TP309 – Redes de Transporte Parte 1

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1 TP309 – Redes de Transporte Parte 1
INATEL Competence Center Av. João de Camargo, 510 Santa Rita do Sapucai - MG Tel: (35)

2 Rede de Pares de Fios 1  6 2   5   3  4

3 Centro de fios 1   6  2  5  3  4

4 Características do Sinal de Voz
PCM Básico Características do Sinal de Voz 10 10.000 Hz Amp. 300 3.400 baixa freqüência (graves) faixa transmitida (75% da energia) alta freqüência (agudos) distorção de timbre Fa > 6,4 KHz O sinal de voz no sistema telefônico possui componentes de freqüência entre 300 e Hz, ocupando uma faixa de Hz. O canal telefônico disponibiliza um faixa de 4 Khz o que garante uma faixa de guarda de 300 Hz na parte inferior e uma faixa de 600 Hz na parte superior. Estas faixas protegem o sinal de informação ao longo do canal, na transmissão. VOZ 300 3400 4000

5 Modulação por código de Pulso PCM
PCM Básico Modulação por código de Pulso PCM 10 10.000 Hz Amp. 300 3.400 Filtro Filtragem Modulação por código de Pulso PCM No sistema PCM (do inglês – Pulse Code Modulation), a tensão de cada amostra é representada por um código de n elementos binários. Com n elementos binários tem-se um total de 2n combinações possíveis. É possível, então, representar-se um total de N=2n valores de tensão. É inerente ao sistema PCM limitar a representação das amostras do sinal a um conjunto discreto de N valores. Portanto, a amostra , que pode assumir qualquer valor de tensão , terá que ser aproximada do valor codificável mais próximo, e o sinal, que era discreto no tempo (pela amostragem a intervalos regulares no tempo ) e contínuo em tensão (a amostra pode ter qualquer valor de tensão ), passa a ser discreto também em tensão. O sistema PCM envolve as seguintes etapas: a) Filtragem Destina-se a limitar o espectro do sinal a ser transmitido a uma determinada frequência máxima fM. No caso de transmissão de voz no serviço telefônico, esse limite é fM=3,4 kHz. b) Amostragem O sinal com o espectro limitado em frequência a fM é amostrado a intervalos regulares de tempo Ta = 1/fa. A frequência de amostragem deve ser fa2 fM. No caso do serviço telefônico, adota-se, como padrão internacional, fa = 8 kHz. Amostragem

6 O Teorema da Amostragem garante que é
PCM Básico Teorema da Amostragem O Teorema da Amostragem garante que é possível recuperar um sinal analógico, no ponto de recepção, através de suas amostras, se o sinal analógico for limitado em freqüência - fm e se a freqüência de amostragem - fa for maior que o dobro da freqüência máxima - fm. O ser humano gera, através da voz, componentes de freqüência de 10 a Hz. A telefonia tem a finalidade de transmitir informação com inteligibilidade (75% da energia), portanto quando transmitimos o sinal de voz são eleminadas componentes de alta e de baixa freqüências, distorcendo a informação (a voz fica sem o timbre). Nestas condições o valor máximo do sinal de voz que é transmitido é de 3,4 KHz.

7 Quantização e Codificação
PCM Básico Quantização e Codificação Quantização e Codificação Com um código de n bits podem ser representados N = 2n valores de tensão. Portanto, os valores codificáveis constituem um conjunto discreto de N valores. Denomina-se quantização a aproximação do valor da tensão de cada amostra pelo valor codificável mais próximo. O codificador produz, para cada amostra, uma palavra de código de n bits correspondente ao valor codificável mais próximo. Conforme veremos detalhadamente mais adiante, o codificador atribui uma mesma palavra de código a todos os valores de tensão dentro de um determinado intervalo de tensão, denominado intervalo de quantização. Para uso em telefonia, adota-se, internacionalmente um código de n = 8 bits , que corresponde a N = 28 = 256 intervalos de quantização. e) Decodificação No terminal de recepção, o decodificador, ao receber uma palavra de código PCM (8bits), reconstroí uma amostra com tensão igual aovalor médio do intervalo de quantização correspondente àquele código. A diferença entre o valor de tensão reconstruido e o valor original de tensão é o que se denomina erro de quantização. Os processos de quantização e codificação são realizados, na transmissão, pelo codificador, enquanto que, na recepção, o decodificador realiza o processo inverso. O conjunto codificador + decodificador é normalmente incluído num mesmo circuito integrado, denominado codec.

8 Multiplexação

9 Multiplexação Determinística
B1 C5 C4 C3 C1 Meio de Transmissão Neste tipo de multiplexação temporal o sistema disponibiliza um intervalo de tempo igual para cada entrada disponível, independente de se ter informação para ser transmitida ou não. A taxa de transmissão de cada sinal de informação é igual e o sinal multiplexado tem taxa de transmissão, no meio de transmissão, igual à taxa de transmissão de cada informação transmitida multiplicada pelo número de entradas disponível. D5 D4 D3 D2 D1

10 Sistema PCM Amostrador ( 8 KHz ) 1 30 Quantizador ( 256 níveis )
PCM Básico Sistema PCM Amostrador ( 8 KHz ) 1 30 Quantizador ( 256 níveis ) Codificador Binário ( 8 bit’s ) Sinal PCM Conversor A / D Sinais Analógico PAM - Infinito Níveis PAM Níveis 2 Canais de Serviço O equipamento profissional que gera sinais PCM trabalha com as seguintes características : N = 32 canais ( 30 de voz + 2 de serviço ) fa = 8 KHz  Ta = 1 / fa = 1 / 8000 = 125 µ s Número de Níveis de Quantização = 256 níveis Número de bit’s na palavra binária = 8 bit’s Com estas características cada canal PCM transmite bit’s a uma taxa de 64 Kbps (8000 amostras/segundo 8 bit’s/amostra = bit’s / segundo) Como o sinal PCM é formado por 32 canais PCM a sua taxa de transmissão de bit’s é de 2,048 Mbps (32x64Kbps = 2048 Kbps)

11 Feixe E1 e T1 Padrão Europeu ..... E1 32 x 64 Kbps = 2048 Kbps Padrão Americano e Japones ..... T1 24 x 64 Kbps = Kbps

12 Multiplexação Formação do E1 1 30 31 2 3 15 16 17 18 28 29 Tq = Ta = 1 / fa = 125 m s Tc = Tq / 32 = 3,90625 m s 4 5 6 7 8 Tb = Tc / 8 = 488 ns A taxa de transmissão de cada canal e a taxa de transmissão do sinal PCM podem ser determinadas também da seguinte forma : 1. Taxa de transmissão por canal cada canal transmite no intervalo de 125 ms apenas uma amostra ou 8 bit’s, portanto a taxa de transmissão é dada por : Ttx = No. de bit’s / tempo = 8 / = 64 Kbps 2. Taxa de transmissão do sinal PCM o sinal PCM transmite em 125 ms um total de 256 bit’s (32 canais x 8 bit’s/canal), assim a sua taxa de transmissão é de Ttx = No. De bit’s / tempo = 256 / = 2,048 Mbps Canal “0” : Sincronismo de quadro Canal “16” : Sinalização por Canal Comum Canais de 1 a 15 e de 17 a 31 : Voz

13 Alinhamento de quadros

14 Hierarquia Digital Plesiócrona – PDH (Européia)
Alinhamento de Quadros Hierarquia Digital Plesiócrona – PDH (Européia) 1 2 3 4 TDM DIGITAL 3a. ORDEM 04 Tributários de 2a. 0rdem 120 cv/ 08 cs 8,448 Mbps E2 1 TDM DIGITAL 1a. ORDEM 2 32 32 CANAIS DE 64 Kbps (PCM) TDM DIGITAL 2a. ORDEM 2 3 4 04 Tributários de 1a. 0rdem 30 cv/ 02 cs 2,048 Mbps E1 04 Tributários de 4a. 0rdem 1920 cv/ 128 cs 139,264 Mbps TDM DIGITAL 4a. ORDEM 04 Tributários de 3a. 0rdem 480 cv/ 32 cs 34,368 Mbps 2 3 4 E3 E4 Os multiplexadores PDH são equipamentos de multiplexação temporal digitais que possuem relógio individualizado, assim, sinais gerados por multiplexadores diferentes não são sincronizados de relógio, apesar de serem sinais síncronos. Na multiplexação digital é necessário sincronizar os tributários a serem multiplexados temporalmente. Esta sincronização é feita com auxílio de pulsos adicionados denominados de PULSOS DE JUSTIFICAÇÃO ou PULSOS DE ENCHIMENTO., como será detalhado em seguida. Encontramos padronizados pela ITU-T três hierarquias de equipamentos PDH, a saber : Hierarquia Européia, Hierarquia Americana e Hierarquia Japonesa. Nas figuras que seguem mostra-se os estruturas destas hierarquias PDH para equipamentos multiplex digitais.

15 Quadro do sinal de 2a. Ordem E2
Alinhamento de Quadros Quadro do sinal de 2a. Ordem E2 BLOCO I 1 D N Alinhamento de quadro Bit’s de serviço D N Não alarme 0 1 Alarme urgente 1 1 Alarme ñ urgente 0 0 200 bit’s informação 2 3 4 208 bit’s BLOCO 2 BLOCO 3 5 6 7 8 BLOCO 4 204 bit’s 1,2,3,4 - sinal de controle (justificação) 5,6,7,8 - bit’s de justificação - “1” temporariamente transmitidos por canal e quadro 848 bit’s 100,3788 us O quadro de do sinal de 2a. Ordem (E2) é composto por 4 (quatro) blocos de 212 bits que são transmitidos em um tempo de 100,3788 micro segundos, que equivale a transmitir, a transmitir 8,448 Mbps. No primeiro bloco são transmitidos 12 bits de sincronismo de quadro e 200 bit´s de informação, nos segundo e terceiro blocos são transmitidos 04 bit´s de justificação e 208 bit´s de informação e no quarto bloco são transmitidos 8 bit´s de justificação e 204 bit´s de informação. No total temos: 1. 28 bit´s de supervisão  (28 / 848).100 = 3,3 % bit´s de informação  (820 / 848).100 = 96,7 %

16 Quadro do sinal de 3a. Ordem E3
Alinhamento de Quadros Quadro do sinal de 3a. Ordem E3 BLOCO I 1 D N Alinhamento de quadro Bit’s de serviço D N Não alarme 0 1 Alarme urgente 1 1 Alarme ñ urgente 0 0 372 bit’s informação 2 3 4 380 bit’s BLOCO 2 BLOCO 3 5 6 7 8 BLOCO 4 376 bit’s 1,2,3,4 - sinal de controle (justificação) 5,6,7,8 - bit’s de justificação “1” temporariamente transmitidos por canal e quadro 1536 bit’s 44,6927 us Aplica-se no quadro E3 o mesmo raciocínio usado no quadro E2.

17 Quadro do sinal de 4a. Ordem E4
Alinhamento de Quadros Quadro do sinal de 4a. Ordem E4 BLOCO I 1 D N Alinhamento de quadro Bit’s de serviço D N Não alarme Alarme urgente Alarme ñ urgente 474 bit’s informação 2 3 4 484 bit’s BLOCO 2 BLOCO 3,4 e 5 5 6 7 8 BLOCO 6 480 bit’s 1,2,3,4 - sinal de controle (justificação) 5,6,7,8 - bit’s de justificação (“1” ) temporariamente transmitidos por canal e quadro 2928 bit’s 21,0248 us y1 y2 y1, y2 - bit’s de dados Aplica-se ao quadro E4 o mesmo reciocínio utilizado nos quadros E2 e E3, porém agora o quadro é composto por 6 (seis) blocos.

18 Hierarquia Digital Plesiócrona – PDH (Americana e Japonesa)
Alinhamento de Quadros Hierarquia Digital Plesiócrona – PDH (Americana e Japonesa) 6 TDM DIGITAL 1a. ORDEM 1 BIT DE SINC. 1 4 2 24 2a. 7 3a. 5 3 4a. 4a. Ordem americana japonesa A grande diferença entre as hierarquias americana e japonesa para com a hierarquia européia é basicamente a capacidade de supervisão do sistema. Enquanto que na hierarquia européia a sinalização é feita por canal comum ou canal associado, e o sincronismo é realizado por um canal (oito bits), nas outras duas hierarquias a sinalização é feita pelo mesmo canal em que trafega o sinal de voz - associada ao canal e o sincronismo é feita por um só bit. 1a. Ordem (A/J) 24 cv - 1,544 Kbps 2a. Ordem ( A/J) 96 cv - 6,312 Mbps 3a. Ordem (A) 672 cv - 44,736 Mbps / (J) 480 cv - 32,064 Mbps 4a. Ordem (A) 4032 cv - 274,176 Mbps / (J) 1440 cv - 97,728 Mbps

19 SDH – Hierarquia Digital Síncrona

20 SDH - Synchronous Digital Hierarchy
Provê aos diversos serviços de telecomunicações o transporte de sinais digitais. B-ISDN B-ISDN ATM ATM PDH PDH SDH

21 Histórico Estudos de uma rede síncrona iniciaram-se na década de 80 pelo Bellcore com o objetivo de criar uma interface padrão para os sistemas de comunicações ópticas. Criaram a SONET com uma estrutura de quadro básica, com taxa de 51,84 Mbits/s, apropriada para o transporte de sinais com taxa até DS3 (44,736 Mbits/s). Em 1986 o ITU-T inicia os estudos para a criação da SDH com o objetivo de criar um padrão mundial para os sistemas de transmissão síncrona que proporcionasse aos operadores uma rede mais flexível e econômica. Criaram a SDH que possui um quadro básico com estrutura/capacidade de transporte três vezes maior que a SONET. Quadro básico de SDH com capacidade de transporte apropriada para o sinal E4 (139,264 Mbits/s). Em 1988 foram aprovados as primeiras recomendações da SDH que são: G.707, G.708 e G.709. Introdução À HIERARQUIA DIGITAL SÍNCRONA Histórico Os trabalhos para a padronização da Hierarquia Digital Síncrona - SDH tiveram início no XVIII Grupo de Estudos do International Telegrafh and Telefhone Consultative Committee - CCITT, atualmente ITU-T, em junho de Estes estudos tinham por objetivo criar um padrão mundial para os sistemas de transmissão síncrona que proporcionasse aos operadores uma rede mais flexível e econômica , como solução para as necessidade do mercado à respeito de uma rede de faixa larga, com gerência tipo TMN, com arquiteturas de rede diversificada e mixta, capacidade de conviver com todos os mais importantes sinais digitais e com os novos que aparecerão. Em novembro de 1988 foram aprovados as primeiras recomendações da SDH que são: G.707, G.708 e G.709. Essas recomendações definem as taxas de transmissão, o formato do sinal, as estruturas de multiplexação e o mapeamento de tributários para a Interface Nó de Rede - NNI. A NNI forma um conjunto de padronizações necessárias à interligação dos elementos de rede da SDH. O ITU-T definiu, além das recomendações que controlam a NNI, uma série de recomendações destinadas a sistemas de transmissão digitais SDH. Abaixo, listamos algumas das recomendações aplicáveis.

22 Hierarquia Digital Síncrona
Melhor Gerência de Rede Provisionamento mais rápido Melhor utilização da Rede Disponibilidade da rede Atendimento a serviços futuros Melhor gerência de rede Uma gerência de rede melhor leva os operadores a usar a rede de forma mais eficiente e fornecer melhores serviços aos usuários. Poderão ser implementados conceitos de Telecommunications Management Network – TMN. Provisionamento mais rápido Como novos serviços poderão ser definidos através de software o provisionamento se dará de forma muito mais rápida. A única nova conexão necessária estará entre as dependências do cliente e o nó de acesso à rede mais próximo. Melhor utilização da rede Com total controle do roteamento, os circuitos dos usuários podem ser configurados a fim de obter uma melhor otimização dos recursos da rede. Disponibilidade da rede Com a possibilidade de re-roteamento da rede em tempo real, o sistema de suporte a operação da rede será capaz de eliminar uma falha através da simples reprogramação das rotas. Os sistemas de proteção automática padronizados cuidarão das falhas mais simples.

23 Atendimento a serviços futuros
Serviços futuros de alta capacidade e sob demanda, ainda não padronizados, poderão ser facilmente transportados na rede SDH em função do total controle sob a alocação de recursos da rede, facilidade de acesso aos tributários e criação de novos processos de mapeamento.

24 Capacidade de Transporte da SDH
2, 34, 140 Mbps DS1/DS2/DS3 (EUA) ATM Capacidade de Transporte da SDH A SDH foi projetada para que suportasse a transmissão de quase todo o conjunto de sinais existentes, os mais importantes, nas atuais redes de comunicação. Entre muitos podemos citar alguns que já possuem o mapeamento definido. Ø      2, 34, 140 Mbits/s Ø      DS1/DS2/DS3 (EUA) Ø      ATM Ø      FDDI Ø      DQDB Dos sinais apresentados acima apenas as interfaces dos sinais FDDI e DQDB, ainda, não estão padronizadas para o Brasil e os sinais DS1, DS2 e DS3 não serão padronizados por serem sinais da hierarquia PDH americana. É importante enfatizar que em função das estruturas de transporte que a SDH possui, acredita-se que todo e qualquer sinal que possa vir a aparecer nos sistemas de telecomunicações poderão ser transportados pela SDH.

25 Módulo de Transporte Síncrono SDH
Tabela 1 – Hierarquias da SDH O Módulo de Transporte Síncrono - STM Um quadro qualquer dentro do fluxo de bits pode ser representado por um mapa-bidimensional. Este mapa possui N linhas e M colunas de caixas. Cada caixa representa um único byte dentro do sinal síncrono. Um byte de enquadramento aparece no topo esquerdo do mapa. Este byte atua como um marcador permitindo que qualquer byte no quadro seja facilmente localizado. Os bits do quadro são transmitidos em uma seqüência partindo com a 1a linha da esquerda para a direita. Após a transmissão do último byte do quadro (byte localizado na linha N / coluna M), a seqüência inteira se repete partindo com o byte de enquadramento do quadro seguinte. Na SDH é definida uma estrutura básica de transporte de informação denominada Módulo de Transporte Síncrono – 1 / STM-1 (“Synchronous Transport Module - 1”) com taxa de 155,520 Mbits/s. Esta estrutura define o primeiro nível da hierarquia. As taxas de bit dos níveis superiores são múltiplos inteiros do STM-1. Atualmente estão padronizados 3 módulos de transporte, a saber: STM-1, STM-4 e STM-16, conforme mostra a tabela abaixo. A especificação de níveis superiores a 16 ainda está em estudo. Nível SDH Taxas (Mbits/s) Designação 1 4 16 155,520 622,080 2.488,320 STM-1 STM-4 STM-16

26 Para o sinal STM-1 estão definidas interfaces para a transmissão através de fibras ópticas e sistema rádio. Para os sistemas STM-4, STM-16 e todos os níveis hierárquicos superiores estão definidas apenas interfaces para a transmissão através de fibras ópticas. É definida também uma estrutura de quadro com capacidade de transmissão mais baixa que a do STM-1, com o objetivo de utilização somente para sistemas rádio e satélite. Essa estrutura possui taxa de 51,840 Mbits/s e é denominada STM-0, não sendo considerada um nível hierárquico da SDH ou definida para a NNI.

27 Estrutura de Quadro do STM-1
155,52 Mbits/s 2430 Bytes / Quadro 270 colunas 261 colunas 09 colunas 09 linhas Payload 4 3 1 9 5 Pointers Section Overhead SOH Estrutura de Quadro do STM-1 A estrutura básica do quadro do STM-1, representada na acima, consiste de 9 linha de 270 bytes, lidos da esquerda para a direita e de cima para baixo. Esse quadro possui as seguintes características: Ø      Comprimento total: 2430 bytes Ø      Duração: 125 s (freqüência de repetição: 8 kHz) Ø      Taxa de bit: 155,520 Mbit/s Na SDH os quadros se repetem a uma taxa de quadros/s. Logo, um byte dentro do quadro representa uma largura de faixa de 64 Kbits/s, que é a taxa de um canal de voz PCM. A estrutura de quadro do STM-1, conforme mostrado na figura acima, possui três áreas principais que são: Ø      SOH - O Section overhead está localizado nas linhas 1 a 3 e 5 a 9 das colunas 1 a 9. Ø      Ponteiro - O ponteiro está localizado na linha 4 e colunas 1 a 9. Ø      Payload - O payload, onde será efetivamente carregada a carga útil, ocupa as linhas 1 a 9 das colunas 10 a 270.

28 O Section Overhead ocupa as primeiras 9 primeiras colunas do quadro num total de 81 bytes. As 261 colunas restantes, num total de bytes, são alocadas para o payload. Isto provê uma capacidade de 150,34 Mbits/s na estrutura do STM-1 para transporte de sinais tributários.

29 Flutuação do Payload 155.52 Mbits/s Quadro “N” Quadro “N +1” J 1
VC FRAME “N” Quadro “N” Quadro “N +1” SECTION OVERHEAD Quadro “N + 1” Quadro “N +1 ” PONTEIROS Quadro “N” J 1 Para facilitar a multiplexagem e roteamento eficiente dos sinais da rede síncrona, o payload relativo a um determinado quadro STM-1 pode flutuar dentro da área reservada ao payload dos quadro STM-1 . Isto significa que a estrutura responsável pelo transporte do payload pode começar em qualquer lugar da área reservada ao payload do STM-1. Desta forma, é mais provável que ele inicie em um quadro e termine em outro do que ele estar contido integralmente dentro de um único quadro conforme apresentado na figura acima. O quadro possuirá um ponteiro que indicará a posição do primeiro byte do payload associado a ele. Nos próximos capítulos veremos que os ponteiros serão os responsáveis por tornar a SDH uma rede síncrona.

30 Multiplexação na SDH PDH, ATM payload Payload VC de ordem inferior P O
Pointers Payload SOH payload VC de ordem inferior PDH, ATM Quadro STM - 1 VC de ordem superior P O H Multiplexação na SDH Princípios de Transporte e Multiplexação na Rede SDH O princípio do transporte de sinais digitais na rede SDH baseia-se na divisão da capacidade de transporte associada ao payload do quadro STM-N em Containers Virtuais - VC de ordem superior (alta capacidade) e Containers Virtuais - VC de ordem inferior (baixa capacidade). A nomenclatura ordem superior e inferior refere-se a relação cliente/servidor que existe na SDH dividindo a rede em camada de via de ordem superior e de ordem inferior. O VC de ordem superior é servidor em relação aos VCs de ordem inferior pois estes são transportados através do VC de ordem superior. Os VC são chamados “Virtuais” porque são entidades lógicas que existem apenas no quadro STM-N e “Containers” porque carregam a informação dos usuários da rede como sua carga útil. Estes VCs são ainda divididos em áreas destinadas ao transporte do tributário que será transmitido chamada Container - C e de um Overhead de Supervisão, chamado POH, que o acompanhará desde o ponto aonde o tributário foi inserido na rede SDH até o ponto aonde o mesmo é retirado da rede. Os VC são chamados “Virtuais” porque são entidades lógicas que existem apenas no quadro STM-N e “Containers” porque carregam a informação dos usuários da rede como sua carga útil.

31 Estrutura de Multiplexação do ITU
Mapeamento Multiplexação Alinhamento Processamento de Ponteiro STM-N AUG AU-4 AU-3 VC-4 VC-3 TUG-3 TUG-2 TU-3 TU-2 TU-12 TU-11 VC-2 VC-12 VC-11 C-4 C-3 C-2 C-12 C-11 139,264 Mbit/s 34,368 Mbit/s 6,312 Mbit/s 2,048 Mbit/s 1,544 Mbit/s xN x1 x3 x7 x4 Estrutura de Multiplexação da SDH A hierarquia SDH apresenta a estrutura de multiplexação mostrada acima. Esta estrutura foi padronizada pelo ITU e foi projetada de forma a ser possível transportar os sinais da hierarquia PDH que possuem maior importância em todo o mundo.

32 Estrutura de Multiplexação para o Brasil
139,264 Mbit/s 34,368 Mbit/s 6,312 Mbit/s 2,048 Mbit/s STM-N AUG AU-4 VC-4 TUG-3 TUG-2 TU-3 TU-2 TU-12 VC-3 VC-2 VC-12 C-4 C-3 C-2 C-12 x1 xN x1 x3 Para o Brasil, que tem a sua rede PDH baseada na PDH européia, a estrutura de multiplexação é mais simples pois não são considerados as interfaces para os sinais tributários DS-1 e DS-3 (padrão americano). A interface para o sinal DS-2 (americano) tem sido pensada para transportar novos tipos de serviços para os quais nem sempre são possíveis e adequados nos containers definidos para as taxas padronizadas na PDH européia. x7 x1 Mapeamento Multiplexação Alinhamento Processamento de Ponteiro x3

33 Multiplexação para formação de TUG-2
139,264 Mbit/s C-4 34,368 Mbit/s x1 TU-3 VC-3 C-3 xN x1 STM-N AUG AU-4 VC-4 TUG-3 x3 Formação das Estruturas de Transporte Para a formação do quadro STM-N, através de multiplexação temporal byte a byte, pode-se formar as seguintes estruturas necessárias para o transporte de sinais na rede SDH. Formação de TUG-2 O TUG-2 é formado a partir dos tributários de 2 Mbits/s. A figura abaixo apresenta a multiplexação para a formação deste. x7 2,048 Mbit/s x3 TU-12 VC-12 C-12 TUG-2

34 Mapeamento dos Sinais Plesiócronos
Sinais PDH VC 2 Mbit/s 34 Mbit/s 140 Mbit/s VC-12 VC-3 VC-4 Mapeamento de Sinais na SDH É o processo pelo qual tributários são adaptados em VCs para serem transportados através da rede SDH. Pode ser considerado como o processo que “interfaceia” os sinais digitais existentes atualmente e que serão transportados pela rede SDH. A adaptação se faz através da sincronização do tributário com a respectiva estrutura de transporte da SDH. Já estão definidos e padronizados pelo STB os mapeamentos dos sinais plesiócronos de 2, 34 e 140 Mbits/s e o mapeamento de sinais ATM. Mapeamento de Sinais Plesiócronos Para o mapeamento de sinais plesiócronos existe um tipo de container / VC apropriado para cada nível hierárquico da PDH, definido pela SDH, que será responsável por transportá-lo através da rede SDH. O processo de mapeamento poderá ser considerado assíncrono ou síncrono dependendo da relação entre os relógios do sinal tributário a ser mapeado e do equipamento SDH que realizará o processo de mapeamento.

35 O mapeamento assíncrono é aplicável quando a referência de relógio do tributário é independente da referência de relógio do container (ou do virtual container). Na prática estes relógios tem um relação plesiócrona (possuem a mesma frequência nominal mas variam em torno desta). O mapeamento assíncrono pode ser aplicado a todos os sinais da PDH, definidos na SDH, e o processo de sincronização se dá através da justificação de bit (da mesma forma que realizado na PDH). Para o mapeamento dos sinais PDH de 2 e 34 Mbits/s a justificação Positiva / Zero / Negativa é utilizada uma vez que a capacidade nominal do VC, associada ao transporte de tributários, é igual a taxa de bits nominal dos tributários. Para o mapeamento dos sinais PDH de 140 Mbits/s é utilizada a justificação positiva uma vez que a a capacidade nominal do VC, associada ao transporte de tributários, é maior que a taxa de bits nominal dos tributários. Para a realização de mapeamentos síncronos é necessário que o relógio do sinal tributário, a ser mapeado, seja o mesmo do equipamento SDH. Isto pode ser possível quando tributários são criados como links, de canais digitais de 64 Kbits/s, para os equipamentos SDH. O mapeamento síncrono torna-se bastante interessante quando os tributários possuem uma estrutura de quadro que permita o delineamento de seus canais de 64 Kbits/s , como é o caso do sinal de 2 Mbits/s.

36 Formação do TU-12 C-12 VC-12 TU-12 125µs 34 bytes Payload 2,048 Mbit/s
POH Incluindo VC-12 O primeiro passo para a formação do TUG-2 é a inserção do sinal de 2,048 Mbits/s em uma estrutura denominada Container-12 (C-12). O C-12 é uma estrutura de 4 x 34 bytes que se repete a cada 500 s contendo o sinal de 2,048 Mbit/s além de bytes fixos de enchimento, bits de controle de justificação, bits de justificação e bits de informação. O mapeamento do tributário de um C-12 é completado a cada 4 quadros de 125 s, formando-se assim um multiquadro de 500 s. Após o mapeamento do sinal de 2,048 Mbits/s em um C-12, bytes de POH (contendo informações sobre desempenho, manutenção e alarmes da via percorrida) são adicionados ao multiquadro, formando-se assim um VC-12. O VC-12 é uma estrutura de 4 x 35 bytes que se repete a cada 500 s. Para permitir a localização do início do multiquadro (correspondente ao primeiro byte de POH), um ponteiro é adicionado à estrutura e distribuído pelos 4 quadros que compõem o multiquadro. Além desta função, a técnica de processamento de ponteiro também permite o ajuste de freqüência entre o VC-12 e a estrutura de transporte (TU-12). Com a adição dos ponteiros ao VC-12, forma-se o TU-12 contendo 4 x 36 bytes e repetindo-se a cada 500 s. 125µs 36 bytes PTR (V1) (V2) (V3) (V4) Incluindo Ponteiro de TU-12 TU-12

37 Mapeamento Assíncrono de Tributário de 2,048 Mbits/s em VC-12
32 Bytes I J2 C1 C R R Z6 K4 C1 C2 R R R R S1 S2 I I I I I I I 31 Bytes I POH Mapeamento de 2 Mbits/s O mapeamento do tributário de 2 Mbits/s em um VC-12 pode ser de 02 tipos: Mapeamento Assíncrono de 2 Mbits/s Permite o mapeamento de um tributário de 2 Mbits/s com qualquer estrutura de quadro não permitindo a visibilidade dentro do VC-12 de qualquer sinal integrante do tributário. Utiliza o processo de justificação de bit para o mapeamento, possibilitando que o tributário seja um sinal com tolerância de  50ppm e tem uso geral onde não seja necessária a visibilidade dos sinais integrantes do tributário. A Figura acima mostra como um tributário de 2 Mbits/s assíncrono pode ser mapeado em um VC-12. O VC-12 é uma estrutura de 500 ms sendo o seu C-12 constituído por 1023 bits de informação (bits I), dois bits de oportunidade de justificação (S1 e S2), dois conjuntos de três bits de controle de justificação (C1C1C1 e C2C2C2) e oito bits de “overhead” (bits O). Os bits restantes são bits de enchimento (bits R). Os bits O serão definidos pela TELEBRÁS. Os 1023 bits I juntamente com os bits S1 e S2 destinam-se ao transporte dos bits do tributário de 2 Mbits/s. Os conjuntos de três bits de controle de justificação C1C1C1 e C2C2C2 indicam se os bits S1 e S2 são bits de justificação.

38 A condição C1C1C1= “000” indicam que S1 é um bit de informação enquanto que C1C1C1= “111” indica que S1 é um bit de justificação cujo conteúdo deverá ser ignorado no receptor. O receptor deve utilizar detecção majoritária na interpretação dos bits C1 de forma a garantir proteção contra erros simples e o conjunto de bits C2 controla o bit S2 de forma semelhante. Neste mapeamento o tipo de justificação utilizado é a Positiva / Zero / Negativa. O bit S1 é utilizado como bit de oportunidade de justificação Negativa e o bit S2 é utilizado como bit de oportunidade de justificação Positiva. A utilização destes dois bits é que possibilitam que o sinal possua uma variação de +/- 50 ppm (na verdade veremos que possibilita uma variação bem maior ainda que não necessária). Quando o sinal de 2 Mbits/s está na taxa nominal, 2,048 Mbits/s, teremos a Justificação Zero, o bit S2 carregando informação (S2=I) e S1 carregando enchimento (S1=R). Quando o sinal de 2 Mbits/s está abaixo da taxa nominal teremos Justificação Positiva, o bit S2 carregando enchimento (S2=R) e S1 carregando enchimento (S1=R). Para esta condição o sinal de 2 Mbits/s poderia chegar a um limite inferior de taxa de até 2,046 Mbits/s. Quando o sinal de 2 Mbits/s está acima da taxa nominal teremos Justificação Negativa, o bit S2 carregando informação (S2=I) e S1 carregando informação (S1=I). Para esta condição o sinal de 2 Mbits/s poderia chegar a um limite superior de taxa de até 2,050 Mbits/s. Para as condições apresentadas em caso de justificação positiva ou negativa vemos que os limiares inferior e superior de taxa que o VC-12 pode acomodar os sinais de 2 Mbits/s são mais críticos que os necessários uma vez que o sinal não deverá ultrapassar o limite inferior de 2.047,898 bits/s e superior de 2.048,102 bits/s.

39 Capacidade de Transporte do VC-12
2.046 Kbps Mínima 2.047,9 Kbps 2.048,1 Kbps 2.050 Kbps Máxima A seguir apresentamos alguns cálculos que demostram as taxas apresentadas acima. Ø      Capacidade de transporte nos bits I bits I x 2 Kbits/s = 2,046 Mbits/s Ø      Capacidade de transporte nos bits S1 - 1 S1 x 2 Kbits/s = 2 Kbits/s Ø      Capacidade de transporte nos bits S2 - 1 S1 x 2 Kbits/s = 2 Kbits/s Ø      Capacidade mínima de transporte de tributário bits I + S1=R e S2=R = 2,046 Mbits/s Ø      Capacidade nominal de transporte de tributário bits I + S1=R e S2=I = 2,048 Mbits/s Ø      Capacidade máxima de transporte de tributário bits I + S1=I e S2=I = 2,050 Mbits/s Ø      Taxa mínima do tributário de 2 Mbits/s - 2,048 Mbits/s - 50 ppm = 2.047,898 bits/s Ø      Taxa máxima do tributário de 2 Mbits/s - 2,048 Mbits/s + 50 ppm = 2.048,102 bits/s A figura acima ilustra a capacidade de transporte do VC-12 bem como as variações do tributário e os respectivos processos de justificação. 2.048 Kbps Nominal

40 Localização dos Bytes de Overhead do VC-12
J2 Z6 K4 VC-12 35 Bytes 125µs POH do VC-12 O POH do VC-12 é adicionado ao Container-12 quando o VC-12 é gerado. Tem as seguintes funções: Ø      monitoração de desempenho da via; Ø      informação para manutenção; Ø      indicação de status de alarme; Ø      indicação do tipo de mapeamento. Os bytes V5, J2, Z6 e K4 são alocados ao POH do VC-12. O byte V5 é o primeiro byte do multiquadro e sua posição é indicada pelo ponteiro de TU-12. As posições dos bytes V5, J2, Z6 e K4 no VC-12 são mostradas na figura abaixo.

41 Funções de OAM&P dos bytes do POH de VC-12
O byte V5 provê as funções de verificação de erros, “signal label” e “path status” do VC-12. As atribuições do byte V5 são mostradas na figura abaixo. A Composição do Byte V5 é feita a seguir: Bits 1 e 2: Monitoração de desempenho - Para a monitoração de erro, um código BIP-2 é utilizado. Para o bit 1 é estabelecido um valor de maneira que a paridade de todos os bits ímpares (1, 3, 5 e 7) de todos os bytes do VC-12 anterior seja par. Da mesma forma, para o bit 2 é atribuído um valor que faça a mesma operação com os bits pares (2, 4, 6 e 8); Bit 3: REI de via - Este bit é fixado em “1” quando um ou mais erros são detectados pelo BIP-2 e é enviado de volta ao gerador do VC-12. Quando não há erro detectado pelo BIP-2 seu valor é fixado em zero; Bit 4: RFI de via - Indicação Remota na via do VC-12. Este bit é fixado em “1” se uma falha é declarada, caso contrário é fixado em zero. A indicação de falha remota da via do VC-12 (RFI) é enviada de volta pelo gerador de VC-12. Este sinal está alocado provisóriamente com a mesma função de RDI; NOTA: Uma falha é um defeito que persiste por um tempo superior ao alocado para os mecanismos de proteção do sistema de transmissão. Bits 5, 6 e 7 ““Signal Label” - O valor “000” indica “VC-12 não equipado” e o valor “001” indica “VC-12 equipado” - “payload” não específico. Três valores são definidos para indicar mapeamentos específicos, conforme a figura abaixo. O uso destes três valores é opcional, embora eles não sejam usados para qualquer outro propósito. Os três valores restantes não devem ser utilizados até que sejam definidos pela TELEBRÁS. Qualquer valor recebido diferente de “000” indica via equipada. Bit 8 “RDI de via” - A este bit é atribuido o valor “1” se ocorrer uma condição de falha de sinal. Caso contrário é atribuído valor zero. O RDI de via é enviado de volta pelo gerador do VC-12. Byte J2 “Identificador do ponto de acesso de via” - O byte J2 é usado para transmitir repetitivamente um identificador do ponto de acesso de via de ordem inferior. Através deste byte o terminal receptor pode verificar a continuidade da conexão com relação ao transmissor. Este identificador usa o formato de numeração E.164. Um quadro de 16 bytes é definido para a transmissão da numeração E.164. Este quadro de 16 bytes é idêntico ao quadro definido para o byte J1 .

42 Formação do Tu-12 VC-12 TU-12 125µs 35 bytes POH Incluindo 125µs
Byte Z6 - O byte Z6 está sob consideração para prover uma função de monitoração de conexão tipo “Tandem” da mesma forma que o byte Z5 no POH de ordem superior. O byte Z6 não deverá afetar a facilidade de monitoração de desempenho fim a fim do BIP-2 no byte V5. Byte K4 (bits b1 a b4) “Canal de Comutação Automática de Proteção” - Estes bits são alocados para sinalização de comutação automática de proteção de via de ordem inferior. Byte K4 (bits b5 a b8) “Bits de reserva” - Estes bits são reservados para uso futuro, com propósito e valor ainda não definidos. O receptor deve poder ignorar o conteúdo deste bits. Formação do Tu-12 125µs 35 bytes POH Incluindo VC-12 125µs 36 bytes PTR (V1) (V2) (V3) (V4) Incluindo Ponteiro de TU-12 TU-12

43 Justificação Positiva
TRIBUTÁRIOS fa fb Sistema de transporte X Sistema de transporte Y fa < fb Justificação de Freqüência no AU-4 Se existir uma diferença de freqüência entre a taxa do quadro do AU e a do VC-n, então o valor do ponteiro será incrementado ou decrementado de acordo com a necessidade, seguido de uma correspondente justificação de byte (ou bytes) positiva ou negativa. As operações de ponteiros seguintes deverão ser separadas de, no mínimo, três quadros em que o valor do ponteiro deve permanecer inalterado (ou seja, as operações de ponteiro podem ocorrer no máximo a cada quatro quadros). Justificação Positiva Se a taxa de quadro do VC-n for menor que a do AU, conforme representado na figura acima, então haverá a necessidade de promover uma justificação positiva O alinhamento do VC deverá sofrer atrasos periódicos no tempo e o valor do ponteiro deve ser incrementado de um. Essa operação é indicada pela inversão dos bits 7, 9, 11, 13 e 15 (bits-I) da palavra do ponteiro, para permitir detecção de maioria de 5 bits na recepção; Três bytes de justificação positiva aparecem imediatamente após o último byte H3 no quadro de AU-4 que contém os bits I invertidos. Os ponteiros subseqüentes irão conter o novo valor de “offset”

44 Justificação Negativa
TRIBUTÁRIOS fa fb Sistema de transporte X Sistema de transporte Y fa > fb Justificação Negativa Se a taxa de quadro do VC-n for maior que a do AU, conforme representado na figura acima, então haverá a necessidade de promover uma justificação negativa. O alinhamento de VC deverá sofrer avanços periódicos no tempo e o valor do ponteiro deverá ser decrementado de um. Essa operação é indicada pela inversão dos bits 8, 10, 12, 14 e 16 (bits-D) da palavra do ponteiro para permitir detecção de maioria de 5 bits na recepção. Três bytes de justificação negativa aparecem nos bytes H3 no quadro de AU-4 que contém os bits D invertidos. Os ponteiros subseqüentes conterão o novo valor de “offset”

45 . . . Formação do TUG-2 TUG - 2 TU-12 (X) TU-12 (Y) TU-12 (Z) 1 2 3 4
4 colunas TU-12 (Y) TU-12 (Z) 1 2 3 4 5 . 36 1 2 3 4 5 . 36 1 2 3 4 5 . 36 9 linhas Por Multiplexação temporal byte a byte de 3 TU-12s obtém-se uma nova estrutura denominada TUG-2, que é formado por 108 bytes que, em representação matricial, apresenta 9 linhas e 12 colunas de bytes. X Y Z 9 linhas TUG - 2 12 colunas