Multiplexage numérique

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1 Multiplexage numérique par Jean-Claude FAYE Ingénieur à Alcatel - CIT et Pierre HERMET Ingénieur à Alcatel - CIT 1. Généralités... E Multiplexage dans les réseaux d accès Multiplexage dans le réseau de transport haut débit Différents types de multiplexage Multiplexage bas débit Canal à 64 kbit/s Adaptation de débit dans le canal à 64 kbit/s Multiplex à et kbit/s Accès de base au RNIS Liaisons spécialisées numériques Multiplexage haut débit Hiérarchies plésiochrone et synchrone Multiplexage plésiochrone Multiplexage synchrone Fonctions de multiplexage Fonctions de multiplexage bas débit Présentation fonctionnelle des équipements de multiplexage et de brassage Multiplexeur aiguilleur Multiplexeur flexible Brasseur d IT Fonctions de multiplexage haut débit Organisation d une station de transmission Multiplexage plésiochrone Multiplexage synchrone Utilisation du multiplexage dans les réseaux Réseau d accès Réseau Transmic Évolution vers les réseaux multimédias Réseau de transport haut débit Sécurisation réseau Synchronisation réseau Exploitation réseau Exemples Perspectives et évolutions Pour en savoir plus... Doc. E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

2 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE L e multiplexage joue un rôle prépondérant dans la construction des réseaux de transmission. Il consiste à associer ou regrouper des débits incidents ou primaires pour former un débit supérieur ou résultant qui est plus facile à transmettre et à gérer dans le réseau de transmission. Il est en effet évidemment impossible de transporter sans multiplexage l ensemble des signaux à 64 kbit/s du réseau téléphonique! Afin de gérer la complexité, les réseaux sont généralement réalisés sous la forme de plans, spécialisés dans une gamme de débits, chaque plan étant géré de façon autonome. Chaque plan accepte les signaux du plan inférieur via un multiplexeur et les signaux directement dans la gamme de ses débits. On montre que, dans la plupart des cas, la solution utilisant un multiplexeur est moins coûteuse que la solution demandant la transmission directe de chacun des signaux primaires. Le réseau de transport est divisé dans ce document en deux parties qui sont : le réseau d accès ou réseau local de raccordement qui est près de l abonné ; le réseau de transport haut débit qui regroupe le réseau d interconnexion principal (appelé parfois «backbone»), le réseau sectoriel et les réseaux locaux principaux. Les niveaux de multiplexage sont présentés au paragraphe 2. On distingue : le niveau bas débit jusqu à 2 Mbit/s (ou 1,5 pour le réseau US) qui comprend l adaptation de débit dans le canal à 64 kbit/s, l accès de base au RNIS (réseau numérique à l intégration de services), le multiplexage de canaux à 64 kbit/s dans les conduits numériques à 2 ou 1,5 Mbit/s ; le niveau à haut débit à partir de 2 Mbit/s que l on trouve sous forme plésiochrone ou sous forme synchrone [la hiérarchie européenne synchrone (SDH, Synchronous Digital Hierarchy) et la hiérarchie US SONET]. Les fonctions de multiplexage sont présentées au paragraphe 3. Elles sont découpées en deux parties qui sont : les fonctions bas débit, comme celles liées au multiplexeur-aiguilleur ou aux multiplexeurs flexibles ; les fonctions haut débit qui comprennent les fonctions liées aux équipements plésiochrones et les fonctions liées aux équipements synchrones. Les équipements synchrones acceptent les interfaces de la hiérarchie synchrone et les interfaces de la hiérarchie plésiochrone, ils réalisent donc l interfonctionnement entre les deux hiérarchies. Les fonctions de multiplexage sont souvent associées à des fonctions de brassage. La fonction de brassage était antérieurement réalisée à l aide de répartiteurs manuels extérieurs aux équipements de transmission. Les nouvelles générations d équipements offrent maintenant souvent des fonctions de brassage intégrées permettant des reconfigurations automatiques et rapides. Aussi il sera décrit par la suite sous ce titre, à la fois les fonctions de multiplexage et les fonctions de brassage. Les réseaux sont présentés au paragraphe 4. La description concerne les réseaux d accès et les réseaux de transport haut débit, ces derniers comprenant des exemples d architecture aux niveaux interurbain, sectoriel et local. Des notions générales relatives à la sécurisation, à la synchronisation et à l exploitation des réseaux sont données en introduction dans le paragraphe relatif au transport haut débit. On remarque l importance de plus en plus grande donnée aux anneaux à tous les niveaux du réseau. Ces derniers offrent une bonne sécurisation et permettent la distribution des fonctions de brassage, solution qui peut être moins coûteuse dans de nombreux cas de trafic. Quelques perspectives sont données au paragraphe 5. On y décrit en particulier l introduction prometteuse du multiplexage en longueurs d onde qui permet de nouvelles augmentations des débits de transmission. E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

3 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE 1. Généralités 1.1 Multiplexage dans les réseaux d accès Le rôle principal d un réseau d accès est de collecter les signaux émis par les abonnés aux divers services de télécommunication et d assurer leur acheminement vers un centre local où s effectue leur aiguillage vers le réseau de service adéquat. Dans sa plus grande généralité, un réseau d accès multiservices peut être schématisé comme indiqué sur la figure 1 : Le réseau d accès effectue le regroupement des divers débits d abonnés, généralement faibles, vers des artères à plus haut débit assurant le raccordement aux réseaux de services tels que le réseau téléphonique commuté, le RNIS (réseau numérique à intégration de services) ou des réseaux de liaisons spécialisées comme Transmic. Le regroupement s effectue dès que possible avec comme objectif de partager au moindre coût les supports physiques de transmission. La fonction de multiplexage s introduit donc naturellement au sein de ce réseau pour réaliser cet objectif. Dans le cas de l accès au réseau téléphonique commuté, une fonction de concentration sera très souvent associée à la fonction de multiplexage. Dans le cas d un réseau d accès multiservices, on voit en outre apparaître le besoin d aiguiller au niveau du centre local les signaux vers différents accès de services. L équipement susceptible de réaliser cette fonction est un brasseur. Les multiplexeurs d accès allieront donc souvent des fonctions de multiplexage et de brassage. Multiplexage numérique synchrone L application des techniques numériques au traitement et à la transmission des signaux de parole a naturellement conduit à la notion de multiplexeur numérique synchrone représenté essentiellement à l origine par l équipement MIC (modulation par impulsion et codage). Un tel système permet de grouper 30 voies téléphoniques basse fréquence et la signalisation associée, préalablement numérisées, sur une paire métallique à un débit résultant de kbit/s comme on le verra dans la suite. Les multiplex ainsi créés réalisent le multiplexage de canaux numériques pouvant être affectés : soit de manière fixe à des liaisons permanentes (réseaux spécialisés de données) ; soit à des circuits téléphoniques avec concentration des voies de parole par affectation dynamique des voies aux divers circuits. 1.2 Multiplexage dans le réseau de transport haut débit Les fonctions principales du réseau de transport haut débit sont : la collecte d informations ayant un débit de 2 Mbit/s ou supérieur ; la formation, grâce à des fonctions de multiplexages adaptées, de débits supérieurs permettant l utilisation optimisée des diverses ressources du réseau ; la transmission de ces débits supérieurs à travers le réseau de façon sécurisée, ce qui demande une redondance des ressources du réseau et des dispositifs de protection appropriés. Le réseau de transport haut débit se caractérise aujourd hui : par l utilisation généralisée de la fibre optique comme support de transmission en remplacement de la paire de cuivre ; par l aptitude à fournir une grande diversité de services à partir d une infrastructure de plus en plus intégrée ; par l automatisation de l exploitation et de la gestion du réseau. Son évolution est marquée par l introduction des techniques synchrones (SDH) qui se sont imposées vis-à-vis des techniques plésiochrones (PDH). Le principe de multiplexage plésiochrone est de construire le débit supérieur directement à partir du débit inférieur (par exemple, le multiplexage de quatre signaux à 2,048 Mbit/s permet d obtenir un signal à 8,448 Mbit/s, le multiplexage de quatre signaux à 8,448 Mbit/s permet de former un signal à 34,368 Mbit/s...). Le principe de multiplexage synchrone permet quant à lui la visibilité des affluents de différents débits au sein d une même trame de base. Les techniques synchrones permettent au niveau du transport de l information : une amélioration du taux d utilisation des lignes grâce à un multiplexage souple permettant de mettre en forme le trafic ; une meilleure souplesse et rapidité de réponse dans les nouvelles demandes de services grâce à l emploi de brasseurs électroniques et de multiplexeurs à insertion et extraction. Au niveau de l exploitation, les techniques SDH présentent trois caractéristiques. Tout d abord, la souplesse d exploitation est intégrée au principe de gestion de réseau centralisé, la concrétisation est le réseau de gestion des télécommunications (RGT). En deuxième lieu, la SDH apporte des fonctions nouvelles de gestion, sous forme de surveillance des états et des performances à tous les niveaux. Enfin, les équipements SDH seront les premiers à bénéficier des normes de gestion complètes, compatibles avec le modèle OSI (Open Systems Interconnection ), définies par l Union internationale des télécommunications (UIT-T) et adoptées dans le monde entier. Le réseau de transport évolue généralement par étapes des techniques plésiochrones aux techniques SDH, chaque extension et nouveauté étant justifiée par des critères d investissement et soumise à des impératifs de compatibilité avec l existant. 2. Différents types de multiplexage 2.1 Multiplexage bas débit Figure 1 Réseau d accès multiservices Canal à 64 kbit/s Codage de la parole L apparition du canal à 64 kbit/s est associée à l application des techniques de transmission numériques à la téléphonie. Le canal a ainsi été choisi pour s adapter au mieux aux caractéristiques de la voie de parole. Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

4 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Figure 2 Échantillonnage du signal Figure 3 Loi de codage On ne développera pas ici l intérêt de la transmission numérique, mais on se contentera de rappeler que ce type de transmission permet une régénération parfaite de signaux reçus, à la seule condition que le rapport signal à bruit au niveau du récepteur reste au-dessus d une valeur minimale, déterminée par le type de codage en ligne. Ainsi, à condition de régénérer les signaux par tronçon de longueur convenable, la transmission à grande distance s effectue pratiquement sans altération des messages, ce qui n est évidemment pas le cas des transmissions de signaux sous forme analogique dont les déformations s amplifient à chaque passage dans un répéteur. Un autre aspect à prendre en compte pour la transmission sous forme numérique de signaux continus à l origine, comme la parole, est la nécessité de réaliser au préalable l échantillonnage du signal. Le laps de temps séparant deux échantillons successifs correspond au temps de transmission de la suite des symboles résultant du codage, comme schématisé sur la figure 2. L échantillonnage du signal analogique doit alors respecter la condition de Shannon. Cette condition indique que la reproduction d un signal occupant une bande de fréquence limitée à B = f 2 -f 1, ne peut se faire sans déformation à partir des échantillons reçus que si l échantillonnage est effectué avec une fréquence au moins égale à 2B. La bande de fréquence allouée à la téléphonie étant 300 à Hz, on a choisi une fréquence d échantillonnage de 8 khz, d où une période de 125 µs. Le codage des échantillons doit, par ailleurs, permettre d atteindre une résolution suffisante entre niveaux codés, prenant notamment en compte le signe de l échantillon. Le codage retenu produit un octet par échantillon, dont le premier bit transmis est affecté au signe. Les sept bits suivants codent l amplitude en effectuant une compression des niveaux selon une loi logarithmique approchée par segments linéaires (figure 3). Trois bits codent le numéro du segment et les quatre derniers bits donnent la position sur le segment : Compte tenu de la fréquence d échantillonnage et de la taille des échantillons adoptée, le débit nécessaire pour la transmission du signal téléphonique est 64 kbit/s. Le procédé de codage de la voix à 64 kbit/s ainsi décrit est appelé MIC (modulation par impulsion et codage) (PCM en anglais). Dans le détail, les lois retenues sont légèrement différentes suivant que l on considère les standards américains et européens : loi de codage A pour l Europe ; loi de codage µ pour les États-Unis. Les lois de codage sont définies par la recommandation G.711 de l UIT qui définit également les lois de conversion de A vers µ et de µ vers A. Les échantillons de parole étant représentés par des octets, il est indispensable que le moyen de transmission utilisé respecte dans tous les cas l ordre des bits transmis et permette de retrouver, à la réception, le cadrage des octets, c est-à-dire savoir identifier la position du bit de signe. On verra comment s effectuent pratiquement ces opérations, par exemple, dans le cas de la trame à kbit/s (trame à entrelacement d octets). Pour mémoire, il existe d autres méthodes de codage de la voix, telles que la méthode MICDA (modulation par impulsion et codage différentiel adaptatif) (ADPCM en anglais). On peut citer deux exemples d utilisation : le codage du signal audiofréquence (ou la conversion du signal MIC à 64 kbit/s) en signal MICDA permet de réduire le débit nécessaire à 40, 32, 24 ou même 16 kbit/s (voir Avis G.726). Cette technique permet de limiter à 5, 4, 3 ou 2 les bits occupés dans un octet et donc de transporter plusieurs voies de parole dans un seul canal à 64 kbit/s du réseau général. Cette technique est toutefois peu utilisée dans les réseaux publics car les équipements de multiplexage et de commutation correspondants n ont pas été développés ; la méthode SB-MICDA (Avis G.722) autorise la transmission d un canal audiofréquence à 7 khz dans le canal numérique à 64 kbit/s Codage des données Les besoins de la téléphonie ont donc conduit à la création de réseaux capables de transmettre et d aiguiller des canaux au débit universel de 64 kbit/s. Si l on fait maintenant abstraction de la signification des octets transmis, on constate que le canal numérique à 64 kbit/s constitue un support directement adapté à la transmission de données. Afin de permettre au lecteur de se faire une idée des avantages de l accès au réseau en mode numérique vis-à-vis de l accès en mode analogique toujours en usage, on rappellera les éléments techniques suivants : le réseau de transmission français peut maintenant être considéré comme entièrement numérisé pour ce qui concerne le transport à grande distance, les liens entre centraux téléphoniques, la commutation et une partie du réseau d accès. Seule la partie du raccordement n est pas numérisée (les quelques centaines de mètres à quelques kilomètres entre l abonné et le point de concentration) ; le déport en mode analogique des signaux de données entre l installation d abonné et le réseau commuté, ne peut s effectuer qu à l aide de modems mettant en œuvre des procédés de modulation souvent complexes, pour un débit numérique transporté inférieur ou égal à bit/s (voir Avis V.34). Ce signal analogique sera de toute façon échantillonné et numérisé au point de concentration pour sa transmission sur le réseau numérique général. L accumulation des opérations de modulation et de codage, jointe à la médiocre qualité des liaisons d accès fait que le débit réellement disponible atteint rarement la limite autorisée ; E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

5 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE la mise en place d un accès numérique direct utilisant une technique de déport en bande de base (à 64 kbit/s par exemple) entre l abonné et le point de concentration permet d éviter l étage de conversion numérique/analogique du modem ainsi que l échantillonnage du signal au point de concentration, tout en autorisant un débit supérieur. Les convertisseurs en bande de base étant en principe moins coûteux que des modems, l administration peut prendre en charge le déport et offrir directement l accès numérique chez l abonné. Ceci est réalisé dans le cas du RNIS (Numéris) ou des liaisons spécialisées numériques du service Transfix Adaptation de débit dans le canal à 64 kbit/s Si on examine les besoins actuels en matière de transmission de données, on constate que nombre d équipements informatiques utilisent en fait des débits bien inférieurs à 64 kbit/s, par exemple les débits normalisés les plus courants déjà offerts par les modems, à savoir : et bit/s. Les administrations ont donc été amenées à offrir des accès aux réseaux numériques à des débits inférieurs à 64 kbit/s par utilisation d adaptateurs de débit numériques. Les équipements d accès et la conversion sont alors à la charge de l administration qui fournit à l abonné une jonction normalisée par l UIT, du type des jonctions utilisées dans le cas des modems (voir les avis du CCITT V.10 et V.11 pour la définition électrique et l Avis V.24 pour la définition fonctionnelle). Deux classes de débits sont à considérer : les débits inférieurs ou égaux à bit/s : pour ces débits, deux méthodes sont principalement utilisées : la première utilise une technique de multiplexage permettant de grouper plusieurs voies bas débit dans le canal à 64 kbit/s. Cette technique est normalisée par l Avis X.50 pour les débits inférieurs ou égaux à bit/s avec extension possible à bit/s, la seconde adapte la voie numérique bas débit au canal à 64 kbit/s par addition de bits supplémentaires portant des informations d exploitation ou de signalisation et des bits de «remplissage» porteurs d aucune information. Cette technique est normalisée par l Avis V.110 ; les débits 48 et 56 kbit/s : pour ces débits, deux méthodes assez équivalentes sont généralement exploitées : Avis X.50 bis ou V Multiplexage X.50 L adaptation d une voie bas débit consiste ici à n accéder au canal à 64 kbit/s qu une fois tous les m intervalles de temps (IT). Le débit assuré à la voie est alors /m bit/s. Un tel procédé permet d assembler m voies de débits identiques en une structure répétitive appelée trame X.50. Les m positions possibles au sein de la trame X.50 sont appelées enveloppes. De manière pratique, l UIT offre deux options pour la trame X.50 : trame à 20 ou 80 enveloppes. On décrira ici la trame à 80 enveloppes, mais les principes restent les mêmes pour la trame à 20 enveloppes, la gamme des débits offerts étant simplement réduite. Le débit associé à une enveloppe de rang déterminé dans la trame est /80 = 800 bit/s. Les huit bits de l enveloppe sont utilisés comme indiqué ci-après : (0) bit1 bit8 F Données S Le premier bit, F, porte un motif fixe, réparti sur les 80 enveloppes de la trame. La recherche de ce motif dans le canal à 64 kbit/s permet au récepteur de déterminer le cadrage et la position de la première enveloppe et donc l aiguillage des données vers la sortie correspondante. Le derneir bit, S, porte une signalisation propre à la voie. L utilisation de ce bit est très ouverte et partant très variable de par le monde. Les 6 bits restants sont dédiés au transport de données avec un débit par enveloppe de 600 bit/s. Le débit total attribué aux données est ainsi de 48 kbit/s. L utilisation de plusieurs enveloppes pour une même voie permet de fournir les débits suivants : 600 bit/s avec 1 enveloppe, bit/s avec 2 enveloppes, bit/s avec 4 enveloppes, bit/s avec 8 enveloppes, bit/s avec 16 enveloppes, bit/s avec 32 enveloppes. L avantage de ce multiplexage est une meilleure utilisation de la bande dans le réseau de transport, par comparaison au cas d utilisation d un modem. En revanche, les réseaux numériques basé sur le transport et l aiguillage des canaux à 64 kbit/s ne possèdent pas naturellement les organes de routage de ces sous-débits. Ce besoin de routage joint à celui de supervision des voies bas débit nécessite alors l introduction de brasseurs de transit X.50 dont le coût vient singulièrement réduire l intérêt du procédé. Le réseau Transmic utilise ce type de multiplexage pour transmettre les bas débits du service des liaisons spécialisées Transfix Adaptation V.110 L adaptation de débit est réalisée ici en limitant le nombre de bits occupés par la voie dans les octets du canal à 64 kbit/s. Le débit porté par chaque bit du canal étant de 64/8 = 8 kbit/s, le nombre de bits nécessaires au transport d un canal bas débit est : de 600 à bit/s : 1 bit par octet à 64 kbit/s, à bit/s : 2 bits, à bit/s : 4 bits. L adaptation s effectue par création d une structure à l intérieur du canal porté par les bits utilisés. Outre les données bas débit, cette structure contient des informations d exploitation et de signalisation de la voie, sans oublier les indicateurs de début de structure. On notera que l Avis V.110 prévoit de supporter des débits complémentaires par rapport aux débits de base normalisés. Ce procédé n utilisant qu une partie des 8 bits disponibles dans le canal à 64 kbit/s, il existe de ce fait une possibilité d insertion de plusieurs voies V.110 dans un même canal 64 kbit/s (voir Avis I.460). Dans la pratique, les réseaux numériques de transport ne possèdent pas d organe d aiguillage bit à bit dans les canaux à 64 kbit/s. La mise en œuvre d équipements de brassage aussi spéciaux dans le réseau de transit n étant pas envisagée, une seule voie peut être insérée par canal à 64 kbit/s. En outre, pour assurer la supervision des voies bas débits, ces équipements devraient connaître la structure d adaptation voie par voie pour exploiter certaines informations contenues. On retrouve ici une complexité d un niveau équivalent à celle entrevue dans le cas du multiplexage X.50 pour un taux d utilisation du canal à 64 kbit/s notablement inférieur Multiplex à et kbit/s Le traitement de la parole produit une suite d échantillons codés sur huit bits toutes les 125 µs. Le multiplexage de plusieurs voies sur un même support consiste alors naturellement à entrelacer les échantillons des diverses voies en respectant toujours le même ordre d émission. Il en résulte un motif répétitif sur la période de 125 µs appelé trame. Les bits composant les échantillons étant Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

6 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE généralement transmis en série, on appelle intervalle de temps (IT) la durée correspondant à la transmission d un échantillon (un octet ici). Si N est le nombre des voies multiplexées, la durée d un IT sera 125 µs/n. Afin de permettre, à la réception, de déterminer le début de trame et de retrouver le cadrage des octets, le premier IT de la trame, appelé IT0, porte un motif caractéristique, le mot de verrouillage de trame comme indiqué ci-après : La trame constituée directement à partir des IT de parole représente un premier niveau de multiplexage. Plusieurs trames de premier niveau peuvent elles-mêmes être entrelacées au sein d une «supertrame», conduisant ainsi à un second niveau hiérarchique. Le processus peut être réitéré plusieurs fois, aboutissant à la définition d une hiérarchie complète (voir le multiplexage haut débit, 2.2). Pour ce qui concerne le premier niveau, deux trames différentes sont normalisées, l une européenne à kbit/s, l autre américaine à kbit/s. Les structures correspondantes sont définies par l Avis G.704 de l UIT Trame à kbit/s Présentation La trame de période 125 µs est formée de 256 bits, soit 32 IT, utilisés comme suit (Avis G.704, 2.3 et 5) : IT 0 : porte le mot de verrouillage de trame ainsi que des bits d exploitation réservés à des usages nationaux ou internationaux. IT 1 à IT 31 : les autres IT portent des données (octets de parole par exemple) ou de la signalisation. Ainsi : les IT depuis 1 compris à 14 compris et 17 à 30 sont réservés aux données ; l IT 16 est généralement utilisé pour la signalisation associée au multiplex, mais peut aussi être utilisé pour transporter des données ; les IT 15 et 31 sont généralement utilisés pour la transmission de données mais peuvent aussi être employés pour la signalisation (cas de l interface V 5.1). bit n o 3 : transmet vers l extrémité distante de la ligne à kbit/s une indication de défaut affectant la réception locale (bit A). Ce bit doit être à 0 en l absence d alarme ; bit n o 4 : bit réservé à la transmission d un canal d exploitation, de maintenance et de supervision à faible débit (chacun des bits Sa peut porter un canal à 4 kbit/s) ou à des applications spécifiques ; bit n os 5 à 8 : bits réservés à des applications nationales ou à des applications spécifiques à certains services, telles que transmission d alarmes ou d indications supplémentaires. Nota : les bits Sa non utilisés doivent être fixés à 1. Utilisation du premier bit de l IT0 Lorsqu il est utilisé pour la détection d erreurs de transmission, le premier bit Si porte lui-même une structure de multiplexage par entrelacement de bits. Cette structure s étend sur 16 trames du multiplex à kbit/s et porte le nom de multitrame CRC4. Le contrôle est de type CRC (contrôle de redondance cyclique). À titre de rappel, cette procédure consiste à associer à tout bloc de données un mot de contrôle de 4 bits, reste de la division dans CG(2) du bloc par le polynôme X 4 + X + 1, le bloc de données ayant été multiplié au préalable par X 4. Le verrouillage de multitrame est assuré par un motif fixe réparti dans la multitrame (positions correspondant aux IT0 impairs). La multitrame est elle-même divisée en deux sous-multitrames, permettant ainsi de transmettre deux mots de contrôle par multitrame, à raison d un mot de contrôle par bloc de bits. La figure 4 présente la structure de multitrame en la situant dans la structure de trame à kbit/s. Le contrôle des blocs reçus permet de détecter certains défauts graves et de déterminer la qualité à long terme du conduit. Le motif de verrouillage de multitrame (001011) est ici entrelacé avec les deux mots de contrôle contenant chacun les 4 bits de CRC : C1, C2, C3, C4. Deux bits E sont utilisés pour transmettre à l extrémité distante une indication d erreur CRC détectée localement en réception Structure et utilisation de l IT16 L IT16 est généralement réservé au transport de la signalisation des diverses voies du multiplex. Dans ce cadre, on peut distinguer deux modes principaux de transport de la signalisation : signalisation sémaphore (en anglais CCS : common channel signalling ) ; signalisation voie par voie (en anglais CAS : channel associated signalling ) Structure et utilisation de l IT0 La structure de l IT0 est rappelée sur la figure suivante. (0) 1 Numéro du bit 8 Trame avec VT Si Trame sans VT Si 1 A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8 Le premier bit de l IT0, Si, est réservé pour usage international. II est généralement dédié au contrôle des erreurs de transmission par CRC4. Une trame sur deux, outre le bit Si, l IT0 porte le mot de verrouillage de trame (VT) composé de 7 bits (l IT0 portant le mot de VT est appelé parfois commodément, bien qu improprement, IT0 pair). Les IT0 ne portant pas le mot de VT (IT0 impairs), sont utilisés comme suit : bit n o 2 : fixé à la valeur 1, opposée à celle du bit de même rang du mot de VT ; Figure 4 Structure de multitrame CRC4 (trame à 2 Mbit/s) E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

7 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Figure 5 Structure de la multitrame d IT16 (CAS) En mode signalisation sémaphore, l IT16 transporte la signalisation en mode message, l affectation à une voie particulière s effectuant par adressage explicite contenu dans le message. Ce mode présente une grande souplese et permet également le transport d informations d exploitation. En mode signalisation voie par voie, l IT16 porte une structure permettant une affectation implicite et donc stricte de la signalisation. Cette structure repose sur une multitrame d IT16, composée de 16 trames. La multitrame d IT16 est totalement indépendante de la multitrame de CRC4. La constitution de la multitrame est présentée en figure 5. Le premier IT16 de la multitrame (IT16 de la trame 0), porte le motif de verrouillage de multitrame : 0000 suivi de quatre bits dont trois bits de réserve plus le bit y servant à transmettre vers l extrémité opposée de la liaison une information de défaut de fonctionnement local de la multitrame (par exemple, perte de verrouillage multitrame en réception). Les quinze IT16 qui suivent le mot de verrouillage de multitrame portent la signalisation de trente voies à 64 kbit/s à raison de quatre bits par voie (capacité de signalisation de bit/s par voie) Signaux à l interface physique Le signal correspondant au flux de données à kbit/s est transmis par une interface physique, définie par l Avis G.703, 6. Les signaux sont émis sous forme bipolaire selon un code HDB3 (haute densité binaire ) avec les conventions suivantes : à un «1» binaire correspond une impulsion de polarité positive ou négative, alternée par rapport à la précédente ; à un «0» binaire correspond en principe une absence de signal. En pratique, afin d éviter, en réception, des défauts de récupération d horloge bit dus à la transmission de longues suites de données à zéro, des impulsions sont ajoutées, sans qu il en résulte un surdébit, en violant le principe d altérnance des polarités (viols de parité). Ces impulsions sont reconnues et retirées à la réception Trame à kbit/s Présentation La trame de période 125 µs est formée de 193 bits organisés comme suit (Avis G.704, 2.1 et 3.1). Le premier bit de la trame, bit F, sert au verrouillage de trame, au contrôle de la qualité et à la constitution d une liaison de données d exploitation. Les 192 bits suivants portent 24 IT affectés à la transmission de 24 canaux à 64 kbit/s [bits d incluant la signification voie par voie éventuelle (bits A, B, C, D)] (figure 6). Figure 6 Structure de multitrame (trame à 1,5 Mbit/s) Utilisation du bit F Le bit F porte plusieurs types d informations, grâce à la constitution d une multitrame. Deux multitrames sont normalisées comprenant respectivement 24 ou 12 trames. À titre d exemple, on décrira la multitrame de 24 trames. Toutes les 4 trames, le bit F porte le motif de verrouillage de trame et de multitrame : Ce motif débute en trame 4 de la multitrame et se termine en trame 24. Toutes les deux trames, à partir de la trame 1, le bit F porte un canal à 4 kbit/s (m) utilisé pour une liaison de données d exploitation ou pour la transmission vers l extrémité opposée de la liaison d alarmes détectées localement. Toutes les 4 trames, à partir de la trame 2, le bit F porte un CRC pour la détection d erreurs de transmission affectant le bloc de données constitué par la multitrame. Les 6 bits (e1 à e6) correspondants portent le reste de la division dans CG(2) du bloc par le polynôme X 6 + X + 1, après prémultiplication du bloc par X Transmission de la signalisation Deux modes de transmission sont prévus : la signalisation sémaphore (CCS) ; la signalisation voie par voie (CAS). En signalisation sémaphore, un des IT de la trame est utilisé pour le transport de ce canal à 64 kbit/s. En signalisation voie par voie, les trames 6, 12, 18 et 24 de la multitrame sont dédiées à la transmission de la signalisation. Pour cela (et dans ces trames seulement), le dernier bit des 24 IT des voies à 64 kbit/s (bit de poids faible du codage de la parole) est utilisé comme bit de signalisation. Cela permet d associer à chaque voie à 64 kbit/s jusqu à 4 canaux A, B, C, D, de signalisation, au débit unitaire de 333,33 bit/s. La dégradation du canal de parole qui en résulte est jugée acceptable. Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

8 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Accès de base au RNIS Présentation L accès de base au RNIS permet d illustrer de façon pratique l accès direct d abonnés aux canaux numériques à 64 kbit/s dans le cadre du réseau commuté (service Numéris). Cet accès s effectue par une interface usager-réseau appelée interface S dont on rappelle brièvement les caractéristiques physiques (couche 1). L accès de base s effectue en mode 2B + D, où 2B représente deux canaux à 64 kbit/s (B1, B2) généralement utilisés pour le téléphone ou les données et D un canal à 16 kbit/s pour la signalisation et éventuellement la transmission de données d usager en mode paquet. Le multiplexage de ces différents canaux est réalisé conformément à l Avis I.430 à l interface S. La trame correspondante est composée de 48 bits pour une période de 250 ms, ce qui représente un débit de 192 kbit/s à l interface. La fréquence de récurrence de la trame étant 4 khz, on y trouve deux octets de chacun des canaux B et quatre bits du canal D, les douze autres bits étant affectés au verrouillage de trame, à un canal en écho, à l activation de l interface et à l équilibrage de la composante continue en ligne Signaux à l interface Le code utilisé en ligne est un code pseudoternaire où un «1» binaire est représenté par l absence de signal et un «0» binaire est représenté par une impulsion positive ou négative. Les bits d équilibrage de composante continue permettent d assurer l égalité des nombres d impulsions positives et négatives pour chaque trame. Lorsque les signaux doivent être transférés sur une distance importante (un à plusieurs kilomètres), on utilise un système de ligne (interface U) utilisant un codage plus performant : codage 2B1Q (Avis G.961). L augmentation de portée est obtenue, en partie, grâce à la réduction de l étendue spectrale des signaux transmis. Par ailleurs, l utilisation d annuleur d écho autoadaptatif assure le fonctionnement sur ligne 2 fils Liaisons spécialisées numériques Les liaisons spécialisées numériques exploitent l accès aux canaux à 64 kbit/s de la trame à kbit/s à deux niveaux : insertion des bas et moyens débits dans les IT à 64 kbit/s comme vu précédemment par multiplexage X.50 ou par adaptation V.110 ; insertion de débits plus élevés dans plusieurs IT de la trame G.704 à kbit/s. Ce type d accès procure les débits n 64 kbit/s où n peut prendre des valeurs depuis 1 jusqu à 30 et même 31 si aucun transport de signalisation n est requis. Les valeurs possibles de n sont toutefois réduites dans les réseaux existants en raison de limitations de certains équipements déjà installés. On doit noter en outre, dans le cas des débits n 64 kbit/s, la nécessité pour le réseau de respecter l ordre initial des n octets tout au long du chemin suivi par les signaux. Une telle contrainte n est pas nécessaire pour le réseau téléphonique commuté (où n = 1) et certains équipements de brassage ou de commutation ne respectent pas cette contrainte. 2.2 Multiplexage haut débit Hiérarchies plésiochrone et synchrone Les débits de base de la hiérarchie plésiochrone sont les suivants : 2,048, 8,448, 34,368, 139,264 Mbit/s en Europe et 1,544, 6,312 et 44,736 Mbit/s aux États-Unis. Des interfonctionnements 2,048 vers 6,312 et 44,736 vers 139,264 Mbit/s sont prévus. Le principe du multiplexage plésiochrone est de construire le débit supérieur à partir du débit immédiatement inférieur comme le montre la figure 7. Cette hiérarchie présente des limitations : au niveau de la flexibilité des débits que l on peut offrir aux abonnés (besoins de 1,5 et 45 Mbit/s pour les abonnés professionnels) ; par le besoin d améliorer le contrôle de la qualité ; et par la nécessité d évoluer vers des débits plus élevés sur des supports optiques. Les débits de base de la hiérarchie synchrone sont 155,520 Mbit/s, 4 fois 155,520 (environ 620 Mbit/s) et 16 fois 155,520 (environ 2,5 Gbit/s). Le passage de la trame de base à un débit supérieur s effectue simplement par entrelacement octet. Il apparaît aujourd hui sur le marché les premiers systèmes à ,520 Mbit/s soit environ 10 Gbit/s. Le principe de multiplexage dans la trame de base à 155 Mbit/s prend en compte de nombreux types d affluents, dont les débits plésiochrones cités précédemment. Un des avantages est la visibilité directe des affluents dans la trame de base ce qui simplifie les opérations d insertion et d extraction au niveau des divers équipements. Le système synchrone est capable de fonctionner en plésiochrone car il possède des mécanismes internes de justification, néanmoins une interconnexion facile avec l existant, demande la synchronisation des différents éléments de réseau sur une référence d horloge commune principalement à des fins de simplification du filtrage des sauts de phase Multiplexage plésiochrone Principe de multiplexage plésiochrone Le tableau 1 donne les différents débits de la hiérarchie numérique, les 3 colonnes se rapportent respectivement de gauche à droite aux hiérarchies utilisées au Japon, aux États-Unis et en Europe.(0) Niveau de la hiérarchie numérique Tableau 1 Débits hiérarchiques Débits hiérarchiques (kbit/s) pour les réseaux où la hiérarchie numérique est fondée sur un débit primaire de : kbit/s kbit/s Le caractère plésiochrone du multiplexage impose une opération de démultiplexage à chaque niveau pour accéder à un signal affluent. Ainsi, pour extraire un train à 2 Mbit/s dans un multiplex à 140 Mbit/s, trois démultiplexages sont nécessaires, 140 vers 4 34, 34 vers 4 8 et enfin 8 vers 4 2. Chaque opération comporte une récupération de rythme et une recherche de trame. Le multiplexage plésiochrone est basé sur l adjonction d un surdébit variable accolé à chacun des signaux à multiplexer. Ceci permet d adapter le débit affluent au débit qui lui est réservé dans le signal résultant (justification). E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

9 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Synchronisation - Justification La synchronisation en fréquence nécessaire au multiplexage bit à bit des différents affluents se fait par accroissement du débit propre F e de chacun d eux jusqu à une valeur nominale commune D1 telle que : D1 = (1 + ε ) F e avec ε 1 Cet accroissement des débits est obtenu par l introduction d éléments binaires supplémentaires pour chaque affluent dans le train binaire à 8 Mbit/s. Cette opération est appelée justification positive. La fréquence nominale des justifications pour un affluent de débit propre est donc de ε F e. Insertion systématique Pour permettre au démultiplexage l identification dans le signal numérique résultant à 8 Mbit/s des éléments binaires relatifs à chaque affluent et l élimination de leurs éléments de réserve, il est introduit dans chaque signal résultant à 8 Mbit/s des éléments binaires dits d insertion systèmatique qui constituent le signal de verrouillage de trame et les indications de justification. Trame Elle est formée de quatre secteurs (groupes) de même longueur. Le signal de verrouillage est formé de 10 éléments binaires groupés à chaque trame du début du premier secteur. Sa configuration est de Les éléments binaires 11 et 12 du premier secteur constituent des éléments binaires de service. L élément binaire 11 est utilisé pour transmettre une indication d alarme émise vers l équipement de multiplexage numérique éloigné en cas de dérangement de l équipement de multiplexage numérique local (perte de verrouillage par exemple). L élément binaire 12 réservé à l usage national peut être utilisé pour transmettre la parité de la trame précédente. Sur le conduit numérique traversant une frontière, la valeur de ce bit est fixée à «1». Les indications de justification sont formées de 3 éléments binaires par affluent, répartis au début des secteurs 2, 3 et 4 et placés dans l ordre de numérotation des affluents. La présence de justification est indiquée par le signal 111, son absence par le signal 000. Dans une trame, une justification éventuelle s effectue dans le secteur 4 à l emplacement du premier élément binaire de l affluent considéré. Le multiplexage est réalisé par entrelacement bit à bit dans l ordre de numérotation des affluents. On trouvera la structure de la trame dans le tableau 2. Exemple : quelques valeurs remarquables : longueur de trame : 848 bits ; nombre de bits par affluents : 206 bits ; débit maximal de justification par affluent : 10 kbit/s ; taux nominal de justification : 0,424. (0) Figure 7 Principe de multiplexage plésiochrone et synchrone Différentes trames Trame à 8 Mbit/s Recommandation UIT-T G.742 Caractéristiques générales Débit binaire résultant : F s = 8,448 Mbit/s ± Nombre de composants = 4. Débit binaire des signaux composants : F e = 2,048 Mbit/s ± Trame à 34 Mbit/s Recommandation UIT-T G.751 Caractéristiques générales Débit binaire résultant : F s = 34,368 Mbit/s ± Nombre de composants = 4. Débit binaire des signaux composants : F e = 8,448 Mbit/s ± Synchronisation - Justification La synchronisation en fréquence nécessaire au multiplexage bit à bit des différents affluents se fait par accroissement du débit propre F e de chacun d eux jusqu à une valeur nominale commune D1 telle que : D1 = (1 + ε ) F e avec ε 1 Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

10 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Tableau 2 Structure de trame de multiplexage à kbit/s Structure de trame Plan de numérotage des bits Groupe 1 Signal de verrouillage de trame ( ) 1 à 10 Indication d alarme émise à l équipement éloigné 11 Bit réservé pour usage national 12 Bits provenant des affluents 13 à 212 Groupe 2 Bits C j1 d indication de justification 1 à 4 Bits provenant des affluents 5 à 212 Groupe 3 Bits C j2 d indication de justification 1 à 4 Bits provenant des affluents 5 à 212 Groupe 4 Bits C j3 d indication de justification 1 à 4 Bits de justification provenant des affluents 5 à 8 Bits provenant des affluents 9 à 212 C ji désigne le ième bit d indicatif de justification du jème affluent. Tableau 3 Structure de trame de multiplexage à kbit/s Structure de trame Plan de numérotage des bits Groupe 1 Signal de verrouillage de trame ( ) 1 à 10 Indication d alarme émise à l équipement éloigné 11 Bit réservé pour usage national 12 Bits provenant des affluents 13 à 384 Groupe 2 Bits C j1 d indication de justification 1 à 4 Bits provenant des affluents 5 à 384 Groupe 3 Bits C j2 d indication de justification 1 à 4 Bits provenant des affluents 5 à 384 Groupe 4 Bits C j3 d indication de justification 1 à 4 Bits de justification provenant des affluents 5 à 8 Bits provenant des affluents 9 à 384 C ji désigne le ième bit d indicatif de justification du jème affluent. Cet accroissement des débits est obtenu par l introduction d éléments binaires supplémentaires pour chaque affluent dans le train binaire à 34 Mbit/s. Cette opération est appelée justification positive. La fréquence nominale des justifications pour un affluent de débit propre est donc de ε F e. Insertion systématique Pour permettre au démultiplexage l identification dans le signal numérique résultant à 34 Mbit/s des éléments binaires relatifs à chaque affluent et l élimination de leurs éléments de réserve, il est introduit dans chaque signal résultant à 34 Mbit/s des éléments binaires dits d insertion systématique qui constituent le signal de verrouillage de trame et les indications de justification. Trame Elle est formée de quatre secteurs (groupes) de même longueur. Le signal de verrouillage est formé de 10 éléments binaires groupés à chaque trame du début du premier secteur. Sa configuration est de Les éléments binaires 11 et 12 du premier secteur constituent des éléments binaires de service. L élément binaire 11 est utilisé pour transmettre une indication d alarme émise vers l équipement de multiplexage numérique éloigné en cas de dérangement de l équipement de multiplexage numérique local (perte de verrouillage par exemple). L élément binaire 12 réservé à l usage national peut être utilisé pour transmettre la parité de la trame précédente. Sur le conduit numérique traversant une frontière, la valeur de ce bit est fixée à «1». (0) Les indications de justification sont formées de 3 éléments binaires par affluent, répartis au début des secteurs 2, 3 et 4 et placés dans l ordre de numérotation des affluents. La présence de justification est indiquée par le signal 111, son absence par le signal 000. Dans une trame, une justification éventuelle s effectue dans le secteur 4 à l emplacement du premier élément binaire de l affluent considéré. Le multiplexage est réalisé par entrelacement bit à bit dans l ordre de numérotation des affluents. On trouvera la structure de la trame dans le tableau 3. Exemple : quelques valeurs remarquables : longueur de trame : bits ; nombre de bits par affluent : 378 bits ; débit maximal de justification par affluent : 22,375 kbit/s ; taux nominal de justification : 0, Trame à 140 Mbit/s Recommandation UIT-T G.751 Caractéristiques générales Débit binaire résultant : F s = 139,264 Mbit/s ± Nombre de composants = 4. Débit binaire des signaux composants : F e = 34,368 Mbit/s ± Synchronisation - Justification La synchronisation en fréquence nécessaire au multiplexage bit à bit des différents affluents se fait par accroissement du débit propre F e de chacun d eux jusqu à une valeur nominale commune D1 telle que : D1 = (1 + ε ) F e avec ε 1 Cet accroissement des débits est obtenu par l introduction d éléments binaires supplémentaires pour chaque affluent dans le train binaire à 140 Mbit/s. Cette opération est appelée justification positive. La fréquence nominale des justifications pour un affluent de débit propre est donc de ε F e. Insertion systématique Pour permettre au démultiplexage l identification dans le signal numérique résultant à 140 Mbit/s des éléments binaires relatifs à chaque affluent et l élimination de leurs éléments de réserve, il est E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

11 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE introduit dans chaque signal résultant à 140 Mbit/s des éléments binaires dits d insertion systématique qui constituent le signal de verrouillage de trame et les indications de justification. Trame Elle est formée de six secteurs (groupes) de même longueur. Le signal de verrouillage est formé de 12 éléments binaires groupés à chaque trame du début du premier secteur. Sa configuration est de Les éléments binaires 13, 14, 15 et 16 du premier secteur constituent des éléments binaires de service. L élément binaire 13 est utilisé pour transmettre une indication d alarme émise vers l équipement de multiplexage numérique éloigné en cas de dérangement de l équipement de multiplexage numérique local (perte de verrouillage par exemple). L élément binaire 14 réservé à l usage national peut être utilisé pour transmettre la parité de la trame précédente. Sur le conduit numérique traversant une frontière, la valeur de ce bit est fixée à «1». Les éléments binaires 14, 15 et 16 sont disponibles à titre d éléments binaires de réserve. Les indications de justification sont formées de 5 éléments binaires par affluent, répartis au début des secteurs 2, 3, 4, 5 et 6 et placés dans l ordre de numérotation des affluents. La présence de justification est indiquée par le signal 11111, son absence par le signal Dans une trame, une justification éventuelle s effectue dans le secteur 6 à l emplacement du premier élément binaire de l affluent considéré. Le multiplexage est réalisé par entrelacement bit à bit dans l ordre de numérotation des affluents. On trouvera la structure de la trame dans le tableau 4. (0) Tableau 4 Structure de trame de multiplexage à kbit/s Structure de trame Plan de numérotage des bits Groupe 1 Signal de verrouillage de trame ( ) 1 à 12 Indication d alarme émise à l équipement éloigné 13 Bit réservé pour usage national 14 à 16 Bits provenant des affluents 17 à 488 Groupe 2 à 5 Bits C ji d indication de justification 1 à 4 Bits provenant des affluents 5 à 488 Groupe 6 Bits C j5 d indication de justification 1 à 4 Bits de justification provenant des affluents 5 à 8 Bits provenant des affluents 9 à 488 C ji désigne le ième bit d indicatif de justification du jème affluent Multiplexage synchrone Principe de multiplexage synchrone Recommandations UIT-T G.707, G.708, G.709, G70X En février 1988 à Séoul (Corée) les accords internationaux ont abouti à la première série de recommandations relatives à la nouvelle hiérarchie synchrone (Synchronous Digital Hierarchy SDH). Les principes essentiels sont les suivants : définition d une trame de base à 155,520 Mbit/s appelée STM-1 (Synchronous Transport Module level 1) : une partie de cette trame est réservée au surdébit de section STM-1 (SOH Section Overhead ) ; définition de hauts débits d ordre N qui sont obtenus par entrelacement d octets des trames de base (STM-N Synchronous Transport Module level N ) : le débit résultant est donc de N 155,520 Mbit/s. Il n y a qu un seul étage de multiplexage. Une partie de cette trame est réservée au surdébit de section STM-N (SOH Section Overhead ) ; définition du multiplexage à l intérieur de la trame de base : chaque signal à transmettre est inclus dans un conteneur (C Container ). Un surdébit de conduit (POH Path Overhead ) est alors ajouté pour former un conteneur virtuel (VC Virtual Container ). L ensemble des conteneurs virtuels sont multiplexés octet par octet dans la trame de base ; structure en couche de l exploitation : les surdébits permettent de disposer à un niveau donné des éléments de contrôle et de supervision de ce niveau en indépendance des autres niveaux, ainsi on parle de couche «section» (entre extrémités des systèmes de ligne STM-N ), de couche VC-4 (entre extrémités du conduit VC-4), de couche VC-12 (entre extrémités du conduit VC-12), etc. L ensemble de ces opérations peut se représenter par le schéma fonctionnel simplifié (figure 8). Il est limité pour une meilleure clarté au conteneur de niveau 4. Hiérarchie américaine SONET (Synchronous Optical NETwork ) Elle fait suite aux travaux sur le SYNTRAN (SYNchronous TRANsmission) de Cette hiérarchie est basée sur des principes comparables aux principes de la SDH, la trame de base étant le STS-1 au débit de 51,84 Mbit/s (155,520/3 Mbit/s). Ses conteneurs supportent jusqu à 1 45 Mbit/s, 7 6 Mbit/s ou 28 1,5 Mbit/s, le mélange étant permis. Exemple : quelques valeurs remarquables : longueur de trame : bits ; nombre de bits par affluent : 723 bits ; débit maximal de justification par affluent : 47,560 kbit/s ; taux nominal de justification : 0,419. Figure 8 Principe de formation d une trame STM- N Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

12 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Figure 9 Structure de trame STM-1 Le dénominateur commun aux hiérarchies numériques synchrones exploitées en Amérique du Nord et en Europe est la trame STM-1 qui peut être considérée comme l entrelacement de trois STS Trame STM-1 La trame de base est organisée en octets que l on transmet de gauche à droite et de haut en bas. Sa durée est de 125 µs. Elle comprend octets comme le montre la figure 9. Elle se compose de trois parties : le surdébit de section ; les pointeurs ; la capacité utile (Information Payload ). Unité administrative (Administrative Unit, AU) On appelle unité administrative, l entité de gestion privilégiée à l intérieur de la trame STM-1. À l ETSI il n existe que l entité de niveau 4. Elle est composée du containeur virtuel VC-4 et d un pointeur. Une entité administrative de niveau 3 demanderait l adjonction de 3 pointeurs dans la zone «pointeur(s)». Surdébit de section On distingue la section de multiplexage qui se situe entre deux terminaux d une ligne électrique ou optique et la section de régénération qui prend place entre deux régénérateurs. Le surdébit de section, mentionné ci-après, est relatif à ces deux entités. Le tableau 5 donne les différents octets utilisés dans le surdébit de section (SOH). On trouvera ci-après une description fonctionnelle de ces différents octets. (0) Tableau 5 SOH du STM-1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 * * B1 E1 F1 D1 D2 D3 Pointeurs B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 S1 M1 E2 octets réservés pour usage national octets dépendant du média autres octets réservés pour futur usage international * sans brouillage Les octets 3 fois A1 suivis de 3 fois A2 sont le mot de verrouillage de trame (A1 et A2 sont respectivement égaux à et ). L octet J0 (Regenerator Section Trace ) est utilisé pour transmettre périodiquement un identificateur de point d accès de telle façon que le côté récepteur puisse vérifier en permanence la continuité de la connexion. L octet B1 est utilisé pour la surveillance de la qualité de la section de régénération ce qui permet la localisation de défaut au niveau de la section de multiplexage. Les octets E1 et E2 (Orderwire ) permettent d établir deux voies de service respectivement au niveau section de régénération et section de multiplexage. Ces voies de service peuvent être utilisées pour établir des communications téléphoniques le long de ces sections (point à point ou plus généralement point à multipoints au niveau d un réseau de voies de service). L octet F1 (User Channel ) est réservé à des besoins particuliers de l utilisateur comme par exemple l établissement d un canal de données. D1-D3 et D4-D12 (Data Communication Channel DCC) sont deux canaux de données respectivement à 192 kbit/s et 576 kbit/s réservés à l exploitation des équipements du réseau. Les protocoles associés sont décrits dans la Recommandation UIT-T G.784. Les octets B2 sont utilisés pour la surveillance de la qualité de la section de mutliplexage. Les octets K1 et K2 bits b 1 et b 5 (Automatic Protection Switching, APS channel) permettent la sécurisation automatique d une liaison. La sécurisation peut être du type 1 : N (1 pour N ) le long d une artère, c est-à-dire que l on protège une des N sections de multiplexage utiles par une section de multiplexage de secours. La section de secours peut en dehors de son rôle de protection être utilisée pour transporter un trafic non prioritaire. L octet K2 bits b6 à b8 (Multiplex Section Remote Defect Indication, MS-RDI) permet à la réception d envoyer à l extrémité émettrice, une indication indiquant qu elle a détecté un défaut. L octet S1 (Synchronisation Status ) permet de décrire la qualité du signal reçu en ce qui concerne son usage pour les fonctions de synchronisation. L équipement, à partir de différentes sources possibles de synchronisation, peut choisir sous le contrôle de la gestion la meilleure qualité possible (précisions au paragraphe 4.2.1). L octet M1 (Remote Error Indication, REI) permet au récepteur d envoyer à l émetteur le nombre d erreurs. Pointeurs et justification La technique de transport SDH permet le rattrapage des écarts de fréquence des signaux incidents par rapport à l horloge du nœud ou les déphasages, en modifiant la valeur des pointeurs qui repèrent le début de chaque VC. Dans le cas où le signal entre dans un nœud avec un rythme supérieur à son horloge locale, le débit supplémentaire est transporté à intervalles réguliers dans une zone supplémentaires «J» de la trame. Dans le cas où le signal entre dans un nœud avec un rythme inférieur à l horloge locale, une partie de la capacité utile est remplacée par des octets non significatifs à intervalles réguliers. Cette zone est appelée «J +» (figure 10). Capacité utile Il s agit de la capacité utilie transportée dans le conteneur C4. Le 140 Mbit/s y prend place conformément à la norme UIT-T G.70X (Asynchronous mapping ). Dans le cas de l insertion de cellules ATM (Asynchronous Transfer Mode ), la couche physique effectue l adaptation au débit du conteneur en délivrant le nombre de cellules vides nécessaire. E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

13 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Figure 10 Principe de justification Figure 12 Principe de multiplexage calcul du nouveau surdébit de section (SOH), nouveau car il s agit du début d une nouvelle section de multiplexage. Le multiplexeur termine les sections de multiplexage aussi bien côté affluent que côté résultant ; embrouillage de la trame résultante de façon à éviter les longues suites de bits identiques et faciliter la récupération d horloge (polynôme générateur : x 7 + x 6 + 1). Figure 11 Multiplexage de N AUGs dans un STM- N Multiplexage haut débit Formation de la trame STM-N à partir de trames STM-1 La trame STM-N est obtenue par multiplexage synchrone octet par octet des N trames de base STM-1 (en fait les groupes d AU : AUG). Le débit résultant est donc de N fois le débit de la trame de base (figure 11). Les opérations sont les suivantes : il n y a pas de remise en phase des trames STM-1 incidentes vis-à-vis du train résultant. Le multiplexage des VC-4 s effectue au fil de l eau, octet par octet, afin d éviter tout retard dans la transmission. La position des pointeurs est imposée par la structure de la trame résultante. Les trames incidentes n étant pas en phase et pouvant présenter des écarts de fréquence vis-à-vis du signal résultant, il convient de recalculer la valeur des pointeurs afin que chacun indique bien le début du VC-4 associé et éventuellement de justifier ; Concaténation de VC-4 La capacité utile de la trame de base est d environ 150 Mbit/s, lorsqu il est nécessaire de transporter des débits supérieurs (TVHD, signaux ATM hauts débits) il est possible de concaténer plusieurs VC-4 pour former un VC-4-Xc (X concatenated VC-4). Dans ce cas, seul le premier AU-4 du train résultant est porteur du pointeur et du surdébit de conduit (POH) Multiplexage à l intérieur de la trame À l intérieur des unités administratives (AU), trois éléments sont définis : l unité d affluent (TU-n ), le conteneur virtuel (VC-n ) et le conteneur (C-n ). Les signaux plésiochrones 2 Mbit/s, 34 Mbit/s et 140 Mbit/s sont respectivement «enveloppés» dans les conteneurs C-12, C-3 et C-4. À ces derniers sont rajoutés des surdébits de conduit (POH) à des fins entres autres de contrôle de qualité afin de former les conteneurs virtuels (VC-N ). L association d un pointeur permet la formation de l unité d affluent (TU-N ) qui permet la gestion des différences de phase et d horloge dans les différents nœuds du réseau. L ensemble des conteneurs virtuels se décompose en conteneur d ordre supérieur (le VC-4) et en conteneurs d ordre inférieur (les VC-12, VC-2 et VC-3). Comme le montre la figure 12, un seul niveau de pointeur est nécessaire du STM-1 au VC-4 mais deux niveaux sont nécessaires du STM-1 au C-n (n = 12, 2 ou 3). Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

14 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Figure 13 Principe de multiplexage La figure 13 donne la structure de multiplexage complète de l UIT-T. La partie en pointillé n est pas à prendre en compte dans le contexte de l ETSI où l entité administrative est l AU-4 (l unité administrative est l AU-3 dans le contexte de l Amérique du Nord). On trouve à droite de la figure les débits plésiochrones qu il est possible de transporter via les divers conteneurs C-i. Dans le cas du 2 Mbit/s et comme on le voit sur le schéma, les opérations sont les suivantes : génération des C-12 à partir des 2 Mbit/s (Mapping ), ajout des surdébits de conduit pour former les conteneurs virtuels VC-12, ajout des pointeurs de VC-12 afin de former les unités d affluents (Tributary Unit, TU), multiplexage octet par octet de 3 TU-12 afin de former un groupe d unités d affluents (Tributary Unit Group, TUG-2), multiplexage octet par octet de 7 TUG-2 afin de former un TUG-3, multiplexage octet par octet de 3 TUG-3 et ajout d un surdébit de conduit afin de former un VC-4, ajout du pointeur de VC-4 afin de former l unité administrative (Administrative Unit, AU-4), et enfin multiplexage des groupes d unités administratives (Administrative Unit Group, AUG) et ajout du surdébit de section afin de former le STM-N (Synchronous Transport Module level N ). Tous les assemblages respectant le schéma sont possibles, ainsi il est possible de multiplexer dans un STM-1 par exemple 1 fois 140 Mbit/s ou 63 fois 2 Mbit/s ou 3 fois 34 Mbit/s ou 21 fois 2 Mbit/s plus 2 fois 34 Mbit/s. Pointeurs Les pointeurs permettent de repérer le début des conteneurs virtuels dans la trame, un peu comme on utilise un index en programmation informatique pour adresser un champ de données. Ainsi le pointeur de VC-4 permet de repérer le début du VC-4 à partir de la trame de base, et le pointeur de VC-12 permet de repérer le début du VC-12 à partir du VC-4. La visibilité des différents affluents est donc directe à l intérieur d une trame grâce à l utilisation des différents pointeurs. Les pointeurs peuvent changer de valeur à la traversée d un équipement pour régler les problèmes de mise en phase (par exemple transfert «au fil de l eau» vers une autre trame de base intérieure à un équipement et non en phase avec la trame reçue) et éventuellement de justification (par exemple lorsque l horloge interne à un équipement est différente du rythme de la trame reçue). Surdébit de conduit Comme avec la section de multiplexage détaillée précédemment, à chaque conduit est associé un surdébit. Il est contenu dans le POH du conteneur virtuel VC-i. Il comporte principalement : l identifiant du conduit ; des informations permettant de vérifier la qualité du conduit ; l indication des alarmes distantes ; et des informations permettant de surveiller des connections en tandem. 3. Fonctions de multiplexage À titre de rappel, on distingue deux niveaux de multiplexage : le multiplexage bas débit, jusqu à 2 Mbit/s (ou 1,5 pour le réseau US), incluant le multiplexage des canaux à 64 kbit/s ou n 64 kbit/s dans les conduits à 2 ou 1,5 Mbit/s ; le multiplexage haut débit à partir de 2 Mbit/s. Ce niveau se décompose lui-même en multiplexage plésiochrone et multiplexage synchrone. 3.1 Fonctions de multiplexage bas débit Présentation fonctionnelle des équipements de multiplexage et de brassage De manière générale, les fonctions principales d un équipement de multiplexage et de brassage sont schématisées sur la figure 14. Fonctions d aiguillage et de multiplexage L équipement de multiplexage est organisé autour d un noyau central regroupant les fonctions d aiguillage et de multiplexage des signaux. E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

15 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Multiplexeur aiguilleur On présentera ici, à titre d exemple, la constitution d un multiplexeur de données du premier ordre du réseau Transmic appelé multiplexeur-aiguilleur. Cet équipement réalise les fonctions suivantes : aiguillage des voies bas débit affluentes vers un multiplex X.50 choisi parmi plusieurs mutliplex résultants ; multiplexage des voies bas débit dans un canal à 64 kbit/s conformément à l Avis X.50 (se reporter au paragraphe pour la constitution de la trame) ; brassage de voies bas débit entre plusieurs multiplex X.50. Le multiplexeur-aiguilleur comprend différents types d organes (figure 15). Figure 14 Fonctions de multiplexage et de brassage Interfaces de transmission Les interfaces d accès sont, d une part, les accès de voies à multiplexer (accès affluents) et d autre part les accès des signaux multiplexés (accès résultants). Ces fonctions d interface réalisent la terminaison physique des conduits supportant les voies ainsi que les fonctions nécessaires d adaptation des signaux. Le schéma présenté est celui d un multiplexeur où l on fait la distinction entre les accès affluents et les accès résultants, en principe à plus haut débit. Lorsque tous les accès sont de même nature, l équipement devient un brasseur dont le rôle est principalement d aiguiller les voies entre accès de même débit et de réorganiser les trames. Synchronisation Les opérations de multiplexage exigent une grande précision pour ce qui concerne l insertion des IT dans les trames résultantes. Les opérations réalisées, non seulement dans le noyau de multiplexage mais aussi aux interfaces, doivent donc être parfaitement synchronisées. Une horloge centrale sécurisée et asservie sur la fréquence du réseau est chargée de rythmer tout le fonctionnement du multiplexeur en délivrant toutes les fréquences nécessaires : horloge bits, horloge octets, horloge trame et même horloge multitrame, si nécessaire. Organe de commande L ensemble des fonctions de multiplexeur est piloté par un bloc assurant le contrôle du multiplexeur. Ce bloc permet, en particulier : de configurer le multiplexeur et de garder en mémoire sa constitution physique et l organisation du multiplexage. Sur les petits équipements de première génération, cette fonction de configuration est souvent absente car l agencement des cartes est fixé par construction, et les quelques options possibles sont réalisées par un ensemble de cavaliers configurés manuellement. En revanche, les multiplexeurs récents, dits flexibles, peuvent être configurés à partir d un terminal portable ou à partir d un centre de gestion, via un réseau de transmission de données ; de collecter les indications d anomalies et de défauts de fonctionnement et de produire les signalisations d alarmes correspondantes vers l exploitant. Dans le cas de petits multiplexeurs, la présentation des alarmes est purement visuelle (voyants) alors qu un multiplexeur flexible peut renvoyer toutes les indications d alarme vers un centre de gestion avec possibilité de filtrage ; d élaborer des informations de performances relatives aux conduits affluents et résultants (qualité de transmission). Cette fonction n existe que sur les multiplexeurs récents Fonctions d aiguillage et de multiplexage Le multiplexeur-aiguilleur décrit ici présente une architecture de type distribué, organisée autour d un bus commun synchrone constitué de plusieurs lignes séries portant chacune un multiplex à kbit/s. Des modules de multiplexage et d aiguillage peuvent être connectés au bus, en nombre variable, suivant la capacité totale désirée. Ce bus assure également la distribution de signaux de synchronisation à partir d une horloge centrale dupliquée. Le raccordement des organes d aiguillage s effectue par l intermédiaire de cartes d interface bus (Ibus) réalisant l adaptation des signaux et la défense du bus. Sur ce bus central peut également être installée une carte d injection de séquence de test voie par voie pour la maintenance des liaisons. Les fonctions d aiguillage et de multiplexage sont réalisées par des cartes appelées unités de raccordement (UR) auxquelles sont raccordées les cartes de voie affluentes et résultantes. Le nombre de cartes de voies connectées à une même UR dépend des débits aux interfaces Cartes de jonction avec les conduits résultants X.50 et UR associée Une ou plusieurs cartes de quatre jonctions avec les conduits numériques à 64 kbit/s peuvent être installées suivant la capacité désirée. Une UR est associée à chaque carte de jonction. L ensemble de ces deux organes réalise les fonctions suivantes : En réception de ligne Conversion des signaux de ligne en signaux binaires NRZ (non retour à zéro) et récupération du signal d horloge bit et du cadrage octet avec suppression de la gigue des signaux reçus. Le signal en ligne est conforme à l Avis G (jonction codirectionnelle, anciennement connue sous l appelation J.64). Détection du défaut «manque signal» en réception. Synchronisation de la trame reçue et identification de la première enveloppe de la trame. Détection et signalisation des défauts : signal d indication d alarme en réception ; perte de verrouillage trame locale ou distance. Alignement de trame sur l horloge trame d enveloppes locale du bus du multiplexeur. Observation de l état des bits S de signalisation voie par voie pour la supervision des liaisons. Insertion des enveloppes dans les IT convenables du bus commun, en vue de leur acheminement vers les cartes de voies affluentes destinatrices (ou résultantes en cas de brassage). En émission vers la ligne Sélection des IT et des enveloppes reçues sur le bus commun. Injection, sur demande opérateur, d état particulier des bits S d une voie pour la supervision et la maintenance des liaisons. Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

16 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Figure 15 Organes du multiplexeur-aiguilleur Constitution de la trame d enveloppes X.50 à partir des données sélectionnées sur le bus. Injection du motif de verrouillage de trame dans le bit F. Insertion du bit d indication de défaut à destination de l extrémité distante dans le motif proté par le bit F. Conversion des signaux NRZ en signaux bipolaires de ligne conforme à l Avis G.703. En supplément, la carte permet d effectuer le bouclage des signaux du côté ligne ou du côté équipement pour la maintenance Cartes de multiplexage et d interface G.703 à kbit/s Dans les centres de transmission importants, le multiplexeur peut être amené à traiter un grand nombre de conduits résultants X.50. Les systèmes de déport direct des jonctions à 64 kbit/s ayant des portées limitées, le transport des conduits X.50 à grande distance ne peut être effectué qu après multiplexage dans des conduits à kbit/s du réseau numérique général. Il devient alors avantageux d inclure dans l équipement de multiplexage X.50, une carte de multiplexage G.704 et d interface G.703 à kbit/s. Cette carte est associée à un groupement fixe de cartes UR X.50 et réalise un multiplexage «figé», c est-à-dire que le rang des IT dans la trame G.704 est défini par la position de la carte UR X.50 dans le châssis. La carte d interface G.703 à kbit/s peut être dupliquée pour des raisons de sécurité Cartes de jonction avec les voies de données affluentes Plusieurs types de cartes de jonction peuvent être utilisées en association avec une carte UR. Carte de jonctions V.24 La carte porte plusieurs jonctions numériques. Les circuits de jonction sont définis fonctionnellement par l Avis V.24. Les caractéristiques électriques sont conformes à l Avis V.10 pour des débits inférieurs ou égaux à bit/s (bas débits du réseau Transmic). La carte réalise : la fourniture du rythme de transfert des données à 1 200, 2 400, 4 800, ou bit/s à partir de la distribution d horloge du multiplexeur ; la conversion du train binaire série de données présent à l interface en une suite de sextets à insérer dans les enveloppes de type X.50 ; la conversion entre la signalisation d interface (circuits 105, 106, 107, 109, 122, 140, 141, 142) et l état de la jonction (active, inactive, en test...) ; la conversion entre l état de la jonction et la signalisation portée par le bit S de X50 ; le transfert des enveloppes au rang convenable dans les IT du bus commun du multiplexeur ; le bouclage des signaux de voie pour essai de maintenance. Sur option, la carte peut présenter le comportement d un ETTD (équipement de traitement de données) ou d un ETCD (modem). Carte de deux convertisseurs en bande de base Lorsque l abonné n est pas situé à proximité du multiplexeur, (cas général des abonnés isolés à faible trafic ne justifiant pas l installation d un multiplexeur dans leurs locaux), on procède au déport de l interface V.24 en utilisant un couple de convertisseurs en bande de base sur paire cuivre. Le convertisseur placé du côté multiplexeur est appelé convertisseur de station, le convertisseur placé à l autre extrémité est le convertisseur d abonné. Il devient alors économiquement intéressant de remplacer la carte V.24 par une E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

17 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE carte intégrant la fonction convertisseur. Les convertisseurs utilisent généralement dans cette gamme de débits un code biphase différentiel en ligne. Le déport de signalisation utilise un procédé particulier mettant en jeu un courant continu en ligne. Carte d interface à 48 kbit/s Des cartes portant chacune une interface à 48 kbit/s (moyen débit du réseau Transmic) permettant d utiliser des systèmes de transport de ces signaux sur paire de cuivre (le système de transport n est pas inclus dans l équipement). L adaptation de ces signaux dans le canal numérique à 64 kbit/s s effectue par application de l Avis X.50 bis Fonctions de commande du multiplexeur L organe de contrôle local du multiplexeur est appelé processeur d exploitation et de maintenace (PEM). Cet organe dialogue avec un centre d exploitation et de maintenance distant (CEM), chargé de la gestion de plusieurs multiplexeurs. Le PEM coordonne l exécution des commandes de configuration et centralise les informations de défauts du multiplexeur. Le contrôle des interfaces affluentes et résultantes ainsi ques des UR est effectué à partir du PEM par l intermédiare de cartes, non représentées sur le schéma, supportant chacune un processeur de contrôle (PrC). Les cartes d interface sont regroupées par châssis spécialisés incluant un ou plusieurs processeurs de contrôle, comme suit : châssis de multiplexage X.50 incluant 2 12 jonctions G.703 à 64 kbit/s, piloté par deux PrC ; châssis de multiplexage X.50 suivi d un multiplexage G.704 à kbit/s, piloté par trois PrC ; châssis de 2 24 accès bas débit ou 2 12 accès moyen débit, piloté par un PrC. Le PEM est relié au CEM par une liaison de données, par exemple en mode paquet X.25 (liaison Transpac) Centre d exploitation et de maintenance et poste opérateur Le centre d exploitation et de maintenace des multiplexeurs est constitué de plusieurs unités centrales (UC) redondantes avec leurs mémoires vives associées. À tout instant, une des UC joue le rôle de maître et maintient à jour la base de données, stockée dans une mémoire de masse commune (disque dur). En cas de défaut du maître, une autre UC prend à son tour le statut de maître avec les données sauvegardées. L opérateur gère le multiplexeur à partir d une console qui peut être : soit locale, connectée au PEM par une jonction V.24 ; soit distante au CEM lorsque le multiplexeur est situé dans des locaux non surveillés. Dans tous les cas, les commandes doivent être acheminées jusqu au CEM, seul organe capable de les exécuter. L opérateur peut demander l exécution des opérations suivantes : gestion de la configuration : déclaration, suppression de châssis, de carte ou de jonction. Mise en service/hors service, déclaration, suppression de conduit ou de ligne. Mise en service/hors service, établissement, suppression de connection. Mise en service/hors service de liaison, bouclage de jonction ou de liaison. Injection, réception de séquence de test ; gestion des états et des alarmes : envoi d alarmes à l opérateur en cas de défaut avec indication du type de défaut et de l origine affecté, consultation des états des différentes éntités du multiplexeur ; gestion de l observation et des performances : observation des états des jonctions et du bit S, relevés de performance des conduits X.50 et kbit/s Multiplexeur flexible Présentation fonctionnelle Les applications du multiplexage bas débit les plus fréquemment rencontrées dans les réseaux, concernent la constitution de multiplex à kbit/s à partir de voies affluentes présentant une grande diversité de débits et de type d interfaces. Les organismes de normalisation tels que l UIT (Union internationale des télécommunications) ou l ETSI (European Telecommunication Standard Institute) ont donc été conduits à émettre des recommandations spécifiques à ce type d équipement. L appellation multiplexeur flexible a été choisi pour désigner un multiplexeur capable de traiter une grande variété de services de transmission avec la plus grande transparence possible vis-à-vis des réseaux fournisseurs et d assurer une gestion performante de l équipement et des services. La figure 16 inspirée du document DE/TM de l ETSI (Core functions, kbit/s aggregate interface functions, tributary interface functions and special function of a flexible multiplexer ), présente la description du multiplexeur flexible. Il s agit ici d une modélisation en vue d une spécification fonctionnelle, par opposition à la description organique adoptée dans le cas du multiplexeur aiguilleur déjà présenté. Afin d éviter les confusions, les sigles utilisés dans la suite sont ceux employés dans la version anglaise des documents de normalisation. La découpe fait apparaître des blocs fonctionnels sous forme de rectangles, des points de référence identifiés par des lettres et des accès à certains signaux également repérés. Blocs fonctionnels du cœur de multiplexage Depuis les interfaces affluentes vers les interfaces résultantes, on trouve : PI TPT/TST TSA XC CAS XC SF interface physique : ce bloc assure l émission et la réception des signaux à l interface, et réalise les transcodages nécessaires. Il assure la récupération d horloge (signaux T2 ou X) et détecte les pertes de signal. terminaison de liaison affluente : ce bloc termine le chemin de données affluentes et en particulier la signalisation et les informations de contrôle associées. adaptation des signaux affluents : ce bloc adapte le signal affluent, si nécessaire, dans le canal à 64 kbit/s (exemple : adaptation V.110). fonction de brassage de canaux à 64 et n 64 kbit/s (aiguillage d IT entre accès de ce bloc). Ce bloc autorise plusieurs types d interconnexions par exemple : affluent-résultant, affluent-affluent, affluent-fonctions spéciales, résultant-résultant, résutant-fonctions spéciales. fonction de brassage de signalisation en mode associé à la voie : aiguillage des canaux de signalisation à bit/s (quartets abcd) ( ). fonction spéciale : ce bloc optionnel peut réaliser des fonctions particulières telles que la conférence téléphonique, ou le multipoint dans le cas des liaisons de données. LPPSW commutation de protection de multiplex numérique : cette fonction optionnelle permet d assurer un secours de type ou 1 + n pour le multiplex à kbit/s. PLPT terminaison de conduit numérique plésiochrone. Ce bloc assure la terminaison et l émission du signal de trame à kbit/s aux accès résultants et traite en particulier l IT0. Il assure la détection et la signalisation des défauts conduits (perte de verrouillage trame, erreurs CRC4...). Dans le sens résultant vers affluent, il réalise l alignement de trame sur l horloge de référence centrale du multiplexeur avec absorption de la gigue. Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

18 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Figure 16 Blocs fonctionnels du multiplexeur flexible LSPSW commutation de protection de conduit numérique : cette fonction optionnelle permet d assurer un secours de type du conduit numérique à kbit/s. PI interface physique : ce bloc assure les mêmes fonctions que du côté affluent, mais ici, il s agit toujours d une interface G.703 à kbit/s. Le bloc PI de la figure 16, accédant directement au point de référence G, indique que le multiplexeur flexible peut, optionnellement, assurer le transfert transparent d un signal à kbit/s. Dans ce cas, le train de bit affluent peut être converti arbitrairement en octets et aiguillé en bloc vers une interface résultante. Le bloc «système de transmission intégré» indique ici, en option, la possibilité d utiliser un multiplexeur d ordre supérieur intégré au multiplexeur flexible, par exemple un multiplexeur plésiochrone à 34 Mbit/s ou synchrone à 155 Mbit/s. Le multiplexage réalisé peut être «figé». Blocs fonctionnels pour la synchronisation MTS horloge du multiplexeur : ce bloc produit et distribue tous les signaux de synchronisation du multiplexeur.il est lui-même synchronisé à partir de plusieurs sources d horloges de référence (T1, T2, T3). TIPI entrée de synchronisation: ce bloc termine un lien de synchronisation externe conforme à G (signal TI à khz). TOPI sortie de synchronisation : cette sortie permet de transmettre l horloge vers un autre équipement. Fonctions de commande EMF fonction de commande du multiplexeur : permet, en particulier, d exploiter localement le multiplexeur à partir d un terminal connecté à ce bloc. Le bloc échange des signaux avec tous les autres blocs du multiplexeur. MCF organe de traitement de la messagerie d exploitation : cet organe termine les canaux supportant les messages de gestion et d exploitation du multiplexeur à partir de stations opérateur locales ou distantes. Ces messages peuvent être acheminés : dans les conduits ordinaires de transmission par utilisation d un IT particulier (U2) ou de voies réservées à cet usage (EOC, embedded operation channel ) comme le bit 4 des IT0 impairs des conduits à kbit/s (U1, U3) ; par des interfaces de type F (ou m) vers le réseau de gestion des transmissions (TMN) ou par une interface pour exploitation locale simplifiée à partir d un terminal «constructeur», non normalisé (LC) Présentation des interfaces affluentes Le multiplexeur flexible présente de nombreuses possibilités en matière d interfaces affluentes : Interfaces analogiques Interface de voie téléphonique analogique 2/4 fils ( Hz) pour ligne louée, avec signalisation dans la bande et codage numérique en loi A. Interface de voie téléphonique analogique 2/4 fils pour PABX (Private Automatic Branch exchange ) ou commutateur téléphonique analogique, avec signalisation TRON/RON. Interface audio 4 fils de qualité supérieure ( Hz) avec codage SB-ADPCM (G.722). Interfaces numériques synchrones Interface G.703 codirectionnelle à 64 kbit/s. Interface X.24 pour voie de données à n 64 kbit/s (n allant de 1 compris à 31 compris). Une telle voie permet par exemple d assurer le déport transparent d un circuit X.21. Interface V.24 avec circuit de caractéristiques électriques V.10 ou V.11 pour voie à n 64 kbit/s. Convertisseur bande de base intégré pour transmission de données au débit définies pour les interfaces numériques précédentes. Interface n 64 kbit/s dans un canal G.704 à kbit/s. Lorsque n devient important, il peut être intéressant d utiliser l interface G.703 à kbit/s avec un format de trame G.704 pour transporter une voie unique à n 64 kbit/s. Dans ce cas, le flux de bits à E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

19 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE l interface est arbitrairement découpé en octets qui sont alors transmis dans les n premiers IT de la trame G.704. Interface pour les accès de base (2B + D) et les accès primaires (30B + D) au RNIS (spécification en cours). Interface G.703 à kbit/s transparente. Cette interface permet de transporter un signal à kbit/s sans tenir compte de sa structure Brasseur d IT Comme pour le multiplexeur flexible, l UIT et l ETSI se sont employés à modéliser et normaliser l équipement de brassage d IT dans les conduits à kbit/s. Un document de référence a été produit par l ETSI : «Synchronous cross connection equipment. 64 and n 64 kbit/s cross connection rate, access ports», référence ETS , comportant deux parties : fonctions de bases, caractéristiques et performances ; gestion. On présentera un exemple de réalisation d un brasseur d accès au réseau Transmic, le BNX30. Le schéma d un tél équipement est présenté figure 17 : Fonctions de brassage Les fonctions de brassage sont réalisées ici par deux organes centraux constitués chacun de deux matrices en redondance active : l organe de brassage d IT d une capacité, par matrice, de 128 multiplex bidirectionnels synchrones de 32 IT chacun à kbit/s. Une partie des accès est réservée au raccordement de l organe de brassage de signalisation dans l IT16 et pour le raccordement de fonctions spéciales ultérieurement. L autre partie est utilisée pour le brassage des IT de 64 conduits numériques G.703-G.704 ; l organe centralisé de traitement des multitrames d IT16 en mode voie par voie (CAS) et de brassage des quartets de signalisation de l IT16. Les IT16 des 64 conduits sont regroupés sur deux multiplex à kbit/s par la matrice de brassage d IT Carte de deux interfaces G.703-G704 à kbit/s En référence au schéma fonctionnel du multiplexeur flexible aux accès résultants, cette carte réalise les fonctions suivantes : interface physique (PI) G.703 à kbit/s ; terminaison de conduit numérique (PLPT). Les fonctions correspondantes sont rapportées ci-après. Sens PI vers PLPT recherche de l IT0 pour le cadrage d octet et la synchronisation de trame reçue ; détection des défauts : réception du «signal d indication d alarme» (SIA), erreur dans le mot de verrouillage trame, perte de verrouillage trame (PVT) définie par l Avis G.706, erreur de transmission détectée par le CRC4 ; présence d une indication de défaut distant reçue dans l IT0 : indication d alarme distante (IAD) dans le bit 3 des IT0 impairs, erreur CRC4 distante dans les bits E de la multitrame de CRC4 ; alignement de la trame reçue sur l horloge trame locale du brasseur avant accès à la matrice. En cas de gigue excessive ou de glissement de rythme, un saut de trame est effectué ; émission du multiplex de 32 IT sur deux liens V.11 vers les deux matrices redondantes de brassage d IT. Ce multiplex ne porte plus, en principe, d IT0 significatif. Sur option, les positions correspondantes aux IT0 peuvent porter les IT0 impairs dupliqués pour respecter le débit. Ces IT peuvent alors être dirigés par la matrice de brassage vers n importe quel autre multiplex sortant et à n importe quel rang d IT y compris l IT0. Ces IT peuvent, par exemple, être Figure 17 Brasseur d accès au réseau Transmic regroupés vers un conduit particulier à kbit/s connecté sur un équipement extérieur au brasseur (par exemple un équipement de traitement de la messagerie portée par le bit 4 des IT0 impairs). Les IT16 sont envoyés vers la matrice de brassage d IT comme de simples IT de données pour être acheminés vers les organes de brassage et de traitement de la multitrame de signalisation. Sens PLPT vers PI réception du multiplex à kbit/s sur deux liens V.11 en provenance de chacune des matrices. Le choix du lien en réception est piloté par l organe central de commande. Les IT de données et l IT16 ont été rangés à leur place par la matrice de brassage d IT ; assemblage des IT0 impairs avec insertion des bits d indications de défauts à destination de l extrémité distante (IAD). Lors de l assemblage, tout ou partie des bits 4 à 8 des IT0 impairs, peut être prélevé parmi les bits correspondants des IT0 en provenance de la matrice de brassage d IT ; calcul du CRC4 et insertion des résultats dans la multitrame de CRC4 (premier bit des IT0) ; envoi du multiplex à complété par l IT0 vers PI. En supplément, la carte permet d effectuer le bouclage des signaux à kbit/s du côté ligne ou du côté équipement pour la maintenance Organe de traitement de la signalisation voie par voie Cet organe, situé dans le même bloc que l organe de brassage de signalisation voie par voie, permet, en particulier, de traiter le bit c des quartets (abcd) de l IT16 (voir le paragraphe traitant du multiplex à kbit/s). Ce bit est utilisé pour la supervision et la maintenance des liaisons spécialisées Transfix dans le réseau Transmic. Dans ce but, l organe permet : en réception, d observer l état du bit c (0 = normal, 1 = défaut, tramé = information ou commande de bouclage) ; en émission, de transmettre le bic c reçu en transparence ou d insérer une commande de bouclage dans le bit c. Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

20 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Synchronisation Le brasseur peut recevoir jusqu à quatre sources de synchronisation raccordées sur deux cartes d horloge en redondance active : deux sources G.703 ( 10) à khz ; deux sources extraites de deux conduits numériques parmi les 64 possibles. Il existe un algorithme pour le choix de la source active en fonction de l état des diverses sources ainsi que des priorités fixées par l opérateur. Les deux cartes échangent en permanence des signaux de surveillance mutuelle. Une des deux cartes possède le statut de maître, l autre restant en secours en cas de défaillance du maître. Chaque carte porte une horloge à quartz d une précision de l ordre de 5 ppm pour le cas où toutes les sources de synchronisation viendraient à disparaître. La distribution d horloge est elle-même doublée dans le brasseur Processeur de contrôle des cartes de voies à kbit/s Cet organe dupliqué porte l agent de gestion des interfaces G.703 à kbit/s. Il assure la surveillance de l état des cartes et des conduits raccordés. Les anomalies et défauts de conduit détectés par les cartes sont collectés par le processeur pour : traitement des alarmes associées ; élaboration des paramètres de gestion de performance et de qualité des conduits. Ces informations sont envoyées vers l organe de commande central Organe central de commande et interface vers le réseau de gestion Le processeur central de commande est dupliqué par mesure de sécurité. Il dialogue en permanence avec toutes les cartes processeur du système pour : assurer la configuration des cartes, des conduits, des connexions et des liaisons suivant les instructions en provenance des opérateurs. Les données correspondantes sont sauvegardées dans une mémoire non volatile ; collecter les informations de défauts en provenance des diverses cartes. À partir de ces éléments : il coordonne les actions de localisation de défaillance et assure la défense du système, il élabore l état opérationnel des équipements et émet les alarmes après filtrage des indications de défauts non confirmées ou redondantes ; exécuter les commandes opérateur pour : bouclage local des conduits à kbit/s, bouclage des liaisons n 64 kbit/s, dérivation de liaison vers un conduit particulier pour raccordement à un appareil de test extérieur au brasseur ; collecter les résultats de l observation de signalisation voie par voie (bit c) pour la supervision des liaisons et piloter l émission de commande de bouclage distant ; collecter les mesures de performance des conduits (compteurs 15 min et 24 h) et mesurer leur niveau de qualité de transmission (qualité normale, dégradée ou intolérable). Le dialogue avec l OS de gestion est assuré via une carte portant une interface de type Q Fonctions de multiplexage haut débit Organisation d une station de transmission Dans le domaine du haut débit, les signaux à transporter sont d abord les 2 Mbit/s en provenance des commutateurs et des réseaux de transport de données. L augmentation des services conduit aujourd hui à l utilisation de débits supérieurs, comme les 34, 45 Mbit/s ou davantage. La station de transmission se présente comme l association de fonctions de multiplexage, afin d obtenir des débits plus élevés permettant de diminuer les coûts de transport, et de terminaux de lignes en général à interfaces optiques. Il est associé un dispositif de sécurisation afin d assurer la protection des lignes et des conduits du réseau. La figure 18a représente un exemple d architecture de station bâtie à partir d équipements plésiochrones de type 2-8 Mbit/s et Mbit/s. L introduction de la hiérarchie synchrone et les possibilités technologiques actuelles autorisent une gestion plus automatisée du réseau de transmission et permettent de remplacer les cascades de multiplexeurs et de répartiteurs numériques manuels par des équipements de brassage électroniques. On se reportera à la figure 18b Multiplexage plésiochrone Présentation fonctionnelle des équipements de multiplexage La gamme des équipements multiplexeurs couvre les deuxième, troisième et quatrième ordres : 2/8, 8/34, 34/140 auxquels il faut ajouter 2/34 et 8/140. On trouvera ci-après une description fonctionnelle de différents types de ces multiplexeurs. Quatre objectifs sont à examiner plus particulièrement : la compacité des équipements, leur faible consommation énergétique, la simplicité de la maintenance et la qualité de l exploitation. Figure 18 Exemple d évolution de la station de transmission E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

21 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Un accès aux signaux des différentes jonctions doit être prévu à des fins de maintenance, par exemple sur un connecteur en face avant des cartes. Les recommandations relatives de l UIT-T sont les suivantes : G.703 Caractéristiques physiques et électriques des jonctions ; G.742 Équipement de multiplexage numérique du deuxième ordre fonctionnant à kbit/s avec justification positive ; G.751 Équipement de multiplexage numérique fonctionnant au débit binaire du troisième ordre de kbit/s et au débit binaire du quatrième ordre kbit/s et utilisant la justification positive ; G.821 Performance d erreur sur une communication numérique ; G.823 Régulation de la gigue et du dérapage dans les réseaux numériques fondés sur la hiérarchie de 2 Mbit/s ; M.20 Principes de maintenance pour les réseaux de télécommunication ; M.30 Principes pour un réseau de gestion de télécommunication ; M.550 Limites de qualité pour la mise en service et la maintenance des conduits, sections et sections de ligne numériques Multiplexeurs du deuxième ordre 2-8 Fonctions de base Cet équipement (figure 19) permet de multiplexer 4 signaux composants plésiochrones à kbit/s en un signal résultant à kbit/s et d effectuer l opération inverse, suivant les recommandations de l UIT-T. Les fonctions se découpent en 5 catégories : fonctions de multiplexage/démultiplexage, fonctions à la jonction à 2 Mbit/s, fonctions à la jonction à 8 Mbit/s, fonction relative à la gigue et fonctions d alarme et de surveillance de la qualité. Figure 19 Multiplexeur 2-8 Fonctions de multiplexage/démultiplexage Le multiplexage temporel est un mutliplexage bit à bit de 4 signaux numériques plésiochrones composants par la méthode dite à justification positive, en un signal numérique résultant. Ce multiplexage bit à bit se fait dans l ordre de numérotation des signaux composants, c est-à-dire : 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, 1, etc. La fréquence résultante est obtenue par un oscillateur à quartz fonctionnant en libre. L équipement de démultiplexage est chargé, à partir du signal résultant, de restituer chaque signal numérique composant à sa fréquence propre. Le démultiplexeur, après s être synchronisé sur la trame reçue grâce au signal de verrouillage, extrait du signal à 8 Mbit/s les signaux d affluents. Chaque fois qu il détecte au moins deux indications de justifications relatives à un affluent dans une même trame, il élimine l élément binaire de justification correspondant. Il réalise ensuite, par «lissage» du débit discontinu ainsi obtenu, la régénération de la fréquence initiale f e grâce à un oscillateur asservi en phase. Fonctions relatives à la jonction à 2 Mbit/s L adaptation à la jonction numérique à 2 Mbit/s nécessite les opérations suivantes : à l émission : élaboration du code HDB3 utilisé en ligne à des fins de protection contre les longues suites de zéros et d élimination de la composante continue ; à la réception : extraction de la fréquence rythme, régénération du signal, décodage du code HDB3 et détection du manque signal. Fonctions relatives à la jonction à 8 Mbit/s De même que précédemment les opérations sont les suivantes : à l émission : élaboration du code HDB3 ; à la réception : extraction de la fréquence rythme, régénération du signal, décodage HDB3 et détection du manque signal. Fonction relative à la gigue Au multiplexeur, l équipement doit pouvoir tolérer une gigue propre à chaque signal composant à 2 Mbit/s. Au démultiplexeur, l équipement doit pouvoir tolérer une gigue propre au signal résultant à 8 Mbit/s et restituer chaque signal composant avec le minimum de gigue. Les mémoires internes et les boucles à verrouillage de phase doivent satisfaire aux recommandations UIT-T G.742 et G.823. Fonctions d alarme et de surveillance de la qualité L équipement doit pouvoir détecter et permettre la localisation rapide des défauts, ainsi que la non-propagation de ces défauts en aval. L équipement doit par ailleurs, élaborer des informations d erreurs permettant leur traitement en vue d une surveillance de la qualité des conduits : comptage des trames à parité reçue erronée, comptage du nombre d erreurs sur le mot de verrouillage de trame. Interfaces Jonctions numériques à kbit/s La jonction est du type «4 fils» une paire pour l émission et une paire pour la réception de type dissymétriques ou symétriques suivant les besoins de l exploitant. Le débit numérique est de kbit/s ± Le code de l information est HDB3. L affaiblissement des paires d interconnexion est compris entre 0 et 6 db (à la fréquence de khz). On admettra que l affaiblissement de ces paires suit une loi f. Jonctions numériques à kbit/s La jonction est du type «4 fils» une paire pour l émission et une paire pour la réception de type dissymétrique. Le débit numérique est de kbit/s ± Le code de l information est HDB3. Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

22 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE L affaiblissement des paires d interconnexion est compris entre 0 et 6 db à la fréquence de khz. On admet que l affaiblissement de ces paires suit une loi f Multiplexeurs du troisième ordre 8-34 Fonctions de base Cet équipement permet de multiplexer 4 signaux composant plésiochrones à kbit/s en un signal résultant à kbit/s et d effectuer l opération inverse, suivant les recommandations de l UIT. Les fonctions se découpent en 5 catégories : fonctions de multiplexage/démultiplexage, fonctions à la jonction à 8 Mbit/s, fonctions à la jonction à 34 Mbit/s, fonction relative à la gigue et fonctions d alarme et de surveillance de la qualité. Fonctions de multiplexage/démultiplexage Le multiplexage est un multiplexage temporel bit à bit de 4 signaux numériques plésiochrones composants par la méthode dite à justification positive, en un signal numérique résultant. Ce multiplexage bit à bit se fait dans l ordre de numérotation des signaux composants, c est-à-dire : 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, 1, etc. La fréquence résultante est obtenue par un oscillateur à quartz fonctionnement en libre. L équipement de démultiplexage est chargé, à partir du signal résultant, de restituer chaque signal numérique composant à sa fréquence propre. Le démultiplexeur, après s être synchronisé sur la trame reçue grâce au signal de verrouillage, extrait du signal à 34 Mbit/s les signaux d affluents. Chaque fois qu il détecte au moins deux indications de justifications relatives à un affluent dans une même trame, il élimine l élément binaire de justification correspondant. Il réalise alors par «lissage» du débit discontinu ainsi obtenu, la régénération de la fréquence initiale f e grâce à un oscillateur asservi en phase. On se reportera à la figure 19. Fonctions relatives à la jonction à 8 Mbit/s L adaptation à la jonction numérique à 8 Mbit/s nécessite les opérations suivantes : à l émission : élaboration du code HDB3 utilise en ligne à des fins de protection contre les longues suites de zéros et d élimination de la composante continue ; à la réception : extraction de la fréquence rythme, régénération du signal, décodage du code HDB3 et détection du manque signal. Fonctions relatives à la jonction à 34 Mbit/s De même que précédemment les opérations sont les suivantes : à l émission : élaboration du code HDB3 ; à la réception : extraction de la fréquence rythme, régénération du signal, décodage HDB3 et détection du manque signal. Fonction relative à la gigue Au multiplexeur, l équipement doit pouvoir tolérer une gigue propre à chaque signal composant à 8 Mbit/s. Au démultiplexeur, l équipement doit pouvoir tolérer une gigue propre au signal résultant à 34 Mbit/s et restituer chaque signal composant à 8 Mbit/s avec le minimum de gigue. Les mémoires internes et les boucles à verrouillage de phase permettent de satisfaire aux recommandations UIT-T G.751 et G.823. Fonctions d alarme et de surveillance de la qualité L équipement doit pouvoir détecter et permettre la localisation rapide des défauts, ainsi que la non-propagation de ces défauts en aval. L équipement doit, par ailleurs, élaborer des informations d erreurs permettant leur traitement en vue d une surveillance de la qualité des conduits : comptage des trames à parité reçue erronée, comptage du nombre d erreurs sur le mot de verrouillage de trame. Interfaces Jonctions numériques à kbit/s La jonction est du type «4 fils» une paire pour l émission et une paire pour la réception de type dissymétrique. Le débit numérique est de kbit/s ± Le code de l information est HDB3. L affaiblissement des paires d interconnexion est compris entre 0 et 6 db à la fréquence de khz. On admettra que l affaiblissement de ces paires suit une loi f. Jonctions numériques à kbit/s La jonction est du type «4 fils» une paire pour l émission et une paire pour la réception de type dissymétrique. Le débit numérique est de kbit/s ± Le code de l information est HDB3. L affaiblissement des paires d interconnexion est compris entre 0 et 12 db à la fréquence de khz. On admettra que l affaiblissement de ces paires suit une loi f Multiplexeurs du quatrième ordre Fonctions de base Cet équipement permet de multiplexer 4 signaux composants plésiochrones à kbit/s en un signal résultant à kbit/s et d effectuer l opération inverse, suivant les recommandations de l UIT-T. Les fonctions se découpent en 5 catégories : fonction de multiplexage/démultiplexage, fonctions à la jonction à 34 Mbit/s, fonctions à la jonction à 140 Mbit/s, fonction relative à la gigue et fonctions d alarme et de surveillance de la qualité. Fonctions de multiplexage/démultiplexage Le multiplexage est un multiplexage temporel bit à bit de 4 signaux numériques plésiochrones composants par la méthode dite à justification positive, en un signal numérique résultant. Ce multiplexage bit à bit se fait dans l ordre de numérotation des signaux composants, c est-à-dire : 1, 2, 3, 4, 1, 2, 3, 4, 1, etc. La fréquence résultante est obtenue par un oscillateur à quartz fonctionnant en libre. L équipement de démultiplexage est chargé, à partir du signal résultant, de restituer chaque signal numérique composant à sa fréquence propre. Le démultiplexeur, après s être synchronisé sur la trame reçue grâce au signal de verrouillage, extrait du signal à 140 Mbit/s les signaux d affluents. Chaque fois qu il détecte au moins trois indications de justifications relatives à un affluent dans une même trame, il élimine l élément binaire de justification correspondant. Il réalise alors par «lissage» du débit discontinu ainsi obtenu, la régénération de la fréquence initiale f e grâce à un oscillateur asservi en phase. Fonction relative à la jonction à 34 Mbit/s L adaptation à la jonction numérique à 34 Mbit/s nécessite les opérations suivantes : à l émission : élaboration du code HDB3 utilisé en ligne à des fins de protection contre les longues suites de zéros et d élimination de la composante continue ; à la réception : extraction de la fréquence rythme, régénération du signal, décodage du code HDB3 et détection du manque signal. Fonctions relatives à la jonction à 140 Mbit/s De même que précédemment les opérations sont les suivantes : à l émission : élaboration du code CMI ; à la réception : extraction de la fréquence rythme, régénération du signal, décodage du code CMI et détection du manque signal. Fonction relative à la gigue Au multiplexeur, l équipement doit pouvoir tolérer une gigue propre à chaque signal composant à 34 Mbit/. E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

23 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Au démultiplexeur, l équipement doit pouvoir tolérer une gigue propre au signal résultant à 140 Mbit/s et restituer chaque signal composant à 34 Mbit/s avec le minimum de gigue. Les mémoires internes et les boucles à verrouillage de phase permettent de satisfaire aux recommandations UIT-T G.751 et G.823. Fonctions d alarme et de surveillance de la qualité L équipement doit pouvoir détecter et permettre la localisation rapide des défauts, ainsi que la non-propagation de ces défauts en aval. L équipement doit, par ailleurs, élaborer des informations d erreurs permettant leur traitement en vue d une surveillance de la qualité des conduits : comptage des trames à parité reçue erronée, comptage du nombre d erreurs sur le mot de verrouillage de trame. Interfaces Jonctions numériques à kbit/s La jonction est du type «4 fils» une paire pour l émission et une paire pour la réception de type dissymétrique. Le débit numérique est de kbit/s ± Le code de l information est HDB3. L affaiblissement des paires d interconnexion est compris entre 0 et 12 db à la fréquence de khz. On admettra que l affaiblissement de ces paires suit une loi f. Jonctions numériques à kbit/s La jonction est du type «4 fils» une paire pour l émission et d une paire pour la réception de type dissymétriques. Le débit numérique est de kbit/s ± Le code de l information est CMI. L affaiblissement des paires d interconnexion est compris entre 0 et 12 db à la fréquence de 70 MHz. On admettra que l affaiblissement de ces paires suit une loi f Multiplexeurs 2-34 Les fonctions de multiplexage de 2 à 34 Mbit/s et de démultiplexage peuvent être réalisées économiquement sans un passage aux interfaces physiques à 8 Mbit/s. Ce multiplexeur ne permet alors plus l accès externe à ce débit. Le schéma fonctionnel est donné figure Exploitation des multiplexeurs Modes d exploitation L exploitation est réalisée en général via des postes d exploitation pouvant être connectés sur le multiplexeur ou sur un élément de médiation (interface F). L interface au centre d exploitation est de type Q3. Une fonction de signalisation permet la génération des diverses alarmes de station et l activation des voyants d alarme majeure et mineure au niveau de l équipement. Fonctions de configuration Une caractéristique importante est la capacité de configurer les diverses entités physiques (les cartes, les bacs) et les différents paramètres associés aux fonctions de surveillance (critère de génération des alarmes, paramètres associés à la qualité). Gestion des alarmes Les alarmes sont principalement relatives : aux entités physiques du multiplexeur, au manque du signal résultant reçu, à la perte de verrouillage de trame, à la détection du SIA ou à la détection de l alarme distante. Gestion de la qualité De nombreuses interfaces d exploitation d équipement fournissent aujourd hui des informations de qualité comme les secondes erronées (SE), les secondes sévèrement erronées (SSE), les secondes indisponibles (SI) et les minutes dégradées (MD). Figure 20 Multiplexeur 2-34 L analyse de ces résultats et leur comparaison à des valeurs prédéfinies permettent l émission d alarmes. L exploitation de ces équipements n a pas toujours suivi l évolution des normes (se reporter à l exploitation des systèmes synchrones) Multiplexage synchrone Présentation fonctionnelle des équipements de multiplexage Les équipements de multiplexage peuvent se découper fonctionnellement en deux familles, celle qui traite les VC-4 et celle qui traite les VC-N d ordre inférieur. Ceci résulte d une découpe hiérarchique du réseau et du besoin en résultant d optimiser le coût de chacun des équipements. Les équipements de la deuxième famille, traitant les VC-N d ordre inférieur, permettent en général de traiter aussi le VC-4. Les équipements dans chacune des familles sont les multiplexeurs, les équipements à insertion et dérivation et les brasseurs. Le paragraphe 4 étudie l utilisation de ces différents équipements dans plusieurs exemples de réseau. Les équipements sont décrits ci-dessous en utilisant les notions de blocs fonctionnels indiquées dans les recommandations UIT-T G.782 et G.783 (janvier 94). Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

24 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Traitement des VC Multiplexeur Fonctions de base Cet équipement remplit les fonctions de terminal de ligne et peut être accompagné de régénérateurs ou d amplificateurs optiques ( 5) afin d augmenter sa portée. Il permet le mutliplexage d affluents à 140 Mbit/s ou VC-4 de STM-1 dans une trame STM-4, 16 ou 64. Il peut être représenté sous forme de blocs fonctionnels comme indiqué figure 21. Fonction du bloc TTF superviser le signal STM-N et en réception le convertir en un signal interne ; terminer (générer) la section et la superviser ; gestion des pointeurs d AU-4 qui indiquent le premier octet des POH de VC-4 associés, assemblage (désassemblage) de la trame STM-N. On rappelle que l ajustement des pointeurs permet : lors du multiplexage, de compenser les différences de phase qui peuvent exister entre les AU-4 affluents ; après le démultiplexage, de s adapter (si nécessaire) par justification au débit interne. Ce dernier est issu de la référence d horloge locale. Fonction du bloc HOI superviser le signal 140 Mbit/s affluent et le convertir en un signal interne ; remplir (vider) le conteneur C-4 (justification au niveau bit) ; génération (terminaison) du surdébit de conduit POH du conteneur virtuel VC-4 associé. Fonction du bloc SET fournir une référence d horloge à l ensemble de l élément réseau à partir d un signal de synchronisation externe. Cette fonction permet également de fournir une sortie de synchronisation vers un autre équipement. Autres fonctions Fonctions du bloc HSU/HPOM (Higher order SUpervisory/Higher order Path Overhead Monitor ) décrites dans le paragraphe Interfaces Les interfaces de transmission sont les signaux 140 Mbit/s et STM-N conformes aux normes ITU G.703 en ce qui concerne les interfaces électriques (140 Mbit/s et STM-1), et G.957 en ce qui concerne les interfaces optiques (STM-1 et STM-N ). À titre d exemple, on trouvera (tableau 6) un ordre de grandeur des portées dans différentes configurations. Il convient de noter que les pertes de l installation de câbles à fibres optiques dépendent des caractéristiques des fibres telles qu elles sont définies par les fournisseurs ; l affaiblissement sur les fibres et les réparations de câbles, par exemple, sont des facteurs importants que les clients doivent prendre en compte lorsqu ils établissent un bilan de liaison. (0) Tableau 6 Portée dans différentes configurations Application Longueur d onde nominale...(nm) Intraoffice Courte distance Longue distance Type de fibre Rec. G.652 Rec. G.652/G.654 Distance... (km) < Niveau STM-1/4/16 I-1.1 S-1.1 L-1.1 L-1.2 I-4.1 S-4.1 L-4.1 L-4.2 I-16.1 S-16.1 L-16.1 L-16.2 Figure 21 Exemple de multiplexeur de VC-4 Figure 22 Exemple de multiplexeur à insertion-extraction de VC Multiplexeur à insertion-extraction Fonctions de base La principale fonction de cet équipement est l insertion ou l extraction de 140 Mbit/s ou de VC-4 de STM-1 dans un train STM-N. Il ne présente pas d accès à 2 Mbit/s aussi il ne se justifie que sur des grosses artères, par exemple STM-16 ou STM-64. Il peut être accompagné de régénérateurs ou d amplificateurs optiques (voir paragraphe 5) afin d augmenter sa portée. Cet équipement peut prendre place dans plusieurs types de réseau, comme les gros réseaux urbains ou les réseaux d infrastructure interurbaine ou régionale. On se reportera au paragraphe 4.2 sur les réseaux de transport pour son utilisation en différents modes point à point ou anneau. Il peut se représenter sous forme de blocs fonctionnels comme indiqué figure 22. E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

25 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Fonction du bloc TTF, fonction du bloc HOI, fonction du bloc SET On se reportera à la description précédente. Fonction du bloc HPC Cette fonction permet une interconnexion flexible entre les entrées et les sorties du bloc (VC-4 transportés). Les interconnexions possibles sont résumées dans le tableau 7. (0) Tableau 7 Interconnexions possibles entre entrées et sorties du bloc HPC Localisation du VC 4j Résultant ouest Localisation du VC-4i Résultant est Affluent Résultant ouest seulement bouclage du VC 4 (i = j ) oui, fonction de transit oui, fonction d insertiond extraction Résultant est oui, fonction de transit seulement bouclage du VC 4 (i = j ) oui, fonction d insertiond extraction Affluent oui, fonction d insertiond extraction oui, fonction d insertiond extraction oui, bouclage si même affluent (i = j ) Autres fonctions Fonctions du bloc HSU/HPOM (Higher order SUpervisory/Higher order Path Overhead Monitor ) décrites dans le paragraphe Interfaces On se reportera au paragraphe Brasseur Fonctions de base Le brasseur prend place dans les nœuds du réseau interurbain (Infrastructure, Backbone ) et il assure les fonctions de base suivantes : une répartition flexible et dynamique du trafic au niveau 140 et 155 Mbit/s ; une protection automatique du réseau en quelques secondes, alors qu une telle opération pouvait demander plusieurs heures ou jours avec les répartiteurs manuels ; une surveillance permanente des différents signaux transportés ; et un passage en douceur du réseau plésiochrone au réseau synchrone. La protection du réseau par un gestionnaire centralisé se déroule de la façon suivante (au niveau du réseau on utilise, par exemple, environ 20 % des liaisons optiques comme secours) : détection des alarmes par les brasseurs ; transmission des alarmes au gestionnaire et sélection par ce dernier des routes de secours ; téléconfiguration des connexions modifiées aux brasseurs. La figure 23 symbolise à l aide de blocs fonctionnels TTF, HSU/HPOM (accès STM-1), HOI (accès à 140 Mbit/s) et HPC (matrice) les différentes traitements effectués dans le brasseur. Fonction du bloc TTF superviser le signal STM-1 affluent et en réception le convertir en un signal interne ; terminer (générer) la section et la superviser ; traiter le pointeur d AU-4, s adapter en réception au débit interne (issu de la référence d horloge locale) si nécessaire (justification). Figure 23 Exemple de brasseur de VC-4 Fonction du bloc HSU/HPOM superviser le conduit VC-4 sans le terminer ; générer dans la POH du VC-4 une étiquette de signal à la valeur «non équipé» (octet C2) si le VC-4 est non valide en émission, superviser en réception. Fonction du bloc HOI superviser le signal 140 Mbit/s affluent et le convertir en un signal interne ; remplir (vider) le conteneur C-4 (justification au niveau du bit) ; génération (terminaison) du surdébit de conduit POH du conteneur virtuel VC-4. Fonction du bloc HPC Interconnecter de façon flexible les différents VC-4 [point à point (monodirectionnel, bidirectionnel), diffusion...]. Interfaces Les interfaces de transmission sont les signaux 140 Mbit/s et STM-1 conformes aux normes UIT G.703 en ce qui concerne les interfaces électriques, et G.957 en ce qui concerne les interfaces optiques. La distance entre deux nœuds pouvant être assez importante en interurbain, ces derniers peuvent être reliés par des systèmes de ligne au débit STM-16 ou STM-64. Dans ce dernier cas, les interfaces optiques du brasseur peuvent être d assez courte portée (de type I-1 ou S.1 de la norme G.957, de portées respectives inférieures à 2 km et environ 15 km). Un autre scénario consiste à choisir des interfaces STM-16 intégrées au brasseur. Exemple de réalisation On trouvera (figure 24) à titre d exemple la description du répartiteur d ALCATEL (1 644 SX). Fonctions principales : répartition (circuit monodirectionnel ou bidirectionnel ou diffusion, notion de plan de routage actif et de secours, basculement de plan à plan, association de ports afin de réaliser une sécurisation automatique au niveau VC-4), supervision (des sections, des conduits en terminaison ou en transit, des équipements). Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

26 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Figure 24 Système répartiteur Alcatel SX Protection du réseau : protection décentralisée (1 + 1 au niveau des VC-4 en moins de 100 ms) ou centralisée (niveau connexion ou plan de routage en quelques secondes). Caractéristiques : jusqu à 512 accès bidirectionnels à 140 ou 155 Mbit/s, matrice de commutation (réseau de Clos à trois étages) sans blocage, redondance de tous les éléments, extension du système sans interruption du trafic, surveillance de la qualité sur tous les accès. Redondance : matrice en 1 + 1, contrôle en 1 + 1, horloge en 1 + 1, interfaces d entées-sorties en et alimentation en ou Traitement des VC-N d ordre inférieur Multiplexeur Fonctions de base La fonction de base consiste à multiplexer des trains plésiochrones à 2 Mbit/s, 34 Mbit/s ou STM-1 en un train résultant STM-1. Le produit permet de réduire la complexité et le coût des fonctions que réalisent les anciens systèmes multiplexeurs plésiochrones avec des facilités supplémentaires au niveau du fonctionnement et de la maintenance. Le produit peut être employé au titre d un simple terminal afin de se raccorder à un réseau synchrone, en mode point à point via une fibre optique (terminal à terminal) ou en fonctionnement en étoile (par exemple 3 STM-1 affluents utilisés au 1/3 vers un signal résultant STM-1). Il peut être représenté sous forme de blocs fonctionnels comme indiqué figure 25. Fonction du bloc TTF On se reportera à la description précédente. Fonction de bloc HOA termine (génère) le VC-4 en lisant (ajoutant) l overhead de conduit POH ; désassemble le VC-4 en VC-1/2/3 ou assemble les VC-1/2/3 en VC-4 en traitant leur pointeur respectif. Figure 25 Exemple de multiplexeur de VC-N d ordre inférieur Fonction de bloc LOI convertir et superviser le signal plésiochrone en un signal interne et vice-versa ; remplir (vider) le conteneur C-1/3 (justification au niveau bit) ; génération (terminaison) du surdébit de conduit POH du conteneur virtuel VC-1/3 associé. Fonction du bloc SET Voir précédemment Autres fonctions Bloc LSU/LPOM (Lower order SUpervisory/Lower order Path Overhead Monitor ) décrit dans le paragraphe Interfaces Les interfaces de transmission sont les signaux 2, 34 Mbit/s et STM-1 conformes aux normes UIT G.703 en ce qui concerne les interfaces électriques, et G.957 en ce qui concerne les interfaces optiques (STM-N ) Multiplexeur à insertion-extraction Fonctions de base Ce multiplexeur synchrone permet l insertion et l extraction d affluents à 2, 34 et 155 Mbit/s sur un signal de ligne le traversant au débit de N fois 155 Mbit/s (N égal généralement 1 ou 4). Il doit pouvoir être extensible du débit résultant STM-1 au débit plus élevé. Il peut être protégé en configuration point à point ou en anneau. L équipement est flexible et modulaire et peut être employé dans de très nombreuses applications, liaisons point à point, réseau en bus, réseau en étoile, réseau en anneau grâce à ses différentes possibilités de configuration. Un cas particulier de fonctionnement d un multiplexeur à insertion et extraction est le fonctionnement en mode terminal ou un seul signal résultant côté ouest ou est est connecté. Ces multiplexeurs sont principalement utilisés dans les réseaux régionaux ou locaux. Il peuvent être représentés sous forme de blocs fonctionnels comme indiqué figure 26. E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

27 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Figure 27 Agencement mécanique d un multiplexeur à insertion et extraction Figure 26 Exemple de multiplexeur à insertion-extraction de VC-N d ordre inférieur Fonction du bloc TTF, fonction de bloc HOA, fonction de bloc HPC, fonction du bloc LOI Voir précédemment. Fonction du bloc LPC Interconnecter de façon flexible les différents VC-N [point à point (monodirectionnel, bidirectionnel), diffusion...]. Interconnexion d affluents à affluents n est pas toujours fournie. Fonction du bloc SET Voir précédemment. Autres fonctions Bloc LSU/LPOM (Lower order SUpervisory/Lower order Path Overhead Monitor ) du paragraphe Interfaces Les interfaces de transmission sont les signaux 2, 34 Mbit/s et STM-1 conformes aux normes UIT G.703 en ce qui concerne les interfaces électriques, et G.957 en ce qui concerne les interfaces optiques (STM-N ). Exemple de réalisation La figure 27 donne, à titre d exemple, la description du multiplexeur à insertion et extraction au niveau STM-1 d Alcatel (1 641 SM). Les principales caractéristiques de ce produit sont décrites ci-après. Les affluents électriques principaux sont aux débits de 2, 34, 45 Mbit/s et STM-1. Les affluents et agrégats optiques sont STM-1. Les affluents STM-1 sont démultipléxés jusqu aux niveaux des entités gérées (par exemple, il est possible de démultiplexer un STM-1 jusqu au niveau VC-12). Les affluents au niveau STM-1 ne sont usuellement pas pleins, afin de pouvoir former les STM-1 résultants côté est ou ouest. Le produit est upgradable en signaux résultants STM-4. Le brassage est au niveau VC-12, VC-2 ou VC-3 selon les configurations demandées, affluents vers aggregate ou affluents vers affluents et inversement. Le brassage est non bloquant et sans erreur, c est-à-dire que le matériel permet sans limitation toutes les connexions internes demandées. On remarque que le système ne comporte pas de carte matrice. Pour des raisons de limitation des coûts, le brassage est décentralisé aux niveaux des diverses cartes affluentes ou résultantes. La protection des équipements est en général assurée par l adjonction de cartes supplémentaires de protection. Ainsi la commutation d une carte affluente (2, 34 ou 45 Mbit/s) vers la carte de secours est réalisée grâce à un commutateur optionnel situé au niveau du panneau de raccordement. La protection des cartes STM-1 est réalisée en même temps que la ligne qui leur est associée. Les protections réseau sont du type linéaire 1 + 0, 1 + 1, 1 : 1 ou une sécurisation d anneau 2 fibres unidirectionnelles (SNCP) (Sub Network Connexion Protection ). On accède aux surdébits de sections et conduits via la carte «AUX/EOW» (un accès téléphonique, 3 64 Kbit/s codirectionnels G.703 et 3 64 Kbit/s V-11). Le contrôleur d équipement assure la gestion de l ensemble du système et présente des interfaces F ou QBx. Le produit est synchronisable en fréquence à partir de l horloge de la station qui est une source de la carte d horloge de référence protégée. Les sources possibles de synchronisation sont les deux Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

28 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE sources externes qui sont les horloges de la station, un des deux agrégats est ou ouest, un des affluents STM-1 ou un affluent 2 Mbit/s sélectionnable librement. En cas d absence de ces signaux, une source d horloge interne stabilisée à 4, est sélectionnée (mode maintenance ou mode libre) Brasseur Fonctions de base Il est principalement utilisé dans les réseaux régionaux et les réseaux urbains. Il apporte une grande souplesse dans la réallocation dynamique des ressources ce qui optimise la capacité offerte par les artères de transmission. Ses fonctions principales sont les suivantes : interconnexion et brassage sans blocage des signaux plésiochrones 2 Mbit/s, 34 Mbit/s et des conduits synchrones supportés par la trame STM-1 (VC-12, VC-2 et VC-3) ; supervision permanente de la qualité des différents signaux ; passage en douceur du réseau plésiochrone au réseau synchrone. La figure 28 symbolise à l aide de blocs fonctionnels TTF, HOA, LCS (accès STM-1), LOI (accès plésiochrones à 2, 34 Mbit/s) et LPC (matrice) les différents traitements effectués. Fonction du bloc TTF superviser le signal STM-1 affluent et en réception le convertir en un signal interne ; terminer (générer) la section et la superviser ; traiter le pointeur d AU-4, extraire (insérer) le VC-4. Fonction du bloc HOA terminer (générer) le conduit VC-4 et le superviser ; traiter les pointeurs de VC-12, VC-2 et VC-3, extraire (insérer) les conteneurs virtuels associés au VC-4, s adapter en réception au débit interne (issu de la référence d horloge locale) si nécessaire (justification). Fonction du bloc LSU/LPOM superviser les conduits VC-12, VC-2 et VC-3 sans les terminer ; générer dans le POH du VC-N une étiquette de signal à la valeur «non équipé» (Signal label unequipped ) si le VC-N est non valide en émission, superviser en réception. Fonction du bloc LOI superviser les signaux 2 Mbit/s et 34 Mbit/s affluents et les convertir en un signal interne ; vider (remplir) les conteneurs C-12 et C-3 (justification au niveau du bit) ; génération (terminaison) des surdébits de conduit POH des conteneurs virtuels VC-12 et VC-3. Fonction du bloc LPC Interconnecter de façon flexible les différents VC-N [point-à-point (monodirectionnel, bidirectionnel), diffusion...]. Interfaces Les interfaces de transmission sont les signaux 2 Mbit/s, 34 Mbit/s et STM-1 conformes aux normes UIT G.703 en ce qui concerne les interfaces électriques, et G.957 en ce qui concerne les interfaces optiques. Un scénario est l interconnexion avec des brasseurs de VC-4 ou des multiplexeurs à insertion-extraction (côté affluents). Dans ce cas, les interfaces optiques du brasseur peuvent être d assez courte portée (de type I-1 ou S.1 de la norme G.957 de portées respectives inférieurs à 2 km et environ 15 km). Un autre scénario consiste à intégrer dans le brasseur la ligne ou les équipements multiplexeur, il convient alors de choisir des interfaces STM-N longues portées Exploitation L un des atouts de la SDH est dans ses possibilités potentielles de gestion incluses dans la trame SDH elle-même. Des surdébits importants permettent de gérer les entités transportées dans cette trame (sections, conduits...), mais aussi de véhiculer les messages de gestion entre les différents éléments réseau (canaux DCC). Les équipements peuvent être gérés à distance au travers d interfaces d exploitation (interface Q) ou en local (interface F). Les fonctions d exploitation se découpent en fonctions : de gestion de la configuration (configuration des équipements, configuration des points de terminaison des chemins, construction des conduits...) ; de gestion des fautes (traitement des alarmes) ; de gestion de la performance (analyse de la qualité des différentes entités sections, conduits...) ; et de gestion de la sécurité (contrôle d accès pour éviter toute intrusion non désirée, gestion des habilitations). Les blocs fonctionnels assurant ces fonctions du côté de l élément réseau sont indiqués figure 29. Fonction du bloc SEMF Ce bloc convertit les données de performances et les alarmes liées à l implémentation, en messages objet-orienté à transmettre vers les interfaces Q et DCC. Fonction du bloc MCF Ce bloc transporte les messages de gestion en provenance (destination ) de l élément réseau ou en transit. Fonction du bloc OHA Ce bloc fournit un accès aux surdébits comme les voies de service (order wire ). Figure 28 Exemple de brasseur de VC- N d ordre inférieur E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

29 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Figure 29 Blocs fonctionnels d exploitation 4. Utilisation du multiplexage dans les réseaux 4.1 Réseau d accès Le réseau d accès a pour rôle essentiel de collecter les signaux d abonnés avec les moyens adaptés aux types de répartition rencontrés sur le terrain (abonnés disperses comme en zone rurale ou relativement groupés comme en zone urbaine ou industrielle) et de les acheminer vers les réseaux de transport ou les réseaux prestataires de services appropriés. Avec l émergence de nouveaux services, le réseau d accès voit ses aspects multiservices renforcés et des évolutions dans ce sens se confirment au sein des réseaux existants. On présentera ici le réseau de liaisons spécialisées français Transmic dont les éléments de multiplexage et de brassage principaux ont été présentés dans les paragraphes traitant du multiplexage bas débit Réseau Transmic Structure Le réseau Transmic (figure 30) supporte le service de liaisons spécialisées Transfix. Il comprend des équipements de transmission spécifiques intégrant des dispositifs particuliers pour la supervision et la maintenance des liaisons (bouclages) : des brasseurs et multiplexeurs pour circuits permanents (trames X.50 et G.704 à Kbit/s) ; des conduits de transmission à kbit/s spécialisés avec certaines particularités d exploitation ; des équipements de lignes terminales d accès aux abonnés munis de dispositifs propres de surveillance. Depuis l abonné vers le réseau, on trouve : les équipements raccordement d abonnés comprenant : des équipements de terminaison de circuits de données (ETCD) monovoie, pour les bas et moyens débits de Transfix (convertisseurs en bande de base de bauds à 64 kbit/s), des ETCD monovoie pour les hauts débits de Transfix (64 kbit/s à kbit/s), des multiplexeurs d abonnés pour les clients importants, utilisateurs de plusieurs liaisons numériques. Ce multiplexeur peut être du premier ordre pour conduit résultant X.50 à 64 kbit/s (Muldex), ou du second ordre pour conduit G.704 à kbit/s ; les équipements de centre comprenant essentiellement des multiplexeurs brasseurs du second ordre du type multiplexeur flexible avec une grande variété d interfaces affluentes multiservices et plusieurs interfaces résultantes à Kbit/s. Dans le cas des grands centres où le nombre de conduits résultants devient important, on peut utiliser un brasseur d accès pour raccorder l ensemble des multiplexeurs du second ordre au réseau de transport. Le rôle des équipements de centre est double : assurer un remplissage suffisant des trames G.704 à kbit/s vers le transit, trier les canaux 64 et n x 64 kbit/s par service afin de les aiguiller vers le réseau associé pouvant être Transmic lui-même, mais aussi le réseau téléphonique commuté ou le RNIS (Numeris) ; les équipements de transit constitués essentiellement de brasseurs G.704 à kbit/s à grande capacité. Les lignes et les équipements de transmission à hauts débits utilisés (PDH ou SDH) sont des éléments banalisés du réseau général de transmission. Synchronisation : le réseau Transmic est synchronisé à partir du réseau général de synchronisation français, piloté lui-même par une station centrale de précision Des accès de synchronisation sont disponibles dans les centres. La synchronisation des équipements de raccordement intermédiaires ou d abonnés est effectuée directement à partir de la récupération d horloge du lien vers le centre. Les terminaux de traitement de données (ETTD) de l abonné sont nécessairement synchronisés par Transmic Exploitation L exploitation du réseau est réalisée à partir de centres de gestion des équipements et du réseau. Ces centres sont utilisés pour la configuration, la détection des défauts et la localisation des défaillances. Ils sont reliés aux équipements par un réseau de transmission par paquets (Transpac). Un des principaux objectifs d un réseau de liaisons spécialisées est de fournir aux abonnés un service présentant le taux d indisponibilité le plus faible possible. Dans ce but : le réseau de transmission doit présenter une grande fiabilité. Ceci est obtenu en utilisant systématiquement des redondances au sein des équipements de transmission et en doublant les conduits de transmission avec des acheminements différents ; les anomalies et les défaillances doivent être détectées très rapidement. Pour cela, les liaisons sont surveillées individuellement de bout en bout grâce à l utilisation généralisée de canaux de supervision associés au cheminement des données, par exemple : utilisation, pour les besoins de l exploitation, du bit c des canaux de signalisation voie par voie dans les conduits G.704 et kbit/s, utilisation du bit S de signalisation dans les conduits X.50, surveillance des lignes terminales d abonnés grâce à une télémesure en courant continu. Les équipements traversés (multiplexeurs, brasseurs) sont munis de dispositifs permettant l observation permanente et l envoi rapide d alarmes au centre directeur de chaque liaison ; les temps d intervention doivent être réduits, y compris durant les jours fériés. Toujours dans le but de réduire le nombre de cas de rupture de liaison, la qualité de transmission est évaluée en permanence sur les conduits et les systèmes de déport d abonné. Cette gestion de la qualité est basée sur l utilisation des Avis G.821, M.2100 et M Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

30 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Figure 30 Structure du réseau Transmic dans la partie accès Évolution vers les réseaux multimédias Comme le montre l exemple précédent, les réseaux d accès bas débit deviennent progressivement numériques et multiservices. Par ailleurs, la croissance des besoins concernant la distribution de services à haut débit comme la vidéo, a conduit à créer de nouveaux réseaux d accès, analogiques pour la plupart et indépendants des précédents (distribution par câble). La croissance des besoins, jointe aux progrès du numérique dans le domaine de l image, va peut-être remettre en question cette séparation. L introduction de la fibre optique dans le réseau d accès, si elle se confirme, va apporter un élargissement considérable de la bande que les opérateurs de réseaux vont mettre à profit pour diffuser de nouveaux services large bande. L utilisation des techniques numériques de traitement et de compression d images (MPEG2 par exemple) et d un support universel et large bande tel que l ATM (asynchronous transfer mode ) peuvent induire de grands bouleversements dans le réseau d accès, y compris dans sa topologie. 4.2 Réseau de transport haut débit Sécurisation réseau On peut distinguer deux types de sécurisation : la sécurisation au niveau des équipements et la sécurisation au niveau du réseau Sécurisation au niveau des équipements Elle permet d améliorer les diverses indisponibilités de l élément de réseau (comme celles d un port, d un segment de conduit à l intérieur d un équipement, de l ensemble de l élément réseau ou de la commande). Les valeurs d indisponibilité sont données par le constructeur. À titre d exemple, il est parfois demandé une indisponibilité d un «segment de conduit» à l intérieur d un brasseur de VC-4 de quelques minutes par an. Nota : indisponibilité = temps de non-fonctionnement/temps moyen entre deux pannes (en anglais : MTBF Mean Time Between Failures ). Le temps de non-fonctionnement est d autant plus petit que des mécanismes de protection internes rapides ont été mis en œuvre. Il dépend également du temps moyen pour réparer (en anglais : MTTR Mean Time To Repair ) qui dépend des moyens mis en œuvre par l exploitant. À titre d exemple, une valeur de 4 heures est souvent retenue dans le cas d une alarme urgente Sécurisation au niveau du réseau Elle permet d améliorer l indisponibilité d un conduit en cas de panne grave d un nœud, non prise en compte par la protection équipement, ou en cas de coupure des lignes de transmission. La sécurisation d un conduit de réseau peut être réalisée soit sous l autorité d un gestionnaire de réseau centralisé chargé de la protection, soit par des actions très rapides locales grâce à des automatismes réalisés dans les éléments de réseau eux-mêmes. Sécurisation via un gestionnaire de réseau Le principe de fonctionnement est basé sur l envoi d alarmes des éléments de réseau en défauts au gestionnaire chargé de la sécurisation. Ce dernier détermine alors une nouvelle route pour le conduit en défaut considéré, et envoie aux éléments du réseau concernés la nouvelle configuration. Les performances dépendent en grande partie du gestionnaire (génération automatique de la nouvelle configuration par le logiciel ou intervention humaine). On veillera à ne pas dégrader les performances par des saturations du réseau de contrôle et du gestionnaire. Cette saturation peut être causée par un trop grand nombre de messages d alarmes émis par les éléments du réseau. On peut remédier à de telles situations grâce à des filtrages adéquats dans les éléments du réseau. À titre d exemple, dans le cas d une intervention d un opérateur au gestionnaire de réseau, le temps de sécurisation peut varier d une dizaine de minutes à plusieurs heures. Dans le cas contraire, ce temps peut varier de quelques secondes à quelques minutes. Sécurisation réflexe Ce type de fonctionnement, basé sur les actions réflexes des éléments de réseau, concerne la protection au niveau du conduit (Path protection, SubNetwork Connection SNC ) ou la protection au niveau de la section (Section Protection ). La protection d une section linéaire permet la protection d un ensemble de N sections normales grâce à une section complémentaire de secours. On se reportera à la recommandation UIT-T G.783. La protection peut être uni- ou bidirectionnelle (bidirectionnelle veut dire que les deux sens de transmission sont protégés même en cas de panne sur un seul sens de transmission). La commutation peut être ou non réversible (réversible veut dire qu il y a retour automatique à la position initiale à la fin de l alarme (revertive ). La sécurisation doit avoir lieu en moins de 50 ms. E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms

31 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE Deux des principaux types de protection au niveau section, dans le cas des structures en anneaux, sont la protection avec partage de la bande dans l anneau (en anglais : Multiplex Section Shared Protection RING MS-SPRING) et la protection sans partage de bande (en anglais :Multiplex Section Dedicated Protection Ring MS-DPRING). Ces notions ne sont pas toutes complètement normalisées, mais nous donnerons ci-après des exemples simples permettant de comprendre le principe de ces méthodes de sécurisation. On se reportera en particulier à la recommandation G.SHR-1 (types et caractéristiques des protections réseau SDH) et G.SHR-2 (interfonctionnement de protection SDH) de l UIT-T. Protection au niveau conduit Cette protection peut être utilisée aussi bien de bout en bout que sur des segments de conduit, dans différentes architectures physiques comme des réseaux maillés (meshed networks ) ou des réseaux en anneaux (rings networks ). Elle s applique à tous les niveaux de conduits. Conformément à la figure 31, le principe est basé sur une diffusion du conduit dans un nœud 1 et une sélection dans un nœud 3 selon des critères liés à la coupure ou à la dégradation du conduit. Protection au niveau section : MS-SPRING Cette protection d anneau peut se mettre en œuvre avec 2 fibres ou 4 fibres (figure 32). Entre deux nœuds, une section de multiplexage transporte le trafic normal (les deux sens) alors que l autre supporte le trafic de secours. Les deux sens de la transmission empruntent toujours la même route le long de l anneau. La protection peut être une protection au niveau de l anneau lorsque les quatre fibres sont coupées le long d une artère, ou au niveau de l artère lorsque seules les deux fibres transportant le trafic normal sont coupées (en anglais : respectivement ring switch et span switch ). Un des avantages principaux de ce mode de sécurisation est que la bande n est consommée que sur la route empruntée par le trafic. Ainsi plusieurs nœuds voisins peuvent utiliser la même bande à condition bien sûr que leur trafic n ait pas de partie commune le long de l anneau. Les objectifs sont une commutation pouvant être réversible et des temps de commutation très rapides de 50 ms. Le temps de 50 ms est très ambitieux, car la protection peut mettre en œuvre des traitements élémentaires tout le long de l anneau. La synchronisation des opérations est assurée par des protocoles sur les octets K1 et K2 des surdébits de section tout le long de l anneau. Les critères de commutation sont des défauts ou des dégradations de performance le long des sections de multiplexage. Un trafic non prioritaire peut utiliser les sections réservées au secours, lorsque ces dernières sont disponibles. Ce principe de protection pourrait néanmoins conduire à des mauvaises connexions le long de l anneau, comme le montre la figure 33. Des mécanismes de forçage de AU-SIA dans les canaux où de telles mauvaises connexions peuvent se produire doivent être mis en œuvre par les éléments de réseau (squelching ). Ces fonctions complexifient la réalisation et demandent le chargement dans les éléments réseaux d informations de configuration de l anneau. Figure 31 Protection au niveau conduit Figure 32 Protection MS-SPRING 4 fibres (coupure de fibre) Synchronisation réseau Les réseaux de synchronisation, tels qu ils existent aujourd hui, sont nécessaires à la commutation numérique et furent déployés en étroite collaboration avec celle-ci. En effet, pour assurer l intégrité des données numériques au travers des différents commutateurs il est impératif de maîtriser l écart de fréquence entre les différents trains numériques à 2 Mbit/s arrivant sur ces commutateurs (on vise le fonctionnement synchrone de tous les commutateurs du réseau). Ceci permet d éviter ou du moins de réduire les glissements périodiques de la trame (sauts ou doublements) qui entraînent des erreurs de transmission particulièrement inacceptables dans les transmissions de données. La recommandation G.822 de l UIT-T indique que les horloges à 2,048 Mbit/s doivent être situées dans une plage d exactitude de plus ou moins (taux de glissement Figure 33 Protection MS-SPRING (coupure de nœud) Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms E

32 MULTIPLEXAGE NUMÉRIQUE max de 256 éléments binaires une fois tous les 70 jours). Le réseau de transmission qui se mit en place à la même époque sur la base de la hiérarchie plésiochrone ne nécessitait pas de synchronisation et pouvait être employé indépendamment, néanmoins il fallait qu il fournisse au réseau de synchronisation des services de distribution de référence de synchronisation. Dans le cas du réseau synchrone un écart de fréquence entre deux nœuds (brasseurs de VC...) provoque des sauts de pointeurs réguliers sur la trame SDH ( 3.2.3). Ce mécanisme n a pas de conséquence si la couche cliente reste synchrone. Par contre, dans le cas où le réseau SDH transporte des signaux plésiochrones, chaque saut de pointeur induit sur le signal plésiochrone, à l interface de terminaisons, un saut de phase difficile à filtrer. Pour éviter l accumulation des bruits de phase, les ajustements de pointeurs doivent être rares. On limite les sauts de pointeurs grâce à la synchronisation du réseau SDH. Le lissage des discontinuités de phase de manière à satisfaire les spécifications de gigue admissibles aux interfaces PDH est assuré par la fonction «désynchroniseur» des éléments de réseau synchrone. Par exemple, un désynchroniseur ETSI à 140 Mbit/s doit ramener la phase de pointeur de 24 UI (quantification par pas de 3 octets dans le cas du VC-4) à moins de 0,1 UI, la mesure étant effectuée à travers un filtre de mesure UIT-T à 200 Hz. On se reportera aux recommandations de l UIT G.811, G.823 et G.824. À terme, dans le cas du réseau France Télécom, cette synchronisation qui est du type «maître-esclave», pourrait être organisée de la manière suivante : horloges de référence, au niveau national, dont la fréquence est exacte à ; distribution de l horloge de référence vers les nœuds du réseau en utilisant le débit physique des signaux STM-N, pour des raisons de fiabilité chaque nœud sera atteint par deux liaisons ; unité de synchronisation en chaque nœud exacte à qui alimente les équipements de centre (commutateurs et équipements de transmission) Exploitation réseau Réseau de gestion des télécommunications Un système de transmission SDH (figure 34) est associé à un (ou des) système(s) de gestion (OS) d équipements et de réseau (voire de sous-réseau : un sous-réseau étant par exemple un bus ou un anneau SDH). Les fonctionnalités d application offertes par les gestionnaires concernent : les fautes : traitement des alarmes ; la performance : analyse de la qualité ; la configuration : construction des conduits, affectation des ressources ; la sécurité : contrôle d accès pour éviter toute intrusion non désirée, gestion des habilitations. Une gestion «face aux équipements» est également possible par des terminaux par exemple de type PC. Le réseau de gestion des télécommunications (RGT) doit assurer (cible) l échange des informations de gestion au moyen d interfaces normalisées en terme de protocole et de messagerie. Il peut physiquement se représenter comme indiqué sur la figure suivante. Les notions de structuration en couches ( ) et de partitionnement du réseau permettent de réduire la complexité de la gestion. Modèle d information Les différentes ressources gérées doivent être modélisées afin que les informations de gestion soient échangées de façon normalisée. Le formalisme utilisé pour représenter les ressources à gérer ainsi que leurs utilisations possibles est fondé sur la représentation objet, introduite à l ISO pour l administration des systèmes ouverts. Les applications de gestion gèrent ainsi les objets conformément à cette modélisation. La plus grande partie du modèle englobant les fonctions de transmission des équipements SDH, leur structure physique Figure 34 Réseau de gestion Figure 35 Gestionnaire et agent générique et quelques fonctions universelles de support de gestion du système est définie par un ensemble de recommandations de l UIT-T : G.774, X.721, X.734, X.735, M.3100, Q.821 et Q.822. Gestionnaires et agents (figure 35) La notion de réseau est une application distribuée où le processus de gestion peut prendre deux rôles : le rôle de gestionnaire (système de gestion) : il émet des opérations de gestion et reçoit des notifications ; le rôle d agent (système géré) : il donne la vue des objets gérés, réagit aux opérations de gestion et émet des notifications reflétant le comportement des objets gérés Exemples Le choix entre les différentes méthodes de construction de réseau et de sécurisation repose sur les différentes qualités attendues. Il convient de définir (dans le désordre) : la taille du réseau initial et la croissance attendue ; sa granularité (les différentes entités à transporter) ; les performances attendues lors de la protection ; la flexibilité (modification des origines et destinations des différents conduits au cours du temps) ; la topologie du réseau et des échanges ; la longueur des différents liens. Les figures suivantes illustrent différentes architectures possibles dans différents types de réseau Réseau interurbain Le trafic est de type distribué entre les différents commutateurs de transit du réseau interurbain (backbone ). E Techniques de l Ingénieur, traité Télécoms