Proiectarea retelei SDH
Ierarhia digitala sincrona (SDH) ofera o mare varietate de posibilitati în ceea ce priveste arhitectura retelei, structura logica si produsele încât este dificil a se stabili o metodologie stricta si rigida pentru optimizarea retelei SDH.
Fiecare noua arhitectura a unei retele trebuie vazuta asemenea unui caz special si fiecare parametru de intrare trebuie analizat obiectiv în contextul propriu. Importanta fiecarui parametru poate varia de la o arhitectura la alta.
În general munca de optimizare a retelei SDH apare atunci când o retea de telefonie existenta este extinsa. Reteaua de comutatie trebuie planificata si extinsa în asa fel încât sa respecte nevoile clientului si obiectivul SDH este de a asigura legaturile de transmisie ale retelei de comutatie. Având în vedere ca abordarea retelei de comutatie este diferita de cea a retelei de transmisie, informatia inclusa în reteaua de comutatie trebuie adaptata când se realizeaza optimizarea retelei de transmisie.
Gruparea nodurilor
Circuitul matricei reprezinta, în termenii circuitelor de 2Mbit/s , ceea ce operatorul necesita între 2 noduri diferite ale retelei. Pentru circuite comutate, traficul este exprimat pentru fiecare nod de comutatie. Obiectivul transmisiei este de a asigura legaturi între diferite locuri ale retelei fizice. Informatia din circuitul matricei trebuie adaptata.
Sunt posibile 2 cazuri:
Loc compus din mai multe centrale
Mai multe noduri de comutatie sunt amplasate într-un singur loc geografic si nu necesita nici o legatura de transmisie de v 353c26d reme ce conexiunea este directa.
Aceste noduri sunt grupate si considerate ca un singur nod din punctul de vedere al unei transmisii. Circuite de 2Mbit/s din aceste noduri sunt adaugate si o noua matrice este creata.
Nota : numerele indica numarul intrarilor de 2Mbit/s.
Noduri de comutatie izolate
Exista noduri de comutatie izolate care pot fi conectate la un schimb de tranzit doar printr-o structura liniara punct - cu - punct.
Aceste noduri nu joaca nici un rol fizic în optimizarea unei retele SDH. Totusi circuitele de transmisie generate trebuie considerate grupuri conducând catre cea mai apropiata centrala de tranzit sursa.
Numarul PCM - urilor acestui nod izolat este adaugat la nodul sursa si o noua matrice este creata.
Planificarea obiectivelor
Primul obiectiv este acela de a lega statiile de transmisie, cu alte cuvinte, de a gasi o arhitectura logica optimizata, corespondenta retelei.
Urmatoarele obiective sunt folosite drept repere:
definirea unei topologii evolutive a retelei care este capabila sa insereze noi semnale de 2Mbit/s în timp (planificare pe 5 pâna la 10 ani).
oferirea unei topologii care nu va fi afectata operational de evolutia matricei odata cu aparitia noilor servicii pentru abonati.
oferirea protectiei semnalului în cazul taierii cablului sau a avariei echipamentului.
luarea în calcul a bugetului. Bugetul determina tipul produsului si numarul inelelor de planificat.
Analiza matricei PCM
Noua matrice, compusa din noduri de transmisie, indica numarul de 2M dintre fiecare statie. Pentru a determina numarul inelelor SDH si numarul nodurilor de pe fiecare inel, trebuie efectuata o analiza primara a matricei.
3.1 Dimensiunea retelei
În general un nod al matricei reprezinta un oras.
Cu ajutorul unei harti geografice a tarii si a pozitiei orasului este dedus tipul retelei (locala, regionala, nationala).
Un prim indiciu este dat privind structura retelei (inel, stea, liniara, plasa).
Dimensiunea matricei
3.2.1 Definitie
În matrice , coloanele si rândurile indica nodurile de transmisie.
|
Bucuresti |
Constanta |
Braila |
Ploiesti |
SUMA |
|
|
Bucuresti | |||||
|
Constanta | |||||
|
Braila | |||||
|
Ploiesti | |||||
Numarul, dintre doua noduri, indica cantitatea intrarilor PCM dintre doua noduri, adica, numarul intrarilor de 2Mbit/s de la o statie la alta.
În concluzie, în matricea de mai sus, putem gasi numarul intrarilor de 2Mbit/s dintre Constanta si Bucuresti, de exemplu si simetric dintre Bucuresti si Constanta.
Numarul PCM - urilor dintre 2 noduri reprezinta numarul legaturilor bidirectionale: numarul PCM - urilor = numarul de intrari / 2.
1 intrare
1 PCM
1 intrare
= > 2 intrari dar doar 1 PCM.
Suma din matrice indica numarul total al intrarilor de 2Mbit/s al tuturor statiilor. Acest numar, împartit la 2, are ca rezultat numarul PCM - urilor dintre toate statiile.
Capacitatea totala a STM-1
Capacitatea totala a STM-1 este dedusa din numarul total al PCM - urilor (1 STM-1 este compus din 63 de PCM - uri).
În exemplul :
Suma = 310 intrari
de 2M , i.e 
(sau PCM) 
capacitatea
totala a STM-1 = 3.
Acest calcul are ca rezultat latimea minima de banda. Daca STM-1 sau (STM-N) este aproape plin (aproape de 100 ), atunci:
- nu exista posibilitatea unei extensii de 2Mbit/s.
- Numeroase semnale de 2Mbit/s sunt împartite pe mai multe nivele STM-1.
Daca se cere o extensie, atunci este necesara o modificare considerabila a structurii retelei.
3.2.3 Numarul minim de inele
Capacitatea totala a STM-1 reprezinta numarul minim de inele. Am vazut ca un inel este compus din ADM, 1641SM, 1651SM sau 1661SMC ; aceste ADM-uri functioneaza la rate de bit STM-1, STM-4 sau respectiv STM-16. În concluzie , rata maxima de bit este a unui STM-16.
Daca capacitatea totala a unei retele o depaseste pe cea a unui STM-1, un singur inel, cuprinzând toate statiile, nu este suficient. Sunt necesare cel putin 2 inele.
În practica, arhitectura contine cel putin 2 inele pentru a limita distantele si a reduce riscul întreruperilor.
3.3 Statii principale
Statiile principale sunt acelea la care mai multi 2M, din toate nodurile matricei, sunt legati.
Aceste statii principale reprezinta punctul central al structurii logice. Sunt localizate la interconectarea nodurilor în inel.
De exemplu:
Acestea adesea reprezinta centralele de abonati din orasele mari sau centralele de tranzit nationale sau internationale.
Statiile secundare
Statiile secundare sunt statiile cu trafic mic.
Schimba trafic doar cu o statie principala sau secundara.
Aceste statii sunt localizate, ca noduri, de-a lungul inelelor în conformitate cu arhitectura fizica si legaturile existente.
De exemplu:
Nota : Traficul de transmisie are un alt sens decât traficul de comutatie.
Traficul de comutatie : un proces care reprezinta numarul apelurilor sau al unitatilor ocupate într-o anumita perioada de timp.
Traficul de transmisie : un proces care reprezinta numarul semnalelor PCM într-o statie sau între statii.
4. Arhitectura logica
Pâna la acest stadiu al studiului, au fost definiti urmatorii parametri :
capacitatea totala a STM-1
numarul minim al inelelor
statii principale
noduri de interconectare
statii secundare
noduri în inel
Din aceste date poate fi sugerata o arhitectura logica.
Aceasta arhitectura va urmari unul dintre modelele propuse în capitolul
anterior (II,3).
Observatii importante:
trebuie avuta grija deosebita pentru a evita saturarea retelei.
Un inel, cu o latime de banda de 15 STM-1, va fi saturat rapid. Doar un STM-1 este disponibil. Acesta nu va fi suficient pentru ca alti 2M sa fie adaugati în viitor.
Din motive de protectie a retelei, legatura dintre 2 inele trebuie realizata, daca este posibil, de doua noduri ale fiecarui inel.
Mai jos sunt oferite 3 posibilitati de a lega nodurile de interconectare:
Fiecare nod este compus dintr-un ADM. Fiecare ADM este folosit ca o interconectare. Interconectarea este realizata de afluenti ai STM-1.
Pe fiecare nod, sunt adaugate 2 ADM-uri spate în spate.
Interconectarea dintre aceste ADM-uri este realizata de agregate.
Ultima posibilitate este de a înlocui ADM-urile spate în spate cu un echipament de interconectare, de exemplu, 1644SX sau 1641SX.
Aceasta ultima configuratie permite o flexibilitate a interconexiunii mai mare decât în alte cazuri.
Latimea benzii trebuie echilibrata în fiecare inel.
Un inel, cu o rata de bit mai mare, este împartit în sub-inele.
O statie poate fi localizata pe doua inele diferite:
A, B si C sunt localizate pe doua inele.
În acest caz, traficul dintre aceste 3 statii este împartit între inelele 1 si 2.
Deci traficul poate fi considerat ca fiind intern sau extern.
Traficul intern
Traficul intern reprezinta traficul dintre nodurile aceluiasi inel.
Adesea, modelul include si un nod central, care reprezinta traficul intern dintre cele mai importante statii.
Traficul extern
Traficul extern reprezinta traficul între inele. Acesta implica noduri de inerconexiune si echipament de interconectare. Pentru a limita cantitatea de echipament de interconectare exista o tendinta de reducere a traficului extern. Acesta devine trafic intern prin crearea unor inele noi.
În exemplul anterior, inelul 1 reprezinta traficul intern dintre A, B si C.
Inelul 2 reprezinta:
traficul extern al tuturor nodurilor inelului cu nodurile inelului 3.
Traficul intern dintre toate nodurile inelului dar excluzând traficul dintre A, B si C.
Urmatorii factori trebuie reamintiti constant:
localizarea geografica a canalelor de comutatie.
structura retelei existente.
infrastructura existenta (fibre, cabluri).
Instalarea cablurilor este scumpa. De aceea, clientul poate cere o proiectare a retelei doar cu infrastructura existenta.
Daca acesta este cazul, arhitectura logica a retelei va fi modificata complet. O alta solutie este de a propune o arhitectura logica care evolueaza în timp, adaugând infrastructuri pe o perioada de la 5 la 10 ani.
Pasii care trebuie urmati pentru a obtine o arhitectura logica sunt rezumati pe urmatoarea pagina. Aceasta arhitectura este o reprezentare logica ce nu ia în calcul localizarea geografica a statiilor si distanta dintre ele.
|
Harta geografica |
+
Numarul
de statii secundare Numarul
de statii principale Capacitatea
totala a STM-1
Numarul total
de PCM
Legaturi
existente
Traficul
dintre statiile principale
+
Traficul
dintre statiile principale si statiile secundare
+
+
Traficul
extern al matricei PCM Traficul
intern al matricei PCM Traficul
dintre statiile secundare
+
5. Arhitecura fizica
Arhitectura fizica ia în calcul localizarea fizica a statiilor si distanta dintre statii.
Arhitectura fizica este realizata din informatiile privind arhitectura logica.
Scopul este acela de a studia infrastructurile atât cele existente cât si cele modificate sau create.
Legatura dintre doua statii este realizata prin fibre optice. Sunt necesare doua fibre optice, una pentru fiecare sens de transmisie.
Exista doua tipuri de fibra optica:
fibra monomod
fibra multimod
Echipamentul SDH utilizeaza doua fibre monomod. Ele au o atenuare scazuta si transmit semnale pe distante mai lungi.
Daca reteaua existenta este compusa din fibre multimod, ele vor trebui înlocuite.
Anumite legaturi trebuie create luând în calcul geografia locului.
Trebuie determinat numarul cablurilor (un cablu contine 6 sau 10
fibre ).
O fibra transmite un semnal STM-1, STM-4 sau STM-16. Rata de bit este aleasa în conformitate cu rezultatele obtinute anterior si în special cu numarul de STM-1 necesari în fiecare inel.
Pentru a face fata unei posibile cresteri a traficului, în cabluri sunt instalate fibre optice de rezerva.
În cazul protectiei 1+1 (sau 1: n ), numarul fibrelor trebuie dublat (sau de n ori înmultit).
Modificarile arhitecturii fizice sunt scumpe. Proiectantul îi sugereaza clientului o modificare evolutiva a retelei. Nu toata arhitectura fizica este realizata în cursul aceluiasi an dar, de exemplu, legaturile principale sunt realizate si inelele nu sunt complet închise.
Reteaua devine rapid operationala si poate evolua peste timp.
Dimensionarea
Odata ce arhitectura logica si fizica a fost definita, trebuie efectuata dimensionarea urmatorilor parametri :
numarul de 2M în fiecare statie.
numarul STM-1 în si între inele.
tipul echipamentului în fiecare nod.
numarul echipamentelor.
6.1 Numarul PCM-urilor în fiecare statie
Acest numar este dat de matricea initiala. În exemplul urmator :
|
Bucuresti |
Constanta |
Braila |
Ploiesti |
Suma |
STM-1 |
|
|
BUCUREsTI | ||||||
|
CONSTANŢA | ||||||
|
BRĂILA | ||||||
|
PLOIEsTI |
| |||||
Suma, în fiecare oras, corespunde numarului de PCM-uri, i.e la numarul porturilor de 2Mbit/s.
Bucuresti : 114 porturi.
Constanta : 87 porturi.
Braila : 59 porturi.
Ploiesti : 50 porturi.
6.2 Numarul de STM-1 în si între inele
Numarul de STM-1 în inel
Acest numar permite proiectantului sa calculeze capacitatea inelului si deci tipul ADM-ului ce trebuie instalat (1641SM/51SMC , 1651SM/61SMC).
Numarul de STM-1 este dedus din sub-matricile traficului extern si intern ale inelului.
Numarul de STM-1 în inel = +
Numarul de 2M dintre statia inelului
si alte inele
Numarul de STM-1 între inele
Acest numar se obtine din sub-matricea traficului extern.
Suma tuturor 2M (trafic extern)
Numarul de STM-1 între inele = al tuturor nodurilor 63
Din acest rezultat , este dedus tipul echipamentului ce trebuie folosit la interconectarea inelului (ADM spate în spate, 1644SX sau 1641SX).
6.3 Tipul echipamentului în fiecare nod
Tipul echipamentului este ales în conformitate cu numarul de STM-1 în inele în nodurile secundare si numarul între inele în nodurile de interconectare.
|
Rata de bit în inel |
Echipament |
|
|
1641SM 1651SM/1651SMC 1661SMC |
|
Rata de bit în inel |
Echipament de interconexiune | |
|
STM-1 |
Legatura directa prin 1 STM-1 afluent 1641SM |
|
|
STM-4 |
Legatura directa 1651SM sau 1661SMC |
|
|
1651SM spate - în spate |
|
|
Rata de bit între inele |
Echipament de interconexiune | |
|
STM-4 |
Semnal interconectat 1644SX STM-1 sau interconectare 1641SX,2M,34M,140M, STM-1 |
|
|
8 STM-1 |
Legatura directa 1661SMC |
|
|
1651SM spate-în-spate cuplate de agregate |
|
|
|
1644SX sau 1641SX |
|
|
|
STM-1 ≥ 8 Semnal interconectat de la mai multe inele |
Semnal interconectat 1644SX STM-1 sau interconectare 1641SX,2M,34M,140M, STM-1 |
|
6.4 Numarul echipamentelor
Numarul echipamentelor depinde de rata de bit a inelului si de numarul porturilor de 2Mbit/s ce trebuie conectate în interiorul statiei.
Cele 3 ADM-uri pot conecta un numar maxim de 63 de porturi de 2Mbit/s pe partea afluenta.
Daca acest numar nu este suficient, este necesara adaugarea altor ADM-uri în care rata de bit liniara (pe partea agregatului) este selectata în functie de rata de bit a inelului.
8. Sincronizarea retelei SDH
Aceasta sectiune este extrasa din modulul 14101.
Reteaua SDH este sincronizata de un ceas de referinta.
Acest ceas de referinta este de obicei extras dintr-o centrala. Frecventa folosita este de 2 MHz.
ITU-T a stabilit normele de calitate ale timpului:
G811 acuratetea
frecventei : 
ceasul centralei (PRC).
G812 acuratetea frecventei este definita în termeni ai abaterii proportionale în legatura cu frecventa centrala si alunecarea în modul de mentinere.
G812T : nod de tranzit 
si 
G812L : nod local 
si 
timpul statiei (SSU)
G81s ceasul echipamentului
(SEC) 
si 
PRC : ceas de referinta primar
SSU : unitate de alimentare de sincronizare
SEC : ceasul echipamentului sincron
Solutia este de a utiliza un singur timp de referinta (PRC) care sa sincronizeze toata reteaua pentru a evita schimburile de cadre de 2.048 Mbit/s sau octeti de 64Kbit/s.
În practica fiecare operator trebuie sa
asigure propria sursa de referinta primara (PRC) cu o
stabilitate 
.
PRC este dublat (triplat în unele tari) în diferite locuri (siguranta), unul actionând ca master , iar ceilalti ca slave.
8.1 Transmisia sincronizarii
Transmisia sincronizarii este realizata de:
semnale cu rata de bit primara de 2Mbit/s extrase din retelele SDH.
semnale STM-N, recomandate sa transporte sincronizarea între diferitele nivele ale retelei de sincronizare.
8.2 Reguli de baza
Arhitectura retelei de sincronizare trebuie sa suporte avarii (întreruperi de canal, avarii ale echipamentului) oferind cai auxiliare si sisteme de timp auxiliare.
Fiecare nod trebuie sa fie capabil sa primeasca un timp de sincronizare ce vine din mai multe legaturi.
Buclele de sincronizare sunt strict interzise (un echipament care primeste, printr-un lant sencundar de timp, un semnal de sincronizare pe care l-a generat).
Modul de mentinere trebuie sa permita retelei sa aiba un timp stabil daca toate legaturile de sincronizare ale unui nod lipsesc.
8.3 Arborescenta sincronizarii SDH
PRC este sursa de timp cea mai buna calitativ. Este trimisa primului echipament SDH.
Ceasul este utilizat pentru a sincroniza echipamentul SDH si pentru a genera cadre STM-N.
Aceste cadre transporta ceasul de referinta catre urmatorul echipament din lant s.a.m.d.
Deci fiecare echipament este sincronizat de acelasi ceas de referinta. Totusi numarul echipamentelor din lant este limitat pentru a reduce acumularea defectelor de sincronizare.
maxim 10 SSU,
maxim 60 SEC,
maxim 20 SEC între 2 SSU.
Dupa 20 SEC în lant, un SSU este inserat pentru a permite defectelor de sincronizare acumulate sa fie filtrate si pentru a asigura o stabilitate maxima a retelei în modul de mentinere.
8.4 Nivele de sincronizare
Într-o retea SDH, sunt definite 3 nivele de sincronizare:
nivelul PRC,
nivelul SSU,
nivelul SEC.
Liniile de nivel SSU indica legaturile de sincronizare transportate de semnalele STM-N.
Întreaga retea de mai sus, este sincronizata prin ceasul de referinta PRC, prin SSU.
Fiecare echipament, care primeste mai multe semnale (STM-N sau 2Mbit/s), trebuie sa aleaga un ceas de sincronizare.
8.5 Accesul SEC
Un echipament poate selecta pâna la 4 ceasuri:
T0 : ceasul intern al echipamentului SDH,
T1 : ceasul recuperat de la un semnal STM-N,
T2 : ceasul recuperat dintr-un port de 2Mbit/s,
T3 : ceasul recuperat de la un G703-10 de 2MHz venind de la un echipament G812.
Prin configurarea software, aceste ceasuri sunt selectati în ordinea prioritatii.
În cazul defectiunii primului ceas în ordinea prioritatii cel secundar este folosit imediat pentru a sincroniza echipamentul.
O iesire de sincronizare T4 este de asemenea disponibila pe echipament.
Exemple de utilizare
T4 T3
Echipamentul recupereaza semnalul STM-N, extrage timpul T1 si îl trimite prin iesirea T4 spre SSU. SSU regenereaza ceasul si îl trimite înapoi spre intrarea T3.
Acest timp T3 este folosit pentru a sincroniza echipmanentul.
8.6 SSM (octetul S1)
SSM (mesajul sincronizat), altfel denumit octetul S1, este localizat pe ultimul rând MSOH al cadrului SDH.
SSM descrie codificarea calitatii timpului asociata cu semnalele STM-N primite. Este utilizat pentru a supraveghea calitatea ceasurilor primite si a alege drept ceas de referinta, pentru un echipament, pe cel cu cea mai înalta calitate.
De exemplu
Vest Est
STM-N STM-N
Daca S1 vest = 0000 0010 sursa G811
S1 est = 0000 0100 sursa G812T
Echipamentul este sincronizat la ceasul cu cea mai înalta calitate, în acest exemplu pe partea vestica.
SSM permite echipamentului SDH sa fie sincronizat, într-un mod constant si automat, la ceasul cel mai bun calitativ, chiar si în cazul unei întreruperi a fibrei.
8.7 Retele liniare cu implementare SSM
QL3 S1 = 0000 0100 Semnale STM-N cu sursa G812T.
1111(QL6) S1 = 0000 1111 Semnale
STM-N ce nu pot fi folosite pentru
sincronizare.
QL5 S1 = 0000 1011 Semnale STM-N cu sursa G81s.
În prima faza, ceasul semnalului din partea de vest are cea mai mare prioritate (SSU A sincronizeaza SSU B).
Deci, toate ADM-urile sunt sincronizate de SSU A, cu un ceas de calitate QL3.
Daca un semnal care intra este ales drept referinta de sincronizare, atunci semnalul de iesire asociat transmite o valoare QL6 pentru a evita buclele de sincronizare.
G812 sau PRC
QL3 QL3
Daca apare o întrerupere, ADM-urile, unul câte unul si în lant, analizeaza octetul S1, cauta un nou ceas de calitate buna si sincronizeaza echipamentul dupa acest ceas.
Drept rezutat, toate ADM-urile sunt sincronizate de ceasul semnalului din partea de est, cu alte cuvinte de SSU B (faza 11).
8.8 Retele inel cu implementare SSM
Este utilizat acelasi principiu ca în cazul anterior.
Primul ADM este sincronizat de timpul extern (calitate QL1). Celelalte ADM-uri sunt sincronizate de semnalul care vine din partea de vest.
Daca apare o întrerupere de cablu, directia de sincronizare este inversata.
Sincronizare cu retele cu mai multe inele
Nodurile principale sunt folosite ca ceasuri de referinta.
Acest ceas de referinta este transmis tuturor nodurilor în toate inelele prin legaturi de 2Mbit/s sau STM-N.
Instrument de planificare
Introducerea tehnicii SDH îi face pe operatori si fabricanti sa introduca noi arhitecturi ale retelei.
Pentru a proiecta o retea îmbunatatita repede si eficient, Alcatel a dezvoltat un instrument de planificare a retelei numit Alcala.
Acest instrument are 3 functii principale : îmbunatateste topologia retelei, dimensioneaza reteaua transmisiei si estimeaza costul retelei.
9.1 Optimizarea topologiei retelei
Prin optimizarea topologiei retelei, proiectantul poate folosi legaturile fizice existente si poate planifica noi legaturi daca este necesar.
Aceste functii depind de structura logica a retelei si de tipul echipamentului selectat.
9.2 Dimensionarea retelei
Alcala îi arata proiectantului cum se cer principalele echipamente de transmisie pentru solutia optimizata.
Arata de asemenea configuratia si alcatuirea echipamentului.
9.3 Estimarea costului retelei
Functia de cost a retelei arata costul echipamentului necesar pentru fiecare nod al retelei (hardware, software si servicii) si un cost total estimat al retelei luând infrastructura în calcul (cabluri, fibre si orice lucrare de constructie). Acest modul este esential pentru compararea diferitelor solutii.
10. Administrarea retelei
Administrarea retelei este o componenta intrinseca a ierarhiei digitale sincrone. SDH integreaza în cadre STM-N, octetii de supraveghere permitând transmisia informatiei despre administrarea retelei între echipamentul de administrare si echipamentele retelei.
Sistemul de administrare a retelei trebuie sa fie capabil sa preia functiile principale de operare a retelei (administrarea alarmelor, calitatea operatiilor, configurarea echipamentului,etc).
Capacitatea sa de a dirija informatia de administrare depinde de structura retelei de transmisie.
În cazul unei întreruperi a legaturii, trebuie sa fie capabila sa redirijeze informatia folosind o alta cale.
Echipamentele SDH integreaza tabelele de dirijare în configuratia lor.
Tabelele de dirijare propun solutii de a redirija informatia în cazul unor întreruperi oriunde în retea.
Administrarea retelei este centralizata pe o pozitie strategica si poate fi dublata sau triplata în conformitate cu dimensiunea retelei.
|
STM-1
