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Redes SDH: O que é Rede SDH é o conjunto de equipamentos e meios físicos de transmissão que compõem um sistema digital síncrono de transporte de informações. Este sistema t públicos e privados, em todo o mundo. As tecnologias SDH (Synchronous Digital Hierarchy) são utilizadas para multiplexação TDM com altas taxas de bits, tendo a fibra óptica como meio físico pre sistemas ópticos de visada direta, que utilizam feixes de luz infravermelha. Sua elevada flexibilidade para transportar diferentes tipos de hierarquias digitais permite oferecer interfaces compatíveis com o padrão PDH europeu (nas taxas Gbit/s e 10 Gbit/s). A tecnologia SDH permite ainda implementar mecanismos variados de proteção nos equipamentos e na própria rede, oferecendo serviços com alta disponibilida Histórico Os primeiros sistemas de transmissão baseados em fibra óptica utilizados nas redes de telefonia pública utilizavam tecnologias proprietárias na sua arquitetura, fornecedor que desenvolvesse uma padronização de tecnologias e equipamentos de forma a possibilitar a utilização de equipamentos de diferentes fornecedores A tarefa de criar tais padrões começou em 1984, junto com outras frentes de trabalho para outras tecnologias, e ficou inicialmente a cargo da ECSA - EUA (Exch Após algum tempo o ITU-T - Europa (antigo CCITT) envolveu-se no trabalho para que um único padrão internacional pudesse ser desenvolvido para criar um conhecido como SDH (Synchronous Digital Hierachy), ou Hierarquia Digital Síncrona. O desenvolvimento do SDH levou a um ajuste no padrão SONET para que os frames do 2 sistemas pudessem ser compatíveis tanto em tamanho como em taxa A tabela a seguir mostra a relação entre os sinais SONET e SDH. SONET STS1, OC STS3, OC STS12, OC STS48, OC STS192, OC Rede SDH Uma rede SDH é composta por:
• Rede Física: é o meio de transmissão que interliga os equipamentos SDH. Pode ser composta por: cabos de fibra óptica, enlaces de rádio e sistemas
• Equipamentos: são os multiplexadores SDH de diversas capacidades que executam o transporte de informações.
• Sistema de Gerência: é o sistema responsável pelo gerenciamento da rede SDH, contendo as funcionalidades de supervisão e controle da rede, e de
• Sistema de Sincronismo: é o sistema responsável pelo fornecimento das referências de relógio para os equipamentos da rede SDH, e que garante a p
A figura a seguir apresenta um exemplo de rede SDH. Vantagens e Restrições
As redes SDH oferecem vários benefícios, quando comparada com outras tecnologias:
• O cabeçalho complexo existente no frame SDH permite a gerência (administração, operação e manutenção) centralizada da rede;
• A arquitetura de multiplexação síncrona e a padronização tanto em nível de equipamentos como de interfaces, permite o crescimento para níveis ma
• A estrutura de multiplexação é flexível, permitindo o transporte de sinais PDH (e até mesmo de células ATM) e o acesso aos tributários de qualquer h
• A forte padronização do SDH permite maior compatibilidade entre equipamentos de fabricantes diferentes, tanto através de interfaces elétricas como
• Os equipamentos possuem mecanismos que permitem implementar procedimentos de proteção tanto nas interfaces de tributários como na rede, fac
Entretanto, a tecnologia SDH apresenta ainda as seguintes desvantagens:
• O projeto, instalação e operação da rede SDH é complexo e deve ser feito com um planejamento criterioso e detalhado;
• Apesar da forte padronização de equipamentos e da tecnologia SDH, a padronização dos sistemas de gerência de rede ainda não é um fato, impedind
Redes SDH: Características do SDH A hierarquia SDH foi concebida para uma arquitetura de multiplexação síncrona. Cada canal opera com um relógio sincronizado com os relógios dos outros can (contêiner). A esse contêiner é adicionado um cabeçalho (POH), que o caracteriza e indica sua localização no frame, e forma-se então um contêiner virtual (VC - Virtual Con O SDH pode transportar também os diferentes tipos de sinais PDH, através do frame padronizado denominado STM-N (Syncronous Transport Module), utilizado 155520 Mbit/s (STM-1 elétrico ou óptico), 622080 Mbit/s (STM-4 óptico), 2488320 Mbit/s ou 2,5 Gbit/s (STM-16 óptico) e 9953280 Mbit/s ou 10 Gbit/s (STM- Os diversos canais multiplexados (VC's) normalmente são chamados de tributários, e os sinais de transporte gerados (STM-N) são chamados de agregados ou s Os itens a seguir detalham as características mais relevantes da tecnologia SDH. Sincronismo As redes SDH formam um sistema síncrono onde todos os relógios de seus equipamentos têm, em média, a mesma freqüência. O relógio de cada equipame garantindo a distribuição e qualidade do sinal de sincronismo. A manutenção de uma boa referência de relógio permite que os sinais STM-1 mantenham sua taxa de 155 Mbit/s estável, e que vários sinais STM-1 síncronos bits. Também os sinais síncronos de menores taxas de bits, encapsulados nos VC's, podem ser multiplexados sem a necessidade de inserção de bits para compor os O uso de ponteiros em conjunto com buffers permite acomodar as eventuais diferenças de fase e freqüência dos canais durante o processo de multiplexação processo de sincronização (justificação). Os buffers permitem que esse processo ocorra sem a perda de informação armazenando e mantendo o sinal original. Desta forma, é extremamente importante a qualidade e a manutenção do sinal de sincronismo para o sucesso da rede e dos serviços prestados a partir dela. O Estrutura em Camadas O padrão SDH foi desenvolvido usando a abordagem cliente/servidor e sua arquitetura de administração e supervisão procurou apoiar-se no modelo de camada Do ponto de vista de rede, essas camadas são representadas conforme a figura a seguir. Para um determinado serviço caracterizado por sua origem e destino e Entende-se por Via o caminho percorrido pelo sinal entre a origem e o destino. Nesse caminho o sinal é acondicionado no frame SDH que faz o seu transporte pelas camadas adequadas para ser restaurado ou para extrair ou inserir novos serviços. Em cada etapa desse processo a informações de administração e supervisão do SDH são geradas e inseridas no frame. O modelo em camadas para um determinado equipamento da rede é apresentado na figura a seguir.
O processo de multiplexação dos canais tributários no frame SDH tem os seguintes passos:
• Mapeamento, onde os tributários são sincronizados com o equipamento multiplex (justificação de bit), encapsulados e recebem seus ponteiros (POH)
• Alinhamento, onde os VC's recebem novos ponteiros para formarem as unidades TU (Tributary Unit) ou AU (Administrative Unit), para permitir que o
• Multiplexação byte a byte, onde os VC's de baixa ordem são agrupados para compor os VC's de alta ordem ou os VC's de alta ordem são processados
• Preenchimento, onde, na falta de tributários configurados ou para completar o espaço restante de tributários de baixa ordem, são adicionados bits se
Nos equipamentos do padrão SDH o processo de multiplexação normalmente é executado pela matriz de conexão cruzada (Cross-connect Matrix). A capacidade Normalmente os equipamentos com sinais agregados de taxas de bits até STM-4 (622 Mbit/s) possuem matrizes com capacidade para multiplexar canais com possuem matrizes com capacidade para multiplexar canais com taxa mínima de 155 Mbit/s. Redes SDH: Topologias Equipamentos O padrão SDH definiu 3 tipos de equipamentos para compor a rede:
• TM (Terminal Multiplex): possui apenas uma interface de agregado e possibilita a inserção (add) ou retirada (drop) de tributários de diversas hierarqu
• ADM (Add and Drop Multiplex): possui duas interfaces de agregados e possibilita a inserção (add) ou retirada (drop) de tributários de diversas hier
equipamentos também podem ser usados como regeneradores de sinal, quando nenhuma interface de tributário é instalada.
• SDXC (Synchronous Digital Cross-connect): possui interfaces de entrada e saída de diversas hierarquias e pode interliga-las com uma grande
combinações. A figura a seguir apresenta esses equipamentos.
Embora esses tipos de equipamentos tenham sido especificados nas recomendações do ITU-T, com detalhes de blocos funcionais, os fabricantes de equipamen em sua maioria, apenas os ADM's, que podem executar a função de ADM e de TM com diversas capacidades de taxas de bits, e os SDXC, também possibilidades de configuração. Para selecionar e utilizar esses equipamentos em redes SDH devem ser considerados os seguintes aspectos:
• Tributários: tipos (elétricos, ópticos), taxas de bits, número de interfaces por placas e número máximo de placas no equipamento;
• Agregados: tipos (elétricos, ópticos), taxas de bits e número máximo de placas no equipamento;
• Matriz de Conexão Cruzada (Cross-connect Matrix): capacidade total da matriz e taxas de bits do canais a serem multiplexados.
Topologias de Rede As redes SDH podem ter as seguintes topologias:
• Ponto-a-ponto: 2 equipamentos terminais interligados por um único meio físico;
• Barramento: 3 ou mais equipamentos interligados por um único meio físico, sendo 2 equipamentos terminais e os demais equipamentos ADM;
• Anel: 3 ou mais equipamentos ADM interligados através de um único meio físico;.
A figura a seguir apresenta esses tipos de topologias e suas variações. As topologias de rede podem ainda ser classificadas como:
• Física: visão da rede a partir da sua topologia física, ou seja, considerando o meio físico utilizado e os seus equipamentos;
• Lógica: visão da rede a partir da interligação dos equipamentos sem considerar a topologia da rede física.
Na maioria dos casos, as visões de rede física e lógica são as mesmas. Entretanto, em algumas situações as restrições impostas para a construção da rede física os projetistas a elaborar um projeto onde, embora a rede tenha uma configuração ponto-a-ponto ou barramento, a rede lógica possa ter a configuração exemplos apresentados a seguir ilustram este caso. Exemplos de Topologias
(STM-1). Nesses casos são instaladas 2 placas de tributários nos equipamentos (principal e reserva) e são usados bytes do próprio frame SDH para decidir como redirecionar o sinal do tributário (principal -> reserva) em caso de falha. Para o caso das interfaces elétricas com taxas de 2 Mbit/s até 155 Mbit/s, os equipamentos possuem mecanismos de proteção onde podem ser adicionadas placas na proporção 1 reserva para n ativas, onde em caso de falha de uma das n placas ativas, a placa reserva é ativada automaticamente, sem interrupção dos serviços fornecidos. Adicionalmente, muitos equipamentos já fornecem proteção do tipo 1+1 para as placas de Matriz de Conexão Cruzada para os equipamentos de rede. Proteção Lógica A proteção lógica da Rede SDH atende a recomendação ITU-T G.841 - Types and Characteristics Of SDH Network Protection Architectures. Esta recomendação trata principalmente de 2 tipos de arquiteturas de proteção (redundância):
• SNCP (Subnetwork Connection Protection), que usa segmentos de rede entre os equipamentos com 2 fibras ópticas;
• MS SP Ring (Multiplex Section - Shared Protection Ring), que usa segmentos de rede entre os equipamentos que podem ter 2 ou 4 fibras
ópticas. A proteção SNCP utiliza o conceito de subrede (subnetwork connection) para efetuar o chaveamento do tráfego a ser protegido, conforme ilustra a figura. Configura-se entre 2 equipamentos distintos, NE 1 e NE 4, um caminho principal (main subnetwork connection) e um caminho de proteção (protection subnetwork connection), sendo que esses caminhos podem ser compostos por múltiplos nós de rede (NEs 2 e 3 no caminho principal e NEs 5 e 6 no caminho de proteção). No NE 1 todo o tráfego é enviado tanto pelo caminho principal como pelo caminho reserva. No NE 4 o tráfego do caminho principal é preferencialmente recebido. Em caso de falha ou degradação do tráfego no caminho principal, decorrente da rede óptica ou de algum equipamento, a preferência no recebimento do tráfego passa a ser do caminho reserva. Essa comutação ocorre de forma automática em tempo menor que 50 ms por iniciativa do NE 4, envolvido no recebimento do tráfego, sem qualquer intervenção do sistema de Gerência de Rede. Este sistema de proteção tem ainda as seguintes características:
• Todo tráfego protegido entre 2 equipamentos distintos utiliza banda nas 2 subredes (caminhos principal e reserva);
• As subredes (caminhos principal e reserva) podem ser compostas por segmentos de fibra óptica ou rádio;
• Este tipo de proteção pode ser configurado em anéis compostos por segmentos formados por equipamentos de fabricantes diversos, situação que
pode ocorrer quando o anel é configurado com segmentos de rede de prestadores de serviços distintos;
• Este tipo de proteção pode ser configurado em anéis compostos por segmentos de diferentes capacidades (STM-1, STM-4, STM-16), situação que
pode ocorrer quando um anel de capacidade menor é formado contendo um segmento ancorado noutro segmento de um anel de capacidade maior. A proteção MS SP ring utiliza o conceito de proteção de linha ou segmento, entre 2 equipamentos consecutivos, para efetuar o chaveamento do tráfego a ser protegido, conforme ilustra a figura. A capacidade de tráfego no anel é configurada de forma que 50% da banda disponível seja reservada para operação normal (linha de principal) e 50% seja reservada para proteção (linha de proteção). Configura-se entre 2 equipamentos distintos, NE 1 e NE 4, o caminho através da linha principal (passando pelos NEs 2 e 3) usando a banda para operação normal. Todo o chaveamento do tráfego é feito através de informações existentes no overhead do frame SDH. Quando um equipamento (NE 2, por exemplo) detecta uma falha em qualquer uma de suas interfaces de linha voltada para outro NE (agregado voltado para o NE 3, por exemplo) decorrente de falha de rede óptica ou de equipamento, esta informação é enviada aos outros equipamentos. O tráfego entre os NEs 2 e 3, que foi interrompido, é então chaveado para a linha de proteção no NE 2, que detectou a falha, e conduzido para o NE 3 usando a banda de proteção. No NE 3 o tráfego que chega pela linha de proteção é então chaveado para a linha principal novamente, restabelecendo o tráfego para o NE de destino (NE 4). Este sistema de proteção tem ainda as seguintes características:
• Todo tráfego entre 2 NEs distintos a ser protegido utiliza banda da linha principal apenas, em operação normal, e banda da linha de proteção
apenas em caso de falha;
• O anel, como um todo, só pode ser composto por segmentos de fibra óptica;
• Este tipo de proteção não pode ser configurado em anéis compostos por segmentos formados por equipamentos de fabricantes diversos, situação
que pode ocorrer quando o anel é configurado com segmentos de rede de prestadores de serviços distintos;
• Este tipo de proteção não pode ser configurado em anéis compostos por segmentos de diferentes capacidades (STM-1, STM-4, STM-16), situação
que pode ocorrer quando um anel de capacidade menor é formado contendo um segmento ancorado noutro segmento de um anel de capacidade maior. Os 2 tipos de proteção aplicam-se principalmente a topologia de rede em anel. Como já foi mencionado anteriormente, eventualmente podem ser aplicados a segmentos de rede onde, embora a topologia da rede física apresente restrições para ser implantada em anel, de forma temporária ou permanente, tenha sido usada a estratégia de implementar esses tipos de proteção para prevenir eventuais falhas de equipamentos. Topologias Típicas De forma geral as redes dos prestadores de serviços são implantadas usando todos os tipos de mecanismos de proteção apresentados acima. A implantação dessas redes sempre parte da escolha de uma filosofia geral de proteção que aplica-se a rede física, a rede lógica e aos serviços fornecidos. Em geral, até os procedimentos de proteção para os tributários adotam práticas distintas dependentes do porte dos Clientes. A figura a seguir apresenta uma rede típica de um prestador de serviços de telecomunicações. Esta configuração com um anel principal, chamando de núcleo ou backbone, e diversos anéis secundários, ou regionais, aplica-se tanto as grandes metrópoles, onde tanto o tráfego interno como o tráfego para outras localidades é muito intenso, como também para redes de longa distância, onde o backbone liga duas localidades de maior porte, e os anéis secundários atendem regiões ou localidades de menor porte. Redes SDH: Padrões e Recomendações No período de 1984 a 1988 vários órgãos internacionais de padronização estabeleceram uma série de recomendações com técnicas para transmissão, comutação e sinalização e controle para implementar redes inteligentes baseadas em fibra óptica. A padronização da tecnologia SDH foi então estabelecida pelo ITU-T, sendo adotada inicialmente na Europa, e posteriormente também no Brasil. As recomendações do ITU-T podem ser agrupadas nas seguintes categorias: tecnologia SDH (protocolos e equipamentos), rede, sincronismo e sistema de gerência. Os padrões e recomendações relativos ao sincronismo podem ser encontrados no tutorial do Teleco Sincronismo na Rede SDH. A tabela a seguir apresenta os principais padrões e recomendações do ITU-T.
Maiores detalhes podem ser pesquisados no site do ITU-T indicado no fim do tutorial.
Redes SDH: Considerações finais
A tecnologia SDH tem sido beneficiada pelos grandes avanços dos processadores, das interfaces ópticas e das metodologias de desenvolvimento de software empregados nos equipamentos de rede e nos sistemas de gerência. Os diversos fornecedores desses equipamentos têm oferecido novas facilidades que permitem otimizar as redes SDH. Dentre essa facilidade, as mais relevantes são:
• Maior integração nas interfaces de tributários, permitindo um maior
números de interfaces ópticas e elétricas por placa, diminuindo o espaço
físico ocupado pelos equipamentos;
• Integração de interfaces típicas de redes de dados, tais como LAN
(Ethernet), ATM, FR e IP, diretamente nos equipamentos SDH, com
facilidades de configuração implementadas em um mesmo sistema de
gerência;
• Equipamentos de usuário de tamanho reduzido (de mesa), com
multiplicidade de interfaces e capacidade para fazer parte de segmentos
de rede STM-1 ou STM-4, sem troca do equipamento;
• Equipamentos de grande porte (STM-16 ou STM-64) com matriz que
permite conexões de canais de baixa e alta ordem configuráveis pelo
sistema de gerência;
• Equipamentos que podem fazer parte de mais de um segmento de rede
permitindo realizar conexões entre esses segmentos diretamente na
matriz através de configuração pelo sistema de gerência.
Entretanto, quando o projeto de rede de transporte ainda deve levar em consideração requisitos que garantam o fornecimento de serviços confiáveis, que atendam o SLA da rede e, principalmente, dos Clientes. Entre os requisitos necessários para implementação e operação de uma rede SDH, os mais relevantes são:
• Implantação de rede física com plena diversidade de rotas para permitir
o uso de topologia de rede em anel;
• Uso dos mecanismos automáticos de proteção de rota, de interfaces e
da matriz de conexão cruzada em toda a rede;
• Implementação de um projeto de rede de sincronismo que permita
evitar a perda, a degradação ou eventuais loops do sinal de relógio
mesmo em caso de falha dessa rede;
• Implementação de uma rede de dados confiável para o sistema de
gerência (DCN - Data Control Network) que seja inclusive a prova de
falhas simples;
• Implementação de um sistema de gerência compatível com o porte da
rede, seja pela capacidade de processamento e segurança de seus
servidores e estações de trabalho, como também pela capacidade de
armazenamento de informações de configuração dos equipamentos e
serviços ativos;
• Disponibilidade de pessoal treinado e capacitado para implantação,
operação e manutenção de rede SDH.
Sincronismo: Conceitos
O desenvolvimento e a padronização das Redes SDH (Synchronous Digital Hierarchy) teve, entre outros, o objetivo de transportar sinais digitais com maior qualidade e confiabilidade, e a taxas de bits superiores àquelas permitidas pelo então vigente padrão PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy). Nesse contexto, o projeto da Rede de Sincronismo torna–se extremamente importante na implantação das redes de transporte baseadas no padrão SDH, uma vez que o Sincronismo contribui para garantir e melhorar a qualidade do sinal transportado e para a manutenção e o aumento da taxa de bits. Conceito Sincronismo é o processo usado para fornecer um sinal de referência de tempo (relógio) comum a diversos circuitos ou equipamentos de uma rede. Na rede SDH a referência de Sincronismo é usada pelos relógios internos de escrita existentes nos elementos da rede, sendo responsável pela temporização dos circuitos que processam as informações para a transmissão do sinal digital. Na recepção dos sinais digitais os equipamentos utilizam o sinal de Sincronismo recuperado do sinal STM–N (N=1, 4, 16 ou 64) recebido para processar as informações. Na rede SDH o sinal de Sincronismo pode ser analógico (sinal senoidal de 2048 kHz) ou digital (trem de bits de 2048 kbit/s). Rede de Sincronismo A Rede de Sincronismo gera e distribui o sinal de Sincronismo para todos os equipamentos da Rede SDH. Seu projeto deve atender, entre outros, ao requisito de escorregamento de byte (Slip) das recomendações ITU–T G.803 e G.822. A rede de Sincronismo é composta por:
• Relógios, que são os equipamentos que geram as referências de
sincronismo com diversas precisões e estabilidades, de acordo com o
uso na rede de sincronismo, e que podem ter também múltiplas saídas
com ou sem proteção.
• Meio físico, composto pelos sinais STM–N da rede SDH, para as
interligações entre os sites, e pelas conexões dedicadas de sinais de
2048 kHz ou 2048 kbit/s, para as interligações dentro dos sites. Os
sinais STM–N (N=1, 4, 16 ou 64) também podem ser usados para
transportar o sinal de sincronismo dentro dos sites de menor porte
entre os diversos elementos de rede.
A arquitetura da rede deve também ser projetada para garantir a distribuição do sinal de sincronismo mesmo em caso de falha. Eventos e Fenômenos Devido às falhas ou características da implementação da Rede de Sincronismo, podem ocorrer alguns eventos e fenômenos na rede SDH.
para manter uma certa precisão na falta de uma referência. O SEC pode usar como referência os sinais de relógio do PRC e do SSU, e o sinal de relógio recuperado dos sinais STM–N provenientes de outros equipamentos SDH. Estes equipamentos atendem a Recomendação ITU–T G.813 – Timing characteristics of SDH equipment slave clocks (SEC). O SEC normalmente possui 2 ou mais entradas de referência de relógio, e pode selecionar automaticamente o sinal de melhor qualidade em caso de falha. Além disso, possui a capacidade de manter por algum tempo a qualidade da última referência válida em caso de falha das referências de sincronismo (Holdover). A seleção da fonte de sincronismo normalmente é configurável. Ela pode ser configurada para executar a seleção por prioridade definida, por qualidade do sinal de relógio ou por ambas. No primeiro caso define-se prioridade de cada fonte para executar a seleção. No segundo caso, é utilizado o protocolo SSM (Syncronization Status Message) para informar a qualidade da fonte de sincronismo, e a seleção sempre se dá pela fonte de melhor qualidade. No terceiro caso podem ser usadas as 2 formas na ordem que se considerar mais adequada para o projeto da rede.
Sincronismo: Eventos e Fenômenos
Os eventos e fenômenos mais relevantes que ocorrem na rede SDH são descritos a seguir. Free run Acontece quando o equipamento SDH perde todos os sinais externos de referência de relógio. A referência de escrita passa a ser o relógio interno (SEC), porém este ainda não teve nenhuma referência válida, ou não pode recuperar essa informação e funciona a partir de seu próprio oscilador. Devido a sua menor precisão e as eventuais diferenças de fase e freqüência, ocorrem eventos de ajuste de ponteiro com maior regularidade nos quadros SDH gerados no equipamento. Holdover Acontece quando o equipamento SDH perde todos os sinais externos de referência de relógio. A referência de escrita passa a ser o relógio interno (SEC), sincronizado a partir da última referência válida. Devido a sua menor precisão, podem ocorrer eventos de ajuste de ponteiro nos quadros SDH gerados no equipamento. PJE – Pointer Justification Event Ocorre quando os elementos da rede SDH não estão todos referenciados pela mesma base de tempo. Para acomodar tais diferenças, que não devem exceder ±4,6 ppm (partes por milhão), existem bytes na estrutura do quadro SDH, os quais normalmente não têm informação de carga útil, que podem ser utilizados para acomodar os bytes em excesso da carga útil decorrentes da diferenças dos relógios. As recomendações do ITU–T que tratam do assunto sincronismo, não fazem referência direta a quantidade de ocorrências admissíveis de PJE. Na prática vê–se que um número razoável e que demonstra boa qualidade do relógio da rede SDH é de 1 a 50 ajustes por dia, não sendo estes aglomerados em um único período do dia. Slip Acontece quando o buffer de armazenamento dos sinais digitais recebidos pelo equipamento SDH fica sobrecarregado, devido à diferença de freqüência dos relógios de escrita e de leitura, o que pode causar a repetição ou perdas de bits do sinal digital. De acordo com a recomendação G.803, num circuito ponto–a–ponto que atravessa várias áreas de sincronização, não deve haver mais que 1 evento de slip em 70 dias. Jitter Este fenômeno é definido como uma variação de fase do sinal digital com freqüência > 10 Hz. O jitter é decorrente principalmente do processo de multiplexação – demultiplexação de um sinal digital ao longo de uma rede SDH. A recomendação ITU–T G.825 – The control of jitter and wander within digital networks which are based on the synchronous digital hierarchy (SDH) Loop de Sincronismo Acontece quando a lógica de transferência do sinal de sincronismo entre os elementos de um anel SDH é equivocada. Adota–se o esquema de transferência do sinal de sincronismo unidirecional, ou seja, a partir do elemento com fonte externa de relógio, o sinal de sincronismo é transferido um a um para todos os elementos até retornar novamente ao elemento inicial (Loop). Em caso de falha de um dos arcos do anel, alguns elementos de rede entram em holdover adotando uma base de tempo diferente dos demais, podendo ocasionar eventos de ajuste de ponteiro, slip ou até taxa de erro nos sinais digitais.
Wander Este fenômeno é definido como uma variação de fase do sinal digital com freqüência < 10 Hz. O wander é decorrente principalmente dos eventos de ajuste de ponteiros no quadro SDH, da característica dos filtros passa baixa (PLL – Phase Lock Loop x FLL – Frequency Lock Loop) e das variações de temperatura, que influenciam os geradores de relógio, os GPS e a propagação do sinal ao longo do meio de transmissão
Sincronismo: Arquitetura de Rede
A tecnologia da rede SDH foi desenvolvida para trabalhar no modo de sincronização Pseudo–síncrono. Esta característica permite que a arquitetura da Rede de Sincronismo possa ser desenvolvida definindo–se uma ou mais Áreas de Sincronismo, conforme o porte da rede SDH e o número de referências primárias (PRC) a serem utilizadas. Em cada Área de Sincronismo, os equipamentos da rede terão seus relógios de escrita referenciados por uma mesma base de tempo para evitar perturbações ou até a perda do sinal digital. Para interligar os diversos relógios de uma área utiliza–se o Método de Sincronização Mestre–Escravo, que considera o nível hierárquico dos relógios conforme sua precisão e estabilidade. O relógio de um determinado nível hierárquico sempre será sincronizado por um relógio de um nível superior, é o relógio de maior nível hierárquico, é o PRC. A arquitetura da rede deve ser desenhada de tal forma que o sinal de relógio de cada elemento de rede possa ser rastreado até um PRC. A distribuição do sinal de sincronismo ocorre de 2 formas:
Entre sites , onde a topologia de distribuição do sinal em árvore é utilizada, e os relógios são interligados de
forma hierárquica, conforme mostra a figura ao lado. O projeto desta topologia deve garantir que mesmo em caso de falha a referência de cada relógio seja sempre de melhor precisão que a sua própria referência.
Dentro dos sites , onde a topologia de distribuição do sinal em estrela é utilizada. Para sites de maior porte,
o sinal de relógio recebido é direcionado a um SSU (distribuidor) e a partir deste o sinal é interligados a todos os elementos de rede. Para sites de menor porte o sinal é interligado a um elemento de rede principal e a partir deste o sinal é distribuído aos demais elementos de rede. Em ambos os casos apenas o relógio de maior nível hierárquico do site (melhor precisão) deve receber o sinal de sincronismo externo de outro site. Cada saída do PRC define uma cadeia de referência de sincronismo, conforme mostra a figura abaixo. A recomendação ITU–T G. define como valores máximos K=10 (seqüência de SSU’s) e N=20 (número de saltos ou SEC’s), sendo 60 o número máximo de SEC’s na cadeia. Na prática, o número de elementos de rede (SEC’s) em seqüência deve ser minimizado para aumentar a confiabilidade da rede. Além disso, em trechos da rede SDH com configuração em anel o valor limite para a repetição do sinal de sincronismo sem regeneração não deve ser maior que 10. Isto significa que em caso de falha de um dos arcos do anel, no pior caso o sinal de sincronismo terá 20 saltos. Como critério, visando manter o número de saltos (tamanho da cadeia) dentro do limite especificado mesmo no pior caso, é conveniente considerar o número máximo N=5 numa rede SDH em operação normal que, em condição de falha, chegará no máximo a 10 saltos no pior caso. A rede de sincronismo deve ser protegida para evitar que uma falha simples possa isolar uma ou parte de uma área de sincronismo. O projeto da arquitetura da rede deve considerar que todos os relógios devem dispor de uma fonte alternativa de referência de relógio. Em cada nível hierárquico os relógios devem ser configurados para selecionar a melhor fonte existente. Nos elementos da rede SDH, os SEC’s podem ser configurados para utilizar o protocolo SSM. Através desse protocolo, a distribuição de referência de sincronismo aos elementos de rede ocorre de forma automática, mesmo em caso de falha de um dos arcos das configurações de rede em anel. Esta parte do projeto deve ser executada com critério e atenção, realizando inclusive simulações para evitar que qualquer falha
usada desde que um padrão único seja adotado.
• Identificar os equipamentos de Sincronismo (PRC’s e SSU’s) no site com
as etiquetas da cor padronizada.
• Reservar Distribuidores Intermediários Digitais (DID’s) ou outros tipos
de painéis de interconexão para a distribuição dos sinais de
sincronismo, sempre identificado–os com as etiquetas da cor
padronizada.
• Adotar cabos da cor padrão para as conexões de sinais de sincronismo,
identificado–os com as etiquetas da cor padronizada.
• Identificar os cabos ou cordões ópticos que conduzem o sinal de
sincronismo através de circuitos STM–N com as etiquetas da cor
padronizada.
Referências ITU-T
G.707 Network (SDH)^ node^ interface^ for^ the^ synchronous^ digital^ hierarchy
G.781 Synchronization functions
G.783 Characteristics of synchronous digital hierarchy (SDH) equipment functional blocks
G.803 Architecture digital hierarchy (SDH)^ of^ transport^ networks^ based^ on^ the^ synchronous
G.810 Definitions and terminology for synchronization networks
G.811 Timing characteristics of primary reference clocks
G.812 Timing clocks in synchronization networks^ requirements^ of^ slave^ clocks^ suitable^ for^ use^ as^ node
G.813 Timing characteristics of SDH equipment slave clocks (SEC)
G.822 Controlled connection^ slip^ rate^ objectives^ on^ an^ international^ digital
G.825 The control of jitter and wander within digital networks which are based on the synchronous digital hierarchy (SDH)
Canalização PDH / SDH
Canalização PDH
Hierarquia Digital
Taxa de Bits
Notação Usual Valor Exato
Estrutura típica
E0 64 Kbps 64 kbit/s 1 canal de voz
E1 2 Mbps 2 048 kbit/s 30 canais de 64 kbit/s
E2 8 Mbps 8 448 kbit/s 4 E
E3 34 Mbps 34 368 kbit/s 16 E
E4 140 Mbps 139 264 Kbit/s 64 E1 ou 4E
Fonte: G.702 (UIT) Canalização SDH
Hierarquia
Digital
Taxa de Bits
Notação
Usual Valor Exato
Estrutura típica de
tributários
STM1 155 Mbps 155 520 kbit/s 63 E1 ou 3 E
STM4 622 Mbps 622 080 kbit/s 4 STM
STM16 2,5 Gbps 2 488 320 kbit/s 16 STM1 ou 4 STM
STM64 10 Gbps 9 953 280 kbit/s 64 STM1, 16 STM4 ou 4 STM
Fonte: G.707 (UIT) Os canais das hierarquias digitais PDH e SDH podem ser utilizados de forma não estruturada com taxas de bits iguais as taxas de bits dos canais. Compatibilidade SONET x SDH
Nomenclatura SONET SDH
Tributário VT: Virtual Tributary VC: Virtual Container
Sinal Elétrico STS: Synchronous Transport Signal
Sinal Óptico OC: Optical Carrier
STM: Synchronous
Transport Module
SONET Bit Rate (Kbit/s) SDH
VT1.5 1 544 VC-
VT2.0 2 048 VC-
VT3.0 3 152 -
VT6.0 6 312 VC-
- 8 448 VC-
- 34 368 VC-
- 44 736 VC-
- 139 264 VC-
STS-1 (OC-1) 51 840 STM-
STS-3 (OC-3) 155 520 STM-
99,0 3,65 dias 7,20 hrs
98 7,30 dias 14,40 hrs
97 10,95 dias 21,60 hrs
96 14,60 dias 28,80 hrs
95 18,25 dias 36,00 hrs
94 21,90 dias 43,20 hrs
93 25,55 dias 50,40 hrs
92 29,20 dias 57,60 hrs
91 32,85 dias 64,80 hrs
90 36,50 dias 72,00 hrs
© www.teleco.com.br Considerando: 1 ano = 365 dias = 8.760 hrs = 525.600 min = 31.536.000 seg 1 mês = 30 dias = 720 hrs = 43.200 min = 2.592.000 seg Disponibilidade de Sistemas A Disponibilidade (As) de dois sistemas em série A1 e A2 é As = A1 x A Exemplo Um circuito de Telecomunicações entre e São Paulo e Rio com: A1= disponibilidade do acesso local em São Paulo A2= disponibilidade do backbone entre São Paulo e Rio A3= disponibilidade do acesso local no Rio de Janeiro A circuito = A1 x A2 x A
Rádio Digital: O que é?
Um enlace rádio digital ponto a ponto é utilizado para o transporte de informação entre dois pontos fixos, tendo o espaço livre como meio de transmissão (wireless). As principais aplicações de enlaces rádio digital ponto a ponto são:
• Rede de transporte das operadoras de telefonia fixa e celular. São muito utilizados pelas operadoras de
celular na interligação de ERBs com as CCCs.
• Redes de dados para atendimento de clientes corporativos, principalmente na implantação do acesso.
• Redes de distribuição de sinais de TV.
• Provedores de internet.
Em um enlace rádio digital a informação (voz, dados ou imagens) está em formato digital e é transportada em canais padronizados (PDH ou SDH).
A figura a seguir apresenta o diagrama de blocos funcional de um enlace rádio digital ponto a ponto. O Sinal Digital 1 em um enlace rádio digital assume normalmente um dos formatos PDH (E1 a E4) ou SDH (STM1) apresentados na tabela a seguir. Existem rádios que transportam canais de n x 64 kbit/s em uma hierarquia menor que E1 ou em STM0 (51, Mbit/s).
Hierarquia Digital
Taxa de Bits
Notação Usual Valor Exato
Capacidade de
Multiplexação de Canais
E1 2 Mbps 2 048 kbit/s 30 canais de 64 kbit/s (E0)
E2 8 Mbps 8 448 kbit/s 4 E
E3 34 Mbps 34 368 kbit/s 16 E
E4 140 Mbps 139 264 Kbit/s 64 E1 ou 4E
STM1 155 Mbps 155 520 kbit/s 63 E1 ou 3 E
O multiplexador na entrada permite o transporte de canais com hierarquia (taxas de bits) menor que a do Sinal Digital 1 conforme indicado na tabela. O sinal Digital 1 é codificado gerando o sinal Digital 2. A finalidade desta codificação (codificação de canal) é melhorar a confiabilidade com que a informação é transmitida, permitindo que erros na transmissão sejam detectados e corrigidos. Podem ser utilizados dois tipos de códigos:
• Códigos de linha são os códigos referentes ao formato do sinal digital. Eles são utilizados na
transmissão de um sinal digital de modo a eliminar uma longa seqüência de 0’s ou 1’s reduzindo a
probabilidade de erro na transmissão. Exemplos: AMI, HDB-3 e CMI.
• Códigos para detecção e correção de erro como os FEC (Foward Error Correction).
O Sinal Digital 2 é então modulado sendo gerado desta forma um sinal analógico que pode ser transmitido na frequência de operação do rádio. A principal função da modulação é permitir que estes sinais de banda básica seja transmitidos em freqüências mais altas possibilitando a ocupação do espectro eletromagnético. Os principais tipos de modulação são a Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK) e a Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Os enlaces rádio digital estão utilizando modulações cada vez mais eficientes nas quais um símbolo representa mais de 1 bit. Estes esquemas de modulação permitem aumentar a taxa de bits transmitida em uma banda de frequências mas tornam a transmissão mais sensível a ruídos e interferência exigindo uma melhor codificação de canais além de outros cuidados no projeto e implantação do enlace. O sinal modulado é amplificado e transmitido sendo recebido na outra ponta onde é demodulado e o sinal digital original é
