Hiérarchie NumériquePDH-SDH/SONET

André-Luc BEYLOTENSEEIHT

Département Télécommunications et Réseaux

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Plan Généraln Introduction et Motivations

n PDH = Plesiochronous Digital Hierarchy

n SDH = Synchronous Digital HierarchySONET = Synchronous Optical NETworks

n Conclusion

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Introduction et Motivationsn Objectifs :

u Multiplexage de nombreuses voies téléphoniques sur leréseau de transport

u Débit importantu Synchronismeu Délai faible

n Multiplexage fréquentiel obsolèten PDH : Hiérarchie Numérique Presque Synchronen SDH/SONET : Hiérarchie Numérique Synchronen Ces techniques peuvent permettre de transmettre autre

chose que de la voix téléphonique !

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Quelques Chiffresn PDH : Normalisation/Conception 1970-1985

u Groupement de canaux identiques parmultiplexage/démultiplexage

u Niveau le plus bas = MIC (32 canaux ou 24 canaux)u Niveaux hiérarchiques = 1,5 ; 2 ; 6 ; 8 ; 34 ; 44 ; 140 Mb/su Extraction/Insertion : Démultiplexage (s) + Multiplexage (s)

n SDH : première expérimentation 1984 (Bellcore - SONET)u Groupement de canaux différentsu Débits des canaux multiples de 1,536 Mb/s et 2,048 Mb/su Extraction/Insertion ne nécessite pas plusieurs multi/démul.u Trame de base STM-1 = 155,52 Mb/s (SONET 51,84 Mb/s)

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Principes/Mécanismes Générauxn Transport par blocs de données (Trames) CONTIGUSn Trames

u Contrôle : Verrouillage, Signalisation, Contrôle d ’erreuru Données Utiles

n Débits constants attribués à chaque connexionn Multiplexage temporeln Surdébit du flux résultant pour prendre en compte les

informations de servicen Transmission Full Duplex ⇒ à chaque extrémité d ’une

liaison 1 multiplexeur + 1 démultiplexeur

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Multiplexagen Multiplexage bit par bitn Multiplexage octet par octet (! Débits ≠)n Multiplexeur à insertion-extraction

u Soit un multiplex principal composé d ’un certain nbrd ’affluents

u La traversée d ’un ADM (Add-Drop Multiplexer)F Extraction d ’un certain nbr d ’affluentsF Remplacement total ou partiel par des flux de même type

n Multiplexage en longueur d ’onde sur fibre optiquen Concaténation !

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n Octet/Octet ou bit/bitn Linéairement (1 dimension)n Par plan (2 dimensions)n En perspective (3 dimensions) G.707

Représentation et Identificationdes données

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Détection des trames etContrôle d’erreur

VERROUILLAGEn Caractère de Verrouillage de Tramesn Plusieurs caractères à des distances connuesn Utilisation du CRC

u Calcul en permanence du CRCu Concordance entre le résultat et le bloc ⇒ trame détectée

CONTRÔLE D ’ERREURn Par CRC à la fin de la tramen Par CRC réparti sur la trame suivanten Bit de parité : BIP-n (parité paire sur les bits espacés de n

bits)

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SynchronisationDIFFERENCES ENTRE LES HORLOGESn Différentes horloges ⇒ dérivesn PDH

u précisions demandées : 2 Mb/s ± 50*10-6, 8Mb/s ± 30*10-6,34Mb/s ± 20*10-6, 34Mb/s ± 15*10-6

n SDHu Asservissement sur une horloge de référence commune

PROBLEMES POSES : DEPHASAGESn Gigue (Jitter) : variation de fréquence autour d ’une

fréquence moyennen Dérapage (Wander) : variation lente autour d ’une

moyenne (conditions de températures, retard depropagation variant en fonction de l ’heure)

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SolutionsSOLUTIONS PHYSIQUESn Moyenner la fréquence au niveau des répéteurs (oscillateur

à fréquence asservie) ⇒ suppression de la giguen Bufferisation (taille suffisante pour stocker le maximum

de dérive autorisée)n Remarque

u Au niveau des répéteurs pas d ’adjonction d ’informationsu Au niveau des multiplexeurs,

F organisation en trames ;F mais on a plusieurs liaisons entrantes horloge potentiellement ≠⇒ DISPOSITIFS A JUSTIFICATION

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Justificationn Au niveau bit ou octetn Positive ou Négative

En-tête Données

C1 C2 B1/0 0/B1 Bx Bx

0 0 0 B1 B2 B3 Normal

0 1 B1 B2 B3 B4 Justification Négative

1 0 0 0 B1 B2 Justification Positive

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Hiérarchie NumériquePlésiochrone : PDH

CARACTERISTIQUESn Transport des signaux téléphoniques vocaux

(en remplacement des systèmes analogiques)

n Multiplex MIC de base : 1,544 Mb/s et 2,048 Mb/su multiplexage de base par entrelacement de caractèresu Niveau supérieur entrelacements au niveau binaire

n Trames contiguës, toutes de même longueurn Verrouillage

u par un caractère en début de trameu réparti sur plusieurs trames

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PDH -Trames/Hiérarchie

Désignation Nb voies utiles Débit Total Rendement Précision

Débit de base 1 64Kb/s 1 100 *10-6

TN1 30 2 048Kb/s 0,9375 50 *10-6

TN2 = 4TN1 120 8 448Kb/s 0,9090 30 *10-6

TN3 = 4TN2 480 34 368Kb/s 0,8938 20 *10-6

TN4 = 4TN3 1920 139 264Kb/s 0,8823 15 *10-6

TN5 = 4TN4 7680 564 992Kb/s 0,8699

n Trames de base : Trames MIC (24/32 voies)n Extensions : Etablir des voies de débit binaires différents

(multiples de 64Kb/s) => Nouvelles « trames de base »n Hiérarchie européenne : à chaque niveau signalisation +

verrouillage

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PDH - Hiérarchien Hiérarchie américaine

Désignation Nb voies utiles Débit Total Précision

Débit de base 1 64Kb/s 100 *10-6

T1 24 1 544Kb/s 50 *10-6

T1C = 2T1 48 3 152Kb/s

30 *10-6T2 = 4T1 96 6 312Kb/s

20 *10-6T3 = 7T2 672 44 736Kb/s

T3C = 2T3 1344 274 175Kb/s

T4 = 6T3 4032 91 053Kb/s

T3C = 2T3 8064 655 120Kb/s

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PDH - Trames de basen Trames à 1 544 Kb/s

u 24 voies à 64 Kb/s (+ 1 bit de synchronisation/signalisation)u 48 voies à 32 Kb/s

n Trames à 6 312 Kb/su 98 voies à 64 Kb/s

n Trames à 2 048 Kb/su 32 voies à 64 Kb/su n*64 kb/s = un signal à n*64 Kb/s en évitant IT0 et IT 16

n Trames à 8 448 Kb/su 120 voies à 64 Kb/s signalisation voie par voieu 127 voies à 64 Kb/s signalisation sémaphore

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PDH - Multiplexagen Multiplexage primaires

u Débits primaires à 1 544 Kb/s et 2 048 Kb/sF MIC, équipement de multiplexage pour voixF Multiplexage Numérique Synchrone pour données

n Multiplexage du deuxième ordreu Débits primaires à 6 312 Kb/s et 8 448 Kb/s

F MIC, 4 Multiplex du premier ordreF Données avec justification positive ou négative

n Multiplexage d ’ordre 3 et 4u Ne considèrent plus les MIC téléphoniquesu Multiplexage d ’affluents de niveau inférieuru Plusieurs normes avec Justification Positive/Négative

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PDH -Trames et Multitramesn Trames de base à 1 544 Kb/s : 193 bits = 1 bit F pour

synchronisation/signalisationn Multitrames :

u 12 trames de 193 bitsF bit F : 1/2 pour verrouillage, 1/2 pour signalisation/verrouillageF bit 8 des trames 6 et 12 utilisés pour la signalisation des voies

u 24 trames de 193 bitsF bit F : 1/4 pour verrouillage, 1/2 signalisation, 1/4 CRC-6F CRC-6 transmis dans la trame suivante x**6+x+1F signalisation par voie : bits 8 des trames 6, 12, 18, 24

n Trames de base à 6 312 Kb/s : 789 bits = 98 IT + 5 bits Fu entrelacement d ’octets

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PDH -Trames et Multitramesn Trames de base à 2 048 Kb/s : 256 bits

u 1er octet alternativement pour verrouillage/signalisationn Multitrames de 16 trames :

u 1er bit de l ’octet de verrouillage utilisé pour CRC-4 : x4+x+1u découpage en 2 sous-multitrames de 8 trames

n Trames de base à 8 448 Kb/s : 1 056 bits = 132*8u verrouillage : bits 1 à 8 et 529 à 536

n Trames de base à 44 736 kb/s : 4760 bitsu composé de 7 sous-multitrames de 680 bitsu 680 bits = 8*85 bits de données + 1 bit de serviceu deux niveaux de multiplexage :

F 7*6 312 Kb/sF 6 312 Kb/s = 4*1 544 Kb/s ou 3*2 048 Kb/s

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Principaux types de multiplexeursn Multiplexeurs de niveau 1

u Canaux téléphoniques : 2 048 Kb/s ou 1 544 Kb/s tolérance50*10-6

u Canaux numériquesF 1 544 Kb/s = 23 à 64 Kb/s + verrouillageF 2 048 Kb/s = accès à 64 kb/s, 384 kb/s ou 320 Kb/s

n Multiplexeurs de niveau 2u Canaux téléphoniques, tolérance 30*10-6 :

F 8448 Kb/s = 4*2048 (120), entrelacement par octetF 6312 Kb/s = 4*1544, entrelacement par octet

u Canaux numériques :F 8448 Kb/s = 4*2048 entrelacement au niveau bit, justification

positive ou positive et négativeF 6312 Kb/s : entrelacement au niveau binaire, justification

3*2048 ou 4*1544

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Principaux types de multiplexeursn Multiplexeurs de niveau 3 et 4 issus de 2 048 Kb/s

u Niveau 3 : 34 368 Kb/s = 4 * 8 448 Kb/su Niveau 4 : 139 264 Kb/s = 4 * 34 368Kb/s ou 16 * 8 448Kb/s

n Multiplexeurs de niveau 3 et 4 issus de 1 544 Kb/su Niveau 3 :

F 32 064 Kb/s = 5 * 6312 Kb/sF 44 736 Kb/s = 7 * 6312 Kb/s

u Niveau 4 :F 97 728 Kb/s = 3 * 32 064 Kb/s

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Conséquencesn Signalisation à tous les niveaux de multiplexage entre les

équipementsn Diminution du rendement global

n Augmentation du nombre de multiplexageu Chaque niveau aura son horloge => adaptation ; justificationu Nombreux multiplexages, démultiplexages

F Ex : Pour extraire un canal à 2 048 Kb/s sur un multiplex à 139264 Kb/s, on peut passer par 3 niveaux (34, 8 puis 2 Mb/s)

u Débit TN4 = 139 264 Kb/s << 10 Gb/s ou 100 Gb/s de la fibreoptique, il aurait fallu poursuivre la hiérarchie

u Pour simplifier => rythmes tous synchrones, apparition de laSDH

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Conclusionn Réseaux PDH : premiers réseaux numériques étendus

n Ont évolué et grandi en distance

n Encore très utilisés car très stables

n Débits adaptés pour faible ou débits moyens (commutationde desserte)

n Utilisé sur la partie terrestre du GSM