PDH und SDH. 18. Januar 2001 WS 2000/2001 Veranstaltungsnummer
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- Karoline Gärtner
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1 PDH und SDH Vorlesung Rechnernetze und Internet Technische Grundlagen 8. Januar 00 WS 000/00 Veranstaltungsnummer 606 Guido Wessendorf Zentrum für Informationsverarbeitung Westfälische Wilhelms-Universität Münster Themen Plesiochrone Digitale Hierarchie (PDH) Synchrone Digitale Hierarchie (SDH)
2 Plesiochrone Digitale Hierarchie (PDH) Multiplexing Historie Anfang 0er: jedes Telefongespräch auf eigener physischer -Draht Kupferverbindung... 7: Frequency Division Multiplexing (FDM) 60er: Einführung von Pulse Code Modulation (PCM) analoges Telefonsignal (Bandbreite, khz) digital abtasten und quantisieren: Bit /s: 6 kbit/s Anfang der digitalen Telefonie Anfang 70er: Multiplex-Hierarchie um höhere Bitraten bzw. mehr Kanäle gleichzeitig zu übertragen: Time Division Multiplexing (TDM) Plesiochrone Digitale Hierarchie (PDH)» Standards: ITU G.70, G.70 Primärrate: 0 Kanäle á 6 kbit/s = Mbit/s (inkl. Kontroll-Kanäle)
3 Plesiochrone Digitale Hierarchien Europa Nordamerika Japan Stufe 5 Stufe Stufe Stufe Stufe Primär Rate Stufe 0 PCM-Kanal 56, Mbit/s E5 x,6 Mbit/s E E E E x x,68 Mbit/s x 8,8 Mbit/s x,08 Mbit/s x0 7,00 Mbit/s x 7,76 Mbit/s 7,78 Mbit/s T / DS x6 x,76 Mbit/s,06 Mbit/s T / DS x7 x5 6, Mbit/s x x x 6 kbit/s T / DS,5 Mbit/s T / DS 5 E-Rahmen 0 PCM-Nutzkanäle + Kontroll-Kanäle: 56 Oktetts 5 µs CH 0 CH CH CH 6 CH Rahmen- Synchronisation Signalisierungs- Kanal E-Bitrate: ( 8 Bit) / 5 µs =,08 Mbit/s 6
4 Multiplexer-Hierarchie,08 Mbit/s /8 8,8 Mbit/s 8/ 6 8/ 5 6 /8,68 Mbit/s /0,6 Mbit/s Digitale Signal Multiplexer () bilden PDH-Hierarchie da i.d.r. Multiplexer an verschiedenen Orten untergebracht, wird der Takt jeweils separat erzeugt (daher nahezu synchron plesiochron) Stopfbits in den Rahmen, damit bei der jeweiligen Taktanpassung keine Nutzdaten verloren gehen können 7 Probleme mit PDH Zugriff auf Quellsignale nur nach vorherigem vollständigem Demultiplexen möglich (keine Phasenbeziehung zwischen Rahmen und Nutzinformation vorhanden): 0 Mbit/s /0 8/ 8/ /0 0 Mbit/s /8 /8 Empfange Mbit/s für Kunde Sende Mbit/s vom Kunden international kein einheitliches Multiplexschema keine Reserve für Netzsteuerung, Dienstkanäle, Ersatzschaltungen, Monitoring, usw. 8
5 Synchrone Digitale Hierarchie (SDH) Synchrone Digitale Hierarchie (SDH) Internationaler ITU-Standard (G.707, G.708, G.70) Einführung etwa 88- nordamerikanische Variante: SONET (Synchrones Optisches Netzwerk). Spezifizierung von SDH ermöglicht Übergänge zu SONET Ziele und Eigenschaften: Internetworking zwischen verschieden (globalen) Carriern hohe Übertragungsraten» Basisrate von 55 Mbit/s (STM-) bis z.z. 0 Gbit/s (STM-56) Übertragung von Signalen aus PDH vereinfachtes Ein-/Auskoppeln von Signalen» kein De-Multiplexen/Multiplexen mehr rechnergestützte Synchronität» zentrale Masterclock» bei dennoch möglichen Phasenverschiebungen werden Daten über entspr. anzupassende Pointer weiterhin addressiert hohe Verfügbarkeit, Sicherheit und Kapatzitätsauslastung 0 5
6 Weltweite Anteile von PDH / SDH 0 Billions of Dollar Year Current Technologie SDH/SONET Quelle: Dataquest, 7 SDH im Schichtenmodell (vereinfachendes Beispiel) PSTN/ISDN ATM VC- Layer VC- Layer Multiplex Section Regenerator Section Physical Interface IP Physikalisches Interface: I.d.R. Glasfaser, Richtfunk oder Satelitenlink Regenerator: Auffrischen der gedämpften und verzerrten Signale bezüglich Takt und Amplitude Multiplexer: plesiochrone oder/und synchrone Signale zu hochbandbreitigen SDH-Bit-Strömen zusammenfügen bzw. Signale einfügen/auskopplen VC (Virtuelle Container): transportieren Container mit Nutzdaten. VC- Layer regelt das Ein-/Ausgliedern (Mapping) von 0 Mbit/s-Signalen und VC--Layer das Mapping von Mbit/s-Signalen 6
7 Funktionale Komponenten von SDH Regenerator regeneriert Signale bevor Grenzwerte des (optischen) Übertragungssystems erreicht werden Terminal Multiplexer (TM) faßt mehrere Nutzsignale zu einem STM-System zusammen Add Drop Multiplexer (ADM) i.d.r. Hauptschnittstellen (Ringe möglich) kann Signale von Hauptschnittstellen hinzufügen/entnehmen (add/drop) Digitaler Cross Connect (DXC) blockierungsfreies Vermittlungssystem zwischen beliebigen (STM) Schnittstellen Verwendung im Kern-Netzbereich und für Sterntopologien Verkehrs-Flußsteuerung STM-6 STM- STM- 0 Mbit/s Mbit/s Mbit/s PDH SDH Regenerator TM ADM DXC PDH SDH STM-6 STM- STM- 0 Mbit/s Mbit/s Mbit/s Beispiel einer SDH-Ring Ring-Struktur 0 MBit/s MBit/s TM STM- ADM Gegenläufiger Doppelring ein Ring aktiv der Andere im stand-by STM- ADM STM- STM-6 STM-6 ADM 0 MBit/s STM-, STM- MBit/s 8 MBit/s ATM- Switch MBit/s LAN DXC MBit/s STM- MBit/s STM-6 0 MBit/s STM-/STS-c Gateway to SONET 7
8 Multiplex-Level SDH STM-0 STM- STM- STM-6 STM-6 SONET STS- OC- STS- OC- STS-* OC-* STS- OC- STS-8* OC-8* STS-6* OC-6* STS-8 OC-8 STS- OC- Bitraten 5,8 Mbit/s 55,5 Mbit/s 66,56 Mbit/s 6,08 Mbit/s, Mbit/s,6 Mbit/s 88, Mbit/s 5,8 Mbit/s STM STS OC (* unüblich, nur der Vollständigkeit halber aufgeführt) = Synchronous Transport Modul = Synchronous Transport Signal = Optical Carrier 5 Aufbau eines STM- Rahmens Oktetts 5 RSOH AU Pointer MSOH 70 Oktetts 0 70 Payload (Transport Capacity) Übertragung Reihe für Reihe die ersten Oktetts sind Overhead für Steuerinformationen (Rahmenausrichtung, Qualitätsmonitoring, Netzwerk-Management, Ton-Kanal für Service-Personal, Fehlererkennung, etc.): RSOH = Regenerator Section Overhead MSOH = Multiplex Section Overhead AU Pointer = Zeiger auf Virtuelle Container innerhalb des Payloads ein Rahmen wird mit 55,5 Mbit/s übertragen, 5µs / Rahmen, jedes Oktett im Payload kann für einen 6-kbit/s-PCM-Kanal stehen 6 8
9 Virtueller Container im STM- Rahmen 70 Oktetts Oktett 60 Oktetts RSOH Oktetts 5 AU Pointer MSOH POH Container im VC. Payload z.b.: PDH-Rahmen ATM-Zellen ISDN-Daten LAN-Pakete etc. POH = Path Overhead (Identifizierung, Qualitätsüberwachung, etc.), Virtual Container (VC) 0 Mbit/s C- VC- AU- = AUG STM- PDH Signal Container Virtueller Container Administrative Unit STM-Rahmen POH AU Pointer SOH 7 Anpassung der AU-Pointer möglich VC s nicht an Rahmengrenzen gebunden wandernde VC s möglich Pointer können (nach Ankündigung) in jedem vierten Rahmen angepasst werden Pointerstruktur ggf. verkettet (Transportgruppen enthalten wiederum Container, usw.) Rahmen N Rahmen N+ 8
10 Aufbau eines -Signals Signals SOH STM- #a STM- #b STM- #c Payload SOH Payload SOH Payload 70 Oktetts, 5 µs 70 Oktetts, 5 µs 70 Oktetts, 5 µs Byte-Multiplexen > a > b > c N N 6 a b c N 70 Oktetts, 5 µs Synchrone Multiplex-Hierarchie SDH-Signale PDH-Signale 55 Mbit/s AUG AU- VC- TUG- TU- VC- C- 0 Mbit/s AU- VC- 7 C- 5 Mbit/s Mbit/s Mapping Pointer Processing Aligning Multiplexing 7 TUG- TU- TU- VC- VC- C- 6 Mbit/s C- Mbit/s C Container VC Virtual Container TU Tributary Unit TUG Tributary Unit Group AU Administrative Unit AUG Administrative Unit Group STM Synchronous Transport Modul TU- VC- C-,5 Mbit/s 0 0
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