1 λ2 λ3

97



CWDM

CWDM : Coarse WDM

• over 20 nm channel spacing

• short range transmissions

• No regeneration

• 16 channels

• Cost effective solution

98



DWDM

DWDM : Dense WDM

• 0,8 nm channel spacing

• increases transport capacity

• Unidirectional possible

• 320 x 2.5 Gbps (total: 800 Gbps)• 160 x 10 Gbps (total: 1.6 Tbps)• 128 x 40 Gbps (total: 5.12 Tbps)

99



Multichannel DWDM transmissionsystem

Source : Acterna

100



Amplificateur optique

Signal enentrée

Signal ensortie

Laser pompe

Fibre dopée Erbium

101



Quelques facteurs limitants

•Atténuation : dépend de la longueur

•Dispersion chromatique : les différenteslongueurs d’ondes ne se péplacent pas à lamême vitesse. Valeur typique : 17ps/(nm*km)

•Polarization mode dispersion (PMD) : dueaux imperfections de la fibre : torsion,imparfaitement cylindrique … La valeurdépend du débit (par exemple :0,5 ps/(km)-1/2 à 10 Gbit/s)

•Self phase modulation : décalage desfréquences. Effet opposé à celui de ladispersion chromatique

Source : Acterna

102



G.692

Définition des 80 canaux

•espacés de 50 GHz

•De 1528,77 nm à 1560,61 nm

103



Simplification …

Optique

SDH

ATM

PPPoE

IP

Optique

SDH

ATM

IP

Optique

SDH

IP

Optique

IP

104



Architecture d’un équipementMPλS

105



Réseaux optiques intelligents

Source : Alcatel

106



Réseaux optiques intelligents

FonctionnalitésSDH

Efficience IP

RoutageGMPLS

Réseauxoptiques

intelligents

•Flexible•Sécurisé•Routage automatique•Acheminement dynamique•Délai d’acheminementoptimisé

107



GMPLSGeneralized MPLS

Couplage des plans de commande du réseau optique et desréseaux clientsDécouverte des voisins : Link Management Protocol (LMP) découvre leséquipements du réseau

Propagation des états de lien; OSPF modifié pour supporter connaître et diffuserl’état des liens et des équipements

Contrôle et gestion des routes : RSVP et LDP modifiés pour prendre en compteautres protocoles : PNNI, SS7 …

Gestion des liens : LMP (Link Management Protocole) est une extension de MPLSau plan optique.

Protection des liens : protection sur réseaux maillés sur plusieurs chemin.

108



En bref : le multiplexage enlongueurs d’onde

Le multiplexage en longueurs d’onde(WDM et DWDM) utilise plusieurscouleurs pour véhiculer plusieurssignaux

Les réseaux optiques proposentTransparence du signalSimplicité physiqueCapacité de transmission

mais nécessitent encore des apportstechnologiques :

Matrice optiqueConvertisseur de longueurs d’onde

109



Abbreviations

110



Abbreviations

AA1 RSOH frame synchronization byte; 1111 0110A2 RSOH frame synchronization byte; 0010 1000ADM Add/drop multiplexerAIS Alarm indication signalAPS Automatic protection switching (channels K1, K2)ATM Asynchronous transfer modeAU Administrative unitAU-n Administrative unit, level n = 3, 4AUG Administrative unit group

BB1 BIP-8 parity word in regenerator section (RSOH)B2 BIP-N x 24 parity word in multiplex section (MSOH)B3 BIP-8 parity word in VC-3, 4 path (POH)BBE Background block error (G.826)BBER Background block error ratio (G.826)BER Bit error ratioBIP-2 BIP-2 parity word in VC-1, 2 path (POH)BIP-N Bit interleaved parity, N bitsBSHR Bidirectional self-healing ring

CC-n Container, n = 1 to 4C2 Signal label (VC-3, 4 POH)CAS Channel-associated signalingCCM Cross-connect multiplexingCMIP Common management information protocolCSES Consecutive severely errored seconds

DD1–3 196 kbps DCC for regenerator section (RSOH)D4–12 576 kbps DCC for multiplex section (MSOH)DCC Data communication channelDCN Data communication networkDWDM Dense wavelength division multiplexingDXC Digital cross-connect

EE1 Electrical interface signal, 2048 kbpsE2 Electrical interface signal, 8448 kbpsE3 Electrical interface signal, 34368 kbpsE4 Electrical interface signal, 139264 kbps

111



Abbreviations

IIP Internet protocolISDN Integrated services digital networkISO International standardization organization

JJ0 Regenerator section trace (RSOH)J1 Path trace (POH in VC-3, 4)J2 Path trace (POH in VC-1, 2)KK1, K2 (MSOH) APS channels for APS signalingand back-up line switchingK3, K4 (POH) APS channels for APS signaling andback-up line switching

LLAN Local area networkLO Lower orderLOF Loss of frameLOM Loss of multiframeLOP Loss of pointerLOS Loss of signal

EE1 Service channel (voice) in regenerator section (RSOH)E2 Service channel (voice) in multiplex section (MSOH)EBC Errored block countECC Embedded communication channelEDC Error detection codeEFS Error-free secondES Errored second (G.826)ESR Errored seconds ratio (G.826)

FF1 User channel, for example, for operational service purposesF2 Path user channel for an end-to-end connection (POH)FAS Frame alignment signal

GG1 End-to-end path status (POH°HH1 Pointer byte 1: Bit nos. 1 to 4: New data flag; bit nos. 5, 6:(Unspecified), bit nos. 7, 8: Pointer value (highest 2 bits)H2 Pointer byte 2: Pointer value (lowest 8 bits)H3 Pointer byte 2: Negative justification opportunityH4 Payload indication (POH)HDLC High Level Data Link Control

112



Abbreviations

MM1 MS-REI byte (MSOH)MI Management informationMO Managed objectMS Multiplexer sectionMS-AIS Multiplexer section AISMSOH Multiplexer section overheadMTIE Maximum time interval error

NN1, 2 Network operator bytes (POH)NDF New data flagNE Network element

OOAM Operation, administration and managementOC-N Optical carrier, N = 1; 4; 16OH OverheadOOF Out of frameOSI Open system interconnection

PPDH Plesiochronous digital hierarchyPLL Phase-locked loopPOH Path overheadPoS Packet over SONET/SDHPPP Point-to-point protocolPRBS Pseudorandom binary sequencePRC Primary reference clock

QQoS Quality of service

RRDI Remote defect indicatorREI Remote error indicatorROSE Remote operations service elementRSOH Regenerator section overhead

113



Abbreviations

TTMN Telecommunications management networkTU Tributary unitTU-m Tributary unit, level m = 1...3TUG-m Tributary unit group, level m = 1, 2

UUAS Unavailable secondUAT Unavailable timeUNEQ UnequippedUI Unit interval

VV5 POH byte (VC-1, 2)VC Virtual containerVC-n Virtual container, level n = 1, 2, 3, 4VC-n-Xc Concatenated virtual container, level n, Xconcatenated VCsVP Virtual path

WWDM Wavelength division multiplexing

SS1 Synchronization status byte (MSOH)SDH Synchronous digital hierarchySEC SDH equipment clockSEP Severely errored periodSES Severely errored secondSESR Severely errored seconds ratioSHR Self-healing ringSMN SDH management networkSMS SDH management subnetworkSOH Section overheadSPRING Shared protection ringSTM Synchronous transport moduleSTM-N Synchronous transport module, level N = 1,4, 16, 64STS Synchronous transport signal

114



Glossary

115



Glossary

AADM add-drop multiplexerANSI American National Standards InstituteATM asynchronous transfer mode; a form of fast shortpacket switching and multiplexAU administrative unit; a managed entity within theSDH structure

BBISDNbroadband integrated services digital network

CCCITT Comité Consultif International Telegraphique etTelephonique; in English, Consultative Committee onInternational Telegraphy and Telephony; predecessor ofITU–TS11

DDCC data communications channel; the mainmanagement channel inside SDHDCS digital cross-connect system; an electronicmultiport switch for digital trafficDXC digital cross-connect; see DCS

EETSI European Telecommunications StandardsInstitute

FFDDI fiber distributed data interface; a short range100 Mbps interface used between large computingnodes

IIDLC integrated digital loop carrier; a North Americansystem for connecting an exchange/central office tosubscribers over a large area via fiberIP Internet protocol; a component of protocol formany computer links including the Internet

LLAN local-area network; a linked group of computers

MMAN metropolitan-area network; an area network forpublic broadband traffic

116



Glossary

NNNI network node interface; a defined interface betweennodes in the public network

PPDH plesiochronous digital hierarchy; the widely deployedtransmission system which predates SDHPOH path overhead; a group of management communicationsfacilities in SDH

SSDH synchronous digital hierarchySOH section overhead; a group of managementcommunications facilities in SDHSONET synchronous optical network; the North Americanvariant of SDHSTM synchronous transport module; the basic unit oftransmission in SDH

TTU tributary unit; the basic unit of payload together with itsmanagement overheads and synchronisation dataTUG tributary unit group; a managed group of TU

UUNI user-network interface; a defined interface between theuser and the public network

VVC virtual container; the basic unit of payload together withits management overheads

sdh transmission network -...

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