BASISCURSUS Synchronous Digital Hiërarchy Competence Centre on Broadband Technology (CBT) Basiscursus SDH © CBT TCA

1 Inleiding 2 Techniek Casema Netwerk en Diensten Wat is PDH Inhoud Basiscursus 1 Inleiding Casema Netwerk en Diensten 2 Techniek Wat is PDH Wat is SDH STM-1 Frame SDH Multiplexstructuur Mapping van Tributaries Basiscursus SDH

3 SDH-netwerk 4 Metingen Netwerk elementen Netwerk management Inhoud Basiscursus 3 SDH-netwerk Netwerk elementen Netwerk management Protectie-mechanismen Kwaliteitsbewaking Synchronisatie 4 Metingen BER meting Optische vermogens (D)WDM Basiscursus SDH

Casema netwerk en diensten CATV Telefonie (ECI, ISDN) Datacom (Leased Lines, ISDN) Internet (Demos, COM21, Euromodem) Digitale Video (Film Time) Interne diensten (IT) Basiscursus SDH

Wat is PDH Techniek Wat betekent PDH Korte geschiedenis van de telefonie PDH multiplex techniek Basiscursus SDH

PDH Techniek (2) Plesio = bijna Wat betekent PDH? Plesiochronous Digital Plesio = Bijna Hiërarchy Basiscursus SDH

7 kanalen over 1 verbinding: Time Division Multiplexing (TDM) PDH Techniek (3) Techniek Bijna synchroon 7 kanalen over 1 verbinding: Time Division Multiplexing (TDM) Basiscursus SDH

Korte geschiedenis van de telefonie ANALOOG (handmatig schakelen) ANALOOG (elektromechanisch schakelen) DIGITAAL (elektronisch schakelen) PCM techniek (Pulse Code Modulation) Basiscursus SDH

PCM Proces Bemonstering Kwantificatie Codering Basiscursus SDH

PCM bemonstering Bemonsterings-frequentie : 4000 x 2 = 8000 Samples/sec. Basiscursus SDH

PCM Kwantificatie 256 Basiscursus SDH

PCM Codering 8 bits getal x 8000 samples/sec. = 64 000 bit / s = 64 kbit / s = één PCM kanaal 256 220 210 210 200 200 160 120 120 90 90 90 11001000 11010010 01011010 01111000 11011100 01111000 01011010 11010010 11001000 01011010 10100000 Basiscursus SDH

32 PCM gecodeerde kanalen (64 kbit/s) PCM Frame 32 PCM gecodeerde kanalen (64 kbit/s) 01010100 00101101 00011111 01011011 0 1 2 3 4 5 6 7 8 15 16 17 18 19 26 27 28 29 30 31 SYNC. ALARM SIGNALERING Basiscursus SDH

Transport van PCM frames:PDH multiplexing 139,264 Mbit/s 140 34,368 Mbit/s 34 34 8,448 Mbit/s 8 8 2,048 Mbit/s 2 Bitstuffing Basiscursus SDH

Principe van plesiochrone multiplexing Bitsnelheid 2 1 4 3 2 1 S S 4 3 2 1 aanpassen 2 Mbit/s (“snel”) KLOK 1A2B3C4SSS C B A C B A Bitsnelheid S S S C B A aanpassen 2 Mbit/s (“langzaam”) Bit Interleaving Stuffing bits Basiscursus SDH

Transport via PDH-netwerk Nadelen: (De)multiplexen op elk knooppunt Handmatig schakelen v/d verbinding Veel hardware / ruimte benodigd Basiscursus SDH

Functie van overhead en pointer SDH Multiplexstructuur Waarom SDH SDH-techniek Wat is SDH Het STM-1 Frame Functie van overhead en pointer SDH Multiplexstructuur Waarom SDH Toekomst van de Telecommunicatie Basiscursus SDH

Wat betekent SDH Synchronous Digital Hiërarchy Basiscursus SDH

Wat is SDH Telecommunicatienetwerk met een hoge transportcapaciteit. Het vormt de basis voor bijna alle diensten van Casema. Basiscursus SDH

Hoge capaciteit (véél bits per seconde te versturen) Waarom SDH Hoge capaciteit (véél bits per seconde te versturen) Transport mogelijk over grote afstanden (glasvezel) Centraal beheer van het netwerk (NMC) Internationaal gestandaardiseerde techniek Te koppelen met andere SDH-netwerken Te koppelen met bestaande PDH-techniek Internationaal gestandaardiseerd heeft ook als voordeel dat je uit diverse leveranciers kunt kiezen Bestaande interfaces worden ondersteund. Basiscursus SDH

Synchronous Transport Modules in SDH STM - 0 51,84 Mbit/s (Radio Links) STM - 1 155,52 Mbit/s (E/O) STM - 4 622,08 Mbit/s (O) STM - 16 2488,32 Mbit/s (O) STM - 64 9953,28 Mbit/s (O) Basiscursus SDH

# # # Het STM-1 Frame (1) 3 4 2 1 Seriële datastroom (155,52 Mbit/s) Basiscursus SDH

Het STM-1 Frame (2) Bits samen nemen tot Bytes Basiscursus SDH 10110110 Bits samen nemen tot Bytes Basiscursus SDH

Het STM-1 Frame (3) 9 kolommen (bytes) 270 kolommen (bytes) Basiscursus SDH

PAYLOAD RUIMTE Het STM-1 Frame (4) POINTER 9 kolommen (bytes) OVERHEAD PAYLOAD RUIMTE POINTER 9 kolommen (bytes) OVERHEAD 9 kolommen (bytes) 261 kolommen (bytes) Basiscursus SDH

Van PDH naar STM-1 Frame (5) Seriële datastroom OVERHEAD PAYLOAD AREA POINTER OVERHEAD 9 kolommen (bytes) 261 kolommen (bytes) Basiscursus SDH

Functies van de Overhead, Pointer en Payload ruimte MS/RS-Overhead Bytes Frame synchronisatie (A1/A2 bytes) Kwaliteitsbewaking van de verbinding (B1/B2 Bytes) Transport van management informatie (DCC-kanalen) Pointer Wijst naar begin informatieblok in de Payloadruimte Opvangen van snelheidsverschillen tussen Frames Payload Transport van (klant) informatie Basiscursus SDH

SDH Vrachtwagen PAYLOAD BV Overhead Basiscursus SDH

SDH Frames BITS bv Payload Payload Payload Payload Basiscursus SDH

Vraagstuk STM-1 Frame (155,52 Mbit/s) Hoeveel vrachtwagens komen er per seconde voorbij? Basiscursus SDH

Framesnelheid STM-1 - 1 Frame = 9 x 270 x 8 bits = 19440 bits - Bitsnelheid STM-1 : 155,52 Mbit/s Framesnelheid: 155,52 .106/19440 = 8000 Frames/s Basiscursus SDH

STM-1 Sectieoverhead (1) B1 E1 F1 D1 D2 D3 AU - 4 POINTER Payload B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 S1 Z1 Z1 Z2 Z2 M1 E2 9 x 9 Bytes Basiscursus SDH

STM-1 Sectieoverhead (2) A1/A2 : Framing synchronisatie bytes B1 : Regenerator sectie BIP-8 B2 : Multiplexer sectie BIP-24 C1 : STM Identificatie D1/D12 : Data communicatie kanalen voor het netwerk management E1/E2 : Engineer Order Wire F1 : Gereserveerd voor andere doeleinden S1 : Synchronisatie Status Message Byte (SSMB) Z1/Z2 : Toekomstig gebruik M1 : Multiplexer Section Far End Blok Error Byte (FEBE) Basiscursus SDH

Vraagstuk STM-1 Frame (155,52 Mbit/s) Wat is de transportcapaciteit van het D1-Byte? Basiscursus SDH

STM-1 Transportsnelheid overhead kanaal Framesnelheid is 8000 Frames/s 1 Byte is 8 bits 8000 x 8 bits = 64000 bits/s Basiscursus SDH

Van PDH naar STM-1 Frame (1) PDH signaal Container Container Container Container containers komen met vaste snelheid voorbij en worden niet volgeladen. De rest wordt met stuffing opogevuld. Basiscursus SDH

Van PDH naar STM-1 Frame (2) POH Container Container POH POH VC Container + POH = Virtual Container (VC) Basiscursus SDH

Van PDH naar STM-1 Frame (3) POH + = TU VC Virtual Container + Pointer = Tributary Unit Basiscursus SDH

Van PDH naar STM-1 Frame (4) Typen (virtual) containers & Tributary Units 2,048 kbit/s--> C-12--> VC-12--> TU-12 34,368 kbit/s--> C-3--> VC-3--> TU-3 44,736 kbit/s--> C-3--> VC-3--> TU-3 139,264 kbit/s--> C-4--> VC-4--> AU-4 Administrative Unit Basiscursus SDH

SOH SOH P O C-4 H VC-4 Multiplex stappen VC-4 AU-Pointer Basiscursus SDH

VC-4 SOH SOH Multiplex stappen VC-3 Pointer POH P O H TUG-3 C-3 VC-3 AU-Pointer Pointer POH POH SOH P O H TUG-3 C-3 VC-3 Basiscursus SDH

Multiplex stappen VC-12 SOH SOH STM-1 (270x9) J1 AU Pointer VC-4 (261x9) SOH Pointer TU-3 C-3 VC-3 POH TUG-3 (86 kolommen) Pointer TU-2 POH TUG-2 VC-2 (12 kolommen) C-2 Pointer POH VC-12 C-12 Basiscursus SDH

SDH Multiplex structuur (Europa) STM-N AUG AU-4 VC-4 C-4 139264 kbit/s x 3 x 4 STM-4 x 1 TUG-3 TU-3 VC-3 x 16 x 7 34368 kbit/s C-3 STM-16 44736 kbit/s TUG-2 x 3 TU-12 VC-12 C-12 2048 kbit/s High order Multiplexing Low order Multiplexing Basiscursus SDH

SDH Multiplex structuur (N. Amerika/Japan) STM-N AUG AU-4 VC-4 C-4 139264 kbit/s x 4 STM-4 TUG-3 TU-3 VC-3 x 3 x 16 34368 kbit/s AU-3 VC-3 C-3 STM-16 44736 kbit/s x 1 x 7 TUG-2 TU-2 VC-2 C-2 6312 kbit/s x 3 TU-12 VC-12 C-12 2048 kbit/s High order Multiplexing Low order Multiplexing x 4 TU-11 VC-11 C-11 1544 kbit/s Basiscursus SDH

Mapping van 140 Mbit/s in een VC-4 Tributary Signaal + Payload Mapping (149,76 Mbit/s) 139,264 Mbit/s VC-4 (150,34 Mbit/s) Path Overhead Stuffing bits Basiscursus SDH

Type mapping 2Mbit/s in VC-12 Asynchroon Meest gebruikt Gebruik van bitstuffing en pointer Altijd Floating Mode Bit-Synchroon / Byte Synchroon Geen bitstuffing Floating mode (gebruik pointer) Locked mode (pointer altijd 0) Basiscursus SDH

AU-4 Pointer en VC-4 Path Overhead 9 STM-1 RegeneratorSection overhead Payload 3 VC-4 1 Pointer MultiplexerSection overhead 5 POH (Path Overhead) 9 1 Basiscursus SDH

VC-4 Path Overhead (POH) J1 J1: Path Trace. Padbewaking B3: BIP-8. Bit Interleave Parity for error performance C2: Signal Label (inhoud VC-4) G1: Alarm and error indication (Path Status) F2: User channel (communicatie) H4: Multiframe indicator Z4: Spare Z5: Network operator byte (Tandem Connection) B3 C2 G1 F2 H4 Z3 Z4 Z5 Basiscursus SDH

AU-4 Pointer (1) Frame N VC-4 Frame N+1 VC-4 Basiscursus SDH

H1/H2 bevat het beginadres VC H3 Justificatie mogelijkheid AU-4 Pointer (2) H1 H1 H1 H1 H2 H2 H2 H3 H3 H3 H3 H3 H3 H1/H2 bevat het beginadres VC H3 Justificatie mogelijkheid Basiscursus SDH

AU-4 Pointer (3) Frame N J1 Frame N+1 J1 Basiscursus SDH

Frame N (teveel bytes) Frame N+1 (tijdelijke buffer ) AU-4 Pointer (4) Basiscursus SDH

SDH Communicatie model 2 Mbit/s (End-To-End) Circuit Layer Circuit Layer VC-12 (End-To-End) Low Order Path Low Order Path VC-4 (End-To-End) High Order Path High Order Path Multiplexer Section Layer Multiplexer Section Layer SOH Regenerator Section Layer Regenerator Section Layer Physical Layer Physical Layer physical medium Basiscursus SDH

Multiplexer sectie en Regenerator sectie MUX 1 REG 1 REG 2 MUX 2 Regenerator Sectie Multiplexer Sectie Basiscursus SDH

Verschil tussen PDH en SDH Basiscursus SDH

Protectie-mechanismen Netwerk management Kwaliteitsbewaking Overzicht Deel II Netwerk elementen SDH Netwerk Typen verbindingen Protectie-mechanismen Netwerk management Kwaliteitsbewaking Synchronisatie Basiscursus SDH

Netwerkelementen (NE) Add / Drop Multiplexer Terminal Multiplexer Regenerator (A/D zonder tribs) Cross Connect (schakelen op 64 kbit/s niveau Basiscursus SDH

Add/Drop Multiplexer Optical Aggregates Input Output Tributary Card WEST EAST Basiscursus SDH

Terminal Multiplexer Optical Aggregate Input Tributary Card Output WEST Basiscursus SDH

Regenerator Optical Aggregates Input Output Output Input WEST EAST Basiscursus SDH

Cross Connect Optical Aggregates Input Output Trib Cards Output Input WEST EAST Schakelen van willekeurige 64k kanalen (mits gestructureerd) Basiscursus SDH

Drop-and-Continue verbinding Typen verbindingen Punt-punt verbinding Add/Drop verbinding Ring configuratie Drop-and-Continue verbinding Basiscursus SDH

Punt-punt verbinding SDH MUX SDH MUX TRIBS TRIBS Basiscursus SDH

Add/Drop verbinding SDH SDH MUX MUX TRIBS TRIBS EAST WEST WEST EAST Basiscursus SDH

Ring configuratie TRIB TRIB W E W E E W E W SDH MUX SDH SDH MUX MUX Basiscursus SDH

Drop-And-Continue verbinding SDH MUX W E W E SDH MUX SDH MUX E W SDH MUX E W Basiscursus SDH

Protectie mechanismen Pad-protectie (SNCP, Sub-Network Connection Protection) MSP (Multiplexer Section Protection) EPS (Equipment Protection Switching) APS (Automatic Protection Switching, K1/K2) 1+1 Protectie (verbindingen/kaarten dubbel uitvoeren) 1:N Protectie (1 stand by voor meerdere verbindingen) revertive! Basiscursus SDH

Pad protectie (1) 2 Mb TRIB 2 Mb TRIB VC-12 working path W E W E E W SDH MUX VC-12 working path 2 Mb TRIB W E W E SDH MUX SDH MUX E W 2 Mb TRIB SDH MUX VC-12 stand-by path E W Basiscursus SDH

Pad protectie (2) TRIB TRIB SDH MUX SDH SDH MUX MUX SDH MUX Basiscursus SDH

MSP (Multiplexer Sectie Protectie) Working Section SDH MUX SDH MUX Stand-by Section Nadelen: Capaciteitshalvering Geografisch gescheiden routes nodig Basiscursus SDH

Netwerk Management Systeem DCC-kanalen Ethernet SDH MUX Gateway Multiplexer X-Terminal Basiscursus SDH

Kwaliteitsbewaking in SDH Foutdetectie (BIP1, 2 en 3) Centrale fout/alarm meldingen Protectie mechanismen Basiscursus SDH

Alarm Indication Signal (AIS) Kwaliteitsbewaking Alarm Indication Signal (AIS) LOS AIS TRIB AIS TRIB SDH MUX SDH MUX 11111...... FERF AIS = 111111111111....... Basiscursus SDH

Synchronisatie modes: Internal mode External mode (2 MHz externe source) Holdover mode Slave mode (binnenkomend lijnsignaal) Basiscursus SDH

Kwaliteitsniveaus (synchronisatie) Synchronisatie modes: G.811 PRC (Primary Reference Clock) 10-11 (Rubidium) / 10-13 (GPS) G.812 SSU (Synchronisation Supply Unit) 10-10 / 10-9 G.81S SEC (Synchronous Equipment Clock) 5x10-8 / 5x10-7 (HOLDOVER MODE) Basiscursus SDH

GPS Ringmaster Synchronisatie (GPS) 2 MHz SDH MUX SDH MUX SDH MUX SDH Basiscursus SDH

Metingen aan SDH verbindingen BER metingen Optische niveaus (D)WDM systemen Basiscursus SDH

BER Metingen (1) Loopback SDH MUX SDH MUX 2 Mbit/s TRIB PRBS instellen Error injecteren 2 Mbit/s TRIB Basiscursus SDH

PRBS (Pseudo Random Binary Sequence) BER metingen (2) PRBS (Pseudo Random Binary Sequence) 2 Mbit/s : 215-1 34, 45, 140, 155 Mbit/s : 223-1 BER: (Bit Error Rate) aantal foutbits / totaal aantal bits Loopback: kortstondig verbreken ter controle Error inject: injecteren van foutbits ter controle Basiscursus SDH

ES (Errored Second): 1 of meer errors in 1 seconde BER metingen (3) G.821: ES (Errored Second): 1 of meer errors in 1 seconde SES (Severely Errored Second): BER >10-3 in 1 seconde Basiscursus SDH

Type laser Uitgangsniveau Gevoeligheid Optische niveaus Type laser Uitgangsniveau Gevoeligheid S 1.1 -15 < P < - 8 dBm - 28 dBm L 1.1 - 5 < P < 0 dBm - 34 dBm S 16.1 - 5 < P < 0 dBm - 18 dBm L 16.1 - 5 < P < 0 dBm - 26 dBm Basiscursus SDH

(D)WDM systemen (Dense) Wavelength-division Multiplexing Golflengte Golflengte WDM DWDM Basiscursus SDH

Wave Division Multiplexing Wave: golf(lengte) (hiermee wordt bedoeld de optische zender, laserzender) Division: (ver)deling Multiplexing: samenvoegen Letterlijk: het samenvoegen van verschillende stukjes golflengte ofwel: het samenvoegen van verschillende golflengtes / optische zenders op één glasvezel Basiscursus SDH

Gebruikte Golflengtes 100 GHz [0.8 nm] Grid for DWDM (ITU-T G692) Frequency in THz 196.10 195.10 194.10 193.10 192.10 191.10 1530 1535 1540 1545 1550 1555 1560 1565 Wavelength in nm Gebruikte Golflengtes

Golflengte Multiplexen Oude situatie 1310  WDM 1550.92 1554.13 1557.36 1560.61  1549.32 1552.52 1555.75 1558.98 Basiscursus SDH

Aantal kleuren. Het aantal golflengtes is beperkt tot 8 Om voldoende onderlinge afstand te houden Voorkomt “overspraak” tussen de te transporteren signalen Analoge signalen zijn gevoelig voor verstoringen Voor digitale signalen kan gewerkt worden met meer golflengtes b.v 16, 32 of 64. Basiscursus SDH

WDM Is geen SDH Kan geen verbindingen (paden) schakelen Maar kan wel gebruikt worden voor het transport van SDH signalen (Synchrone transport modules) Kan geen verbindingen (paden) schakelen het beheer van WDM is beperkt tot foutmeldingen Is een alternatief voor het graven van nieuwe vezels WDM is goed voor je rug Basiscursus SDH