SDH transmission Network

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1 1 SDH transmission Network Jacques BAUDRON ixtel Edition 7 - décembre 2004 jacques.baudron@ixtel.fr

2 Sommaire Réseaux de transmission Réseaux SDH La sécurité de fonctionnement dans les réseaux SDH Synchronization des réseaux SDH Architecture des réseaux SDH L exploitation des réseaux SDH SDH Next Generation Le multiplexage en longueurs d onde Abbreviations Glossary

3 3

4 Central Office Central Office 4 Modem Modem Lignes louées : réseau de liens permanents entre nœuds d un réseau de services. Les routes sont préétablies et configurées dans les nœuds du réseau de transmission Le transport est totalement transparent au service transporté

5 Packet multiplexing, time division multiplexing Packet multiplexing: L information est insérée dans un paquet où figurent les informations de source et de destination. Le paquet est routé au travers du réseau Sce : A Des : B Information Payload A B 5 Time Division multiplexing: L information est insérée dans un lien permanent en point à point dont les extrémités correspondent à la source et à la destination. A B

6 Multiplexage statistique, multiplexage hiérarchique Vers B Vers C Vers A Vers A A B C 6 Sce : Des : Données Sce : Des : Données Sce : Des : Données A B A C A C Multiplexage statistique : la bande passante n est consommée que lorsque l on s en sert Vers B Vers C Vers A Vers A A B C Multiplexage hiérarchique : la bande passante est monopolisée en permanence

7 La qualité dans les réseaux à multiplexage statistique Pour les services «temps réel» : (voix ) 7 Le délai de transit des différents paquets dans le réseau doit être constant Variation lente : Wander Variation rapide : Jitter Le délai de transit des différents paquets dans le réseau doit être inférieur à un seuil. Ce seuil est variable suivant le service transporté A L ordre dans lequel sont transmis les paquets doit être respecté Multiplexage statistique Multiplexage hiérarchique Occupation aléatoire de la bande passante Occupation permanente de la bande passante Temps de transit non garanti Temps de transit déterminé B Délai de transit

8 En bref : les réseaux de transmission 8 Les réseaux de transmission proposent des liaisons (semi-) permanentes en point à point. Les technologies de multiplexage par paquets et de multiplexage par réservation de bande passante offrent chacune leur avantage : Optimisation de la bande passante Optimisation de la synchronisation

9 9 Réseau SDH

10 Avant : le multiplexage plésiochrone PDH Jusqu aux années 80 : multiplexage plésiochrone 10 Multiplexage de liens à partir de 2 Mbit/s dans des conduits de tailles supérieures : 8 Mbit/s, 34 Mbit/s, 140 Mbit/s et 560 Mbit/s. Multiplexage dans le temps bit à bit. Multiplexage hiérarchique : chaque débit est transporté dans un débit immédiatement supérieur.

11 Le multiplexage plésiochrone PDH 2 Mbit/s 8 Mbit/s Mbit/s 140 Mbit/s

12 Le transport d un conduit en PDH A->C A C A->C 12 2 Mbit/s 2 Mbit/s 2/8 8/ Mbit/s 140 Mbit/s 2/8 8/34 34/140 34/140 L insertion du site B amène à un démultiplexage complet de la trame avant de la reconstituer. A->C B->C B->C A->C A B C 2 Mbit/s 2 Mbit/s 2 Mbit/s 2/8 2 Mbit/s 2/8 2/8 2/8 8 Mbit/s 8/34 8/34 8/34 8/34 34 Mbit/s 34/140 34/140 34/140 34/ Mbit/s 140 Mbit/s

13 Les motivations pour la SDH 13 Les motivations pour la SDH (Synchronous Digital Hierarchy) La simplification du multiplexage L exploitation centralisée La mesure de la qualité La sécurisation L interopérabilité

14 Le multiplexage en SDH Informations de gestion : le SOH (Section OverHead) 125 µs 14 Début de trame Pointeur La trame arrive à une cadence régulière : 8000 trames par seconde, soit une toutes les 125 µs. Chaque conduit (2, 34, 140 Mbit/s) est repéré par sa position dans la trame grâce au pointeur. Le mécanisme de pointeurs suppose que l ensemble des nœuds d un réseau SDH fonctionne exactement sur la même horloge Importance du réseau de synchronisation en SDH

15 Le transport d un conduit en SDH : ajout d un site intermédiaire 15 A->C B->C B->C A->C A B C 2 Mbit/s 2 Mbit/s 2 Mbit/s 2 Mbit/s SDH Add & Drop Multiplexer (ADM) 155 Mbit/s SDH Add & Drop Multiplexer (ADM) 155 Mbit/s SDH Add & Drop Multiplexer (ADM)

16 Ajustement de pointeur 16 PRC Primary reference clock 2048 MHz + ε PRC Primary reference clock 2048 MHz - ε 2 Mbit/s Quand il y a de légères différences entre les horloges, la valeur du pointeur évolue pour le compenser. L ajustement de pointeur décale le conteneur de trois octets.

17 Les «OverHead» Les «OverHead» sont des canaux inclus dans la bande passante. Ils transportent : Des calculs de parité pour mesures de qualité Des informations d exploitation (commandes, relevés de l état du réseau) Les pointeurs Les «OverHead» sont associés à toute unité de transport : conduit (Path OverHead POH), section de multiplexage entre deux éléments de réseaux (Section OverHead SOH) Il n y a pas d informations de routage dans les «OverHead». 17

18 La trame SDH 2 Mbit/s POH POH x 63 VC-12 VC Mbit/s POH POH x 3 VC-3 VC-4 Payload 140 Mbit/s POH SOH VC-4 STM-n SOH VC-n : Virtual Container = 1 path + 1 POH AU-4 : Administrative Unit = 1 VC-4 + pointer TU-12 or TU 3 : Tributary Unit POH : Path OverHead SOH : Section OverHead STM : Synchronous Transfer Mode Multiplex Section (MS) : fiber between equipments = 1 VC-12 or VC-3 + pointer n : quantity of VC-4 STM Mbit/s STM Mbit/s STM 16 2,5 Gbit/s STM Gbit/s

19 La trame STM columns 19 9 columns 261 columns A1 A1 A1 A2 A2 A2 J0 Z0 Z0 Multiplex Section OverHead Pointer B1 E1 F1 D1 D2 D3 H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 H3 J1 B3 C2 VC-12 B2 K1 K2 G1 Regenation Section OverHead D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 S1 Z1 Z1 Z2 Z2 M1 E2 x x F2 H4 F3 K3 VC-4 payload N1 Media dependant use (radio-link, satellite)

20 OverHead 20 Path OverHead J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1 Path indication Quality monitoring Container format Transmission error acknowledgment Maintenance Superframe indication Maintenance Automatic protection switching Tandem connection monitoring V5 J2 N2 K4 Indication and error monitoring Path indication tandem connection monitoring Automatic protection switching Section OverHead A1, A2 B1, B2 D1... D3 D4... D12 E1, E2 F1 J0 (C1) K1, K2 S1 M1 Frame alignment Quality monitoring, parity bytes QECC network management QECC network management Voice connection Maintenance Trace identifier Automatic protection switching (APS) control Clock quality indicator Transmission error acknowledgment

21 Bit interleaved parity 21

22 La trame STM-n 22 First SOH for STM-n frame SOH pointer SOH Payload Not used SOH pointer SOH SOH pointer SOH Payload Payload Dans un STM-n, le SOH du premier STM est utilisé pour tout les STM. Les autres SOH ne sont pas utilisés. SOH pointer SOH Payload

23 La mesure de qualité en SDH Réseau de services 23 Réseau SDH Section de multiplexage Section de multiplexage Point de terminaison du conduit A chaque trame de chaque entité (VC-n, STM-n) on associe la parité de la trame qui est vérifiée à la réception Mesure de qualité de la section Mesure de qualité VC-4 Mesure de qualité VC-12 Les mesures de qualité sont envoyées au système d exploitation centralisé via les SOH

24 SDH SONET STM-256 STM Gbit/s 10 Gbit/s OC-768 OC STM Gbit/s OC-48 STM Mbit/s OC-12 OverHead OverHead 155 Mbit/s OverHead 34 Mbit/s 45 Mbit/s OverHead 34 Mbit/s OU 63 x VC-12 OverHead 45 Mbit/s 52 Mbit/s OverHead OverHead OverHead 34 Mbit/s 45 Mbit/s 45 Mbit/s 28 x 1,5 Mbit/s STM-1 STM-1 OC-3 OC-1 SDH Mécanisme totalement normalisé ITU-T Autres qu Etats Unis Tous les équipements suivent les mêmes spécifications SONET ANSI Etats Unis Tous les réseaux peuvent être interconnectés

25 La protection 25 La qualité de l ensemble des ressources de transport et des services transportés est surveillée en permanence. Les mesures de qualité ont été associées à une messagerie transmise par les «OverHead» pour déclencher les mécanismes de cicatrisation automatique.

26 Les équipements SDH STM-n Matrice de connexion HO Matrice de connexion LO VC-4 VC-4 VC-4 2 Mbit/s HPC LPC VC-4 VC-4 VC-4 Trafic HO en transit STM-n Protection HO Trafic LO en transit Protection LO Equipements construits autour de deux matrices : HPC : High Order Path Connection Connection de conduits HO (High Order) : VC-4 LPC : Low Order Path Connection Connection de conduits LO (Low Order) : VC-3, VC-12 La configuration des matrices est fournie par le système d exploitation centralisé via le SOH 26

27 La modélisation des équipements SDH Brassage de VC-4 27 STM-n S P I R S T TTF M S T M S P M S A HUG HPOM HPC TTF HUG HPOM M S A M S P TTF M S T R S T S P I STM-n HPT Interface SDH HPA LUG SEMF MCF LPOM LPC SETS OHA SETPI Contrôleur de l équipement et interface exploitation Exemple d un ADM LPT LPA PPI G.703 Système de synchronisation Traitement des OverHeads Brassage de VC-3 et de VC-12

28 En bref : les réseaux SDH 28 La technologie SDH est aujourd hui largement utilisée par les opérateurs en télécoms Elle permet d atteindre des objectifs de Qualité Interfonctionnement entre réseaux Protection du trafic Facilité d administration

29 29 La sécurité de fonctionnement dans les réseaux SDH

30 Types de défauts 30 Dus à une défaillance dans le réseau Mécanismes d auto cicatrisation Défauts Dus à un défaut de composant électronique Redondance des équipements Dus à une mauvaise commande Applications dans le système d exploitation

31 Type de protection, type de défaut 31 Protection La route de secours est établie dès l origine Sur alarme de section : Sur alarme de conduit : Restauration La route de secours est établie après le défaut défaut fibre défaut sur signal transporté

32 Protection / Restauration 32 3 Rapport : alarmes et nouvelle configuration Réaction locale Rapport : alarmes Nouvelle configuration Réaction locale Défaut Défaut Protection : temps de réaction court (<50 ms) Occupation des ressources importante (duplication) Restauration : temps de réaction important (qq secondes) Occupation des ressources faible (20 à 30 %)

33 Les protections SDH Protection 33 provoquée par alarmes de conduit provoquée par alarmes de section Le conduit en défaut est remplacé par un conduit de secours La section en défaut est remplacée par une section de secours Le conduit n est pas terminé Le conduit est terminé Réseau linéaire Réseau en anneau Inherent monitoring Non intrusive monitoring Partage des protections Protections dédiées SNCP-I SNCP-N VC-Trail Protection Linear MSP MS Spring MS Dpring

34 Le protocole de signalisation d erreur Working Working 34 No Request Protect No Request Signal Failure Protect No Request Automatic Protection Switching protocol - Circule sur les octets K1 K2 du SOH. - Circule sur la voie de secours. - L'octet K1 envoie des commandes, l'octet K2 des états. Working Signal Failure Protect Reverse Request Working Signal Failure Protect Reverse Request

35 SNCP, VC-Trail protection 35 Réseau SDH Conduit non terminé : SubNetwork Connection Protection SNCP I : (Inherent) uniquement AIS et LOP SNCP N : (Non intrusive ) id + performance monitoring Diffusion à l émission, sélection à la réception Conduit terminé : VC-Trail protection

36 MS-SPRING DA CA Ressources de transport DA CA A 36 E A Ressources de protection B Défaut entre A et B DA E D C B CA DA CA D C A DA CA Défaut entre A et E E B Les deux conduits partagent la même protection Avantage : gain en bande passante DA D C CA

37 MS-SPRING: les «misconnections» DA CA Ressources de transport Bouclages du trafic DA CA 37 A A E Ressources de protection B Défaut sur A E B D C D C DA CA DA CA Lorsque deux défauts sont simultanés plusieurs services cherchent à accéder simultanément à la ressource de protection partagée Le défaut en A engendre une connexion non désirée entre C et D. C est une «Misconnection».

38 MS-SPRING: les «misconnections» 38 La solution consiste à disposer d une messagerie entre les nœuds. Sur apparition d un défaut : L alarme est diffusée à tous les nœuds Le défaut est localisé par chacun des noeuds Les conduits «High Order» (VC-4) terminés dans le nœud en défaut sont identifiés Ces conduits «High Order» identifiés sont mis en alarme

39 MS-SPRING: les «misconnections» Byte K1 SOH dest bits 1-4 bits Signal Fail (Protection) destination 1110 Forced Switch (Span) FS-S 1101 Forced Switch (Ring) FS-R 1100 Signal Fail (Span) SF-S 1011 Signal Fail (Ring) SF-R 1010 Signal Degrade (Protection) SD-P 1001 Signal Degrade (Span) SD-S 1000 Signal Degrade (Ring) SD-R 0111 Manual Switch (Span) MS-S 0110 Manual Switch (Ring) MS-R 0101 Wait-To-Restore WTR 0100 Exerciser (Span) EXER-S 0011 Exerciser (Ring) EXER-R 0010 *Reverse Request (Span) RR-S 0001 *Reverse Request (Ring) RR-R 0000 No Request NR 39 Byte K2 sce L/S Status bits 1-4 bit 5 bits source 1 Long path 111 MS-AIS 0 Short path 110 MS-RDI 101 Reserved for future use 100 Reserved for future use 011 Extra traffic on protect. channels L/S : long or short 010 Bridged and Switched 001 Bridged 000 Idle

40 MS-SPRING: les «misconnections» DA CA Après l apparition du défaut sur A : 40 A E et B envoient à destination de A le message «Signal Fail» en empruntant les deux directions E D C B E et B, sur reception des messages de B et E, concluent que le nœud A est défaillant Le nœud E, connaissant la table des conduits, insère un signal d alarme dans le conduit DA. B fait de même avec CA. DA CA

41 MS-SPRING: les «misconnections» Cas du trafic en transit dans un nœud de service 41 A Commutateur ATM, routeur IP, matrice LO A E B La sécurisation des services n est pas garantie E B D C D C Dans cet exemple, le service entre C et D n est plus assuré alors que le réseau dispose d une autre route.

42 MS-SPRING : les «misconnections» Les conduits DA et CA utilisent le même n de VC Ils partagent la même ressource de protection Si deux défauts arrivent simultanément ou si le nœud commun défaille, une «misconnection» sera créée entre C et D. Un protocole a donc été introduit pour identifier ces cas et introduire un «path AIS» dans les conduits concernés. Conséquences du protocole Chaque nœud a une adresse codée sur 4 bits Le protocole doit être terminé en 50 ms Le protocole est prévu sur un anneau Le protocole ne prend en compte que les conduits HO Maximum de 16 nœuds dans l anneau L anneau doit faire moins de 1200 km L anneau physique est la seule structure possible Mauvaise voire absence de protection des conduits LO

43 MS-SPRING 4 fibres STM-n STM-n 43 Fibres actives n x VC-4 Fibres de protection Matrice de protection (au niveau VC-4) STM-16 4F = 16 VC-4 actifs et 16 VC-4 de protection STM-4 4F = 4 VC-4 actifs et 4 VC-4 de protection

44 MS-SPRING 2 fibres STM-n STM-n 44 VC-4 actifs VC-4 de protection n x VC-4 VC-4 actifs VC-4 de protection Matrice de protection (au niveau VC-4) STM-16 2F = 8 VC-4 actifs et 8 VC-4 de protection STM-4 2F = 2 VC-4 actifs et 2 VC-4 de protection

45 Interconnexion d anneaux 45 Un seul nœud Anneau virtuel Deux nœuds

46 Anneaux - mailles 46 Anneau virtuel sur structure maillée : Une protection unique sur le réseau Pas de trafic sur le lien médian Anneau virtuel Interconnexion d anneaux par deux nœuds : Une protection par maille Le trafic passe deux fois sur le lien médian Drop & Continue

47 La fonction Drop & Continue avec la protection de conduit Le mécanisme d interconnexion de deux sous réseaux par deux nœuds est le Drop & Continue 47 Drop & Continue

48 La fonction Drop & Continue avec la protection MS-SPRING 48 MS-SPRING MS-SPRING Remarque : Chaque conduit passant d un anneau à l autre utilise 2 VC-4 : 1 VC-4 actif et 1 VC-4 protection Un anneau MS-SPRING STM-n ne peut faire transiter que n/2 conduits contre n pour un anneau SNCP

49 Occupation du réseau Types de trafic : Charge des liens en SNCP Charge des liens en MS-SPRING 49 Voisin à voisin : chaque nœud n est relié qu à son voisin n 2 Homogène : chaque nœud échange avec chacun des autres une même quantité de trafic Centralisé : chaque nœud n est relié qu à un hub, éventuellement redondant n x (n-1) 2 n - 1 n n - 1 Interconnecté : Trafic sortant de l anneau par Drop & Continue n : nombre de nœuds dans le réseau n 2 n (*) (*) : Charge du lien entre les sites d interconnexion

50 MS-SPRING ou SNCP? Trafic majoritairement voisin à voisin 50 Remplissage VC-4 proche de 100 % Trafic stable Nombre de noeuds important (mais < 16) Peu de trafic interconnecté par deux noeuds MS-SPRING Trafic centralisé Remplissage VC-4 < 90 % Trafic flexible ou inconnu Nombre de noeuds faible SNCP

51 En bref : la sécurité de fonctionnement 51 Grâce aux mécanismes de protection, les défauts dans le réseau sont cicatrisés en moins de 50 ms. Le choix parmi les mécanismes permet d obtenir une solution adaptée aux Types de défaut à prendre en compte Types de trafic à sécuriser Flexibilité Coûts

52 52 Synchronisation des réseaux SDH

53 Le réseau de synchronisation 53 Le réseau de synchronisation amène à chacun des nœuds l horloge SDH. Ce réseau est sécurisé. Ce réseau répond à des règles d ingénierie permettant de maîtriser la dégradation du signal. Trois niveaux de qualité ont été définis : G 811 : horloge au cesium. (Maître). G 812 : (répéteur) G 81s : horloge interne des équipements (PRC) (SSU) (SEC)

54 Les règles d ingénierie de la synchronisation SEC G.81s SEC G.81s PRC G.811 SEC G.81s SEC G.81s SEC G.81s SEC G.81s Niveau 1 20 x SEC max La qualité de l horloge se dégrade d équipement en équipement. Les quantités à ne pas dépasser sont définies par les règles d ingénierie. 54 SSU G.812 SEC G.81s SEC G.81s SSU G.812 SEC G.81s SEC SSU G.812 SEC G.81s SEC G.81s SSU G.812 SEC G.81s SEC SSU G.812 SEC G.81s SEC G.81s SSU G.812 SEC G.81s SEC Niveau 2 20 x SEC max Niveau m 20 x SEC max 60 x SEC max 11 niveaux max PRC : Primary Reference Clock Horloge maître G.811 SSU : Synchronisation Supply Unit G. 812 SEC : Synchronous Equipment Clock G. 81s G.81s G.81s G.81s

55 La sélection d horloge dans les équipements SDH Source d horloge externe T2 STM - n STM - n Sélection horloge SETS a g b f c e d T1 T1 SETG T0 T4 STM - n STM - n La fonction de sélection d horloge est configurée par l opérateur. L ordre de basculement en cas de dégradation permet d obtenir de la sécurisation 55 STM - n STM - n SETG : Synchronous Equipment Timing Generator SETS : Synchronous Equipment Timing Source

56 Equipement avec SSU 56 STM-n T1 T4 2 Mhz T3 SSU SETG T0 Le signal incident du STM-n est «régénéré» par le SSU

57 La sécurisation de la synchronisation Un basculement sans précaution de la source d horloge en cas de défaillance entraînerait 57 Le rebouclage doit se faire depuis une source valide Introduction du SSM : Synchronisation Status Message l apparition d une boucle d horloge (Timing Loop)

58 La signalisation de synchronisation SSM G E G 811 D G 811 DNU DNU G 811 A G 811 G 811 DNU G 811 DNU C B Principe : chaque horloge est transmise avec un message spécifiant sa qualité (G 811, G 812, G 81s). Lorsqu une horloge est reçue, un message DNU (Do Not Use) est retourné à la source. Le sélecteur d horloge balaie les signaux qui lui arrivent dans l ordre spécifié par l opérateur et choisit la meilleure qualité (son horloge interne par défaut)

59 Cicatrisation de la synchronisation G 811 G 811 G 811 G 811 Apparition du défaut 59 G 811 G 811 DNU DNU G 811 Nominal DNU G 811 DNU G 811 DNU DNU G 81s G 811 DNU L équipement ne recevant plus de synchro passe sur son horloge interne et envoie G 81s (ie : «mon horloge est de mauvaise qualité») G 811 G 811 G 811 G 811 G 811 G 811 G 811 Sur réception de G 81s, l équipement bascule sur l entrée G 811 DNU G 81s Transitoire DNU DNU G 811 G 811 G 811 DNU Stable DNU DNU G 811 DNU G 811 L équipement reçoit G 811. Il bascule dessus. Tous les équipements sont de nouveau synchronisés

60 Scénario d apparition de «Timing Loop» Horloge «normale» Horloge «secours» 60 Timing Loop Le «Site 2», ne recevant plus de signal depuis le «Site 1» se tourne vers le «Site 10», générant ainsi une boucle d horloge.

61 En bref : la synchronisation 61 La qualité de fonctionnement du réseau SDH dépend de sa synchronisation. La synchronisation doit respecter les règles d ingénierie ne pas générer de «Timing Loop» que ce soit en mode nominal ou après un défaut

62 62 Architecture des réseaux SDH

63 Exemple de réseau Interconnexion de commutateurs 63 Abonnés Réseau de commutateurs Réseau de transmission STM-n Terminal 2 Mbit/s

64 Exemple de réseau Infrastructure régionale 64 Brasseur STM-n STM-n Réseaux de services Bande passante Réseaux de transmission STM-n ADM STM-n Utilisateurs de services 2 Mbit/s

65 Architecture de réseau Matrice de trafic 65 Site 27 Site 11 Site 18 Site 16 Site 4 Site 24 Site 15 Site 17 Site 6 Site 30 Site 2 Site 9 Site 23 Site 26 Site 25 Site 14 Site 32 Site 21 Site 3 Site 1 Site 5 Site 31 Site 29 Site 19 Site 8 Site 12 Site 22 Site 10 Site 7 Site 38 Site 28 Site 20 Site 13 Site 34 Site 33 Site 37 Site 35 Site 36 Site Site Site Site Site Site Site Site Site Site Site Site Site Site Site Site Site 32 2 Site 21 2 Site Site Site Site Site Site Site Site 12 2 Site Site Site Site 38 2 Site Site Site 13 2 Site Site Site Site Site 36 1 Topologie Besoin en flexibilité Besoin en qualité de services Besoin en protection Architecture du réseau

66 Brassage au niveau LO, brassage au niveau HO VC-4 n 1 VC-4 n 1 66 STM-n HO STM-n VC-4 n 2 HO STM-n Site A Site B LO LO Un seul VC-4 entre les matrices ou un seul VC-4 dans la fibre? VC-4 n 1 VC-4 n 1 STM-n HO STM-n HO STM-n Site A Site B LO LO

67 Dimensionnement du réseau 67 A G D H E B Occupation des liens exprimée en VC-4 D G G F F I I E E H H D Matrice de trafic A B C F I MS-SPRING SNCP HO SNCP LO A B C C exprimée en VC-12 A G D F H I E B Occupation des liens exprimée en VC-4 MS-SPRING SNCP HO SNCP LO D G G F F I I E E H H D A B C A B 1-1 C exprimée en VC-4 C

68 En bref : l architecture des réseaux SDH 68 L architecture de réseau s effectue à partir de la matrice de trafic et de la description de la topologie La taille du réseau varie sensiblement avec Le choix de la protection Le besoin en flexibilité Il est souvent utile de connaître le domaine de validité de son architecture

69 69 L exploitation des réseaux SDH

70 Exploitation des réseaux SDH 70 But : pouvoir gérer le réseau (établissement des conduits, surveillance des éléments ) à distance.

71 L exploitation des réseaux SDH 71 Gestion des conduits : établissements des conduits, Gestion des équipements : états et configuration des différentes cartes, Network Management Equipment Management Management functions Data Transmission Channel ethernet : Q 3 B 3 X 25 : Q 3 B 2 X 25 Data communication functions In the frame (D1-D12) : Q ECC

72 SDH management 72 STM - n Payload STM - n SOH Q ECC Q ECC SOH MCF SEMF Q 2 Q 3 F

73 Le transport de l exploitation dans les réseaux SDH GNE 73 MCF MCF MCF Ecc STM-n STM-n Q F Q F Q F

74 Management Configuration Management Network and system configuration monitoring Installation and configuration Path implementation Network protection 74 Fault Management Security Management Network problems detection, logging and notification Supervision Fault localisation Test Reporting Access to network resources control Simultaneous use of network management resources prevention Use of Network management system

75 Network DataBase INPUT PROCESS OUTPUT Traffic forecast Existing infrastructure Existing traffic New traffic Existing infrastructure Existing traffic Operational routing Operational routing Operational routing Behavioral simulation Network planning List of equipment to be rolled out Network forecast Network planning Alarm: no operational route OR Description of the route with used equipment Network auditing Report with : Under or over used equipement list Path Availability, failure analysis 75

76 Simplification 76 IP ATM IP GMPLS DWDM SDH SONET DWDM GMPLS Protocol simplification with GMPLS

77 En bref : l exploitation des réseaux SDH 77 L administration des réseaux s effectue de manière centralisée Les systèmes permettent de Récupérer l état des objets (éléments de réseau, conduits ) Configurer le réseau (conduits, protection )

78 78 SDH Next Generation

79 Pourquoi une «next generation»? SDH / SONET a été conçu pour du trafic voix : Débits : 2 Mbps, 8 Mbps, 34 Mbps, 140 Mbps Occupation permanente Le trafic de demain sera dominé par les données : Débits : 100 Mbps, 200 Mbps, 1000 Mbps Matrice de trafic fluctuante 79 «Next generation» se doit de proposer une plate forme mixte voix données

80 Containers et virtual containers VC Mbit/s DS-1 80 VC Mbit/s E1 VC Mbit/s E2 VC Mbit/s DS3 and E3 VC Mbit/s E4, FDDI, ATM VC4-4c Mbit/s ATM VC4-16c Mbit/s IP, ATM VC4-64c Mbit/s IP, ATM VC4-256c Mbit/s IP, ATM VC-12-nv VC-3-nv VC-4-nv Virtual Concatenation

81 SDH NG : fonctions essentielles 81 Interfaces avec autres protocoles: Ethernet, MPLS, SAN (fibre channel, Ficon, Escon) Granularité : 1 Mbps Utilisation efficace des capacités de transport Reel network management : plug and play networking Provisioning en quelques secondes QoS et CoS Exploitation à distance

82 SDH NG en trois grandes fonctions Generic Framing Procedure (GFP) : Transport de paquets de données dans un mode de transport SDH : ITU-T G.7041/Y Virtual Concatenation (VC) : Les canaux SDH channels sont multiplexés dans un ordre arbitraire : ITU-T G.7042/Y.1305 Link Capacity Adjustement Scheme (LCAS) : capacité à changer en temps réel la bande passante allouée à un canal concaténé virtuellement : ANSI T1.105a-2002

83 Generic Frame Procedure Adaptée du protocole de delineation de cellules d ATM 83 Quantité d overhead fixe Un header contient la longueur du paquet et un CRC utilisés pour la delineation contient la taille du paquet et son CRC; Identification du type de payload Une Extension du header (optionnelle). GFP Frame based mapping GFP Transparent mapping GFP La longueur de la trame est connue Efficient et flexible Tous les codes de la couche physique sont transmis. Faible latence Uniquement en codage 8B/10Bg

84 GFP 84 SDH Pointer VC-4 OH GFP Core Header GFP Payload F C S Packet Destination Source DATA F C S

85 Virtual concatenation Seuls les équipements situés aux extrémités du conduit ont à savoir qu il est concaténé 85 La taille des conduits est multiple de 2 Mbps (VC-12) ou 1.5 Mbps (VC-11 ) SDH Network

86 Virtual concatenation Source equipment SDH network Destination equipment 86 Les sous canaux peuvent emprunter des routes différentes L alignement de ces sous canaux demande une «bufferisation» à la destination

87 Avantage de Virtual Concatenation 87 Service Bit Rate Utilisation sans VCAT Utilisation avec VCAT Fast Ethernet Gigabit Ethernet Fibre Channel 100 Mbit/s VC-4 (67%) VC-3-2v (100%) 1000 Mbit/s VC-4-16c (42%) VC-4-7v (95%) 200 Mbit/s VC-4-4c (33%) VC-3-4v (100%) Fibre Channel 1000 Mbit/s VC-4-16c (42%) VC-4-7v (95%) ESCON 200 Mbit/s VC-4-4c (33%) VC-3-4v (100%)

88 Link Capacity Adjustement Scheme (LCAS) Dynamic Bandwidth Allocation 88 5 sub channels Lorsque le traffic augmente. la quantité de canaux est augmentée 6 sub channels

89 Link Capacity Adjustement Scheme (LCAS) Nouveaux services 89 Restauration Fluctuation saisonnière et ajustement de bande passante

90 SDH NG en bref 90 SDH doit transporter à la fois du trafic voix et données SDH est adapté Generic Frame Procedure Virtual concatenation Link Capacity Adjustement Scheme

91 91 Le multiplexage en longueurs d onde

92 Le multiplexage en longueur d ondes Idée de base : une couleur par lien. 92 WDM n couleurs dans une paire de fibres WDM WDM n fibres dans une paire de câbles 1 ampli pour n couleurs WDM Intérêts : Lorsque le nombre de fibres est limité Lorsque la distance implique l implantation de répéteurs n amplis pour n couleurs

93 Brassage optique 93 WDM WDM WDM WDM Intérêt : WDM WDM Réarrangement dynamique WDM WDM WDM WDM

94 Affectation des longueurs d onde 94 2 solutions : Affecter une longueur d onde à un service transporté Utiliser des transpondeurs pour changer de fréquences le long du trajet

95 Les longueurs d onde 1552, , ,86 Zone plate pour l amplificateur = 30 nm nm 1600 nm Affaiblissement linéique (db/km) ,1 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 Espacement des canaux : 0,8 nm Plan : 82 canaux optiques centrés sur 1552,52 nm bande C ( nm), bande L ( nm) bande S ( nm). Longueur d onde (µm)

96 DWDM : séparation des longueurs d onde λ 3 λ 2 λ 1 Gradient d indice 96 Réseaux de diffraction λ 1 λ 2 λ 3 λ 1 λ 2 λ 3 λ 1 Cavité résonnante formée par deux miroirs

97 CWDM 97 CWDM : Coarse WDM over 20 nm channel spacing short range transmissions No regeneration 16 channels Cost effective solution

98 DWDM 98 DWDM : Dense WDM 0,8 nm channel spacing increases transport capacity Unidirectional possible 320 x 2.5 Gbps (total: 800 Gbps) 160 x 10 Gbps (total: 1.6 Tbps) 128 x 40 Gbps (total: 5.12 Tbps)

99 Multichannel DWDM transmission system 99 Source : Acterna

100 Amplificateur optique 100 Fibre dopée Erbium Laser pompe Signal en entrée Signal en sortie

101 Quelques facteurs limitants Source : Acterna Atténuation : dépend de la longueur Dispersion chromatique : les différentes longueurs d ondes ne se péplacent pas à la même vitesse. Valeur typique : 17 ps/(nm*km) Polarization mode dispersion (PMD) : due aux imperfections de la fibre : torsion, imparfaitement cylindrique La valeur dépend du débit (par exemple : 0,5 ps/(km) -1/2 à 10 Gbit/s) Self phase modulation : décalage des fréquences. Effet opposé à celui de la dispersion chromatique 101

102 G Définition des 80 canaux espacés de 50 GHz De 1528,77 nm à 1560,61 nm

103 Simplification 103 IP PPPoE IP ATM ATM IP SDH SDH SDH IP Optique Optique Optique Optique

104 Architecture d un équipement MPλS 104