Funktionsprinzip des PCM-120-Multiplexer Funktionsprinzip des

Transcription

Funktionsprinzip des PCM-120-Multiplexer
Taktverhältnis
PCM120/PCM30 =
8448/2048 = 4.125
PCM-30
Puffer würde leerlaufen
2048 kbit/s < 2052 kbit/s
Lesetakt 2052 kHz
Sendetakt anteilig
pro PCM-30-System
Lesetakt 2052 kHz
Öffentliche Netze (SS 2010)
W.H.
201
Funktionsprinzip des PCM-120-Demultiplexer
Schreibtakt 2052 kHz
Mittelwertfilterung
aus lückenhaften Takt
W.H.
202
Die Synchrone Digitale Hierarchie (SDH)

Divergente Entwicklung der PDH durch durch fehlende Normung der CCITT
PDH wurde für Schmalband-ISDN entwickelt
PDH für Breitbandanwendungen > 100 Mbit/s nur bedingt verwendbar
1987 SONET Synchronous Optical Network, auf nordamerikanische Bitraten
zugeschnitten
1988 Konzept der SDH
SDH wandelt das starre Übertragungsnetz auf Hardwarebasis in flexibles
softwaregestütztes System
Elementarsignal der SDH (kleinster gemeinsamer Nenner für bestehende
Multiplexsysteme der PDH) ist STM-1 (Synchronous Transport Modul 1)

Rahmendauer 125 µs
byteorientiertes Multiplexing
Jedem Byte entspricht ein 64-kbit/s-Kanal
Brutto-Übertragungskapazität 155,52 Mbit/s
Netto-Übertragungskapazität 150,336 Mbit/s
Nutzinformationsanteil 96,66 %
Höhere Multiplexstufen ergeben sich als ganzzahliges Vielfaches N der
Grundstruktur N*(STM-1) byteweise gemultiplext
W.H.
203
Unterschiede von PDH und SDH
PDH
SDH
Bildung einer Bitfolge n+1-ter Ordnung
nur aus Bitfolgen n-ter Ordnung
möglich
Bildung einer Bitfolge n+1-ter Ordnung
aus Bitfolgen 1...n-ter Ordnung
möglich
Unterschiedliche Taktgeber je
Multiplexstufe
Gemeinsamer Takt für alle
Multiplexstufen
Unterschiedliche und steigende
Anforderungen an die Frequenzkonstanz
der Multiplexstufen
Hohe Anforderungen an die
Frequenzkonstanz der Multiplexstufen
Δf≤10-11
Einzelne Stufen in sich synchron
untereinander aber nicht synchron
(unterschiedliche Frequenz und Phase)
Alle Multiplexstufen untereinander
synchron
(gleiche Frequenz aber Phasenunterschiede)
Einfügen und Herauslösen von Kanälen
nur in mehreren Schritten möglich
(Bit-Multiplexen, außer PCM30)
Einfügen und Herauslösen von Kanälen
in einem Schritt möglich (Pointer)
(Byte-Multiplexen)
Unterschiedliche Rahmenstruktur pro
Multiplexstufe
Einheitliche Rahmenstruktur für
Alle Multiplexstufen
W.H.
204
Einfügen und Auslösen eines PCM-30 Signals in der PDH
PCM-1920
PCM-480
PCM-120
Alle Multiplexstufen
müssen durchlaufen
werden
PCM-30
W.H.
205
Aufbau einer SDH-Strecke
Umfasst mehrere Transportabschnitte (sections)
CrossConnect
Regenerator
Abschnitt
Regenerator
Abschnitt
Regenerator
Abschnitt
RSOH= Regenerator
Section
Overhead
Multiplexerabschnitt
Multiplexerabschnitt
Pfad
MSOH= Multiplex
Section
Overhead
POH= Path
Overhead
Daten begleitende Informationen
(Zubringer)
W.H.
206
Struktur des STM-1-Signals (1)
Zeitliche Darstellung
W.H.
207
Struktur des STM-1-Signals (2)
270 Spalten zu je 1 Byte
AU-Pointer
Adressierung der
Administrativen
Units im Payload
9 Byte
1
261 Byte
9 10
270
1
Section Overhead
9 Zeilen
RSOH= Regenerator
Section
Overhead
3
SOH
(RSOH)
4
AU-Pointer
Nutzdaten + begleitende Informationen
(POH Path-Overhead)
+ Pointer
+ Stopfinformation
PAYLOAD
= verpackte und gemultiplexte Nutzdaten
5
Section Overhead
MSOH= Multiplex
Section
Overhead
261x9 PAYLOAD-Byte pro Rahmen
entspricht 150,336 Mbit/s
SOH
9
(MSOH)
125 μs
Übertragung zeilenweise von links nach rechts
W.H.
270*9*8bit/125µs=155,52 Mbit/s
208
Section Overhead (SOH)
Kennzeichnung einzelner STM-1 Signale
im STM-N-Rahmen
• Übertragungskanäle für
Netzwerkmanagement
„selbstheilendes Netz“
• ermöglicht die Synchronisation
und die Kommunikation
zwischen zwei SDHMultiplexern
W.H.
209
Multiplexschema der SDH
Synchronous Administrative Administrative
Virtuelle
Transport
Unit Groups
Units
Container
Modul
höherer Ordnung
xN
STM-N
AUG
x1
AU-4
Tributary
Unit
Groups
Tributary
Units
Virtuelle
Container
Container
niederer Ordnung
VC-4
C-4
140 Mbit/s
C-3
45 Mbit/s
34 Mbit/s
x3
x3
TUG-3
AU-3
x1
TU-3
VC-3
VC-3
x7
x7
TUG-2
xN
x1
TU-2
VC-2
C-2
TU-12
VC-12
C-12
TU-11
VC-11
C-11
6 Mbit/s
x3
Byteweises Multiplexen von N Signalen
Aligning (Anpassung, Container+Pointer)
2 Mbit/s
x4
Mapping (Daten +Path Overhead)
1,5 Mbit/s
Mapping = Abbildungsvorschrift für den Einbau plesiochroner Daten in Container fester Größe
W.H.
210
Multiplexschema in Europa nach ETSI
Synchronous Administrative Administrative
Virtuelle
Tributary
Transport
Unit Groups
Units
Container
Unit
Modul
höherer Ordnung Groups
xN
x1
STM-N
AU-4
AUG
VC-4
Tributary
Units
Virtuelle
Container
Container
niederer Ordnung
C-4
140 Mbit/s
C-3
45 Mbit/s
34 Mbit/s
x3
TUG-3

VC-4 ist der einzige Container
höherer Ordnung
TU-11 wird nicht benutzt
TU-3
VC-3
x7
x7
TUG-2
xN
x1
x1
TU-2
VC-2
C-2
TU-12
VC-12
C-12
VC-11
C-11
6 Mbit/s
x3
Byteweises Multiplexen von N Signalen
Aligning (Anpassung, Container+Pointer)
Mapping (Daten +Path Overhead)
2 Mbit/s
1,5 Mbit/s
Mapping = Abbildungsvorschrift für den Einbau plesiochroner Daten in Container fester Größe
W.H.
211
Container (C)

Transportmodul für plesiochrone oder synchrone Nutzinformation
entspricht einer definierten netzsynchronen Übertragungskapazität
Container sind auf Bitraten der PDH zugeschnitten (Container sind größer)

C-11 => 1544 kbit/s (Japan, USA) -> DS-1
C-12 => 2048 kbit/s (Europa)
-> PCM-30 (bedeutendstes Mapping)
C-2 => 6312 kbit/s (Japan, USA)
-> DS-2
C-3 => 34368 kbit/s (Europa)
-> PCM-480
oder
44736 kbit/s (USA)
-> DS-3
C-4 => 139264 kbit/s (Europa) -> PCM-1920

Anpassungsvorgänge bei plesiochronen Signalen notwendig
Containerinhalt besteht aus:

Nutzinformation
Stopfinformation ohne Informationsgehalt zur groben Anpassung an Nutzdatenrate
(->festes Stopfen an festen Bitstellen)
Bitstellen mit oder ohne Informationsgehalt (Nutz- oder Stopfbits) zur genauen
Taktanpassung (->variables Stopfen)
Stopfkennungsbits zur Kennzeichnung der Stopfinformation
W.H.
212
Virtuelle Container (VC)
Virtueller Container = Container + Path Overhead

Path Overhead (POH) = informationsbegleitende Daten für
Container Multiplexer bis zum Demultiplexer
POH enthält Informationen zum zuverlässigen Transport eines
Containers (-> zur Qualitätskontrolle)
POH-Größe abhängig von Größe des Containers

1 Byte für VC-1 und VC-2
9 Byte für VC-3 und VC-4
Virtuelle Container-Arten:

Höherer Ordnung sind direkt im STM-1-Rahmen übertragbar (VC4,VC-3)
Niederer Ordnung sind zusammenfassbar in Container höherer
Ordnung (VC-1, VC-2)
W.H.
213
POH der Virtuellen Container
Pfadkennung
Mapping-Kennung
Rückmeldung
Übertragungsfehler
Wartung
Positionsanzeige
W.H.
214
Tributary Units & Tributary Unit Groups
Tributary Units (TU)
Tributary Unit = VC niederer Ordnung + TU-Pointer

Tributary Unit = Informationseinheit eines Containers höherer
Ordnung, in den VC niederer Ordnung gleiten kann
TU-Pointer zur Angabe der Phasenbeziehung zwischen den
virtuellen Containern (notwendig, da keine Phasensynchronität
zwischen unterschiedlichen Zubringersystemen sichergestellt
werden kann)
Tributary Unit Groups (TUG)

Vor dem Verpacken von Tributary Units in übergeordneten
Containern erfolgt byteweises Verschachteln (Multiplexen) zu
Tributary Unit Groups
W.H.
215
Administrative Units & Administrative Unit Groups
Administrative Units (AU)
Administrative Unit = VC höherer Ordnung + AU-Pointer

Administrative Unit = Anteil des STM-1-Rahmens, in den
ein Container höherer Ordnung gleiten kann
Jede Administrative Unit enthält eine Pointer auf das
erste Byte des Path Overheads (POH) des Virtuellen
Containers (VC) zur Auflösung der Phasenbeziehung
Administrative Unit Groups (AUG)

wird durch byteweises Verschachteln (Multiplexen) von
Administrative Units erhalten
W.H.
216
Beispiel: Bildung einer Administrativen Unit Group (AUG)
VC-3 = 34368 kbit/s (Europa) -> PCM-480
+ POH
Phasenbeziehung
Multiplexen
W.H.
217
Pointer

Pointer (Zeiger) sind innerhalb der SDH von zentraler Bedeutung
Aufgaben der Pointer:

Pointer dienen zur Positionsangabe für den Zugriff auf beliebige
Teilsignale der Multiplexhierarchie (Add-/Drop-Multiplexer)
Pointer dienen zur Synchronisation zwischen Nutzsignal und dem
übergeordneten Rahmen (TU oder AU), indem sie Stopfmöglichkeiten
bieten
•
Ausgleich von Phasenverschiebungen
•
Ausgleich von Schwankungen in der Übertragungsrate
Pointerarten: Es gibt zu jedem VC einen Pointer
•
•
•

AU-4-Pointer und AU-3-Pointer
TU-3-Pointer
TU-1/TU-2-Pointer
Zugriff auf einen VC:
•
•
Der Zugriff auf VCs höherer Ordnung erfolgt über die AU-Pointer
Der Zugriff auf die VCs niederer Ordnung erfolgt zunächst über die
AU-Pointer und zusätzlich über die TU-Pointer
W.H.
218
Aufbau eines Pointers
H1
H2
H3
H1
0
1
1
0
New Data Flag

Pointer
Jeder Pointer
besteht aus 3
Bytes
H2
S
S
PointerTyp
I
D
I
D
I
D
I
D
I
D
Pointer-Wert
New Data Flag (4 Bit): Eine Invertierung auf 1001 zeigt an, dass ein neuer Pointer
sofort gelten soll (Schnellsynchronisation)
Pointer-Typ (2 S-Bit): Kennzeichen für Pointer-Typ (
10
AU-4, AU-3, TU-3
00
TU-2
01
TU-12
11
TU-11)
Pointer-Wert (10 Bit): Wert zeigt auf den Rahmenanfang des transportierten Virtuellen
Containers (Beginn Path-Overhead) in der entsprechenden AU oder TU an
Signalisierung von Stopfvorgängen durch Invertierung der I-Bits bzw. D-Bits
(Positivstopfen durch Invertierung der I-Bits, Negativstopfen durch Invertierung der
D-Bits, Interpretation über Mehrheitsentscheidung)
H3-Byte: Bereich für Negativstopfen
W.H.
219
Beispiel: Stopfvorgänge AU-4
Negatives Stopfen
Zubringer schneller
als Multiplexsystem
Positives Stopfen
Zubringer langsamer
als Multiplexsystem
Nach Gaertner
W.H.
220