Hiérarchie Numérique PDH-SDH/SONET. André-Luc BEYLOT ENSEEIHT Département Télécommunications et Réseaux

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1 Hiérarchie Numérique PDH-SDH/SONET André-Luc BEYLOT ENSEEIHT Département Télécommunications et Réseaux

2 Plan Général Introduction et Motivations PDH = Plesiochronous Digital Hierarchy SDH = Synchronous Digital Hierarchy SONET = Synchronous Optical NETworks Conclusion 2

3 Introduction et Motivations Objectifs : Multiplexage de nombreuses voies téléphoniques sur le réseau de transport Débit important Synchronisme Délai faible Multiplexage fréquentiel obsolète PDH : Hiérarchie Numérique Presque Synchrone SDH/SONET : Hiérarchie Numérique Synchrone Ces techniques peuvent permettre de transmettre autre chose que de la voix téléphonique! 3

4 Quelques Chiffres PDH : Normalisation/Conception Groupement de canaux identiques par multiplexage/démultiplexage Niveau le plus bas = MIC (32 canaux ou 24 canaux) Niveaux hiérarchiques = 1,5 ; 2 ; 6 ; 8 ; 34 ; 44 ; 140 Mb/s Extraction/Insertion : Démultiplexage (s) + Multiplexage (s) SDH : première expérimentation 1984 (Bellcore - SONET) Groupement de canaux différents Débits des canaux multiples de 1,536 Mb/s et 2,048 Mb/s Extraction/Insertion ne nécessite pas plusieurs multi/démul. Trame de base STM-1 = 155,52 Mb/s (SONET 51,84 Mb/s) 4

5 Principes/Mécanismes Généraux Transport par blocs de données (Trames) CONTIGUS Trames Contrôle : Verrouillage, Signalisation, Contrôle d erreur Données Utiles Débits constants attribués à chaque connexion Multiplexage temporel Surdébit du flux résultant pour prendre en compte les informations de service Transmission Full Duplex à chaque extrémité d une liaison 1 multiplexeur + 1 démultiplexeur 5

6 Multiplexage Multiplexage bit par bit Multiplexage octet par octet (! Débits ) Multiplexeur à insertion-extraction Soit un multiplex principal composé d un certain nbr d affluents La traversée d un ADM (Add-Drop Multiplexer) Extraction d un certain nbr d affluents Remplacement total ou partiel par des flux de même type Multiplexage en longueur d onde sur fibre optique Concaténation! 6

7 Représentation et Identification des données Octet/Octet ou bit/bit Linéairement (1 dimension) Par plan (2 dimensions) En perspective (3 dimensions) G.707 7

8 Détection des trames et Contrôle d erreur VERROUILLAGE Caractère de Verrouillage de Trames Plusieurs caractères à des distances connues Utilisation du CRC Calcul en permanence du CRC Concordance entre le résultat et le bloc trame détectée CONTRÔLE D ERREUR Par CRC à la fin de la trame Par CRC réparti sur la trame suivante Bit de parité : BIP-n (parité paire sur les bits espacés de n bits) 8

9 Synchronisation DIFFERENCES ENTRE LES HORLOGES Différentes horloges dérives PDH précisions demandées : 2 Mb/s ± 50*10-6, 8Mb/s ± 30*10-6, 34Mb/s ± 20*10-6, 34Mb/s ± 15*10-6 SDH Asservissement sur une horloge de référence commune PROBLEMES POSES : DEPHASAGES Gigue (Jitter) : variation de fréquence autour d une fréquence moyenne Dérapage (Wander) : variation lente autour d une moyenne (conditions de températures, retard de propagation variant en fonction de l heure) 9

10 Solutions SOLUTIONS PHYSIQUES Moyenner la fréquence au niveau des répéteurs (oscillateur à fréquence asservie) suppression de la gigue Bufferisation (taille suffisante pour stocker le maximum de dérive autorisée) Remarque Au niveau des répéteurs pas d adjonction d informations Au niveau des multiplexeurs, organisation en trames ; mais on a plusieurs liaisons entrantes horloge potentiellement DISPOSITIFS A JUSTIFICATION 10

11 Justification Au niveau bit ou octet Positive ou Négative En-tête Données C1 C2 B1/0 0/B1 Bx Bx B1 B2 B3 Normal 0 1 B1 B2 B3 B4 Justification Négative B1 B2 Justification Positive 11

12 Hiérarchie Numérique Plésiochrone : PDH CARACTERISTIQUES Transport des signaux téléphoniques vocaux (en remplacement des systèmes analogiques) Multiplex MIC de base : 1,544 Mb/s et 2,048 Mb/s multiplexage de base par entrelacement de caractères Niveau supérieur entrelacements au niveau binaire Trames contiguës, toutes de même longueur Verrouillage par un caractère en début de trame réparti sur plusieurs trames 12

13 PDH -Trames/Hiérarchie Trames de base : Trames MIC (24/32 voies) Extensions : Etablir des voies de débit binaires différents (multiples de 64Kb/s) => Nouvelles «trames de base» Hiérarchie européenne : à chaque niveau signalisation + verrouillage Désignation Nb voies utiles Débit Total Rendement Précision Débit de base 1 64Kb/s *10-6 TN Kb/s 0, *10-6 TN2 = 4TN Kb/s 0, *10-6 TN3 = 4TN Kb/s 0, *10-6 TN4 = 4TN Kb/s 0, *10-6 TN5 = 4TN Kb/s 0,

14 PDH - Hiérarchie Hiérarchie américaine Désignation Nb voies utiles Débit Total Précision Débit de base 1 64Kb/s 100 *10-6 T Kb/s 50 *10-6 T1C = 2T Kb/s T2 = 4T Kb/s T3 = 7T Kb/s 30 * *10-6 T3C = 2T Kb/s T4 = 6T Kb/s T3C = 2T Kb/s 14

15 PDH - Trames de base Trames à Kb/s 24 voies à 64 Kb/s (+ 1 bit de synchronisation/signalisation) 48 voies à 32 Kb/s Trames à Kb/s 98 voies à 64 Kb/s Trames à Kb/s 32 voies à 64 Kb/s n*64 kb/s = un signal à n*64 Kb/s en évitant IT0 et IT 16 Trames à Kb/s 120 voies à 64 Kb/s signalisation voie par voie 127 voies à 64 Kb/s signalisation sémaphore 15

16 PDH - Multiplexage Multiplexage primaires Débits primaires à Kb/s et Kb/s MIC, équipement de multiplexage pour voix Multiplexage Numérique Synchrone pour données Multiplexage du deuxième ordre Débits primaires à Kb/s et Kb/s MIC, 4 Multiplex du premier ordre Données avec justification positive ou négative Multiplexage d ordre 3 et 4 Ne considèrent plus les MIC téléphoniques Multiplexage d affluents de niveau inférieur Plusieurs normes avec Justification Positive/Négative 16

17 PDH -Trames et Multitrames Trames de base à Kb/s : 193 bits = 1 bit F pour synchronisation/signalisation Multitrames : 12 trames de 193 bits bit F : 1/2 pour verrouillage, 1/2 pour signalisation/verrouillage bit 8 des trames 6 et 12 utilisés pour la signalisation des voies 24 trames de 193 bits bit F : 1/4 pour verrouillage, 1/2 signalisation, 1/4 CRC-6 CRC-6 transmis dans la trame suivante x**6+x+1 signalisation par voie : bits 8 des trames 6, 12, 18, 24 Trames de base à Kb/s : 789 bits = 98 IT + 5 bits F entrelacement d octets 17

18 PDH -Trames et Multitrames Trames de base à Kb/s : 256 bits 1er octet alternativement pour verrouillage/signalisation Multitrames de 16 trames : 1er bit de l octet de verrouillage utilisé pour CRC-4 : x4+x+1 découpage en 2 sous-multitrames de 8 trames Trames de base à Kb/s : bits = 132*8 verrouillage : bits 1 à 8 et 529 à 536 Trames de base à kb/s : 4760 bits composé de 7 sous-multitrames de 680 bits 680 bits = 8*85 bits de données + 1 bit de service deux niveaux de multiplexage : 7*6 312 Kb/s Kb/s = 4*1 544 Kb/s ou 3*2 048 Kb/s 18

19 Principaux types de multiplexeurs Multiplexeurs de niveau 1 Canaux téléphoniques : Kb/s ou Kb/s tolérance 50*10-6 Canaux numériques Kb/s = 23 à 64 Kb/s + verrouillage Kb/s = accès à 64 kb/s, 384 kb/s ou 320 Kb/s Multiplexeurs de niveau 2 Canaux téléphoniques, tolérance 30*10-6 : 8448 Kb/s = 4*2048 (120), entrelacement par octet 6312 Kb/s = 4*1544, entrelacement par octet Canaux numériques : 8448 Kb/s = 4*2048 entrelacement au niveau bit, justification positive ou positive et négative 6312 Kb/s : entrelacement au niveau binaire, justification 3*2048 ou 4*

20 Principaux types de multiplexeurs Multiplexeurs de niveau 3 et 4 issus de Kb/s Niveau 3 : Kb/s = 4 * Kb/s Niveau 4 : Kb/s = 4 * Kb/s ou 16 * 8 448Kb/s Multiplexeurs de niveau 3 et 4 issus de Kb/s Niveau 3 : Kb/s = 5 * 6312 Kb/s Kb/s = 7 * 6312 Kb/s Niveau 4 : Kb/s = 3 * Kb/s 20

21 Conséquences Signalisation à tous les niveaux de multiplexage entre les équipements Diminution du rendement global Augmentation du nombre de multiplexage Chaque niveau aura son horloge => adaptation ; justification Nombreux multiplexages, démultiplexages Ex : Pour extraire un canal à Kb/s sur un multiplex à Kb/s, on peut passer par 3 niveaux (34, 8 puis 2 Mb/s) Débit TN4 = Kb/s << 10 Gb/s ou 100 Gb/s de la fibre optique, il aurait fallu poursuivre la hiérarchie Pour simplifier => rythmes tous synchrones, apparition de la SDH 21

22 Conclusion Réseaux PDH : premiers réseaux numériques étendus Ont évolué et grandi en distance Encore très utilisés car très stables Débits adaptés pour faible ou débits moyens (commutation de desserte) Utilisé sur la partie terrestre du GSM 22