La Nuova Gerarchia Di Multiplazione Sincrona SDH

A. Mariconda, R. C. Misul, F. Parente, R. Pietroiusti - La nuova gerarchia di multiplazione sincrona (SDH)

38 Notiziario Tecnico SIP - n. 1 - Luglio 1992

La nuova gerarchia di multiplazionesincrona (SDH)

A. Mariconda, R. C. Misul, F. Parente, R. Pietroiusti (*)

In questo articolo vengono descritte le principali caratteristiche della nuova gerarchianumerica sincrona (SDH - Synchronous Digital Hierarchy). Dopo una prima parte introduttiva,vengono esaminati i vantaggi derivanti dalla introduzione della gerarchia sincrona nelle retidi telecomunicazione. Successivamente vengono introdotti i concetti essenziali e le strutturenumeriche tipiche della SDH, per giungere alla descrizione della struttura di multiplazionee delle caratteristiche della trama.

(*) ing. Alfonso Mariconda, ing. Roberto Clark Misul, ing. FulvioParente, ing. Romolo Pietroiusti - SIP DG - Roma

l’estrazione di un singolo tributario in/da un flussoaggregato.

Per superare tali difficolta è necessario utilizzare unstrategia di multiplazione sincrona che, allineando iflussi in ogni nodo della rete trasmissiva, consenta unaccesso diretto ai tributari all’interno del flussoaggregato. Ciò ha portato alla definizione della nuovaGerarchia di Multiplazione Sincrona (SDH).

La SDH è definita da tre fondamentali Raccomandazionidel CCITT; la G.707, la G.708 e la G.709 che stabilisconorispettivamente le velocità di cifra dei vari ordinigerarchici, i principi e la struttura generale dellamultiplazione con i relativi elementi costitutivi e lespecifiche modalità di multiplazione con le relativestrutture di trama.

Le tre raccomandazioni furono approvate nellariunione di Seul del Febbraio 1988 e successivamenteratificate nell’Assemblea Plenaria del CCITT tenutasi aMelbourne nel Novembre 1988.

L’accordo sulla SDH in CCITT è stato laborioso inquanto la proposta originaria avanzata dagli USA nel1986, e nota con il nome di SONET (SynchronousOptical Network), era ottimizzata per il trasporto deiflussi della gerarchia plesiocrona americana e non tenevanella dovuta considerazione i corrispondenti flussi dellagerarchia plesiocrona europea.

Il lavoro del CCITT, svolto in esemplare spiritocooperativo, ha comportato diverse modifiche allaproposta originaria SONET.

La versione di gerarchia sincrona in uso negli USA ètuttora chiamata SONET e può essere considerata unaparticolarizzazione dello standard internazionale SDH;in particolare il primo ordine gerarchico SDH (STM-1Synchronous Transport Module - 1) si può immaginareottenuto per multiplazione a interallacciamento di ottettidi tre flussi del primo ordine gerarchico SONET (STS-1 Synchronous Transport Signal - 1).

1. Introduzione

La disponibilità dei primi circuiti integrati, consentendoun progressivo incremento della velocità di elaborazionedei dati, rese possibili le prime sperimentazioni ditrasmissione di segnali numerici; tali sperimentazionicondussero, durante gli anni ’60, allo sviluppo negli StatiUniti dei primi sistemi di trasmissione di segnali PCM confrequenza di cifra di 1,544 Mbit/s.

Negli anni successivi, la continua crescita della domandadi servizi dati e la progressiva “numerizzazione” deiservizi analogici, resero necessario un aumento dellefrequenze di cifra dei flussi numerici trasmessi in rete.Tale incremento poteva essere ottenuto utilizzando tecnichedi multiplazione nel dominio del tempo dei segnalinumerici; di conseguenza, agli inizi degli anni ’70, furonodefinite le due gerarchie di multiplazione plesiocronaattualmente utilizzate: la gerarchia americana, ottenuta apartire dalla multiplazione di flussi base a 1,544 Mbit/s, ela gerarchia europea, ottenuta a partire dalla multiplazionedi flussi base a 2,048 Mbit/s.

In entrambi i casi, la multiplazione viene effettuatautilizzando la tecnica del “pulse stuffing” che consente ditrasmettere i flussi tributari mantenendo inalterato il relativoorologio di temporizzazione nonostante esso sia generatoda una sorgente diversa da quella del flusso aggregato.

Tali gerarchie di multiplazione tuttavia erano stateottimizzate per collegamenti punto-punto e nonconsentono quindi di seguire agevolmente il processoevolutivo oggi in corso verso strutture di rete flessibilie riconfigurabili tramite gestione centralizzata. Questoa causa soprattutto della scarsa capacità dei canali dicontrollo (overhead) e della struttura di trama troppocomplessa che rende difficoltoso l’inserimento o

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Successivamente esamineremo i principali motiviche hanno condotto a definire una nuova gerarchia dimultiplazione numerica; qui conviene puntualizzareper ora che il concetto di SONET, elaborato in USAnell’ambito delle attività di standardizzazione svoltedalla commissione T1 dell’ANSI (American NationalStandard Inst.), può essere considerato una evoluzionedi un concetto similare di rete sincrona nota negli USAcome SYNTRAN (Synchronous Transport) che peròaveva avuto un uso molto limitato.

Sebbene apprezzabile per l’idea di base di unamultiplazione sincrona di 28 tributari a 1,544 Mbit/scon una allocazione fissa degli ottetti nella trama, chesemplificava drasticamente il problema dell’accessodiretto ai tributari, SYNTRAN era affetta da diversiproblemi derivanti in gran parte dalla struttura di tramamolto complicata e dalla scarsa ridondanza disponibilenella trama per le funzioni di supporto essendo statafissata la frequenza di cifra lorda a 44,736 Mbit/s peressere compatibile con il terzo livello della gerarchiaplesiocrona americana (DS3). Un altro notevole difettodi SYNTRAN consisteva nell’impossibilità dicontrollare gli slittamenti di trama (slip) dovuti adegradazioni accidentali e/o sistematiche nelladistribuzione dei sincronismi di rete, che misechiaramente in evidenza la necessità, anche per le retisincrone, di una giustificazione fra l’orologio dellatrama e quelli dei tributari.

E’ opportuno notare altresì che l’avvio del processoche ha portato alla nuova gerarchia di multiplazione erastato determinato, in ambito ANSI, dalla necessità didefinire una interfaccia ottica standard che consentissel’interconnessione diretta (mid-span meet) di terminaliottici trasmissivi di diversi costruttori. Tale esigenza eraparticolarmente sentita dalle compagnie locali ditelecomunicazioni (BOC - Bell Operating Company) perinterrompere la proliferazione di sistemi trasmissivi otticiincompatibili e ottenere nella rete trasmissiva un veroambiente ‘multivendor’ necessario per il perseguimentodi politiche di approvvigionamento indipendenti.

Il processo così avviato si arricchì, mano a mano, dinuovi requisiti accogliendo nuove esigenze ed esperienze,tra cui quella SYNTRAN, sfociando così nella SONET.

La standardizzazione e l’accettazione a livellomondiale della gerarchia SDH (Synchronous DigitalHierarchy) come base per la futura generazione disistemi trasmissivi prospetta un rinnovo completo ecambiamenti radicali della rete di telecomunicazioneparagonabili a quelli conseguenti al passaggio dalletecniche e tecnologie analogiche a quelle numeriche.

L’adozione della nuova gerarchia di multiplazioneha infatti innescato un processo di sviluppo e dievoluzione eccezionale verso nuove architetture di rete,nuove strutture altamente flessibili, nuovi apparatinonché nuove concezioni e organizzazione dei sistemidi gestione di rete.

Tutti i principali gestori di reti sono oggi alla ricercadelle strategie più adeguate per l’introduzione in retedei nuovi sistemi e per una transizione armoniosa dallaattuale gerarchia plesiocrona (Plesiochronous DigitalHierarchy, PDH) a quella SDH confortati in questodalla possibilità dei nuovi apparati di trasportare i flussidella gerarchia plesiocrona.

L’inserimento in rete dei nuovi sistemi richiede lasoluzione di diversi problemi, molti dei quali connessial notevole contenuto software necessario per lo sviluppoe alla gestione dei sistemi stessi.

La nuova gerarchia SDH si prospetta come unsubstrato di rete fondamentale anche per lo sviluppo deinuovi servizi a larga banda in quanto costituirà tral’altro la base per il trasporto dei flussi relativi allafutura tecnica di multiplazione e commutazione apacchetti (nella fattispecie denominati celle) nota con lasigla ATM (Asynchronous Transfer Mode) designata inCCITT come tecnica base per la futura rete B-ISDN(Broadband-ISDN).

Ulteriori raccomandazioni CCITT sulla SDHriguardano le caratteristiche delle interfacce fisica edelettrica (G.703), i parametri delle interfacce ottiche(G.957), le funzioni interne degli apparati (G.781, G.782,G.783, G.958, G.sdxc1, G.sdxc2, G.sdxc3), i canali e lefunzioni di gestione, amministrazione, manutenzione econfigurazione (OAM&P - Operations, Administration,Maintenance and Provisioning) (G.784), l’architetturae le caratteristiche di rete (G.sna1, G.sna2), lecaratteristiche degli orologi degli apparati sincroni(G.81s) e le modalità per il controllo del ‘jitter’ e del‘wander’ (G.82j).

2. Limiti della gerarchia plesiocrona

Le reti numeriche attualmente esistenti sono basatesulle gerarchie plesiocrone definite dalla Racc. G.702del CCITT, che risale al 1972 e normalizza, a livellomondiale, due diversi standard generalmente noti comestandard europeo ed americano.

La versione europea prevede:• un flusso di base a 64 kbit/s, che è multiplato con una

trama sincrona entro un flusso primario a 2.048Mbit/s.

• flussi di ordine superiore, a 8.484, 34.368 e 139.264Mbit/s, ottenuti mediante multiplazione plesiocronasuccessiva, a gruppi di quattro tributari, partendo dalflusso primario.La caratteristica fondamentale, comune alle due diverse

gerarchie digitali esistenti, è costituita dalla multiplazioneplesiocrona effettuata con la tecnica del “pulse stuffing”che consente, mediante l’aggiunta dei bit di giustificazionee dei relativi bit di controllo, la trasmissione di flussitributari mantenendone inalterato il relativo orologio ditemporizzazione, pur essendo quest’ultimo originato da



una sorgente diversa da quella del flusso aggregato.Tale tecnica comporta però che la relazione di fase trai bit di diversi tributari e tra gli ottetti di diversi canali a64 kbit/s nella trama multipla è casuale e variabile neltempo; pertanto l’estrazione/inserzione di flussi tributaridal segnale multiplo richiede di passare attraverso ilmeccanismo di giustificazione di ogni stadio di multiplazione.

Le gerarchie plesiocrone sono attualmente largamentediffuse; esse sono state un elemento essenziale per losviluppo delle reti numeriche e quindi per l’evoluzionecomplessiva della rete TLC. Tuttavia negli ultimi annisono emerse parecchie nuove esigenze dei gestori di retee degli utenti che hanno messo in evidenza diversi limitidella multiplazione plesiocrona.

D’altra parte le accresciute esigenze ed aspettativesono state avallate dagli eccezionali sviluppi verificatesinella tecnologia dei circuiti integrati e degli sviluppi disoftware che consentono reti di telecomunicazioni confunzionalità sempre più sofisticate.

Le gerarchie plesiocrone sono state concepiteessenzialmente per collegamenti punto-puntocompletamente terminati agli estremi e non adatte perreti più complesse come quelle magliate che richiedonoparecchi trattamenti (per es. drop-insert) sui singolicanali tributari.

Le limitazioni delle attuali gerarchie plesiocrone, sonoemerse soprattutto a fronte della necessità di una maggioreflessibilità e di una gestione più efficiente della rete e deiservizi e possono essere riassunte nei seguenti punti:• complessità della struttura di trama, che costringe ad

effettuare tutte le multiplazioni/demultiplazioni deiflussi di ordine superiore anche per inserire/estrarreun singolo tributario;

• diversità di trame per diversi ordini gerarchici, oltreche per i diversi standard mondiali.

• scarsa capacità trasmissiva ausiliaria utilizzabili sia daparte dell’utente che da parte del gestore. Ciò peresempio non consente un adeguato controllo in serviziodelle prestazioni dei collegamenti e richiede per lagestione della rete sistemi e/o reti sovrapposte alla retetrasmissiva.Queste limitazioni risultano di particolare rilievo

nella realizzazione di sistemi e/o reti flessibili conripartitori numerici (digital cross connect) apparati drop-insert ed in generale apparati riconfigurabili a distanza.

3. Vantaggi della nuova gerarchia di multiplazionesincrona

I vantaggi offerti dalla SDH sono molteplici; nelseguito ci si limiterà ad una breve illustrazione deiprincipali di essi.• Flessibilità di gestione dei flussi trasmissivi

La SDH consente di svolgere in modo più efficiente lefunzioni di drop-insert e di cross-connect grazie alla

visibilità diretta dei flussi tributari nelle trame dei diversiordini gerarchici caratteristica della tecnica di multiplazionesincrona.

Tale aspetto, insieme alla notevole disponibilità dicanali ausiliari inclusi nelle trame SDH, risulta difondamentale rilievo in una moderna rete ditelecomunicazione basata su strutture flessibili in grado dipermettere la riconfigurazione dei flussi di traffico inmodo dinamico in funzione della richiesta degli utenti edelle necessità operative dei gestori. Tali strutture di reteflessibili, basate sull’impiego di apparati cross-connect emultiplatori add-drop, sono molto più semplici da realizzarenell’ambito della rete sincrona ma sopratutto più ricche difunzionalità e molto più agevoli da gestire.• Interfacce ottiche standard

La normativa SDH include la definizione di Interfacceottiche standard per consentire l’interconnessione a livellodi linea fra apparati di diversi costruttori, per tutti gli ordinigerarchici. La normalizzazione riguarda sia lecaratteristiche fisico elettriche del segnale sia le caratteristichelogico-funzionali dei vari flussi ausiliari di servizio.

L’adozione di interfacce ottiche standard era ormaidiventata improcrastinabile, oltre che per i motiviaccennati nell’introduzione, per il fatto che i terminalidi linea, nei nuovi sistemi trasmissivi, stanno sparendocome apparati meccanicamente separati.Tradizionalmente i terminali di linea costituivanoelementi di separazione fra i nodi di rete (multiplatori,centrali, ripartitori numerici ecc), cui si interconnettevanocon interfacce normalizzate G.703, e le linee trasmissivevere e proprie. Essi svolgevano tra l’altro funzionimolto onerose oggi non più necessarie, come iltelecontrollo e la telealimentazione dei rigeneratori dilinea. Attualmente i terminali di linea sono realizzati insingole schede, o addirittura in parti di esse, normalmenteintegrate meccanicamente negli apparati dei nodi direte. Pertanto l’interconnessione di apparati di costruttoridiversi deve essere fatta a livello di interfaccia otticaovviamente normalizzata.

L’importanza della standardizzazione dell’interfacciaè esaltata in una rete “flessibile”, dotata cioè di organi diripartizione distribuiti sul territorio. In una rete cosìstrutturata, i flussi possono seguire instradamenti diversie non è sempre possibile quindi assicurare che un organodi trasmissione possa colloquiare sempre con lo stessoorgano di ricezione, per lo più dello stesso costruttore.

L’esistenza di interfacce standard consente quindi algestore di rete di operare in ambiente multivendorgarantendo contemporaneamente la compatibilità tra glielementi di rete.

Dal punto di vista dei costruttori, la standardizzazionedelle interfacce di linea, dei servizi e degli accessi aisistemi di gestione e manutenzione consente sia di poterdisporre di componenti normalizzati realizzati su vastascala, sia di poter operare su un mercato caratterizzatoda uniformità di soluzioni.



• Protezione del trafficoUn aspetto fondamentale della normativa SDH sono

le tecniche previste per la protezione del traffico.Tutti gli apparati SDH saranno strutturati in modo da

poter operare in topologie di rete (per es. anelli) e/o inconfigurazioni di linea ridondate ideate per salvaguardareil traffico anche in caso di guasto degli apparati e/o deiportanti trasmissivi.

Nell’attuale rete PDH il conseguimento di standardqualitativi elevati ha comportato l’introduzione, onerosain termini economici, di ridondanze di apparato (deltipo 1+1 o N+1) e di complessi sistemi di scambionormalmente esterni agli apparati trasmissivi.

Nella rete plesiocrona inoltre le modalità di protezionesi basano esclusivamente sugli allarmi dei flussi trasmissivie quindi intervengono in caso di degrado totale del servizio,mentre nella SDH è possibile avere un controllo continuodel tasso d’errore consentendo una protezione del flussoanche per degrado della qualità trasmissiva.

I sistemi SDH soddisfano quindi la necessità di unaprotezione più efficiente e generalmente distribuita inogni nodo della rete.

Nel caso di architettura di rete a maglia (tipicamentenella rete a lunga distanza), in caso di interruzione èpossibile proteggere la linea instradando il traffico sulinee alternative a quella fuori servizio. Tale operazionesarà possibile tramite i DXC collegati ad un centro dicontrollo remoto. Per i flussi SDH si avrà una maggiorerapidità di intervento rispetto a quelli PDH in quantonella rete SDH è previsto un apposito meccanismo perisolare il guasto e fornire dati sulla integrità delreinstradamento alternativo. Diversamente, nella retePDH, le operazioni necessarie per il reinstradamento(localizzazione guasto e misura di continuitàdell’instradamento alternativo) richiedono al controllocentrale tempi lunghi ed elaborazione complesse.

Quando la rete sarà completamente SDH, sarà inoltrepossibile eventualmente sfruttare i canali ausiliaridisponibili per effettuare una protezione di rete distribuitaa livello di DXC al fine di ridurre ulteriormente i tempidi protezione.• Aspetti di esercizio e manutenzione

Nella rete plesiocrona gran parte delle funzioni relativeal riporto di allarmi, raccolta delle informazioni diprestazioni, localizzazione guasti, invio di telecomandi,ecc. sono normalmente svolte da sistemi esternisovrapposti alla rete trasmissiva.

Tali sovrastrutture comportano notevoli limitazioninella gestione della rete, sia perché difficilmente estendibiliin modo capillare in varie parti della rete, tra cui la rete didistribuzione, sia per la grande varietà ed il numero dimezzi e di apparati da controllare. Un altro problema deisistemi trasmissivi plesiocroni, già citato nel paragrafoprecedente, è l’impossibilità di controllare adeguatamentein servizio le prestazioni di tasso d’errore potendosi basareil controllo solo sulle parole di allineamento delle trame.

Nella rete SDH sono previste in tutti gli apparatiprestazioni ricchissime di esercizio e manutenzione; larete logica di gestione si estende parallelamente alla retetrasmissiva vera e propria essendo i relativi canaliausiliari integrati nelle stesse trame trasmesse senzaquindi richiedere ulteriori sistemi di supporto.• Il fattore standardizzazione

Come già accennato in precedenza, la normativaSDH prevede anche la standardizzazione delle funzionidi gestione, amministrazione, manutenzione econfigurazione (funzioni di OAM&P). Ciò si collocanel quadro generale di realizzazione di sistemi “aperti”,in grado cioè di interfacciarsi fra loro secondo l’approccioOSI. L’interfacciamento di applicazioni software, oltreche di apparati a livello di interfacce elettriche edottiche, rende possibile la realizzazione di un ambientemultivendor anche nei centri OAM&P. La rete digestione della SDH si inserisce nel contesto più ampiodella TMN, dalla quale viene vista come sottorete. Aquesto risultato si giunge tramite una tecnica diprogettazione software di tipo “Object-Oriented”, checonsiste nel modellare risorse fisiche e logiche sottoforma di “oggetti”. Gli apparati, i punti di terminazionedi linea, le connessioni di rete, ecc. vengono realizzatemediante un insieme di “oggetti” e tutte le operazioni digestione vengono effettuate mediante “azioni” suglioggetti definiti, i quali emettono a loro volta delle“notifiche” verso il loro centro di gestione. Questoimplica la standardizzazione di tutti e sette i livelli ISO/OSI dell’interfaccia, detta “Q”, fra l’apparato ed ilsistema di gestione (Raccomandazione CCITT G.773).

4. Concetti preliminari e definizioni

Al fine di rendere più agevole la descrizione dellagerarchia e della struttura di trama è opportuno premetterealcuni concetti e definizioni.

4.1 Interfaccia dei nodi di rete

La gerarchia SDH è definita in relazione a punti diriferimento per l’interconnessione fra elementi di rete. Ilgenerico di tali punti è denominato Interfaccia di Nodo diRete (Network Node Interface, NNI vedi fig. 1).

4.2 Stratificazione della rete a livelli

Le varie unità definite nell’ambito della gerarchia dimultiplazione sincrona sottointendono una stratificazionedella rete trasmissiva in tre livelli (sottolivelli del livellofisico OSI) (vedi anche fig. 2):1) il livello del supporto trasmissivo. Esso costituisce il

supporto per il livello di percorso (path) e può essere



ulteriormente suddiviso in livello fisico (mezzotrasmissivo vero e proprio) e livello di sezionetrasmissiva. Le sezioni possono essere o dirigenerazione o di multiplazione e hanno riscontro inspecifiche funzioni associate a canali di serviziodella trama SDH.

2) Il livello di percorso (path). Esso è relativo altrasferimento di informazione fra i punti di accesso alpercorso, è indipendente dal servizio e dal tipo dimezzo trasmissivo e costituisce il supporto per illivello di circuito. A seconda della capacità ditrasferimento delle informazioni il percorso può esseredi ordine basilare (Lower Order, LO) o superiore(Higher Order, HO). Analogamente alle sezioni dirigenerazione e di multiplazione, anche i percorsihanno specifiche funzioni associate a canali di serviziodella trama SDH.

3) Il livello di circuito. E’ il livello relativo altrasferimento di informazioni fra i punti di accesso alcircuito stesso e costituisce il supporto diretto deiservizi di telecomunicazioni. Esso è sovrapposto allefunzionalità SDH, costituisce per così dire l’oggettodel trasporto e non ha quindi funzioni associate aicanali di servizio SDH, pertanto non è oggetto diulteriore descrizione nell’articolo.Una rappresentazione schematica del modello di

stratificazione della rete trasmissiva nei livelli suddettiè riportata in fig. 2.

4.3 ll meccanismo dei puntatori e della relativagiustificazione di frequenza

Il concetto di rete e di multiplazione sincrona presuppone

che gli orologi di tutti gli elementi della rete siano agganciatiad un orologio comune di sincronizzazione di rete. Tuttaviala normativa SDH ha previsto una struttura della tramatale da consentire alla rete di operare correttamenteanche in presenza di flussi da trasportare e/o di elementidi rete con orologi non agganciati all’orologio disincronizzazione di rete; ciò sia per consentire alla reteSDH di trasportare i flussi della attuale gerarchiaplesiocrona sia per poter far fronte a possibili guasti e/odisfunzioni ed inevitabili disturbi sul sistema didistribuzione della sincronizzazione di rete. Infatti anchein una rete completamente sincrona le fasi dei diversisegnali che arrivano in un nodo possono essere diversefra di loro per i diversi tempi di propagazione e variabilinel tempo a causa delle variazioni dei tempi dipropagazione dovute alle variazioni di temperatura e/oal jitter introdotto dai rigeneratori di linea.

Nella multiplazione e generazione delle trame SDHsono previsti due stadi di multiplazione in cascata (unoa livello di Unità Amministrative, AU, ed uno a livellodi Unità Tributarie, TU) ove è possibile attuare unprocesso di sincronizzazione dei flussi numerici(aligning) destinati a costituire la trama SDH. In entrambii suddetti stadi di multiplazione è possibile identificaredue entità: una costituisce la struttura di trasporto (AUo TU) e l’altra, da inserire nella struttura di trasporto,costituisce il carico da trasportare (Contenitore Virtuale,VC). Il carico ha una frequenza ed una fase che, entrocerti limiti, può essere diversa ed indipendente da quelladella struttura di trasporto. Tale differenza di frequenzae fase viene compensata nel tempo facendo fluttuareopportunamente la posizione del carico all’interno dellastruttura di trasporto. La identificazione della posizionedel carico all’interno della struttura di trasporto e lo

Figura 1 Possibili localizzazioni degli NNI nella rete trasmissiva (riferimento raccomandazione G.708 figura 1.1).

DIGITAL CROSS-CONNECT (RIPARTITORE NUMERICO SINCRONO)

ADD-DROP MULTIPLEXER (APPARATO PER INSERZIONE/ESTRAZIONE DI TRIBUTARI )

NETWORK NODE INTERFACE (INTERFACCIA NODO-RETE)

SYNCHRONOUS MULTIPLEXER (MULTIPLATORE SINCRONO)

TRIBUTARIO

DXC:

ADM:

NNI:

SM:

TR:

SM

TR

TR

TR

TR

TR

TR

SISTEMI LINEA/RADIO

DXC/ADM

NNI NNI NNI NNI

SISTEMI LINEA/RADIO

SM

SM

SM

SM

SM



spostamento dello stesso nel tempo sono effettuate conun meccanismo di puntatori e di giustificazione difrequenza.

Le strutture di trasporto contengono in posizionipredeterminate e fisse un certo numero di bit denominatipuntatori ed uno o più byte cosiddetti di opportunità digiustificazione positiva e negativa.

I puntatori identificano le posizioni del caricoall’interno della struttura di trasporto con una tecnicaadeguata ad irrobustire il meccanismo contro gli erroridi linea.

L’attivazione del meccanismo dei puntatori e dellarelativa giustificazione di frequenza viene dettabrevemente “aggiustamento dei puntatori”. L’aggiustamento dei puntatori si attiva quando ladifferenza di fase fra gli orologi della struttura di trasportoe del carico supera una soglia predeterminata. Ilmeccanismo prevede uno spostamento, di entitàpredeterminata, in avanti o indietro della posizione delcarico all’interno della struttura di trasporto e unconseguente aggiornamento del valore del puntatore.Se l’orologio della struttura di trasporto è più lento diquello del carico si attua un decremento (aggiustamentonegativo) del valore del puntatore ed una giustificazionedi frequenza negativa cioè una occupazione da parte delcarico dei byte di opportunità di giustificazione negativaper la trama in cui si effettua lo spostamento del caricoe la conseguente variazione del puntatore. In modosimilare, se l’orologio della struttura di trasporto è piùveloce di quello del carico si attua un incremento(aggiustamento positivo) del valore del puntatore eduna giustificazione di frequenza positiva cioè laliberazione da parte del carico dei byte di opportunità di

giustificazione positiva. Il meccanismo è rappresentatoschematicamente in fig. 3a per la giustificazione negativae in fig. 3b per la giustificazione positiva.

Fintanto che la posizione del carico non cambia,come nelle trame N e N+1, anche il valore del puntatorenon cambia ed i byte di opportunità di giustificazionenon vengono utilizzati. Quando viene variata la posizionedel carico, come nella trama N+2, il valore del puntatoreviene modificato di conseguenza (-1 in figura 3a e +1 infigura 3b). Questa variazione comporta in figura 3al’occupazione dei byte di giustificazione ed in figura 3b losvuotamento ed il conseguente riempimento con ‘stuffing’dei byte di opportunità di giustificazione positiva.

4.4 Controllo interallacciato di parità

Nelle strutture numeriche della gerarchia SDH èprevista una codifica a controllo di parità per larivelazione del tasso d’errore in servizio.

In particolare, il tipo di codifica è a controllointerallacciato di parità ed è denominato BIP-n (BitInterleaved Parity-n).

L’operazione, in linea di principio, può essereimmaginata in questo modo: si segmenta la stringa dicifre binarie, che costituisce la struttura numerica dacontrollare, in n blocchi da m cifre ciascuno. Si fa ilcontrollo di parità sulle prime cifre degli m blocchi,quindi sulle seconde cifre e così via. Alla strutturanumerica si associa quindi una n-pla ordinata di cifrebinarie la j-esima delle quali assume valore 0 o 1 aseconda che il numero di 1 delle j-esime cifre deglim blocchi sia rispettivamente pari o dispari.

TR

....

TRSDH mux

SDH muxrigeneratore

SDH muxG.702/3

G.702/3STM-N

STM-N STM-N

sezione dirigenerazione

RSOH

sezione dimultiplazione

MSOH

cammino (path) POH


RSOH


RSOH

sezione dimultiplazione

MSOH

- TributariTR

Figura 2 Rappresentazione della stratificazione della rete trasmissiva.



modulare è ovvio che la capacità utile trasportata dauna struttura contiene anche le capacità di serviziodelle strutture componenti.

5.1 Contenitori (Container, C)

Sono le strutture numeriche elementari che contengonole informazioni dell’utilizzatore (quelle cioè del livello dicircuito) da trasportare fra i punti terminali di un percorso.Sono definiti cinque tipi di contenitori denominati C-11,C-12, C-2, C-3 e C-4. Essi, pur essendo concepiti per iltrasporto dei flussi gerarchici plesiocroni, possonocontenere altri flussi; quelli per esempio di futuri servizi alarga banda. Allo stato attuale sono state definite lemodalità di inserimento (mapping) nei contenitori deiflussi dei quattro livelli delle gerarchie plesiocrone secondola associazione riportata in tabella 1 ove le lettere A ed Edenotano rispettivamente la gerarchia americana e quellaeuropea. E’ stata inoltre definita la modalità di inserimentodelle celle ATM (Asynchronous Transfer Mode) all’internodel C-4.

Il mapping è l’insieme delle operazioni effettuatealle estremità della rete sincrona per inserire/disinserirei vari flussi tributari nei contenitori. L’inserimento diflussi tributari non sincroni con la frequenza del

Dette Xij (i=1,2.....m; j= 1,2 .....n) la j-esima cifradell’i-esimo blocco e Yi (i=1,2......h) le cifre di parità, lacodifica può essere rappresentata come in figura 4.

Dal confronto delle cifre di parità calcolate in ricezionecon quelle effettivamente ricevute è possibile stimare iltasso d’errore sul flusso numerico.

5. Strutture numeriche

Le strutture numeriche definite nelle RaccomandazioniG.708 e G.709 sono i contenitori, i contenitori virtuali,le unità tributarie, i gruppi di unità tributarie, le unitàamministrative, i gruppi di unità amministrative e ilmodulo di trasporto sincrono al quale si pervieneutilizzando le precedenti strutture numeriche secondole varie possibilità previste nello schema di multiplazioneillustrato nel paragrafo 6.

Come descritto successivamente, i contenitorivirtuali, le unità tributarie, le unità amministrative e ilmodulo di trasporto sincrono sono strutture numericheciascuna costituita da due parti, una è la capacità utiletrasportata (payload) e l’altra è la capacità di servizioche a seconda del tipo di struttura numerica svolgefunzioni di supporto differenti. Poiché, come vedremo,queste strutture sono inserite l’una nell’altra in modo

PT(n)

PT(n)

PT(n-1)

PT(n-1)

J

J

J

J

PT(n)

PT(n)

PT(n+1)

PT(n+1)

J

J

J

J

S

Trama N

Trama N+1

Trama N+2

Trama N+3

PT(n) :J:S:

Puntatore con valore nByte di opportunità di giustificazione negativaByte di opportunità di giustificazione positiva

a)Giustificazione negativa b)Giustificazione positiva

Figura 3 Uso del puntatore e giustificazione.



contenitore che deve trasportarli (asynchronousmapping) viene effettuato tramite la tecnica dellagiustificazione (pulse stuffing). Nel caso di tributarisincroni non è necessaria alcuna giustificazione e sonoprevisti due tipi di mapping: bit e byte sincrono. Il primoè utilizzabile anche per flussi numerici destrutturati,mentre il secondo sfrutta, per una maggiore razionalitàdel mapping per il trasporto, le informazioni derivantidalle caratteristiche della trama (strutturata ad ottetti)del tributario (ad esempio, per un flusso a 2.048 Mbit/s,tale trama è descritta nella racc. G.704).

Occorre notare che le effettive capacità dei contenitorisono leggermente superiori alle frequenze di cifra deitributari plesiocroni ad essi associati. Questo hacomportato una completa definizione della modalità dimapping dei tributari nei contenitori per garantirne unacorretta estrazione all’uscita dalla rete SDH. Taledefinizione è stata fatta in termini di quali siano nelcontenitore i bit informativi, quali di eventuale overhead,quali di riempimento e, nel caso di mapping asincrono,quali di controllo per la giustificazione e quali diopportunità di giustificazione.

5.2 Contenitori Virtuali (Virtual Container, VC)

Sono le strutture numeriche usate come supporto per leconnessioni a livello di percorso; esse pertanto sonoassemblate/disassemblate solo all’ingresso/uscita dellarete sincrona. I VC sono costituiti essenzialmente da unacapacità utile trasportata (payload), formata da uncontenitore o da gruppi di unità tributarie (TUG) definitein seguito, e da una capacità di servizio (Path Overhead,POH) per l’attuazione di funzioni come: la stima del tassod’errore, l’allarmistica, identificazione del tipo di contenutodel carico.

Esistono 5 tipi di contenitori virtuali, cioè VC-11,VC-12, VC-2, VC-3, VC-4, ciascuno corrispondente alcontenitore di uguale indice.

I contenitori VC-11, VC-12, VC-2 sono detti diordine basilare (LO-VC, Lower Order VC) invece VC-3e VC-4 sono detti di ordine superiore (HO-VC, HigherOrder VC).

5.3 Unità tributarie (Tributary Unit, TU)

Sono le strutture numeriche impiegate perl’adattamento fra i diversi livelli di percorso. Essesono costituite da una capacità utile trasportata pari adun VC e da una capacità di servizio costituita dalpuntatore, che indica la posizione nella trama del VCtrasportato, e dalla opportunità di giustificazione. Talecapacità di servizio è impiegata, come descritto nelpar. 4.3, per sincronizzare i VC tributari rispetto al VCdi ordine superiore in cui devono essere inseriti. I TUsono pertanto le prime strutture numeriche nel processodi formazione della trama predisposte per lamultiplazione ad interallacciamento di ottetto performare un TUG.

5.4 Gruppo di Unità Tributarie (Tributary Unit Group,TUG)

Per limitare le numerosissime combinazioni possibilinell’assemblare VC di diverso tipo in un VC di capacitàsuperiore e, quindi, per limitare la complessità degliapparati e la gestione dei flussi in rete, sono statiintrodotti i gruppi di unità tributarie (TUG). Essi sono

1° livello 2° livello 3° livello 4° livello

A E A E A E E1,544 2,048 6,312 8,448 34,368 44,736 139,264C-11 C-12 C-2 C-3 C-4

Tabella1 Frequenze di cifra in Mb/s

X11 X12 X1j X1n

X21 X22 X2j X2n

Xi1 Xi2 Xij Xin

Xm1 Xm2 Xmj Xmn

Y1 Y2 Yj Yn

1 2 j n

1

2

i

m

........

........

........

........

........

........

........

........

........

........

........

........

........

........

........

........

........ ........

................

........ ........

Cifre di parità relative agli elementi delle colonne

Figura 4 Codifica BIP-n.



costituiti da aggregati omogenei di TUG di livelloinferiore o di TU ed occupano posizioni fisse epredeterminate all’interno della capacità utile di trasportodel contenitore virtuale di capacità superiore. Essicontengono in modo solidale in posizioni predeterminatei puntatori dei TU trasportati.

In particolare, esistono il TUG-2, che può esserecostituito o da un TU-2 o da tre TU-12 o da quattro TU-11,ed il TUG-3 che può essere costituto o da un TU-3 o dasette di TUG-2.

5.5 Unità Amministrative (Administrative Unit, AU)

Sono le strutture numeriche impiegate perl’adattamento del livello di percorso superiore al livellodi sezione di multiplazione. Esse sono costituite da unacapacità utile trasportata, formata da un VC di ordinesuperiore e da una capacità di servizio, costituita dalpuntatore e dai byte di opportunità di giustificazione,che permette di sincronizzare il VC trasportato rispettoalla trama della sezione di multiplazione detta anchemodulo di trasporto sincrono di livello 1 (STM-1).

I puntatori degli AU sono ovviamente solidali con latrama STM-1 ed in posizioni predeterminate.

Esistono due tipi di AU; l’AU-4 che contiene il VC-4e l’AU-3 che contiene il VC-3.

Queste unità sono dette amministrative in quanto,essendo le strutture numeriche di ordine più elevatotrasportate dalla trama sincrona, sono particolarmenteindicate per le necessità operative della rete; per esempioesse sono impiegate nelle operazioni di reinstradamentodei flussi per la protezione della rete.

Analogamente ai TU, la presenza della capacità diservizio per funzioni di puntamento e giustificazioneconsente una semplice multiplazione ad interallacciamentodi ottetto fra AU per formare un AUG.

5.6 Gruppo di Unità Amministrative (AdministrativeUnit Group - AUG)

L’AUG ha funzione analoghe ai TUG ed è costituito daaggregati omogenei di AU; in effetti nel caso dell’AU-4,AUG e AU-4 coincidono. In particolare l’AUG consentedi inserire 3 AU-3 in una trama STM-1 o in modo mistoun certo numero di AU-4 e di AU-3 in un modulo ditrasporto sincrono di ordine superiore (STM-N).

5.7 Modulo di trasporto sincrono (SynchronousTransport Module, STM)

Sono le strutture numeriche che costituiscono ilsupporto per il livello di sezione della rete SDH; essesono in effetti le trame dei diversi ordini gerarchici della

gerarchia sincrona ed hanno una durata di 125microsecondi. La trasmissione delle cifre dei moduli ditrasporto sincrono avviene in modo seriale ed in modosincrono con l’orologio di rete; ogni STM è costituito dauna capacità utile di trasporto e da una capacità diservizio, detta di sezione (Section Overhead, SOH), cheè relativa appunto alle sezioni che costituiscono ilsupporto trasmissivo ed è adibita a funzioni qualiallineamento di trama, controllo del tasso di errore edaltre funzioni di esercizio e manutenzione..

Il STM base della gerarchia è detto di ordine 1(STM-1); la frequenza di cifra corrispondente è di155.52 Mbit/s.

Il STM-N contiene N AUG, multiplati byte a byte, eduna capacità di SOH pari ad N volte quella di un STM-1ed ha quindi una frequenza di cifra di 155.52 x N Mbit/s.

5.8 Concatenazione di tributari

E’ una procedura per cui alcuni VC vengono associatisolidalmente o logicamente l’uno all’altro in modo chela capacità risultante dalla somma di quelle dei singoliVC possa essere utilizzata come un unico contenitore.

La multiplazione SDH prevede la possibilità diconcatenare sia i TU, sia gli AU-4 e contraddistingue ledue suddette possibilità rispettivamente con le sigleTU-iJ-mc (nel caso di m strutture TU-ij concatenate) eAU-4xc (nel caso di x strutture AU-4 concatenate). Laconcatenazione consente di svincolare il dimensionamentodella capacità dei servizi a larga banda dai valori previstiper i contenitori dell’SDH.

Infatti, in base al principio della concatenazione, iltrasporto sincrono di un flusso numerico avente unacapacità non necessariamente coincidente con alcunodei valori standardizzati per i contenitori, può essererealizzato suddividendo tale flusso in un determinatonumero m di flussi componenti omogenei ciascunoavente la capacità di uno dei contenitori, e vincolando icontenitori omogenei, necessari a ospitare i vari flussicomponenti, a comportarsi come un’unica strutturanumerica.

La possibilità di utilizzare la concatenazione, oltreche a livello di TU anche a livello delle strutture AU-4,consente il trasporto di eventuali servizi a larga bandaaventi capacità superiore a 149.760 Mb/s (capacità utiledel VC-4).

5.9 Esempio di costituzione e multiplazione dellestrutture numeriche

Nella figura 5 è riportato un esempio di come le variestrutture presentate sono associate per costituire unmodulo trasmissivo sincrono; l’esempio si riferisce in



particolare alla formazione di un modulo STM-N apartire da contenitori C-1 ed usando come unitàamministrativa l’AU-4.

6. Schema di multiplazione e strutture di tramasincrone

6.1 Schema di multiplazione

Lo schema generale di multiplazione, che mostra lerelazioni fra le varie strutture numeriche introdotte nelparagrafo 5, è riportato in figura 6. Dettagli sulla tecnicadi multiplazione e sui contenuti quantitativi nei varipunti dello schema sono riportati nei paragrafi successivi.

Lo schema generale di multiplazione è comprensivodelle opzioni più significative ottimizzate per il trasportodei flussi più diffusi delle attuali gerarchie plesiocrone.Esso ha il merito di configurare una soluzione che inprospettiva, con l’estendersi della rete sincrona, potrebbeportare al superamento delle difficoltà odierne dovutealla esistenza in continenti diversi di gerarchieplesiocrone diverse. Occorre anche considerare che inuovi servizi, per esempio quelli a larga banda, potrannosubito diffondersi a livello mondiale con opportunanormalizzazione dell’inserimento dei relativi flussi neicontenitori virtuali.

Tuttavia sistemi e/o reti che realizzassero tale schemarisulterebbero oltremodo complicati sia dal punto di

vista dello sviluppo degli apparati sia dal punto di vistadella gestione della rete. D’altra parte, considerato chele reti numeriche esistenti sono basate su gerarchieplesiocrone diverse, di fatto alcune opzioni di accesso edi multiplazione ottimizzate per un continente sarebberopraticamente non utilizzate nei continenti con diversagerarchia plesiocrona.

Allo stato attuale si è ritenuto opportuno operare unaselezione delle opzioni disponibili nello schema generaledi multiplazione, che limita ovviamente la flessibilitàcomplessiva della rete SDH, sacrificando quelle chetroverebbero scarsa applicazione vista la rete plesiocronaesistente.

Una riduzione sostanziale di complessità è stataottenuta eliminando uno degli AU; infatti una gestionedi rete basata su entrambi i tipi di AU (AU-4 e AU-3)sarebbe stata molto onerosa. Ovviamente, per leconsiderazioni suddette, gli operatori americani hannomantenuto l’AU-3 mentre gli europei hanno sceltol’AU-4.

Lo schema di multiplazione SDH normalizzatodall’ETSI (Raccomandazione ETS DE/TM-301) perl’Europa è riportato in fig.7.

Come si può notare dal confronto delle due suddettefigure la strategia di multiplazione europea, purconsentendo il trasporto dei flussi della gerarchieplesiocrone europea ed americana, minimizza il numerodei possibili instradamenti e quindi rende più semplice siala realizzazione sia degli apparati sia la relativa gestione.

Per consentire l’interlavoro di reti che implementano

Figura 5 Formazione di un STM-N a partire da un C-1 (riferimento raccomandazione G.708 figura 2.2).

C-1

VC-1 POH C-1

VC-1TU-1 ptr

TU-1 ptr TU-1 ptr VC-1 VC-1

TUG-2 TUG-2

VC-4 POH TUG-3 TUG-3

AU-4 ptr VC-4

VC-4AU-4 ptr

SOH AUG AUG

C-1

VC-1

TU-1

TUG-2

TUG-3

VC-4

AU-4

AUG

STM-N

Associazione logica

Associazione fisica

Le aree chiare sono allineate in fase; l'allineamento di fase tra le aree chiare e quelle scure è effettuato tramite il puntatore ed è indicato mediante le frecce

nota:



opzioni diverse dello schema generale di multiplazione,sono state stabilite precise regole di interconnessione.Per esempio l’interconnessione a livello di AU fra unarete basata sull’AU-4 ed una basata sull’AU- 3 prevedeche la seconda demultipli l’AU-3 fino al livello diTUG-2 o di VC-3, a seconda del tipo di payload portato,e rimultipli gli stessi nell’AU-4 tramite il percorso

TUG-3 —> VC-4 —> AU-4. Per quanto riguarda ilVC-11 (1,5 Mbit/s) che in Nord-America è trasportato conun TU-11 ed in Europa con un TU-12, l’interconnessioneè prevista con l’impiego del TU-11.

Per semplicità di esposizione nel seguito si faràriferimento allo schema ed ai relativi elementi dellamultiplazione SDH-ETSI.

Figura 7 Schema di multiplazione SDH ETSI (riferimento racc. ETS DE/TM- 301)

TUG-2

AUG

TUG-3

TUG-2

x 3

x 7

x 3

C-11 VC-11

xN

x1

x1

139264 kbit/s

Multiplazione

Allineamento

Mappaggio

Elaborazione del puntatore

44736 kbit/s(o 34368 kbit/s)

6312 kbit/s

2048 kbit/s (o 1544 Kbit/s)

1544 kbit/s

STM-N AU-4 VC-4 C-4

TU-3 VC-3 C-3

TU-2 VC-2 C-2

TU-12 VC-12 C-12

TUG-2

AUG

TUG-3

TUG-2

x 3

x 7

x 3

x 3

TU-11 C-11 VC-11

xN

x1

x1

x4

139264 kbit/s

Multiplazione

Allineamento

Mappaggio

Elaborazione del puntatore

44736 kbit/s(o 34368 kbit/s)

6312 kbit/s

2048 kbit/s (o 1544 Kbit/s)

1544 kbit/s

STM-N AU-4 VC-4 C-4

TU-3 VC-3

AU-3 VC-3 C-3

TU-2 VC-2 C-2

TU-12 VC-12 C-12

x 7

Figura 6 Schema di multiplazione SDH (riferimento. raccomandazione G.708 figura 2.1)



6.2 Strutture di trama

La struttura di trama del generico ordine N dellagerarchia SDH è costituita dal Modulo di trasportosincrono di ordine N (STM-N).

Essa può essere rappresentata sotto forma matricialecome mostrato in figura 8. Ciascun elemento dellamatrice è un byte (8 bit), il numero di righe è 9, mentreil numero di colonne è 270xN.

L’ordine di trasmissione dei byte della matrice è perrighe, da sinistra a destra, in modo sequenziale a partiredalla prima riga.

La durata della trama è di 125 microsecondi; lafrequenza di cifra corrispondente al STM-N è quindipari a 155,52xN Mbit/s, ed ogni byte corrisponde ad uncanale di 64 Kbit/s.

All’interno della struttura di trama possono essereidentificate tre aree principali:• Overhead di sezione (Section Overhead, SOH)

costituita dai byte nelle righe 1-3 e 5-9 delle colonne1-9 x N.

• Area dei puntatori degli AU (Administration UnitPointer AU PTR) costituita dai byte della riga 4 dellecolonne 1-9xN.

• Payload di N AUG (N AU-4).La struttura di trama dell’AU-4 è illustrata in figura 9.

Come si può osservare, l’AU-4 è costituito da unamatrice di 9 per 261 byte che contiene il carico utile (unsingolo VC-4) e dalla capacità di servizio contenuta neibyte della quarta riga delle colonne 1-9 della tramaSTM-1.

Le strutture di trama del VC-4 e del VC-3 sono illustratein figura 10. Esse sono rispettivamente una matrice di 261

per 9 byte ed una di 85 per 9 byte. In entrambi i casi la primacolonna costituisce il POH (Path OverHead) il qualecontiene la capacità di servizio (overhead) del VC e lerimanenti contengono il carico utile. La funzione dei bytecostituenti il POH è descritta in seguito.

Le strutture di trama del VC-2, del VC-12 e delVC-11 sono illustrate in figura 11. Esse sonorispettivamente matrici di 12, 4 e 3 per 9 byte meno 1byte (per un totale rispettivamente di 107, 35 e 26 byte).Il primo ottetto contiene il POH del VC, mentre irimanenti contengono il ‘payload’. La funzione dei bitcostituenti il POH è descritta in seguito.

La struttura di trama del TU-3 è illustrata in figura 12.Essa è una matrice di 86 per 9 byte. La prima colonnacontiene 3 byte di capacità di servizio. I rimanenti 6 bytedella prima colonna sono di riempimento. Le restanticolonne contengono il carico utile.

La figura 13 illustra le strutture di trama del TU-2,TU-12 e del TU-11. Esse sono rispettivamente matricidi 12, 4 e 3 per 9 byte. I quattro byte (V1-V4) di capacitàdi servizio del TU sono trasportati nel primo byte di talematrice, usando una multitrama di quattro trame (durata500 ms). I restanti ottetti della matrice costituiscono ilcarico utile.

Poiché la trasmissione del modulo STM-N è fatta inmodo sincrono con l’orologio di rete SDH, anche ilpayload risulta ovviamente sincrono con detto orologio.Tuttavia il VC-4 associato ad un determinato AU-4 puòavere una relazione di fase variabile rispetto alla tramaSTM-N; ciò consente di trasportare con il VC-4 ancheflussi numerici plesiocroni cioè con orologi nonagganciati a quello della rete SDH. La sincronizzazionedel VC-4 con la trama STM-N avviene con il meccanismo

Figura 8 Struttura della trama del modulo base STM-N (riferimento raccomandazione G.708 figura 3.1)

1

3

5

270xN bytes

9xN bytes

270xN colonne

AREA DEI PUNTATORI

OVERHEAD DI SEZIONE

CAPACITA' UTILE TRASPORTATA

(PAYLOAD)

261xN bytes

(R)SOH

(M)SOH

AU PTR

(R) =

(M) = Multiplex

9righe



Da quanto detto, i puntatori previsti nella gerarchia dimultiplazione SDH sono di tre tipi: quello dell’AU (diseguito si farà riferimento in particolare all’AU-4)quello del TU-3 e quello dei TU-1 e TU-2.

In una determinata struttura di trama SDH si possonoincontrare al massimo due dei tre tipi suddetti, ciòperchè non è previsto che più TU-1 o TU-2 sianomultiplati in un TU-3 (vedi paragrafo 6.3).

Il puntatore dell’AU-4 è contenuto nei byte H1 e H2della quarta riga della trama STM-1 come indicato infig. 9. I tre byte H3 sono di opportunità di giustificazionenegativa, mentre i tre byte successivi della stessa rigasono di opportunità di giustificazione positiva.L’incremento o decremento del valore del puntatoreavviene a passi di 3 byte; aggiornamenti consecutividevono essere separati temporalmente da almeno tretrame.

dei puntatori e della giustificazione di frequenza illustratanel paragrafo 4.3.

La posizione del primo byte del VC-4 è indicata dalpuntatore dell’AU-4 corrispondente.

L’AU-4 può essere usato per portare, tramite il VC-4,un certo numero di TU attraverso due stadi dimultiplazione.

I VC associati a ciascuno dei TU possono avere aloro volta una relazione di fase variabile rispetto alVC-4; ciò consente di trasportare con i VC di ordineinferiore anche flussi numerici con orologi plesiocronirispetto a quello del VC-4. La sincronizzazione dei VCdi ordine inferiore con la trama del VC-4 avvieneancora col meccanismo dei puntatori e della relativagiustificazione.

La posizione di ciascuno dei VC di ordine inferiorerispetto alla trama del VC-4 è indicata dai puntatori deiTU corrispondenti che hanno posizioni fisse epredeterminate nella trama del VC-4.

Figura 11 Struttura della trama del VC-2 e del VC-12 edel VC-11 (riferimento raccomandazioneG.709 figura 2.6)

J1

C2

G1

F2

H4

Z3

Z4

Z5

B3

C4 (C3)

261 (85) byte

260 (84) byte

POH

9 righe

Figura 10 Struttura della trama del VC-4 e del VC-3; leindicazioni tra parentesi si riferiscono al VC-3 (riferimento raccomandazione G.709figura 2.5)

H1 Y Y H2 1 1 H3 H3 H3

VC-4

261 byte

9 righe1: Un byte di soli 1Y: 1001SS11 (i bit S non sono specificati)H1, H2: PuntatoreH3: Byte di opportunità di giustificazione negativa

Figura 9 Struttura della trama dell’AU-4 (riferimento raccomandazione G.709 figura 3.6)

V5

9 righe

POH

12 byte per il VC-2

4 byte per il VC-12

3 byte per il VC-11



Il puntatore del TU-3 è contenuto nei byte H1 e H2della 1° colonna del TU-3 (vedi figura 12); c’è un solobyte di opportunità di giustificazione negativa ed èdenominato H3, mentre il byte successivo della stessariga è di opportunità di giustificazione positiva.

Il puntatore del TU-1 e del TU-2 è contenuto nei byteV1 e V2 della capacità di servizio, il byte V3 è utilizzabileper opportunità di giustificazione negativa, il bytesuccessivo della stessa riga è di opportunità digiustificazione positiva, mentre il byte V4 è riservatoper funzioni non ancora standardizzate.

6.3 Tecnica di multiplazione

Nella SDH la multiplazione viene effettuata adinterallacciamento di ottetto (byte interleaving) a tutti ilivelli della gerarchia.

Per illustrare tale tecnica si può considerare, ad esempio,la multiplazione di N AUG in una trama STM-N. Lamultiplazione avviene iniziando a riempire il ‘payload’della trama STM-N con il primo byte di ognuno degli NAUG tributari, poi con il secondo byte di ognuno deitributari e così via per i successivi byte, come illustratoin fig. 14. Contemporaneamente viene generato lo‘overhead’ della trama STM-N (SOH - SectionOverHead) che viene utilizzato per funzioni di OAM&P.Procedendo in questa maniera, alla fine del processo dimultiplazione, ogni AUG è inserito nel ‘payload’ dellatrama STM-N in maniera tale che un byte del ‘payload’ogni N appartenga ad un determinato AUG.

Occorre osservare che questa modalità di multiplazione,resa possibile dalla sincronizzazione tra i tributariprecedentemente effettuata, prevede una allocazionerigida di questi ultimi all’interno della trama. Ciòconsente una inserzione/estrazione immediata deitributari, fatto che costituisce uno dei principali vantaggidella SDH rispetto alla gerarchia plesiocrona.

Le multiplazioni previste nella gerarchia sincronasono le seguenti (vedi figura 6):• Un singolo TU-2 o quattro TU-11 o tre TU-12 in un

TUG-2.• Un singolo TU-3 o sette TUG-2 in un TUG-3;• Sette TUG-2 in un VC-3;• Tre TUG-3 in un VC-4;• Un singolo AU-4 o tre AU-3 in un AUG;• N AUG in un STM-N.

Come detto in precedenza i TUG sono delle strutturecontenenti aggregazioni omogenee di TU. Essi assumonoposizioni fisse e predeterminate all’interno delle strutturenumeriche che li trasportano.

In particolare il TUG-2 è costituito da 9 righe e 12colonne e contiene esattamente o un TU-2 (in questocaso TUG-2 e TU-2 coincidono) o tre TU-12 (o quattroTU-11) multiplati ad interallacciamento di ottetto; lacomposizione specifica del TUG-2 è deducibile daun’apposita codifica del primo byte (puntatore) delprimo dei TU-1 componenti.

Il TUG-3 è costituito da 9 righe e 86 colonne econtiene o esattamente un TU-3 (in questo caso TUG-3 eTU-3 coincidono) o sette TUG-2 multiplati adinterallacciamento di ottetto. In quest’ultimo caso ilTUG-3 contiene, oltre ai sette TUG-2, due colonne: laprima contiene due byte (Null Pointer Indication, NPI)prestabiliti e chiaramente distinguibili dai puntatori delTU-3; i restanti byte della prima colonna e quelli dellaseconda sono di riempimento (vedi fig. 15).

Nel caso del VC-3 e del VC-4, la distinzione tra‘payload’ costituito da un contenitore (C-3 o C-4) o

Figura 13 Struttura della trama del TU-2 (riferimentoraccomandazione G.709 figura 5.1)

H1

H2

H3

STUFFING

Payload

86 byte

9 righe

Figura 12 Struttura della trama del TU-3 (riferimentoraccomandazione G.709 figura 2.5)

V

12 byte per il TU-2

4 byte per il TU-12

3 byte per il TU-11

9 righe

(V1 -V4) Byte del puntatore appartenente alla multitrama

Payload

V



strutturato a TUG avviene tramite un codice opportunoe contenuto nel byte C2 del POH del VC.

Infine, la distinzione tra le due opzioni dicomposizione dell’AUG (un AU-4, in questo casocoincidente con l’AUG, o tre AU-3 multiplate adinterallacciamento di ottetto) avviene mediante duediverse codifiche dell’area puntatori dell’AUG stesso(riga 4 delle prime 9 colonne della trama STM-1).

Allo stato attuale la SDH prevede la formazione deiseguenti flussi aggregati:• STM-1, corrispondente a 155.52 Mbit/s (usualmente

denominato 155 Mbit/s).

• STM-4, corrispondente a 622.080 Mbit/s (usualmentedenominato 622 Mbit/s).

• STM-16, corrispondente a 2488.320 Mbit/s(usualmente denominato 2.5 Gbit/s).

7. Tipi e funzioni dell’overhead

Come descritto nel paragrafo 4, la rete trasmissivaSDH è stratificata in diversi livelli logici per consentirela realizzazione di un efficiente sistema di gestionedella rete stessa. Tale stratificazione logica si riflette in

.... .... .... ................. ............. ............. .............

...................................

1 1 1 110 10 10 10270 270 270 270

1 1 1 1 10 10 10 10 270 270 270 270

4 x 270 Byte

4 x 9 Byte

9 righe

270 Byte

9 Byte

9 righe

Figura 14 Esempio di multiplazione ad interallacciamento di ottetto di 4 AUG in una trama STM-4(riferimento raccomandazione G.709 figura 2.3)

Figura 15 Struttura di trama di un TUG-3 composto di sette TUG-2 (riferimento raccomandazione G.709 figura 2.6)

86 byte

STUFFING

TU-2PTR

TU-1PTRs

...............................................................

TUG-2 TUG-2

POH

VC-2

NPI POH

VC-1

POH

VC-1

3 VC-12 o 4 VC-12 in un TUG-2



una corrispondente segregazione delle funzioni svoltedalla capacità di supporto (overhead). In particolare lefunzioni di supporto e la capacità ad esse dedicatapossono essere distinte in due grandi categorie: quelledi sezione, la cui capacità di supporto è denominataSOH e quelle di percorso la cui capacità di supporto èdenominata POH. Le funzioni si sezione sono a lorovolta distribuite in funzioni di sezione di rigenerazione(R-SOH) e di sezione di multiplazione (M-SOH). Unarappresentazione schematica della stratificazionedell’overhead è indicata in figura 16 (confronta anchecon la figura 2). Ogni tipo di apparato svolge lefunzioni che competono al livello logico terminatonello stesso.

7.1 SOH

La SOH delle generica trama STM-N è costituita daibyte compresi nelle prime 9xN colonne delle righe da 1 a3 (R-SOH) e da 5 a 9 (M-SOH). Le funzioni svolte dai varibyte ai diversi ordini gerarchici sono analoghi per cui quidi seguito si farà riferimento alla SOH del primo ordinegerarchico (STM-1) riportata in figura 17a.

Le funzioni principali associate ai vari byte sono leseguenti:A1, A2 parola di allineamento di trama;C1 byte di identificazione di un STM-1

all’interno di un STM-N;D1, D12 canali dati per la gestione di rete;E1, E2 canali fonici per comunicazioni di servizio

(order wire);F1 servizi di utente;

B1 byte utilizzato per la rivelazione degli erroridi bit in una sezione di rigenerazione (Bitinterleaved Parity di 8 bit - BIP-8) esso ècalcolato su tutta la trama STM-1 precedente;

B2 byte utilizzati per la rivelazione degli erroridi bit in una sezione di multiplazione (BIP24); essi sono calcolati su tutta la tramaSTM-1 precedente escluse le prime tre righedi SOH.

K1, K2 byte utilizzati nelle procedure di scambio,secondo quanto definito nel protocollo APS(Automatic Protection Switching - vediannesso A della racc. G.783) e per il FERF;

Z1, Z2 riservati a usi futuri;6 byte X riservati per uso nazionale;6 byte M disponibili nel solo RSOH per applicazioni

dipendenti dal mezzo fisico utilizzato (MediaSpecific Bytes).

Gli altri 26 byte sono soggetti a futurastandardizzazione.

7.2 POH

Le funzioni di supporto svolte a livello di percorsoprovvedono alla integrità dei VC fra il punto di accesso edi uscita della rete SDH. Sono previsti due categorie di POH:• POH per i VC di ordine basilare (VC-1 e VC-2); esso

è costituito dal primo byte del VC corrispondente cheè denominato V5, come illustrato in fig. 11. I bit del V5sono usati per il controllo del tasso di errore (BIP-2), peril riporto di indicazione d’errore, per il controllo continuosulla provenienza del flusso ricevuto, per identificare

STM-N

VC-4

VC-4

VCi

VCi

G.703 G.703

VCi

VCi

VC-4

VC-4

STM-NRigeneratore Rigeneratore

RSOH RSOH RSOH

RSOH - Controllo di sezione di rigenerazione

MSOH - Controllo di sezione di multiplazione

VC-4 POHControllo percorso VC-4

VCi (i=1,2,3) POHControllo di cammino di ordine basilare

Figura 16 Stratificazione logica dei diversi tipi di overhead.



8. L’interfaccia di linea ottica

Le caratteristiche generali dei sistemi trasmissiviottici SDH (Synchronous optical Line System, SLS)sono descritte nella raccomandazione G.958, mentrel’interfaccia di linea ottica è normalizzata nellaraccomandazione G.957.

In particolare la G.958 tratta le applicazioni dei SLS,i criteri generali di progetto, la struttura funzionale delrigeneratore, gli aspetti di sicurezza e le prestazioni diaffidabilità.

Le specifiche sulle interfacce ottiche degli apparatiSDH, svolgono un ruolo chiave per lo sviluppo disistemi con compatibilità trasversale e sono descrittenella raccomandazione G.957. Le interfacce sono stateclassificate, a seconda della applicazione, in tre categorie:‘intra-office’, ‘inter-office’ a breve e media distanza e‘inter-office’ a lunga distanza. Per ogni categoria e perognuno dei livelli gerarchici SDH (STM-1, 4, e 16) sonostati definiti numerosi parametri ottici con icorrispondenti valori riguardanti il trasmettitore, ilportante ed il ricevitore. Ad esempio i parametri relativial trasmettitore ottico includono il tipo di sorgente, lecaratteristiche spettrali, la potenza media trasmessa edil rapporto di estinzione.

9. Considerazioni conclusive

La nuova gerarchia sincrona (SDH) normalizzatadagli organismi internazionali alla fine degli anni ’80faciliterà la interconnessione di reti basate sulle differentigerarchie numeriche utilizzate nel mondo e normalizzate

la composizione del VC, e per l’indicazione dieventuale stato di allarme al corrispondente terminaleremoto.

• POH per i VC di ordine superiore (VC-3 e VC-4);essa è costituita dai 9 byte della prima colonna delVC corrispondente come indicato nelle figure 10 e17b. Le funzioni principali associate ai vari byte sono:J1 indirizzo del percorso relativo al VC. Tale

indirizzo, che lega logicamente il punto digenerazione del VC con quello diterminazione, consente un controllo continuosulla provenienza del flusso ricevuto;

B3 byte utilizzato per la rilevazione degli erroridi bit avvenuti sul percorso (BIP-8);

C2 byte di caratterizzazione della composizionedel VC;

G1 indicazione dello stato (FERF - Far EndReceive Failure) e delle prestazioni delpercorso (FEBE - Far End Block Error);

F2, Z3 servizi di utente (consentono comunicazionitra elementi costituenti il percorso e sonodipendenti dal ‘payload’);

H4 fornisce una indicazione generalizzata diposizione per tipi differenti di payload e puòessere dipendente dal ‘payload’ (per esempiopuò essere utilizzato come indicatore dimultitrama o come indicatore della posizionedi inizio di cella nel caso di payload ATM in unVC-4);

Z4 riservato a usi futuri;Z5 utilizzato per fini di gestione specifici del

gestore di rete.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

9

A1 A1 A1 A2 A2 A2 C1

B1 E1 F1

D1 D2 D3

B2 B2 B2 K2K1

D4 D5 D6

D7 D8 D9

D10 D11 D12

Z1 Z1 Z1 Z2 Z2 Z2 E2

AREA PUNTATORE AU

9 COLONNE

9 R

IGH

E

RSOH

MSOH

OH DI PERCORSO (POH)

J1

B3

C2

G1

F2

H4

Z3

Z4

Z5

a) OH di sezione: prime 9 colonne dell' STM-1

b) OH di percorso: prima colonna del VC di ordine superiore

X X

X X

X X

X Byte riservati per uso nazionale

M M

M M

M

M

M Byte riservati per 'mediaspecific usage'

a) b)

Figura 17 Dettaglio dei byte di sezione e di percorso all’interno dell’OH della trama STM-1



in passato. Inoltre essa garantirà la compatibilità fraapparati di diversi costruttori sia a livello trasmissivosia a livello gestionale.

La tecnica di multiplazione utilizzata nella SDHconsentendo un facile accesso ai diversi tributaritrasportati in rete rende più semplice lo sviluppo diarchitetture di rete flessibili.

La standardizzazione dei canali dati di servizio (DCC)e delle relative funzioni di gestione faciliterà e miglioreràsensibilmente l’esercizio dell’intera rete di trasporto.

Peraltro lo stato attuale di definizione delle normativeinternazionali sulla SDH non é ancora tale da consentirel’acquisizione di tutte le funzionalità e le compatibilitàperseguite negli intenti. Tuttavia le attività proseguonofebbrilmente per cui c’é da attendersi che le normativevengano completate nell’immediato futuro con ilconforto dei risultati delle sperimentazioni in corso.

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La Nuova Gerarchia Di Multiplazione Sincrona SDH

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