Sdh

JERARQUÍA DIGITAL SINCRÓNICA (SDH)

PABLO HIDALGO L.

JUNIO 2011

FUNDAMENTOS DE SDH

“SDH es un conjunto jerárquico deestructuras de transporte digital,normalizadas para el transporte, por redesfísicas útiles correctamente adaptadas”.

La multiplexación se realiza byte a byte demanera sincrónica, con justificación positiva,cero o negativa. Por tanto, a diferencia dePDH, en SDH las señales tienen idénticaestructura de trama.

CARACTERÍSTICAS DE SDH (1)

La red SDH proporciona completacentralización de todas las funciones deadministración y control de la red, gracias ala capacidad de supervisión dedicada ycontrol de calidad que incorporan ciertoscampos de la trama.

Provee acceso de bajo costo (encomparación a PDH) a pequeños flujos detráfico, es decir permite una extracción oinserción (ADD&DROP) de bajas velocidadesdesde y hacia un flujo de alta velocidad enSDH.

CARACTERÍSTICAS DE SDH (2)

Modernas redes SDH además permitenincluir varios mecanismos de backup anteposibles fallas de la red. Estos sistemas debackup son también monitoreados por elsistema.

Define una jerarquía estandarizada paradeterminadas velocidades de transmisión dedatos.

Velocidad de transmisión de SDH

DESIGNACIÓN UIT-T

VELOCIDAD (Mbps)

VELOCIDAD DEL PAYLOAD

STM-1 155.52 150.336

STM-3 466.56 451.008

STM-4 622.08 601.344

STM-6 933.12 902.016

STM-8 1244.16 1202.688

STM-12 1866.24 1804.032

STM-16 2488.32 2405.376

Estructura de SDH

Sección Física Sección FísicaSección Física

Sección Física

Sección Regeneradora

Sección Regeneradora

SecciónRegenerad.

Sección Regenerad.

Sección de Línea

Sección de Línea

Sección de Línea

Sección de Trayectoria

Sección de Trayectoria

SERVICIOS SERVICIOS

TERMINAL TERMINALREGENERADOR MULTIPLEXOR

Trayectoria

Bloques STM-N Linea

Estructura en capas de una red SDH SDH ha sido dividida en una estructura de 4 capas:

Sección Física: Incluye una especificación del tipo defibra óptica, enlaces de radio o satelitales a serutilizados. Establece detalles tales como: potenciamínima de transmisión, características de dispersión delos transmisores, sensibilidad de los receptores.

Sección Regeneradora: Establece el camino entreregeneradores. Se encarga de crear las tramas básicasSDH, convertir señales eléctricas a ópticas, presentaralgunas facilidades de monitoreo. En grandes distanciasse puede requerir repetidores regenerativos.

Estructura en capas de una red SDH Sección de Línea: Responsable de la

sincronización y multiplexación de los datosen tramas SDH, funciones de protección,mantenimiento y switching. Como equiposterminales de línea se pueden tenermultiplexores y nodos de conmutación.Una sección de línea es una secuenciabásica de una o más secciones tal que laseñal interna o la estructura de la señalpermanece constante.

Estructura en capas de una red SDH Sección de Trayectoria: responsable del

transporte de datos entre puntos terminales,así como del establecimiento de lavelocidad apropiada de señalización.En este circuito entre puntos terminales losdatos son ensamblados al comienzo delcircuito, y no son modificados hasta serdesensamblados en el punto final.

DEFINICIÓN DE TRAYECTORIA

Para entender las cabeceras(overheads) en SDH esnecesario comprenderpreviamente los conceptos detrayectoria y sección.

Trayectoria: Circuito extremo –extremo que se ubica entredos puntos terminales ousuarios finales de la red detransporte.

Path

DEFINICIÓN DE SECCIÓN

Una trayectoria es soportada por variassecciones.

Una sección es el servicio de transporteentre dos nodos adyacentes.

PathSections

ANALOGÍA ENTRE TRAYECTORIA Y SECCIÓN

Path: end to end circuit across whole network

Section: node to node

Componentes de una red sincrónica (1)

MULTIPLEXOR SDH

STM-NPDH

SDH

Multiplexor SDH Multiplexor SDHMultiplexor ADD-DROP

Repetidor Repetidor

sección sección sección sección

LINEA LINEA

TRAYECTORIA

Terminales Terminales


Regenerador: responsable de restituir el relojy la relación de amplitud de las señales dedatos entrantes que han sufrido atenuación ydistorsión debido a la dispersión.

Multiplexor SDH: utilizado para combinarseñales ya sean asíncronas o plesiócronasen señales de alta velocidad STM-N.


MATRIZ DE CONMUTACION

STM-16

STM-4

STM-1

VC-4

STM-16

STM-4

STM-1

VC-4

ADD/DROPSTM-N STM-N

PDH SDH


Multiplexores de Inserción y Extracción(ADM): Permiten extraer o insertar tráfico enalgún punto intermedio de una ruta detransmisión. Es decir se encargan de insertary extraer señales plesiócronas y sincrónicasde baja velocidad en un flujo SDH

Digital Cross-Connects (DXC): Es una matriztemporal de conmutación de contenedoresvirtuales. Su función principal es lainterconexión de contenedores virtuales en elinterior de flujos STM-N.

Formato de la Trama SDH (1)

La base de SDH es el llamado módulo detransporte sincrónico de primer nivel STM-1.

La trama del STM-1 está compuesta de 2430bytes, que se repiten periódicamente cada125 μs.

Se la representa en dos dimensiones comoun arreglo de 9 filas de 270 bytes cada una.

Formato de la Trama SDH (2)

SOH

PTR

SOH

PAYLOAD o CARGA UTIL

270 bytes

261 bytes9 bytes

3

1

5

Formato de la Trama SDH (3) Tiene los siguientes campos:

SOH (Section overhead): Es el bloque de encabezado dela sección, conformado por bytes de control.Permite que la información sea asociada con la sección.Proporciona facilidades de operaciones deadministración y mantenimiento (OAM), alineamiento detrama y conmutación de protección.

PTR (Pointer): bloque de punteros.Marca la relación de fase entre la señal útil y la tramaSTM, de modo que la carga útil en el payload seafácilmente localizada.

Payload: carga útil.Transporta señales entre 2 y 140 Mbps.

En la cuarta fila del área de 9 bytes de SOH seencuentra el PTR.

Section overhead (SOH)

Section overhead contains data to control the node to node transmission:- Protection switching- Error monitoring

Plus gives channels for- Network Management - Maintenance phone link

SDH allows information to be associated with

the Section

(Section overhead)

A section is node to node transmissionA section is node to node transmission

PathSections

Estructura del AU-4

AUOHPAYLOAD o CARGA UTIL

270 bytes

261 bytes9 bytes

3

1

5

Estructura del Contenedor Virtual VC - 4 Al área de carga útil se le denomina

contenedor virtual. El VC-4 se compone de dos partes: Un campo de 9 * 260 bytes llamado contenedor (C-

4) que es donde se dispone la señal útil. El POH (Path Overhead): constituido de 9 bytes

que se utiliza para la transmisión de informaciónrelativa al canal.

El contenedor virtual en SDH se forma delcontenedor (información) y de la cabecera deltrayecto.

Z5

Estructura del VC-4261 bytes

Z4Z3H4F2G1C2B3J1

C-4

POH

Formato de la Trama SDH (4) La capacidad de un STM-1 es:

C = 8 * (9 * 270) * 8 * 103

C = 155,52 Mbps El bloque payload junto con el PTR

constituyen la unidad administrativa AU-4. La SOH se divide en: RSOH, overhead para sección regeneradora MSOH, overhead para sección del multiplexor.

Estructura de la Unidad Administrativa AU-4 La AU-4 tiene dos partes: El puntero o AUOH Área de Carga útil

La capacidad del AU-4 es:CAU-4 = 8 * (9 + 261 * 9) * 8 * 103

CAU-4 = 150,91 Mbps El AUOH, constituido por 9 bytes, sirve para el

envío de la dirección de las celdas temporalesen las cuales se inicia la carga a transportar.

Estructura del VC - 4

La capacidad del VC-4 es:CVC-4 = 8 * 9 * 261 * 8 * 103

CVC-4 = 150,33 Mbps La capacidad neta de transporte del contenedor C-4

es:CC-4 = 8 * 9 * 260 * 8 * 103

CC-4 = 149,76 Mbps Se concluye que un STM-1 se puede estructurar

partiendo de un contenedor C-4. El VC-4 puede asumir una posición dentro del STM-1

a través del uso de punteros y un procedimiento dejustificación.

Estructuración de un STM-1

C-4 VC-4 AU-4 STM-1

POH AUOH SOH

carga

149.76 Mbps 150.336 Mbps 150.912 Mbps 155.52 Mbps

Contenedores Virtuales En base a su capacidad pueden dividirse en

dos grupos: Contenedores Virtuales de Orden Superior: VC-3,

VC-4. Contenedores Virtuales de Orden Inferior: VC-11,

VC-12, VC-2. Los de orden superior tienen un campodefinido en una sola trama STM-1 (125 μs)mientras que los de orden inferior tienen uncampo en una multitrama distribuida en 4tramas STM-1 (500 μs).

Reglas de “empaquetamiento”/ “anidamiento”

VC12, VC3, VC4 VC12, VC3, VC4

21 VC12

21 VC12

21 VC12

21 VC12

63 VC122 Mbps ->VC12 63 VC12 (21x3) -> VC4

34 Mbps ->VC3 3 VC3 -> VC4

Other combinations of VC4 content ... or 140Mbps

Unidades Tributarias (1)

Un VC-4 puede contener varias unidades,siempre y cuando presenten una estructuraanáloga y su capacidad de transporte seamás baja.

Estas unidades deberán poseer un campopara la carga útil y un puntero de inicio parapermitir su fluctuación en el interior del VC-4.

Entre las unidades tributarias se tienen: TU-3,TU-2, TU-12 y TU-11.

Unidades Tributarias (2)

Si el VC se adapta directamente al STM-1,con la inclusión de un puntero de datos seformará una unidad administrativa.

Si el VC se adapta a un contenedor se tendráuna unidad tributaria.

A nivel de multiplexación se tendrán dosescenarios: A nivel de unidad administrativa A nivel de unidad tributaria

Concatenación de varias tramas en una multitrama

VC-4 payload(V4)

H4(00)

VC-4 payload(V1)

H4(01)

VC-4 payload(V2)

H4(10)

VC-4 payload(V3)

H4(11)

VC-4 payload(V4)

H4(00)

VC-4 POH

9 filas

Trama N

Trama N+1

Trama N+2

Trama N+3

500 us

V1 = puntero 1

V2 = puntero 2

V3 = puntero 3

V4 = puntero 4

C1 T

Unidad Tributaria TU-3

C-3 VC-3 TU-3

POH PTR

carga

48.384 Mbps 48.960 Mbps 49.152 Mbps

Composición de las Estructuras C-3, VC-3, TU-3 y TUG-3

H1H2H3

PAYLOAD TU-3

85 bytes1 byte

3

6 P

O

H

C-3

84 bytes1 byte


Se conforma a través de la integración deun C-3 con un POH (forma un VC-3), y éstecon un PTR.

La capacidad de transporte de contenedorC-3 es:

CC-3 =8 * (84 * 9) * 8 * 103

CC-3 =48,38 Mbps La capacidad de transporte de contenedor

VC-3 es:CVC-3 =8 * (9 + 84 * 9) * 8 * 103

CVC-3 =48,96 Mbps


La capacidad de transporte de contenedorTU-3 es:

CTU-3 =8 * (3 + 85 * 9) * 8 * 103

CTU-3 =49,152 Mbps La capacidad de transporte de contenedor

TUG-3 es:CTUG-3 =8 * (3 + 6 + 85 * 9) * 8 * 103

CTUG-3 =49,536 Mbps


C-2 VC-2 TU-2

POH PTR

carga

6.784 Mbps 6.848 Mbps 6.912 Mbps


Se conforma a través de la integración de un C-2con un POH (forma un VC-2), y éste con un PTR.

La capacidad de transporte de contenedor C-2 es:CC-2 =8 * 106 * 8 * 103

CC-2 =6,78 Mbps La capacidad de transporte de contenedor VC-2 es:

CVC-2 =8 * [1 + 3 + (4 * 106)] * 2 * 103

CVC-2 =6,84 Mbps La capacidad de transporte de contenedor TU-2 es:

CTU-2 =8 * [4 + (107 * 4)]* 2 * 103

CTU-2 =6,91 Mbps

CONFORMACIÓN DE UNA TU-20 us

107 bytes

9 bytes

V1 = PTR1V2 = PTR2V3 = PTR3V5 = POH del VC-2R = bytes de relleno

214

320

V4

107

213

V3

0

106

V2

321

427

V1

100V2

2211

10694

1 byte

125 us

250 us

375 us

500 us

8R

8R

8R

C2

V5

12 bytes

VC-2TU-2


Se conforma de manera similar a laanalizada para la estructuración de unaTU-2.

La capacidad de transporte de una TU-12es 2,304 Mbps.

CONFORMACIÓN DE UNA TU-12

0 us

35 bytes9 bytes

V1 = PTR1V2 = PTR2V3 = PTR3V5 = POH del VC-12R = Bytes de relleno

70

104

V4

35

69

V3

0

34

V2

105

139

V11 byte

125 us

250 us

375 us

500 us

8R

8R

8R

C-12

V5

4 bytes

106105V1

13910V2

343635V3

697170V4

104

VC-12TU-12

Diagrama de MultiplexaciónC-4

C-3

C-2

C-11

C-12

VC-2

VC-11

VC-12

TU-2

TU-11

TU-12

TUG-2

VC-3TU-3TUG-3

VC-4AU-4AUGSTM-N

STM-0 VC-3AU-3

3X

3X

7X

7X

4X

3X

149.670

48.96049.152

48.384

6.7846.8486.912

2.1762.240

1.6001.664

Multiplexación TUG-3 en VC-4

A B C A B C D A B C A B C D

TUG-3(A) TUG-3(B) TUG-3(C)1 86 86 1 861

1 2 3 4 5 6 7

… …

258

RELLENO FIJO

POH DE VC-4

9

Multiplexación TUG-3 en VC-4

El TUG-3 está formado por 9 filas de 86bytes cada una.

Tres TUG-3 se pueden entrelazar por octetospara ocupar el payload útil del VC-4.

El VC-4 estará constituido por 9 filas de 258columnas, a las que se sumará una columnaasignada para el POH y dos columnas derelleno.

Multiplexación TU-3 en TUG-3

RELLENO

FIJO

H1H2H3

86 columnas

3

6

J1B3C2G1F2H4F3K3N1

C-3

VC-3POH DE VC-3

TUG-3

Multiplexación TU-3 en TUG-3

Una TU-3 consta de un C-3, un POH y unpuntero.

Para la multiplexación de una TU-3 en unTUG-3, la primera columna del TUG-3 seasigna al puntero del TU-3 (octetos H1, H2,H3 y 6 octetos de relleno fijo).

La fase del VC-3 con respecto al TUG-3viene dada por el puntero de la TU-3.

Multiplexación de 7 TUG-2 mediante TUG-3

RELLENO

FIJO

H1H2H3

86 columnas

VC-2(7)

TUG-2

TUG-3

RELLENO

FIJO

POH

PTR de TU-2

VC-2(1)

POH

Multiplexación de 7 TUG-2 mediante TUG-3

Mediante un TUG-3 se puede multiplexarun grupo de siete TUG-2, donde el TUG-3es una estructura de 9 filas por 86columnas.

Las dos primeras columnas del TUG-3son de relleno fijo.

RELLENO

FIJO

Multiplexación de 7 TUG-2 en un VC-3

85 columnas

VC-2(7)

TUG-2

VC-3

POH

PTR de TU-2

VC-2(1)

POH

Multiplexación de 7 TUG-2 en un VC-3

En un VC-3 se puede multiplexar un grupode siete TUG-2.

El VC-3 está formado por el C-3 y un POH. Un TUG-2 individual tiene una ubicación fija

en el VC-3. La primera columna del VC-3 es de un

relleno fijo.

Procesos de Multiplexación SDH

STM-1 ………… 155 520 kbps STM-4 ………… 622 080 kbps STM-16 ……….. 2 488 320 kbps

STM-1 #1

STM-1 #2

STM-1 #3

STM-1 #4

AAAA….

BBBB….

CCCC….

DDDD….

ABCDABCD….

Carga del VC-4 con una señal plesiócrona a 140 Mbps

SOH

PTR de AU-4

SOH

270 bytes261 bytes9 bytes

3

1

5

Z5

20 BLOQUES DE 13 BYTES

Z4Z3H4F2G1C2B3J1

……………………..

POH DEL VC-4

VC-4

STM-1

BLOQUE DE 13 BYTES

Descripción del POH

J1 B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5

J1: Verifica la conexión del VC al caminoB3: (bits de paridad), para controlar la tasa de errores de bit del camino.C2: Indica la composición de la carga útilG1: Lo utiliza el receptor para devolver al transmisor el estado de la señal recibida.F2: Canal reservado para el usuario, proporcionando un canal de comunicación de datos.H4: Indica si la carga útil es o no parte de una multitrama.Z3,Z4,Z5: Disponibles para uso nacional

Sistema de protección lineal

Línea de protección

Línea 1

Línea 2

Línea 3

Sdh

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