R&T 2me anne

UE3 TR3 Anne universitaire 2011-2012

Module TR3

Transport des donnes : PDH, SDH, WDM

Responsable : Frdric LAUNAY

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. Table des Matires

Responsable : Frdric LAUNAY ............................................................................................1I. Table des Matires...................................................................................................................2 Multiplexage de Transport SDH/PDH.......................................................................................3 Introduction................................................................................................................................3II. Gnralits sur les Hirarchies synchrones (xDH) ................................................................8

A. Organisation Gnrale des donnes...................................................................................8B. Les multiplexeurs...............................................................................................................8

III. Les rseaux synchrones tendus PDH (G.703)...................................................................12A. Synchronisation des rseaux. .........................................................................................12B. Diffrentes trames : Les formats Europens E1, E2, E3, E4............................................16C. Conclusion........................................................................................................................27

IV. La hirarchie SDH/SONET (rec. G.707)............................................................................28A. Introduction......................................................................................................................28B. La trame SDH...................................................................................................................30C. Les trames de transport STM-n (Synchronous Transport Module) du SDH...................36D. Application : Insertion daflluents dans une STM1.........................................................38

V. Architectures des rseaux et dispositifs de protections........................................................43VI. WDM..................................................................................................................................43

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Multiplexage de Transport SDH/PDH

Introduction Le rseau dploy en France est segment en fonction des diffrents besoins en dbit, en bande passante, en distance de transmission, ... On distingue trois grandes catgories :

Les rseaux longues distances (ou les WAN, Wide Area Network). Ce sont les rseaux dploys l'chelle d'un pays ou d'un continent et dont les noeuds sont de trs grands centres urbains.

Les rseaux mtropolitains (Metropolitan Area Network = MAN) qui correspondent aux rseaux mis en oeuvre dans une grande ville ou une agglomration et qui permettent de relier entre eux par exemple diffrents arrondissements.

Les rseaux locaux (Local Area Network = LAN) encore appels rseaux de distribution ou rseaux d'accs. Ils reprsentent le dernier maillon et finissent d'acheminer les informations l'abonn. Ils sont donc plus courts et moins gourmands en capacit.

Figure n1 : Architecture typique du rseau de tlcommunications franais. En ce qui concerne le rseau tlphonique, on rappelle que cest un rseau maill structur autour de commutateurs centraux (CL, CAA, CTS ou CTP) relis entre eux par des supports physiques partags (cble, fibre optique, ). Les divers supports physiques ont des qualits intrinsques en terme de dbit, de bruit, de protection aux bruits, dattnuations, mais reprsentent un cot non ngligeable : Les rseaux longues et semi-longues distances (WAN et MAN) se caractrisent par limportance des cots de ralisation des supports physiques de transport alors que dans un rseau local (LAN) les lignes utilises sont assez courtes (quelques kms) mais les travaux de voirie sont de couts non ngligeable. Les prix de revient de lexploitation dune ligne sont rpartis entre :

- voirie (terrains particuliers, diffrentiel de temprature lev, villes anciennes, )- cables trs robustes dans les emplacements les moins exposs aux agressions- placement de rpteurs, de rgnrateurs

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Ainsi, pour conomiser le cot du rseau de transmission, plusieurs communications se partagent le mme support physique et les utilisateurs sont connects en mode point point via des multiplexeurs. Les communications analogiques sont en gnral multiplexes en frquence (FDM) alors que les communications numriques sont multiplexes dans le temps TDM. Larrive de la fibre optique a permis datteindre des performances de plusieurs centaines de Mbits/s jusqu des dizaines de Gbits/s par un multiplexage en longueur donde (WDM).

La numrisation du rseau tlphonique par la technique MIC ( titre dexemple le RNIS ou des rseaux spcialiss comme transpac) a permis de dfinir (et de normaliser) plusieurs niveaux de multiplexage. Le premier niveau de la hirarchie est appel dbit primaire (E1 en Europe ou DS1 en Amrique). Ensuite, le multiplexage dans le rseau de transport de haut dbit consiste associer ou regrouper des dbits incidents ou primaires au niveau des commutateurs centraux pour former un dbit suprieur qui soit plus facile transmettre et grer dans le plan de transmission. Le regroupement seffectue ds que possible avec comme objectif de partager au moindre cot les supports physiques de transmission. La fonction de multiplexage sintroduit donc naturellement au sein du rseau tlphonique pour raliser cet objectif. Il existe deux hirarchies de multiplexages numriques :

Le PDH : Plesiochronous Digital Hierarchy Le SDH : Synchronous Digital Hierarchy.

Le PDH a constitu la base de tous les rseaux de transport jusquaux annes 1990. La hirarchie numrique plsiochrone (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH / DSn) a t mise en place en parallle la numrisation du rseau RTC (POTS en Amrique) pour rpondre principalement la demande de la tlphonie. Les rseaux PDH/DSn ont t dvelopps une poque o les transmissions point par point reprsentaient l'essentiel des besoins. Lvolution du rseau de transport haut dbit est marque par lintroduction des techniques synchrones (SDH). Fonde sur un rseau de distribution dhorloge, la hirarchie synchrone garantit la dlivrance de bits en synchronisme avec une horloge de rfrence. Elle autorise de plus des dbits plus levs et rpond un besoin de normalisation des fibres optiques. Cependant, la hirarchie PDH reste malgr tout aujourd'hui la technologie dominante sur la plupart des rseaux de tlcommunications du monde, mme si elle est en train d'tre remplace progressivement par la hirarchie numrique synchrone (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) en Europe ou la technologie SONET (Synchronous Optical NETwork) en Amrique. En effet, si les curs de rseaux sont aujourdhui SDH, la distribution des dbits chez lutilisateur repose sur la hirarchie plsiochrone.

Figure n2 : Cohabitation des techniques PDH/SDH (Claude Servin : Rseaux et Telecom)

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Le PDH et SDH assurent le synchronisme temporel et un retard minimum sur les donnes transmises. Le XDH est donc dvolus aux applications dbits constants. Une autre procdure dacheminement de donnes t tablis au CNET de Lannion, qui prsente la particularit dtre modulable en temps rel entre les flux de donnes synchrones, dbits constant et sans rgulation de flux, et les flux de donnes dbits variables pourvus de la rgulation de flux. Il sagit de lATM.Le SDH nest pas adapt des dbits variables, ce nest pas un rseau en mode paquet comme Internet. La SDH fourni une bande passante attribue pour la voix ou la donne . Pour modifier le dbit, il est ncessaire de disposer dune commande extrieure qui alloue dynamiquement les canaux de transmission aux besoins de chacun ; il y a soit un oprateur chaque nud de rseau, soit un rseau complmentaire de commande et de contrle.

1. Le rseau longue distance (WAN)

Cette partie du rseau, parfois galement appele rseau structurant, reprsente la couche suprieure du rseau de tlcommunications. Elle est comprise entre deux autocommutateurs autonomie d'acheminement, qui ont pour rle d'aiguiller les informations d'une rgion une autre, de la zone de l'expditeur vers celle du destinataire. La transmission de ces informations se fait dsormais sur fibre optique une longueur d'onde de 1,55m et un dbit lev qui ne cesse de s'accrotre (les dbits 2,5 Gbits/s et 10 Gbits/s sont dj installs et le 40 Gbits/s le sera trs prochainement). Cette capacit ne pourrait tre atteinte sans l'introduction des fibres optiques dans la chane. Elles ont permis de gagner en dbit et en espacement entre rpteurs par rapport aux systmes existants, savoir le cble coaxial (la distance passe typiquement de 2 100 km). De plus, l'abandon des rgnrateurs lectro-optiques (photodtection, amplification lectrique, reconversion optique) au profit des amplificateurs optiques, dploys environ tous les cent kilomtres, a permis de faire un bond en terme de capacit des liaisons. Ds le dbut des annes 1990, l'amplification optique a permis de dmontrer la possibilit de transmettre, sans rpteur, des signaux 5 et 10 Gbits/s sur des distances transocaniques. La liaison du rseau longue distance est dsormais tout optique.

2. Le rseau mtropolitain (MAN)

Encore appel rseau intermdiaire, le rseau mtropolitain connat en ce moment un vritable essor. Dploy entre le dernier autocommutateur autonomie d'acheminement du rseau longue distance et une zone plus prcise (arrondissement, campus, petite ville, ...), il possde un environnement souvent trs complexe et divers. Fondamentalement, on peut distinguer les rseaux mtropolitains structurants et mtropolitains d'accs (Figure I- 2).

Les rseaux mtropolitains structurants sont gnralement constitus d'anneaux de 80 150 km de circonfrence avec six huit noeuds. En revanche, les rseaux mtropolitains d'accs sont des anneaux de 10 40 km de circonfrence dots de trois ou quatre noeuds avec des embranchements vers des sites distants. Suivant les rseaux ou les pays, ces chiffres peuvent varier considrablement. En particulier, il existe des diffrences notables entre les zones trs peuples d'Europe et d'Asie, o les distances seront infrieures, et les Etats-Unis o les applications mtropolitaines s'apparentent de vritables rseaux rgionaux.

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Figure I- 2 : Rseau mtropolitain structurant et rseau mtropolitain d'accs.

Les topologies logiques (profils de trafic) des rseaux mtropolitains diffrent radicalement de celles des rseaux longue distance. Ces derniers correspondent pour l'essentiel des lignes interurbaines point point avec tout au plus un ou deux multiplexeurs d'insertion-extraction optiques (OADM) pour insrer et extraire le trafic en des points intermdiaires. Les rseaux mtropolitains introduisent une infrastructure optique haut degr de connectivit. Les anneaux mtropolitains se caractrisent gnralement par un trafic maill avec un certain degr de concentration li l'interconnexion avec le rseau longue distance. Les anneaux d'accs, la diffrence, collectent en gnral le trafic de plusieurs noeuds pour le concentrer vers un noeud partag avec un rseau mtropolitain structurant.

La complexit de ce rseau ne se traduit pas uniquement par le haut degr de connectivit. A la diffrence des rseaux longue distance, les rseaux mtropolitains doivent prendre en charge des formats, des protocoles et des dbits de transmission trs divers, mlant les trafics de la hirarchie numrique synchrone (SDH) ou du rseau optique synchrone (SONET) ou autres encore. Pour supporter cette diversit, ces rseaux sont souvent quips de cartes transpondeurs multidbits universelles, acceptant n'importe quel dbit de 100 Mbits 2,5 Gbits/s, pouvant assurer ultrieurement le trafic 10 Gbits/s sans modification (exemple du rcent rseau Alcatel 1696 Metro Span), et dans une transparence totale vis--vis de tous les formats et protocoles.

Dans ces rseaux intrinsquement ouverts n'importe quel type de signal, le multiplexage en longueur d'onde (WDM), dont une description ultrieure sera faite, trouve une application importante en luttant contre l'encombrement que cela peut procurer tout en rduisant le cot par service apport. De la mme manire, les amplificateurs optiques sont essentiels pour les applications de rseaux mtropolitains structurants. Les pertes leves dans la fibre (dues l'interconnexion de courts tronons de fibre) et le cumul des pertes associes aux transits tout optiques dans des noeuds successifs peuvent imposer en effet d'amplifier le signal optique. L'amplificateur optique peut reprsenter dans bien des cas une solution moindre cot compare la rgnration optique-lectrique-optique.

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3. Le rseau local (LAN) [3]

Il est galement nomm rseau de distribution ou d'accs. C'est la dernire partie du rseau de tlcommunication, celle qui relie l'abonn et le dernier autocommutateur. Sa longueur varie de 2 50 km et sa capacit est au plus du mme ordre de grandeur que celle du rseau mtropolitain.

Il est toujours constitu par une partie en fibre optique entre l'autocommutateur et la terminaison de rseau optique suivie d'une partie en conducteur mtallique qui va jusqu'au terminal de l'abonn. Cependant, il est de plus en plus envisag dans l'avenir de rduire la contribution de l'lectrique pour aller vers le tout optique dans le but d'augmenter le dbit disponible chez l'abonn.

Selon la localisation de la terminaison optique, diffrentes configurations sont envisageables :

FTTH/FTTO (Fiber To The Home / Fiber To The Office) : la terminaison de rseau optique, qui est propre un abonn donn, est implante dans ses locaux. La fibre va donc jusqu' son domicile ou son bureau, et la partie terminale en cuivre est trs courte.

FTTB (Fiber To The Building) : la terminaison de rseau optique est localise soit au pied de l'immeuble, soit dans un local technique gnralement situ en sous-sol, soit dans une armoire ou un conduit de palier. Elle est partage entre plusieurs abonns qui lui sont raccords par des liaisons en fil de cuivre.

FTTC/FTTCab (Fiber To The Curb / Fiber To The Cabinet) : la terminaison de rseau optique est localise soit dans une chambre souterraine, soit dans une armoire sur la voie publique, soit dans un centre de tlcommunications, soit sur un poteau. Selon le cas, il est envisag de rutiliser le rseau terminal en cuivre existant ou de mettre en oeuvre une distribution terminale par voie radiolectrique.

Figure I- 3 : Le rseau local franais.

Lobjectif principal de ce cours est de comprendre la gestion du rseau filaire. Pour cela, nous allons aborder diffrents principes :

- Dfinir et comprendre le rle des multiplexeurs- Mettre en avant les problmes inhrents au multiplexage- Lister les diffrentes normes de multiplexages

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. Gnralits sur les Hirarchies synchrones (xDH)

A. Organisation Gnrale des donnes1. Rappel sur la numrisation du rseau Tlphonique

La modernisation du rseau tlphonique commut sest conu en numrisant les signaux analogiques de la voix. La bande passante tant de 300 Hz 3400 Hz, pour respecter la condition de Nyquist, la voix est chantillonne fe=8 kHz, soit Te=125s. Lchantillonnage correspond la transformation du signal analogique en un signal numrique. Lamplitude de chaque chantillon est quantifi la valeur la plus proche, et est reprsente par un nombre cod sous forme binaire par le biais dune modulation MIC G.711. On chantillonne le signal 8 kHz puis on converti les chantillons en donnes numrique sur 8 bits, soit un dbit par voix de 64 kHz.

Pour transiter plusieurs appels tlphoniques sur un mme cble, on opre un multiplexage temporel : le signal MIC dune voix na pas la ncessit doccuper le canal de transmission pendant la totalit du temps entre deux chantillons. On transmet ce signal sur une dure trs courte par rapport au temps sparant deux chantillons (125 s), ce qui permet dentrelacer, dans lintervalle de temps inoccup dautres communications.

2. Organisation de la trame MIC primaire E1.

Le systme MIC normalis par les Europens est appel MIC E1 (Europen, 1er Niveau). La normalisation sest arrte sur la transmission de 30 voies de donnes plus deux voies annexes appeles voies dinformation par multiplexage temporel. On divise donc lintervalle sparant 2 chantillons successifs pour une voie par 32 Intervalles de Temps gaux par laide de Multiplexeur

B. Les multiplexeursLe multiplexeur est un quipement qui permet de mettre en relation plusieurs utilisateurs, travers une liaison partage, en point point. Il sagit dune mthode de gestion de linformation physique qui permet un canal de transporter des informations de plusieurs sous canaux, et en full duplex.Un multiplexeur n voies simule sur une seule ligne n liaisons points points. Chaque voie dentre et de sorties est appele voie incidente. Le multiplexage des voies, c'est--dire la voie vhicule par le support partag est appele voie composite.Le partage de la voie composite peut tre un partage de la bande disponible (spatial : en frquence ou en longueur donde), ou un partage temporel, c'est--dire chaque signal utilise durant un temps prdtermin toute la bande utile de la voie composite. Les multiplexeurs temporels relient par scrutation une voie incidente en entre une voie incidente en sortie durant un intervalle de temps prdtermin, appel IT.

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Les signaux entrants (canal 1 canal n) qui seront multiplexs sont appels les affluents (tributary). Dans cette premire figure, le systme transporte des bits, le multiplieur ninterprte pas les donnes quil transporte, il est dit transparent au protocole. Larrive des donnes est indpendante du fonctionnement du multiplexeur : les informations qui arrivent pendant la priode de scrutation des autres voies sont mmorises dans un tampon (buffer).

Figure n3 : Exemple de multiplexage temporel

Multiplexage bit bit

Le multiplexage bit bit consiste insrer un bit de chaque voie (Ak, Bk, .. Nk reprsente un seul bit). En appelant trame, le motif lmentaire qui contient les informations de chacune des voies, chaque trame reoit donc un bit de chaque canal avec une dure identique. Le bit Nk sera retard par rapport au bit Ak, mais ce dcalage est faible. La resynchonisation est permise par le biais de tampon.

Multiplexage octet par octet

Le fonctionnement est identique au multiplexage bit par bit, on insre maintenant un octet de chaque canal entrant. Les informations Ak, .. Nk de chaque trame sont donc composes de 8 bits

Restitution des donnes

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IT

Voie incidente

Le transport de donnes seffectue par blocs de donnes, nommes trames. Les trames se suivent sans interruption, en substituant le manque de donnes (quand il ny a rien transmettre) par des bits de bourrage. Les trames comportent de zones principales de donnes :

- La zone dinformation ou donnes de services, avec un contrle de la qualit de transport

- Les donnes transportes, dsignes souvent par charge utile.

Une deuxime organisation se dfinit par un ensemble de trames (une multitrame) dans laquelle les informations de service sont rparties sur plusieurs trames.La synchronisation du rcepteur ncessite la rception complte dune multitrame.

Les donnes de service assurent principalement : - La dtection du bloc de transport, sa position dans le flux de bits ; cette fonction

est appele verrouillage de trame- Les informations didentification des trames et/ou des multitrames- Les informations dexploitation- Les informations de maintenance- Les informations de signalisation entre quipements (ex : Multiplexeur,

dmultiplexeur).

Les hirarchies synchrones consistent multiplexer et transporter des lments de dbit infrieur en les transmettant des dbits suprieurs. Il existe diffrent moyens de multiplexer des donnes, par exemple un multiplexage frquentiel ou temporel. Dans la hirarchie PDH et SDH, le multiplexage est temporel.

La restitution des diffrentes voies ncessite lidentification de celles-ci. Un IT de signalisation permet didentifier le dbut de la trame, dassurer la synchronisation de la lecture des diffrentes voies et de positionner les voies incidentes. Lensemble des diffrentes voies et des IT de synchronisations forme la trame multiplexe, encore appele multiplex. On trouve ainsi le cas pour une trame E1 constitu de 30 ITs dinformations (30 voies incidentes) et deux IT de signalisation.

Les dbits infrieurs sont ainsi levs une valeur suprieure avec une indication de leur prsence dans la trame rsultante (signalisation). Le dbit nest donc pas exactement le multiple de ce qui rentre mais lgrement plus. Afin dillustrer ce propos, on se reporte aux figures 3 et 4 sur lesquelles le dbit rel est de 2048 kbit/s pour un multiplexage de 30 voies 64 kbit/s. Ce choix de 64 kbit/s est bas sur la numrisation de la ligne tlphonique (cf.

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RNIS). Pour rappel, le traitement de la parole produit une suite dchantillons (procd MIC) cod sur 8 bits toutes les 125 s. Entre deux mots de 8 bits, il est possible dinsrer des mots provenant dautres voies (Recommandation G711). Le multiplexage des diffrentes voies dans une trame seffectue en respectant toujours le mme ordre dmission. La trame est ainsi compose dintervalles de temps lmentaire (IT ou timeslot) dans lequel se trouve un octet (8 bits). Pour un utilisateur, chaque IT lui correspondant est spar priodiquement de 125s. En Europe, la trame est compose de 32 IT dont deux sont utiliss pour la signalisation, le Japon et lAmrique du Nord mettent quant eux 24 IT dans la trame auquel il faut rajouter un bit de verrouillage de trame (soit un total de 193 bits par trame). Il sagit du premier niveau de multiplexage, normalis par lavis G.704 de lUIT.

Figure n4 : Structure de la trame E1-MIC (Standard europen)

Le Japon, lAmrique du Nord et lEurope ont dfini des standards diffrents en terme de multiplexage temporel primaire. Cette diffrence va gnrer des standards propres chaque niveau de multiplexage (E1 E4 en Europe et DS1 DS3 en Amrique du Nord). Sur la figure 4, nous reprsentons le nombre de voies utiles multiplexes et les dbits rels correspondant.

Figure n5 : Hirarchisation plsiochrone PDH

Le principe de multiplexage plsiochrone tant de construire des dbits suprieurs directement partir du dbit infrieur, on obtient les dbits de base de 2.048, 8.448, 34.468, 139.264 Mbit/s en Europe et 1.544, 6.312 et 44.736 Mbit/s en Amrique du Nord. Des interfonctionnements 2048 vers 6312 et 44736 vers 139264 Mbit/s sont prvus par la norme.

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E1 E2 E3 E4

DS3DS1 DS2

Information

Signalisation

Multiplexeur insertion-extraction

Ce multiplexeur permet dextraire ou dinsrer des flux dj multiplex. Il comporte un circuit de dmultiplexage pour extraire les affluens entrant ; des entres, sorties daffluents ( insrer ou extraire) et un multiplexeur pour reconstituer un multiplex principal de mme dbit.

Rpartition et Brassage

Le rpartiteur se trouve en bout de chane. Il na pas de fonction de retransmission (routage), il se charge de multiplexer N canaux de dbit primaire vers un dbit plus lev.Cest un dispositif permettant de rpartir les fils de cuivre composant les lignes dabonns entre les cbles relis au commutateur dabonns et dont la fonction est de regrouper plusieurs lignes sur un mme cble.

Le Brassage consiste tablir et modifier les connexions.

. Les rseaux synchrones tendus PDH (G.703)

A. Synchronisation des rseaux. Le cas prcdent (figure 2) peut tre considr comme un cas idal dans le sens ou lon suppose que le dbit affect chaque voie incidente est strictement identique et que les donnes sont parfaitement synchronises. Or, chaque voie est rfrence vis--vis dune horloge interne qui est soit fournie par un oscillateur soit asservie sur une horloge de rfrence. Que ce soit au niveau trame ou affluent, chaque information est vhicule un dbit fix par la frquence de fonctionnement de lhorloge de la voie incidente. Les affluents sont alors dits plsiochrones (du grec plsio presque) puisque les horloges sont proches mais non identiques.

De plus, mme lorsque les diffrentes horloges du rseau (c'est--dire les horloges de chaque voie incidente) sont asservies par une horloge de rfrence, des carts dhorloge subsiste et sont aujourdhui la principale source derreur dans le rseau (saut de bits). Il est par consquent ncessaire avant de multiplexer les donnes, de corriger les horloges de chaque voie.

1. Phnomne de Gigue

Il existe deux altrations qui ont pour consquences de modifier la frquence dhorloge autour de sa valeur moyenne et donc dapporter des variations de phase autour dune valeur moyenne : la gigue (jitter) est une variation rapide de la frquence autour de la frquence moyenne et le drapage (wander) reprsente une variation lente (ex : due au changement de temprature). La gigue de frquence est une variation de la frquence autour dune frquence moyenne. La gigue est due aux techniques mises en uvre dans les quipements de multiplexages dmultiplexage, elle reprsente une faible fluctuation de la phase. Elle est dfinie comme les

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variations des impulsions lectriques du signal cod par rapport sa position idale dans le temps (figure 5). Les impulsions ne sont plus leur place et les intervalles de temps entre impulsions varient galement.

Figure n6 : Gigue du signal

Lcart de positionnement est mesur par lamplitude de gigue ou une variation de phase. Lamplitude est spcifie par rapport lintervalle unitaire (UI = Unit Interval) qui est lintervalle de temps T entre 2 impulsions dun signal de rfrence sans gigue (dans le cas du systme 2 Mbit/s, UI = 488 nsec). La gigue est aussi spcifie en degrs, un UI tant alors gal 360. Lamplitude de gigue varie au cours du temps de manire alatoire. Les variations typiques de gigue ont une frquence de lordre de 10 Hz jusqu quelques kHz. Les rgnrations et les oprations de multiplexage et de dmultiplexage sont les principales sources de gigue dans le rseau. Les qualits des signaux, dont les mesures sur la gigue, sont dfinies dans les recommandations G.821 G.826.

Le drapage (wander) est une gigue basse frquence (< 10 Hz) qui est due des facteurs environnementaux (e.g. diffrences de temprature sur la longueur dun chemin de transmission). Lerreur est plus importante que la gigue.

La gigue et le drapage doivent tre maintenus dans des limites spcifies (voir Rec .UIT e.g. G.823) car ils induisent des glissements (slips=perte de trame) dans les commutateurs. Ces considrations font quun terminal de commutation contient un module de synchronisation dont le rle est daligner les trames des affluents incidents (bit de justification). Le module de synchronisation est lui mme prcd dun terminal de jonction qui assure la formation du signal HBD3 et la rgnration du signal reu.

Figure n7 : Reprsentation de la gigue

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2. Ralisation pratique du multiplexage plsiochrone

Pour remdier aux carts dhorloges et de dbits, la solution retenue comme indique prcdemment est de rgnrer le signal reu pour reconstituer le signal la frquence moyenne (figure 7) et de synchroniser les donnes.

Figure n8 : Rgnration

La suppression de la gigue peut seffectuer dans un rpteur pourvu dun dispositif de lissage de frquence et de mmoires tampons suffisantes. La gigue reprsentant une variation en frquence de lhorloge autour de la frquence nominale, lhorloge source est tantt suprieure, tantt infrieure lhorloge dmission. Par consquent le dbit du signal entrant est parfois suprieur au dbit sortant. Dans ce cas, il est ncessaire de stocker les bits excdentaires en attente dune drive oppose de lhorloge. Toutefois, pour limiter la taille des mmoires tampons lastique, lUIT a impos une drive dhorloge maximale de 10-6 ppm.

Figure n9 : Lissage de frquence.

Cependant le dispositif de rgnration est insuffisant puisque dune part ce dispositif (mmoire) introduit un retard (temps de rtention des bits) et que dautre part, les bits sont reus la vitesse de la frquence dentre. Or, supposons que la frquence dentre soit, de par la gigue, plus rapide que la frquence de sortie, alors lhorloge de sortie na pas la vitesse suffisante pour r-emettre tous les bits reus dans linstant considr.Le problme est rssolus en mmorisant les bits en surnombre, en attendant une frquence dentre infrieure la frquence de sortie.

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Pour rsumer, afin de multiplexer les donnes il est ncessaire deffectuer diffrentes oprations :

- utilisation de mmoire-tampon ("buffer store, elastic store") couramment de 32 octets afin deffectuer la justification dans le module de synchronisation

Pour la synchronisation, les deux oprations rsultantes sont - chaque affluent inscrit ses donnes son dbit Di dans la mmoire- le multiplex lit avec un dbit Do, rythme de lhorloge locale de lauto-

commutateur. Il y a alors 2 cas possibles :o Do > Di : (lecture > criture) : manque d'information lire (ou relecture

d'une info dj lue)o Do < Di : (lecture < criture) : un certain moment la mmoire est remplie,

n'est pas lue temps et est crase et donc perte d'info.

Ainsi, lutilisation de la mmoire tampon permet daligner les trames par justification ou bourrage ("stuffing") : on insre rgulirement des bits non-significatifs dans le plus rapide des deux dbits ; si Do > Di, on parle de justification positive sinon il sagit dune justification ngative.

Pour clarifier la situation, considrons un signal affluent ayant un dbit de X bits par seconde. Ce dbit peut varier dans une plage x bit/s. On veut transporter ce signal dans une trame S dont la longueur est fixe LT et la priode est TT. Pour cela on peut prvoir dans la trame de transport S une place Ln alloue chacun des affluents. Cette place doit tre suffisamment longue pour transporter le nombre de bits maximum que l'on peut obtenir pendant la dure TT dans le cas particulier du dbit le plus rapide X+X bit/s. Dans ce cas, le nombre de bits reus pendant l'intervalle de temps TT est (X+X ).TT. Une longueur Ln> (X+X ).TT pourra donc contenir tous les bits reus et a fortiori on aura suffisamment de place pour contenir le nombre de bits reus dans le cas d'un dbit affluent plus lent :(X-X ).TTL'opration permettant de transporter un signal de dbit variable dans une trame S de longueur fixe L et de dbit fixe L/TT s'appelle la justification. Parmi les L bits de la trame S on distingue deux types de bits (les bits d'information transmettre = bit I, et les bits de remplissage = bit R ) et trois zones (zone pour les bits d'information, une zone pour les bits de remplissage positif, appele zone P sur la figure 9, et une zone pour les bits de remplissagengatif, appele zone N).

Figure n10 : Justification

Trois possibilits:

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n bit I

q bit I P N

Affluent A1 au dbit de Xx bit/sComposante S1 de la trame S de frquence trame TT

Dure de la trame S: TT

P = Bit dopportunit de Justification PositiveN = Bit dopportunit de Justification NgativeI = Bits dInformation

1- Justification nulle : l'affluent a exactement le mme dbit L/TT (q+1 bit en TT), dans ce cas P est un bit d'information, N est rempli avec un bit quelconque dit bit de remplissage.

2- Justification positive : l'affluent est au dbit X+X (q+2 bit durant TT). P et N sont remplis chacun avec un bit d'information de manire compenser la variation +X .

3- Justification ngative : l'affluent est au dbit X-X , N et P sont des bits de remplissage.

B. Diffrentes trames : Les formats Europens E1, E2, E3, E4

1. Multiplexage MIC- E1 ou TN1 2 Mbit/s

La hirarchisation dfinie en Europe pour les rseaux de transmission est 4 niveaux (cf. Figure 1). Ainsi la recommandation G 732 adopte en Europe fixe le dbit 2048 kbit/s. Chaque trame est dfinie par une dure de 125 s divise en 32 IT numrots de 0 31. Au niveau Europen, les IT 1 15 et 17 31 sont ddis aux transferts dinformations. Les autres IT servent la signalisation :

- lIT 0 des trames paires est rserv verrouillage de trame- lIT 0 des trames impaires est rserv au service (alarmes, )- lIT 16 est rserv la signalisation

Une succession de 16 trames constitue une multitrame.

a) Structure et utilisation de lIT0 (avis G.732)

LIT0 est utilis soit pour le verrouillage de trame (VT) pour les trames impaires, soit pour les services pour les trames paires. Dans le premier cas, les 8 bits de lIT0 correspondants la trame de verrouillage sont dfinis par la premire ligne du tableau 1, et les 8 bits de la trame paire correspondant au service sont dfinis par la deuxime ligne du tableau :

SI 0 0 1 1 0 1 1SI 1 A Sa4 Sa5 Sa6 Sa7 Sa8

Le premier bit Si de lIT0 est rserv pour usage international. II est gnralement ddi au contrle des erreurs de transmission par la mthode CRC4 pour la trame de verrouillage. Lorsquil est utilis pour la dtection derreurs de transmission, le premier bit Si porte lui-mme une structure de multiplexage par entrelacement de bits. Cette structure stend sur 16 trames (soit une dure de 2 ms) qui portent alors le nom de multitrame CRC4 (figure 9).

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Trame avec VTTrame sans VT

1 8Position du bit

Figure n11 : de lIT la multitrame

La procdure CRC a t conue pour assurer une protection supplmentaire contre la recopie du contenu de la trame de verrouillage au niveau de la trame sans verrouillage et pour amliorer les possibilits de contrle d'erreurs de transmission. Dans ce cas, la multitrame CRC4 se divise en deux sous-multitrames (compose de 8 trames chacune) appeles sous multitrame1 et sous multitrame2 (respectivement SMF1 et SMF2 en Anglais) dans laquelle est insre le mot de contrle.

Figure n12 : Dcomposition de la multitrame en deux sous-multitrames

La figure 10 prsente la structure de multitrame et les mots de contrle C1 C4. Chaque sous-multitrame transmet donc 4 bits de CRC-4, appels C1, C2, C3 et C4 au niveau du premier bit

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Bit 1 de lIT0 de chaque trame

de lIT0 des trames paires. Dans les trames qui ne contiennent pas le signal de verrouillage de trame, le bit 1 est utilis pour transmettre le signal de verrouillage de multitrame CRC-4 6 bits (001011) ainsi que 2 bits d'indication d'erreur CRC-4 : E (nomme aussi Si). E (ou Si) indique la rception d'une multitrame errone ; le dlai pour communiquer cette erreur doit tre infrieur 1 s. Le mot CRC-4 de la sous-multitrame p est calcul partir des bits de la sous-multitrame p-1 (reste de la division par un polynme gnrateur). Donc, le motif de verrouillage de multitrame (001011) est ici entrelac avec les deux mots de contrle contenant chacun les 4 bits de CRC : C1, C2, C3, C4.

Le deuxime bit alterne de 0 1 entre trame pour viter limitation (recopie) des deux trames IT0 conscutives.

Le mot de verrouillage cod sur 7 bits est prsent une trame sur deux. Lalignement de la multitrame est assur par un motif fixe rparti dans la multitrame (positions correspondant aux IT0 impairs) a partir de trois IT0 o on dtecte VT, pas de VT, VT. Dans le cas ou lon perd le verrouillage, lalarme A de lIT0 de la trame sans VT prend pour valeur 1. Pour faciliter la comprhension, on reprsente la partie basse de la figure 10 de manire verticale (fig 11).

Figure n13 : Multitrame CRC4 (technique de lingnieur [1])

Les bits restants (bit n3 8) de lIT0 ne portant pas le mot de VT (IT0 pairs), sont utiliss comme suit :

- bit n 3 : transmet vers lextrmit distante de la ligne 2 048 kbit/s une indication de dfaut affectant la rception locale (bit A). Ce bit doit tre 0 en labsence dalarme ; Les causes derreurs sont :

erreurs dans les codes perte d'alignement de trame

- bit n 4 : bit rserv la transmission dun canal dexploitation, de maintenance et de supervision faible dbit (chacun des bits Sa peut porter un canal 4 kbit/s) ou des applications spcifiques ;

- bit nos 5 8 : bits rservs des applications nationales ou des applications spcifiques certains services, telles que transmission dalarmes ou dindications supplmentaires.

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Les bits Sa non utiliss doivent tre fixs 1.

b) Structure et utilisation de lIT16

LIT16 est gnralement rserv au transport de la signalisation des diverses voies du multiplex. Dans ce cadre, on peut distinguer deux modes principaux de transport de la signalisation :

- signalisation smaphore (en anglais CCS : common channel signalling ) ;- signalisation voie par voie (en anglais CAS : channel associated signalling ).

En mode signalisation smaphore, lIT16 transporte la signalisation en mode message, laffectation une voie particulire seffectuant par adressage explicite contenu dans le message. Ce mode prsente une grande souplesse et permet galement le transport dinformations dexploitation. En mode signalisation voie par voie, lIT16 porte une structure permettant une affectation implicite et donc stricte de la signalisation. Cette structure repose sur une multitrame dIT16, compose de 16 trames. La multitrame dIT16 est totalement indpendante de la multitrame de CRC4. La constitution de la multitrame est prsente en figure 12. Le premier IT16 de la multitrame (IT16 de la trame 0), porte le motif de verrouillage de multitrames : 0000 suivi de quatre bits dont trois bits de rserve plus le bit y servant transmettre vers lextrmit oppose de la liaison une information de dfaut de fonctionnement local de la multitrame (par exemple, perte de verrouillage multitrame en rception). Les quinze IT16 qui suivent le mot de verrouillage de multitrames portent la signalisation de trente voies 64 kbit/s raison de quatre bits par voie (capacit de signalisation de 4 500 bit/s par voie).

Figure n14 : Structure de la multitrame dIT16 (technique de lingnieur [1])

c) Signaux linterface physique

Le signal correspondant au flux de donnes 2 048 kbit/s est transmis par une interface physique, dfinie par lAvis G.703, 6. Les signaux sont mis sous forme bipolaire selon le codage HDB3 (haute densit binaire) avec les conventions suivantes :

un 1 binaire correspond une impulsion de polarit positive ou ngative, alterne par rapport la prcdente ;

un 0 binaire correspond en principe une absence de signal. En pratique, afin dviter, en rception, des dfauts de rcupration dhorloge bit dus la transmission

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de longues suites de donnes zro, des impulsions sont ajoutes en violant le principe dalternance des polarits (viols de parit). Ces impulsions sont reconnues et retires la rception.

2. Multiplexage MIC-E2 ou TN2 8 Mbit/s [avis G744]

Dans ce type de multiplexage, on suppose la synchronisation de toutes le horloges des canaux affluents. Il ny a donc aucun dispositif de rgulation dhorloge (justification) prvoir.Les 4 affluents entrant fournissent au multiplexeur 32 IT 2048 kbit/s. La trame comporte 132 ITs de 8 bits soit 1056 bits en 125 s. Lhorloge de sortie est donc de 8448 kHz avec une variation relative de 30 ppm. Il sagit dun multiplexage octet par octet. Le verrouillage de trame est de 14 bits : 11100110100000.

La trame ainsi construite est de la forme :

IT0 : 1er octet : 11100110 AlignementIT1 : 2me octet : IT 0 de laffluent n1 soit lIT de verrouillage de laffluent 1IT2 : 3me octet : IT 0 de laffluent n2 soit lIT de verrouillage de laffluent 1IT3 :4me octet : IT 0 de laffluent n3 soit lIT de verrouillage de laffluent 1IT4 : 5me octet : IT0 de laffluent n4 soit lIT de verrouillage de laffluent 1IT5 IT32 : 6me octet loctet 33 soit 28 octets : 7 ITs (IT1 IT 7) de chaque affluents IT33 : Spare Time Slot : IT remplissageIT34 65 : 32 IT, 8 IT par affluents (IT8 IT15)IT 66 : Signal de verrouillage de trame, les 6 derniers bits restant 100000 + 2 bits de serviceIT67 70 : Signalisation voie par voie (IT16 de chaque affluent)IT71 98 : Reservs aux ITs des affluents soit 28 ITs donc 7 par affluent (IT17 IT23)IT 99 : Spare Time Slot : IT remplissageIT 100 131 :32 Its soit 8IT par Affluent (IT24 IT31)

NB : Dans le cas dune signalisation par canal smaphore, pour un canal ddi les ITs de services IT2, IT3, IT4, IT67 IT70 sont aussi rserv la tlphonieIT0, IT1, IT33, IT66,IT99 sont des IT de services.

3. Multiplexage de canaux numrique 8 Mbit/s avec justification positive ou ngative [avis G745]

a) Caractristiques gnrales

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La trame secondaire TN2 se compose de 4 affluents primaires (E1) et elle a un dbit de 8,448 Mbit/s avec une variation relative de 30 ppm. La trame est compose de 1056 bits mis sur une dure de 125s.Cet avis permet de prendre en compte la justification positive et ngative.Le code pour la justification est dfini par les valeurs suivantes et ne sont pris en compte que sils apparaissent identiques dans deux trames successives :

CODE 111 : Positive CODE 000 : Ngative

Dans le cas ou il ny a pas de justification, alternance 000/111 sur les deux trames conscutives.

b) Structure

Nombre daffluents 4 x 2048 kb/sLa structure est divise en 4 groupe identifie I IV

Nombre de bits Identification des bits et nombre de bits par groupe

GROUPE I 264Signal Verrouillage de trame 8 1 8Rserv aux affluents 256 9 264GROUPE II 264Bits de commande de Justification Cj1

4 1 4

Bits pour service 5 8Rserv aux affluents 256 9 264GROUPE III 264Bits de commande de Justification Cj2

4 1 4

Bits de secours 5 8Rserv aux affluents 256 9 264GROUPE IV 264Bits de commande de Justification Cj3

4 1 4

Bits des affluents disponibles pour justifications ngatives

4 5 8

Bits des affluents disponibles pour justifications positives

4 9 12

Rservs aux affluents 13 264

4. Multiplexage de canaux numrique 8 Mbit/s avec justification positive [avis G742]

ATTENTION, cette partie ne traite que de la recommandation G742 avec une justification positive.

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a) Caractristiques gnrales

La trame secondaire TN2 se compose de 4 affluents primaires (E1) et elle a un dbit de 8,448 Mbit/s avec une variation relative de 30 ppm. La trame est compose de 848 bits, ce qui correspond une dure de 100,4s. On remarque donc que la dure d'une trame secondaire est plus courte que celle d'une trame primaire (100,4s contre 125s).De plus, cet avis ne permet de prendre en compte que la justification positive, ce qui signifie que la vitesse de sortie pourra occasionnellement tre plus leve la somme des vitesses dentres mais jamais infrieure.

b) Structure

La trame secondaire TN2 est forme de quatre groupes de mme longueur (212 bits). Le signal de verrouillage est form de 10 lments binaires groups chaque trame du dbut du premier secteur.

Groupe 1 Groupe 2 Groupe 3 Groupe 412 200 4 208 4 208 4 208

Le groupe 1 possde :- 1 mot de 12 bits, dont 10 bits de verrouillage de trame qui indique le dbut de

la trame multiplex E2 (fanion ou drapeau valant 1111010000) suivis de 2 bits pour les alarmes. Les lments binaires 11 et 12 du premier secteur constituent des lments binaires de service. Llment binaire 11 est utilis pour transmettre une indication dalarme mise vers lquipement de multiplexage numrique loign en cas de drangement de lquipement de multiplexage numrique local (perte de verrouillage par exemple). Llment binaire 12 rserv lusage national peut tre utilis pour transmettre la parit de la trame prcdente. Sur le conduit numrique traversant une frontire, la valeur de ce bit est fixe 1 .

- 200 bits rpartis en 50 x 4 = 200 bits d'information pour les 4 affluents. Les 200 bits contiennent les 50 premiers bits de chaque affluent, entrelacs cest dire multiplex bit bit et non mot mot.

Les groupes 2 et 3 possdent :- 4 bits d'indication de justification.- 52 x 4 = 208 bits d'information pour les 4 affluents

Le groupe 4 possde - 4 bits d'indication de justification.- une justification ventuelle seffectue dans le secteur 4 lemplacement du

premier lment binaire de laffluent considr (bit 5 8).- 52 x 4 = 208 bits d'information pour les 4 affluents dont un [position 155 pour

1 affluent, not JB] peut tre un bit justification

A ce stade, on peut se poser la question du nombre de bits de contrle de Justification par rapport 4 bits de Justification. En effet, dans le groupe 2, 3 et 4 on trouve 4 bits de contrle de Justifications, soit un total de 12 bits de contrle de justification. En fait, linformation est tripl de manire garantir ou non une justification. Soit, On note Cj,i ou j reprsente le groupe et i le position du bit (qui correspond laffluent). Quand il ny a pas derreur Cj,i est identique pour tout j.

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Si C1,1=C2,1=C3,1=1 alors il y a un bit de justification pour laffluent n1

Il y a donc 206 (ou 205 pour le groupe 4) bits d'information par affluent dans chaque trame.Le multiplexage est ralis par entrelacement bit bit dans lordre de numrotation des affluents. On trouvera la structure de la trame dans le tableau 2.

On peut remarquer en prime abord que la trame MIC-E2 transmet 848 bits dont 24 bits de signalisation. Il y a ainsi 824 bits utiles par trame. Or, la trame MIC-E1 est compose de 240 bits utiles (30 voies multiplexes de 8 bits) et 16 bits de signalisation. Ainsi, par multiplexage de 4 trames MIC-E1, on devrait obtenir une trame MIC-E2 de 1024 bits.Il faut se rappeler que le multiplexage plsiochrone est dit transparent, cest dire sans regard des bits qui doivent tre transmis. Chaque trame TN2 met 206 bits utiles par affluent (824/4) sur une dure de 100,4s. Chaque affluent est dfini par une trame de 256 bits dont 8 bits IT0 propre la trame MIC-E1 sur une dure de 125 s, ce qui correspond environ 200 bits utiles de la trame MIC-E1 en 100,4 s. Il ny a donc aucune perte de donnes.

c) Synchronisation- Justification

Les groupes de 4 bits de justification permettent de synchroniser les 4 affluents (se reporter au paragraphe 2) : chaque affluent possde une horloge qui nest pas rigoureusement identique celle des 3 autres, ni gale au du flux rsultant MIC-E2.

d) Proprits

1. Le multiplex 8 Mbit/s ignore la structure des multiplexeur 2 Mbit/s(i.e. transparence). Note : pour "commuter" des systmes 2 Mbit/s, dans des quipements appels brasseurs (DXC = Digital Cross Connect"), il faut tout dmultiplexer (on verra que cet inconvnient est rsolu en SDH).2. Le dbit maximum disponible par affluent dans le multiplex = 8,448 Mbit/s/4 = 2,112 Mbit/s. Pour un dbit nominal d'affluent 2,048 Mbit/s, le nombre de bits significatifs parmi les 212 (848/4) de chaque affluent est donc gal 212 x 2,048 = 205 + 19/33, et par consquent : 2,112 en moyenne 14 trames sur 33 contiennent donc 1 bit de justification (et donc 0.424 = taux nominal de justification).3. Le dbit maximum de justification est de 1 bit tous les 212 bits par affluent, soit 0,47 % en relatif ; il permet donc de compenser une diffrence relative maximale de 0,47 % entre le dbit de l'affluent entrant et le dbit disponible pour l'affluent sortant dans le multiplex.

Les ordres suprieurs des multiplex sont structurs de manires similaires.

5. Multiplexage MIC-E3 ou TN3 34 Mbit/s [avis G751]

a) Caractristiques gnrales

La trame tertiaire se compose de 4 affluents E2 et elle a un dbit de 34,368 Mbit/s avec une variation relative de 20 ppm. La trame est compose de 1536 bits, ce qui correspond une dure de 44,69 s.

b) Trame

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Elle est forme de quatre secteurs (groupes) de mme longueur. Le signal de verrouillage est form de 10 lments binaires groups chaque trame du dbut du premier secteur. Sa configuration est de 1111010000. Les lments binaires 11 et 12 du premier secteur constituent des lments binaires de service. Llment binaire 11 est utilis pour transmettre une indication dalarme mise vers lquipement de multiplexage numrique loign en cas de drangement de lquipement de multiplexage numrique local (perte de verrouillage par exemple). Llment binaire 12 rserv lusage national peut tre utilis pour transmettre la parit de la trame prcdente. Sur le conduit numrique traversant une frontire, la valeur de ce bit est fixe 1 .

Les indications de justification sont formes de 3 lments binaires par affluent, rpartis au dbut des secteurs 2, 3 et 4 et placs dans lordre de numrotation des affluents. Dans une trame, une justification ventuelle seffectue dans le secteur 4 lemplacement du premier lment binaire de laffluent considr. Le multiplexage est ralis par entrelacement bit bit dans lordre de numrotation des affluents.

On trouvera la structure de la trame sur la figure 14.

c) Synchronisation Justification

La synchronisation en frquence ncessaire au multiplexage bit bit des diffrents affluents se fait par accroissement du dbit propre Fe de la mme manire que celle effectue pour le multiplexage MIC-E2. Cet accroissement des dbits est obtenu par lintroduction dlments binaires supplmentaires pour chaque affluent dans le train binaire 34 Mbit/s.

d) Insertion systmatique

Pour permettre au dmultiplexage lidentification dans le signal numrique rsultant 34 Mbit/s des lments binaires relatifs chaque affluent et llimination de leurs lments de rserve, il est introduit dans chaque signal rsultant 34 Mbit/s des lments binaires dits dinsertion systmatique qui constituent le signal de verrouillage de trame et les indications de justification.

e) Exemple :

Quelques valeurs remarquables : longueur de trame : 1 536 bits ; nombre de bits par affluent : 378 bits ; dbit maximal de justification par affluent : 22,375 kbit/s ; taux nominal de justification : 0,436.

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Figure n15 : Structure de la trame de multiplexage 34.368 kkbit/s (Technique de lingnieur [1])

6. Multiplexage MIC-E4 ou TN4 139.264 Mbit/s [avis G751]

a) Caractristiques gnrales

La trame TN4 se compose de 4 affluents E3 et elle a un dbit de 139,264 Mbit/s avec une variation relative de 15 ppm. La trame est compose de 2928 bits, ce qui correspond une dure de 21.02 s.

b) Trame

Elle est forme de six groupes de mme longueur. Le signal de verrouillage est form de 12 lments binaires groups chaque trame du dbut du premier secteur. Sa configuration est de 111110100000. Les lments binaires 13, 14, 15 et 16 du premier secteur constituent des lments binaires de service. Llment binaire 13 est utilis pour transmettre une indication dalarme mise vers lquipement de multiplexage numrique loign en cas de drangement de lquipement de multiplexage numrique local (perte de verrouillage par exemple). Llment binaire 14 rserv lusage national peut tre utilis pour transmettre la parit de la trame prcdente. Sur le conduit numrique traversant une frontire, la valeur de ce bit est fixe 1 . Les lments binaires 14, 15 et 16 sont disponibles en tant qulments binaires de rserve.

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Les indications de justification sont formes de 5 lments binaires par affluent, rpartis au dbut des secteurs 2, 3, 4, 5 et 6 et placs dans lordre de numrotation des affluents. La prsence de justification est indique par le signal 11111, son absence par le signal 00000. Dans une trame, une justification ventuelle seffectue dans le secteur 6 lemplacement du premier lment binaire de laffluent considr.Le multiplexage est ralis par entrelacement bit bit dans lordre de numrotation des affluents.

La structure de la trame est reprsente sur la figure 15.

c) Synchronisation - Justification

La synchronisation en frquence ncessaire au multiplexage bit bit des diffrents affluents se fait par accroissement du dbit propre Fe de la mme manire que celle effectue pour le multiplexage MIC-E3. Cet accroissement des dbits est obtenu par lintroduction dlments binaires supplmentaires pour chaque affluent dans le train binaire 140 Mbit/s. Cette opration est appele justification positive. La frquence nominale des justifications pour un affluent de dbit propre est donc de Fe

d) Insertion systmatique

Pour permettre au dmultiplexage lidentification dans le signal numrique rsultant 140 Mbit/s des lments binaires relatifs chaque affluent et llimination de leurs lments de rserve, il est introduit dans chaque signal rsultant 140 Mbit/s des lments binaires dits dinsertion systmatique qui constituent le signal de verrouillage de trame et les indications de justification.

Figure n16 : Structure de la trame de multiplexage 139.264 kbit/s (Technique de lingnieur [1])

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e) Exemple :

Quelques valeurs remarquables : longueur de trame : 2 928 bits ; nombre de bits par affluent : 723 bits ; dbit maximal de justification par affluent : 47,560 kbit/s ; taux nominal de justification : 0,419.

C.Conclusion

La norme PDH est une norme internationale de l'ETSI base sur des affluents 2 Mbps et dfinie par l'UIT. Elle couvre les dbits de transmission hirarchiques de 2 Mbps, 8 Mbps, 34 Mbps et 140 Mbps. La norme DSn reprsente la norme ANSI couvrant les dbits de transmissions de 1,544 Mbps (DS1), 6,312 Mbps (DS2) et 44,736 Mbps (DS3). Le trafic PDH est asynchrone 8 Mbps, 34 Mbps et 140 Mbps. Pour accder un signal, qu'il s'agisse de le racheminer ou de le tester, il faut ncessairement dmultiplexer toute la structure de signalisation de la ligne, niveau par niveau, jusqu'aux affluents 2 Mbps, tant donn lentrelacement bit bit de chaque affluent. A chaque tape du multiplexage, les dbits binaires des signaux des diffrents affluents doivent tre contrls et ajusts dans des limites spcifies, mais ils ne sont pas synchroniss avec l'quipement de multiplexage. Ces dbits binaires d'affluents individuels tant ajusts entre des limites spcifies, ce type de multiplexage est appel plsiochrone, ce qui signifie presque synchrone. Les affluents sont synchroniss individuellement avec l'quipement chaque tape du multiplexage par un processus de justification positive par des bits de remplissage. Ainsi, il y a autant dhorloges diffrentes quil y a dlments sur le rseau. Or, pour une transmission de bonne qualit, il est ncessaire de synchroniser chaque metteur avec chaque rcepteur. Pour pallier ce problme, ainsi que celui li au principe de multiplexage plsiochrone, savoir :

au niveau de la flexibilit des dbits que lon peut offrir aux abonns (besoins de 1,5 et 45 Mbit/s pour les abonns professionnels) ; par le besoin damliorer le contrle de la qualit et par la ncessit dvoluer vers des dbits plus levs sur des supports optiques

une nouvelle hirarchie de systme de transmission a vue le jour : La Hirarchie Numrique Synchrone ou SDH en Europe et SONET (Synchronous Optical NETwork) aux USA.

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.La hirarchie SDH/SONET (rec. G.707)

A. Introduction

Dans les systmes PDH, le principe est la transparence, cest dire que les interfaces et les multiplex normaliss 8, 34 et 140 Mbit/s nimposent pas de contraintes sur le contenu binaire. Mais, de par le procd dinsertion de bits de justification, de bourrage de trame et dentrelacement par bit, il est ncessaire de procder toutes les oprations de dmultiplexage 140/34, 34/8 et 8/2, pour extraire une trame 2 Mbit/s dans un mulitplex 140 Mbit/s. Cela signifie que lon doit, chaque tape, rcuprer lhorloge, la trame et retrouver les bits de justifications pour nextraire que linformation utile. Un deuxime inconvnient est l'absence de normalisation au niveau du C.C.I.T.T., ce qui veut dire qu'on ne peut pas interconnecter deux hirarchies(U.S.A., EUROPE, JAPON) sans passer par un quipement intermdiaire, car par exemple aux U.S.A. les dbits utiliss sont le 275Mbit/s, le 44Mbit/s, le 6Mbit/s, le 1,5Mbit/s et le 64kbit/s ; alors qu'en Europe on utilise le 560, le 140,le 34, le 8 et le 2 Mbit/s, le 64kbit/s.

En 1998 est apparue la hirarchie synchrone. Elle se distingue essentiellement de la hirarchie plsiochrone par la prsence dhorloge tous les niveaux du rseau rduisant les carts dhorloges. Cette hirarchie repose sur une trame numrique de niveau lev qui apporte une facilit de brassage et d'insertion/extraction des niveaux infrieurs.Le multiplexeur est dispos dans les liaisons de rseaux pour effectuer des tches dextractions et dinsertions sur les flux multiplexs. Il comporte un lment de dmultiplexage et de multiplexage (ADM : Add Drop Multiplex ou Multiplexeur insertion/extraction).Les brasseurs avec insertion-extraction transmettent certains canaux une entre/sortie particulire et insrent dautres canaux leur place. Les flux insrs sont gaux aux flux sortants. Les concepts de la SDH permettent ainsi de remdier aux inconvnients de la hirarchie numrique plsiochrone (PDH). Les signaux sont encapsuls dans un container et chaque container est associ un surdbit destin lexploitation de celui-ci. Le container et le surdbit constituent un container virtuel (VC). Un pointeur (surdbit) pointe sur la charge utile de la trame. Lorsque lhorloge source nest pas en phase avec lhorloge locale, la valeur du pointeur est incrmente ou dcrmente. Lutilisation de ces pointeurs permet dinsrer ou dextraire un train numrique de diffrents dbits sans tre contraint de reconstituer toute la hirarchie des multiplexeurs, comme cest le cas pour le PDH.

Le SDH peut transmettre des donnes multiples de 1.536 Mb/s et 2.048 Mb/s, cest dire les dbits PDH dont elle assure le relais. Les dbits de base de la hirarchie synchrone sont 155,520 Mbit/s, 4 fois 155,520 (environ 620 Mbit/s) et 16 fois 155,520 (environ 2,5 Gbit/s). Parfois, les donnes sont transportes dans un dbit de base plus faible, 51.84 MB/s qui est constitu par une suite de trames appeles STM-0 et qui correspond au STS-1 en standard Amricain SONET. Le passage de la trame de base un dbit suprieur seffectue simplement par entrelacement doctet et non bit bit comme cest le cas pour la hirarchisation PDH. Il apparat aujourdhui sur le march les premiers systmes 64 x 155,520 Mbit/s soit environ 10 Gbit/s. Ces informations ne transitent non plus sur des cbles mais sur des fibres optiques.

Niveau SDH Dbit en kbit/s Niveau SONET Dbit en kbit/s Supports

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STM - 1 155.520 STS - 1 51.840 FO, Coax, radioSTM - 4 622.080 STS - 3 155.520 FOSTM - 16 2.488.320 STS - 12 622.080 FOSTM - 64 9.953.280 STS - 48 2.488.320 FO

Tableau rcapitulatif des dbits des normes SDH et SONET

Le principe de multiplexage dans la trame de base 155 Mbit/s prend en compte de nombreux types daffluents, dont les dbits plsiochrones cits prcdemment. Un des avantages est la visibilit directe des affluents dans la trame de base ce qui simplifie les oprations dinsertion et dextraction au niveau des divers quipements, et elle permet en outre de transmettre dans un multiplex synchrone des dbits divers (ex ATM, TVHD). Le systme synchrone est capable de fonctionner en plsiochrone car il possde des mcanismes internes de justification, nanmoins une interconnexion facile avec lexistant, demande la synchronisation des diffrents lments de rseau sur une rfrence dhorloge commune principalement des fins de simplification du filtrage des sauts de phase.

Dans les nouveaux rseaux SDH / SONET, les signaux PDH / DSn sont mapps (mis en correspondance) dans des conteneurs ou affluents dits virtuels, avant d'tre transports dans le cadre de la capacit utile SDH / SONET. La capacit utile SDH / SONET doit ensuite tre dmappe en signaux d'affluents PDH / DSn.

De plus, les multiplexeurs de la hirarchie plsiochrone actuelle disposent de quelques lments binaires de rserve qui peuvent tre utiliss pour effectuer des contrles de qualit entre deux quipements de multiplexage d'un mme niveau. Cependant le dbit disponible reste faible et limite les possibilits d'exploitation et de maintenance. D'autre part, il n'est pas utilisable par les systmes de ligne. Le fait que la SDH soit essentiellement oriente vers la transmission sur fibres optiques a permis de diminuer les contraintes de dbit. Une part relativement importante du dbit peut donc tre rserve aux diffrentes fonctions d'exploitation maintenance, elles existent aux diffrents niveaux dfinis dans la SDH.

Ainsi, la SDH introduit de nouvelles possibilits dans les rseaux de transmission : souplesse accrue par la possibilit dextraire ou dinsrer directement un signal

constituant du multiplex de ligne ; facilits dexploitation-maintenance : des dbits importants sont rservs ces

fonctions ; possibilit dvolution vers des hauts dbits : les trames synchrones haut dbits sont

construites par multiplexage synchrone de lentit de base. Cette entit de base dfinit implicitement toutes les trames

haut dbit, la limitation nest plus que technologique ; interconnexion de systmes haut dbit facilite par la normalisation de la trame de

ligne et des interfaces optiques correspondantes ; architectures de rseaux assurant la scurisation contre les dfauts de ligne ou

dquipement la modularit des quipements SDH est plus adapte aux progrs de la technologie que

les quipements plsiochrones.

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Dans cette prsentation gnrale de la SDH, nous allons aborder les principes de base de la SDH, larchitecture des rseaux qui en dcoule et les principes mis en oeuvre pour la gestion des rseaux SDH.

B. La trame SDH

Le transport de donnes seffectue par blocs de donnes appeles Trames ; chaque bloc comporte deux principales zones de donnes : La zone des informations ou donnes de services, et les donnes transportes dsignes par charge utile.

La trame de base, appele STM-1 Synchronous Transfert Module 1 est structure en octet et est divise en trois zones dvolues aux informations suivantes :

Capacit Utile (Payload) qui est linformation utile, c'est--dire celle de lutilisateur.

Les pointeurs Le surdbit de section (SOH=Section OverHead) qui est rserve lexploitation

et la maintenance. En effet, lexploitation et la maintenance ncessitent lutilisation de donnes de services, bits ou octets supplmentaires qui accompagnent les donnes. Elles entrainent une augmentation de dbit.

Le signal utile, c'est--dire laffluent est projet dans une enveloppe adapte au dbit du signal et la structure de la trame, appel Conteneur.

1. Le Conteneur (Cn)

Le conteneur Cn est une entit sous forme de blocs doctets dont la capacit est dimensionne pour assurer le transport d'un des diffrents dbits affluents la SDH dfinis par le CCITT. Le conteneur joue le rle de rgnration du signal plsiochrone de dpart, il rcupre l'horloge et transforme le code de transfert selon les dbits entrants. Le " n " de Cn dpend du dbit entrant, par exemple :

Dnomination Dbit entrant (Mbits/s)C11 1.544C12 2.048C3 34.368 ou 44.736C4 139.264

Rcapitulatif des diffrents dbits versus le conteneur

C4 : Aprs rcupration des donnes provenant d'un signal 140 Mbit/s (ATM ouTN4 de la PDH) le C4 est labor en positionnant ces donnes dans un paquet de 180 blocs(9 x 20) chacun constitu de 13 octets. (9 x 20 X13 x 8 bits =18720 bits en 125 s soit 149,760 Mbit/s>139264 Kbit/s ce qui laisse des bits libres pour une ventuelle justification).

C3 : Il est labor partir d'affluents 34Mbit/s provenant du multiplex tertiaire TN3 dela PDH. Les donnes rcupres sont places dans un conteneur de 756 octets (9 x 84octets) soit un total de (9 x 84 x 8bits en 125 s = 6048 bits en 125 s = 48, 384 Mbit/s)

C12 : La figure ci dessous illustre l'organisation du C12 pour un affluent 2 Mbit/S :

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Le conteneur contient donc un paquet de donnes utiles (payload) arrivs au rythme du dbit de laffluent, plus un certain nombre doctets de bourrage dont le rle est dadapter le dbit incident la structure de la trame.

Ce conteneur est transport dans le rseau de transmission SDH, le chemin dans le rseau entre le point dentre et le point de sortie, constitue ce quon appelle un conduit (path). Une des proprits essentielles de la SDH est de pouvoir grer ce conteneur (indpendamment de son contenu) et son conduit travers le rseau. A cette fin, des bits de gestions appels POH (surdbit de conduit) sont ajouts au conteneur. Lensemble constitue ce quon appelle un conteneur virtuel.

2. Le conteneur virtuel : VCn (Virtual Contener):

Le conteneur virtuel VCn est alors obtenu partir du conteneur en lui ajoutant un entte (PATH OVER HEAD = POH) utilis pour la gestion du conteneur (routage, concatnation, justification).

Figure n17 : Conteneur virtuel

Les VCn sont des lments de bases transports par le rseau SDH, ils seront multiplexs pour obtenir des blocs plus grands et ainsi de proche en proche jusqu lobtention dune trame de base STM-1 constitu de 2430 octets.

Le conteneur virtuel VC est une entit gre par le rseau SDH.

Figure n18 : Conteneur et conteneur virtuel

Il existe deux niveau de VC : Le Low-Order VC (LO-VC) et le High Order VC (HO-VC).

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Les LO-VC correspondent aux affluents de base 1.5Mbits/s (DS1) et 2 Mbit/s (E1) (soit VC-11 et VC-12) et aux affluents PDH : 6Mbit/s et 34 Mbit/s ou 45 Mbit/s (respectivement VC-2 et VC-3).

V5R

32 Octets dinformations

RJ2

C1 C2 0 0 0 0 0 R R32 Octets

dinformationsR

N2C1 C2 0 0 0 0 0 R R

32 Octets dinformations

RK4

C1 C2 R R R R R R S1S2 I I I I I I I I

31 Octets dinformations

R

Figure n19 : C12 : Priodicit de 500 s (cf insertion MIC E1)

3. L'unit d'affluent : TUn (Tributary Unit)

Pour pouvoir remplir un VC avec un affluent et le projeter dans la trame SDH, tout en pouvant le localiser immdiatement, la SDH utilise un pointeur, c'est--dire une adresse. Lide est de ne pas placer le conteneur un endroit prcis dans la trame, ce qui ncessiterait des mmoires-tampons pour synchroniser, mais dindiquer dans une zone mmoire (pointeur), ladresse relative du conteneur par rapport au dbut de la trame. Pratiquement, le VC flotte donc lintrieur des trames et est le plus souvent en chevauchement sur deux trames conscutives. Ce pointeur est ncessaire car les Tus sont construites laide dhorloge SDH qui est indpendante de celles des affluents, le dbut dune TU ne concide pas forcment avec celui dun VC. La valeur de ce pointeur indique l'emplacement du VCn dans la trame de transport. Ce pointeur est associ au processus de justification du VC dans la trame de transport, c'est dire que la position du VC dans la trame peut changer si il y a justification.

Le pointeur a donc deux fonctions importantes : Rattraper le dphasage des trames synchrones (justification) et assurer la synchronisation des trames asynchrones.

a) Justification

Bien que le rseau soit synchronis (cf. Figure 1), il existe toujours un problme dasynchronisme comme en PDH, d au fait que les horloges locales ne sont jamais exactement synchrones et que la gigue et le drapage affectent le transport dune trame synchrone dun noeud vers un autre travers le rseau. Pour rsoudre ce problme, on utilise le mcanisme des pointeurs mais aussi des octets de justifications.

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R : Remplissage fixe

C1,C2 : Bit dindication de justification

S1, S2 : Bit dopportunit de justification

C1, (C2) est 0, S1 (S2) est un bit dinformation

C1, (C2) est 1, S1 (S2) est un bit de justification

I : Bit dinformation

O : Bit dlment de service pour les besoins futurs

140

octets

12

34353637

69707172

104105106107108

139140

La justification est l'opration permettant d'adapter un signal de dbit variable dans une trame de dbit fixe. Chaque niveau (plsiochrone ou synchrone) tant dfini avec une plage x. pour pouvoir garantir le transport de Entree = X x dans la trame, il faut lui allouer le plus grand dbit possible, S1 = X + x. Ce dbit S1 est constitu comme suit :

Figure n20 : Taille de la trame pour une justification positive ou ngative

Le pointeur permet alors de grer dans un rseau SDH les asynchronismes dus aux horloges diffrentes servant constituer, router ou extraire des VC. A titre dexemple, en cas de dcalage entre l'horloge du STM-1 et celle du VC4 transport, la valeur du pointeur sera augmente ou diminue selon les besoins. Si par exemple le dbit du VC-4 est suprieur celui de la trame STM-1, des octets supplmentaires seront ajouts cette dernire, opration de justification ngative, puisque l'on ajoute des octets pour transmettre de l'information. Elle se conclut dans la trame suivante par un ajustement de la valeur du pointeur. Les VC4 se trouvent ainsi dcals dans la trame STM-n. Cela dit, le pointeur d'AU-4 est compos de 9 octets dont les trois derniers (H3) donnent l'indication de justification ngative. Il a la configuration suivante :

Figure n21 : Synchronisation

Le mcanisme de justification permet en principe de faire fonctionner la SDH dans un environnement plsiochrone. Cependant le rajustement des pointeurs se fait par saut doctet, alors quen PDH, la justification se fait par bit. Un des affluents majeurs de la SDH tant le E1, souvent extrait dun multiplex PDH, il est ncessaire que la SDH puisse transporter de bout en bout un conduit de 2Mbit/s en respectant les contraintes de la gigue du rseau qui sont plus svres : cest ds lors le support du rseau PDH qui demande la synchronisation du rseau SDH. Le rajustement des pointeurs se traduit par une gigue de pointeur quil faut garder dans les limites acceptables.

On appelle unit d'affluent, TU-n, le module compos du VCn et d'un pointeur PTR associ.

Figure n22 : Lunit daffluent

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4. Le groupe d'unit d'affluent : TUGn (Tributary Unit Group)

Un groupe d'unit d'affluent (TUG) reprsente une structure virtuelle de la trame ralisant le multiplexage de TUn. Le TUG est un multiplex temporel d'units d'affluents TU 1, 2 ou 3 multiplexs entre eux. Cela permet de regrouper des TUs pour les assembler en une entit (bloc) de dimension suprieure. Le multiplexage se fait toujours octet par octet. Le TUG peut tre considr comme les rgles de rangement des TU dans la trame de transport.Par exemple :

Le TUG 2 regroupe soit 3 TU12, soit 1 TU2. Le TUG 3 assemble 7 TUG 2 soit 1 TU3

Figure n23 : Groupe dunit daffluent

5. L'unit administrative AU (Administrative unit) pour le haut dbit:

L'unit d'administration AU se compose d'un conteneur virtuel d'ordre suprieur associ un pointeur d'AU. La valeur de ce pointeur indique l'emplacement du dbut du container dans la trame STM-n utilise. Ainsi, l'unit administrative AU4 est compose du VC4 et du pointeur PTR associ. La valeur du pointeur indique le dbut du VC4 dans la trame de transport utilise. Ce pointeur est associ au processus de justification du VC4..

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Figure n24 : Unit administrative

6. Le groupe d'unit Administrative : AUG (Administrative unit Group) :

Le groupe d'unit administrative n'est pas une nouvelle entit physique mais reprsente une structure virtuelle de la trame. L'AUG correspond la place que doit occuper l'AU4 dans la trame de transport ou la place de 3 units d'ordre 3 multiplexes.

Figure n25 : Structure de la SDH

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C. Les trames de transport STM-n (Synchronous Transport Module) du SDHLes trames de transport STM-n sont obtenues en multiplexant n AUG. De la mme manire quun sur-dbit POH est utilis pour la gestion des conduits, on ajoute la trame de transport STM-n un sur-dbit de section SOH (Section Overhead).

1. Le multiplexage SDH

Le multiplexage seffectue en deux tapes. Au cours de la premire tape, les LO-VC sont multiplexs dans les HO-VC. Puis, les HO-VC sont multiplexs dans les STM. On passe ainsi des conduits LOP (Low Order Path) aux conduits HOP (High Order Path), puis des conduits HOP la section. La section est associe au transport des modules STM. Une section est partage entre section de rgnration (RSOH) et de multiplexage (MSOH).

2. La structure de base : STM1

Pour la STM-1, La trame comporte 270 colonnes de 9 octets, expdis toutes les 125 s, soit 8000 par seconde ou un dbit de 155,520 Mbit/s. 9 colonnes d'octets sont rserves la gestion de la section de multiplexage qui a donc une "charge utile" (payload) de 2349 octets (9 lignes et 261 colonnes).L'originalit de la technique SDH est l'utilisation de "pointeurs" et de la "justification" positive, ngative ou nulle, permettant de prserver l'intgralit et la visibilit des affluents. Le pointeur repre chaque instant l'adresse de l'information utile dans la trame STM-n.

La trame de base est donc caractrise par : sa longueur 2430 octets, sa dure 125 s, son dbit 155,520 Mbit/s, sa capacit utile 2349 octets.

Elle se dcompose en trois zones reprsentes ci-dessous : surdbit de section, divis en surdbit pour la section de rgnration ou RSOH et surdbit

de section de multiplexage ou MSOH, les pointeurs d'AU,

les charges utiles VC 4, une pour STM 1, 4 pour STM 4 ou 16 pour STM16.

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Figure n26 : La trame de base STM1Le surdbit de conduit se dcompose doctets reprsents sur la figure 11

Figure n27 : schma d'ensemble

3. Les octets des surdbits de section

La trame STM-1 comporte deux types de surdbit de section : le surdbit de section de rgnration et le surdbit de multiplexage. Ils peuvent tre reprsents comme ci-dessous :

Surdbit de section de rgnration (RSOH)

Surdbit de section de multiplexage (MSOH)

Pour le RSOH, la signification des octets est la suivante : A1, A2, verrouillage de trame, J0, trace de section de rgnration. Il est utilis pour transmettre priodiquement un

identificateur de point daccs de telle faon que le cot rcepteur puisse vrifier en permanence la continuit de la connexion

B1 est utilis pour la surveillance de la qualit de la section de rgnration ce qui permet la localisation de dfaut au niveau de la section de multiplexage.

E1 et E2 permettent dtablir deux voies de service respectivement au niveau section de rgnration et section de multiplexage. Ces voies de services peuvent tre utilises pour tablir des communications tlphoniques le long de ces sections.

F1 est utilis pour des besoins particulier de lutilisateur ( 64 kbit/s, puisqu'il s'agit d'une trame de 125 s),

D1 D3 et D4 D12, Data Communication Channel ou DCC, respectivement 192 bit/s et 576 kbit/s, affects la communication de donnes de la section de rgnration.

K1 et K2 bits b1 b5 (Automatic Protection Switching) permettent la scurisation automatique dune liaison

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Loctet K2 bits b6 b8 (Multiplex Section Remote Defect Indication, MS-DRI) permet la rception denvoyer lextrmit mettrice, une indication de dfaut.

Loctet S1 (Synchronization Status) permet de dcrire la qualit du signal reu en ce qui concerne sont usage pour les fonctions de synchronisation.

Loctet M1 permet au rcepteur denvoyer lmetteur le nombre derreur.

Pour le MSOH, la signification des octets est la suivante : B2, trois octets rservs pour la dtection des erreurs sur les bits de la section, (BIP 24) K1, K2, deux octets affects la commande de protection automatique, D4 D12, 9 octets "DCC", ( 576 Kbit/s), S1, marqueur de qualit de la synchronisation, Z1, Z2, rserves, M1, FEBE du B2 distant.

D. Application : Insertion daflluents dans une STM1

1. Insertion dun affluent de 140 Mbit/s dans une STM-1

Tout dabord, il faut laborer le conteneur C4 comme le montre la structure du multiplexage synchrone aprs rcupration dhorloge et la rgnration de laffluent. Le Conteneur C4 comprend 180 blocs de 13 octets chacun, soit au total 2340 octets ou 18720 bits, rpartis en 9 lignes de 20 blocs. Sachant que la priodicit est de 125s, on a un dbit de 149,760 Mbit/s. Comme le dbit du conteneur est suprieur au dbit affluent de 139,264 Mbit/s (voir Structure), tous les bits ne seront donc pas utiliss pour transporter des bits dinformation. Dans un bloc, il y a 13 octets rpartit comme suit : 1 octet pour les bits dindications tels que le bit de remplissage, de justification ou de sur dbit, et 12 octets pour les bits dinformations de laffluent. Ceci permet de voir quil y a en faite 17406 bits dinformation dans le conteneur, soit un dbit de 139,248 Mbit/s .Comme le dbit de laffluent est suprieur au dbit dinformation du C4, cest une justification de type ngative de 16Kbit/s. Pour obtenir un Conteneur Virtuel VC4, on rajoute un Sur dbit de Conduit appel POH, on obtient ainsi 1 octet de plus pour chaque ligne, soit 9 octets de plus par rapport C4.

Figure n28 : Conteneur virtuel VC4

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Les octets du POH sont utiliss pour dterminer diffrentes informations sur le conteneur tel que :1) la trace du conduit ( J1) qui permet une identification du point daccs pour vrifier la

continuit de la chane de connexion depuis lmetteur2) la surveillance des erreurs par contrle de bit du VC4 (B3)3) ltiquette du signal de conduit (C2) qui permet de connatre la composition du conteneur

tel que le tableau suivant4) ltat du conduit (G1) qui sert renvoyer les informations de dfauts de lextrmit

distante5) le contrle de qualit (F3)6) la voie de service (F2) pour les besoins de communication de lusager sur le VC4.

La valeur octale de ltiquette du signal de conduit est :

Figure n29 : Etiquette signal de conduit

Lunit Administrative AU4 est constitue de lensemble VC4 et dun pointeur associ, plac dans la trame de base STM1. Le VC4 ne concide pas toujours avec la capacit utile de la trame STM et se trouve en gnral cheval sur 2 trames. Le Pointeur indique le nombre doctet entre la fin de son dernier octet et le premier octet POH (J1) du VC4. Le pointeur peut aussi indiquer le dbut du VC4 modifier par une justification dans le cas o lhorloge du STM est diffrente de lhorloge du VC4 (dbits diffrents) car le ralentissement ou lacclration du dbit du VC4 se fait en reculant ou en avanant le dbut du VC4. On dit que le VC flotte dans la trame. La trame STM-1 est constitue de lensemble AU4 et dun sur dbit de section SOH qui se dcompose en deux sous ensembles : le RSOH et le MSOH.

Figure n30 : Trame STM-1

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Dans le RSOH, les octets A1/A2 permettront de constituer le mot de verrouillage de trame, J0/C1 identifie AUG avant le multiplexage au niveau STM-N, B1 permet la surveillance des erreurs sur les bits de la section lmentaire rgnre, E1 est une voie de service pour des communications vocales entre rgnrateurs et loctet F1 est une voie de donne entre rgnrateurs rservs aux besoins particuliers de lutilisateur.

Dans le MSOH, loctet B2 permet la surveillance des erreurs sur les bits de la section de multiplexage, K1 et K2 sont affects la commande de commutation de protection automatique APS (Automatic Protection Switching 1+1 ou 1:n), les octets D4 D12 forment un canal de communication de donnes DCC pour une section de multiplexage. Loctet contient des bits pour la description de ltat de la synchronisation, cest--dire les quatre niveaux de synchronisation adopts par le CCITT. Loctet E2 est une voie de service pour communications vocales entre multiplexeurs. Pour certaines applications telles quune interface de section (jonction), on utiliser une interface fonction de sur dbit rduite qui dpend du type de support physique optique ou lectrique) car on nutilise pas tous les octets dcrits ci-dessus comme B1.

2. Insertion daffluent 34Mbit/s dans un STM1

Aprs la rcupration dhorloge et la rgnration de laffluent 34 Mbit/s, les donnes sont places dans le conteneur C3. Ce conteneur de priodicit 125s est form de 9 lignes comptant chacune 84 octets, soit 756 octets ou 6048 bits, avec un dbit de 48,384Mbit/s suprieur au dbit de laffluent donc tous les octets ne sont pas utiliss pour transporter des bits dinformation. Le Conteneur C3 est partag en trois parties T1, T2, T3, de 3 lignes chacune. Comme il ny a pas assez doctets de donnes on ajoute des bits de remplissage, donc le dbit nominal de linformation dans du C3 passe 34,344 Mbit/s. Le conteneur virtuel VC3 est obtenu en rajoutant C3 un Sur dbit de Conduit POH identique au POH du VC4. Le TU3 est constitu de lensemble du VC3 et dun pointeur associ plac dans la capacit utile de la trame STM1. Le pointeur TU3 est identique au pointeur dAU4 et joue le mme rle. Le TUG3 dfinit les emplacements des TU3 (VC3 et pointeurs associs) dans le VC4. Le VC4 form de 3 TUG3 est obtenue en effectuant un multiplexage par entrelacement de colonnes des TUG3 A/B/C aprs avoir plac en tte du VC4 la colonne contenant le POH de VC4 et deux colonnes de remplissage.

Figure n31 : Mise en place dun VC3 et intgration dans un VC4

Comme dans le cas dun affluent 140Mbit/s, lAU4 est obtenue en associant un pointeur au VC4. LAUG reprsente lentit contenant lAU4 et il sera plac dans le STM1 qui est obtenu

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en rajoutant le SOH lAUG. On obtient un STM1 form dun AUG contenant un VC4 compos de trois TUG3 labors partir de trois VC3 transportant trois affluents 34Mbit/s.

3. Insertion daffluent 2Mbit/s dans un STM1

Dans le cas dun affluent 2Mbit/s, celui-ci peut tre structur (trame organise en octets) ou non (suite de bits sans structure connue ou dont linformation de structure nest pas utile transporter). Ceci conduit envisager diffrentes faons de raliser la projection dans le conteneur C12. Si les bits sont mis dans le C12 au fur et mesure de leur arrive sans tenir compte de la composition en octets ou non, en trame ou non, on parle de projection asynchrone. Ladaptation du dbit se fait par justification bit dans le C12 comme pour les affluents 34 et 140 Mbit/s dans leurs conteneurs respectifs. On utilise dans ce cas un mode de multiplexage dit mode TU flottant, dj dcrit pour les VC3 et VC4, donc le dbut du VC est repr par son pointeur.Si chaque bit ou octet de laffluent est directement accessible dans le conteneur, on parle de projection synchrone bit ou synchrone octet. Dans le cas de projection synchrone, on peut utiliser le mode flottant ou le mode verrouiller (chaque octet de laffluent est situ un emplacement dtermin et fix dans le VC4. Dans ce cas lutilisation dun pointeur nest, bien entendu, plus ncessaire. En mode flottant, lhorloge utilise pour la projection synchrone octet peut tre une horloge synchrone de celle de lquipement de multiplexage H155 ou lhorloge 2Mbit/s propre chaque affluent. En mode verrouill, la projection est ralise avec lhorloge qui est la fois synchrone de celle de lquipement et de celle de laffluent. La projection synchrone en mode verrouill ne se conoit donc que dans un rseau entirement synchronis. Ceci implique que le POH du VC soit remplac par du remplissage, de mme pour le pointeur PTR du TU12, et donc le POH du VC4 sera utilis pour la gestion de tous les C12 quil contient.

Le C12 est constitu dun ensemble de 139 octets en 4 fois 125s, soit 500s et non pas 125s comme pour les C3 ou C4. Ceci permet de rduire la taille relative du sur dbit par rapport au signal utile transmis.

En mode TU flottant, le VC12 est obtenue en rajoutant, dans la priode de 500s, le POH de VC12 constitu doctets nomms V5(surveillance des erreurs), J2(identification du point daccs), N2(surveillance des connexion en cascade), K4(octet rserv pour un complment dtude). Le TU12 est labor en associant au VC12, dans la priode de 500s, 4 octets nomms V1, V2, V3 et V4. V1 et V2 constituent le pointeur de VC12, V3 est lopportunit de justification ngative et V4 nest actuellement pas utilis (application future). Le TU12 est ainsi constitu de 144 octets. Pour obtenir un TUG2 il faut multiplexer 3 TU12, puis pour obtenir TUG3, il faut multiplexer 7 TUG2, puis pour obtenir un VC4 il faut ajouter un POH un multiplexage de 3 TUG3 comme pour le cas de linsertion du 34Mbit/s. Ainsi on obtient pour le AU4 un multiplexage de 63 trains 2Mbit/s.

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4. Les dbits normaliss et les termes utiliss en SDH (et la correspondance SONET)

Le rseau de transmission de Tlcom Dveloppement comporte ainsi une structure d'anneaux primaires 2,5 Gbit/s, qui transportent des VC 4 (155 Mbit/s) et des structures d'anneaux secondaires qui transportent des VC 12, VC 3 et VC 4 (2, 34 et 155 Mbit/s). Chaque AU 4 peut contenir 63 circuits 2 Mbit/s, 3 circuits 34 Mbit/s ou 45 Mbit/s ou 1 circuit 140 Mbit/s. Ces canaux permettent la constitution de circuits pour le service de voix commercialis par "le 7", les commutateurs voix et donnes de Cegetel Entreprises et les commutateurs "MSC" de SFR, ou les clients autres, savoir les oprareturs. Pour bien raliser ce que reprsentent ces dbits, il faut rendre le cas de la transmission de la voix :

un canal 2 Mbit/s, ou MIC7, transporte 32 canaux tlphoniques ou IT, 155 Mbit/s transporte 1 x 63 MIC (avec les canaux de service), ou encore environ 1900

IT. 2,5 Gbit/s thoriquement prs de 30 000 IT.

5. Les quipements mis en oeuvreLes quipements SDH ont t conus pour remplir les principales fonctions assurer par le rseau :

- satisfaire la demande : fourniture rapide des capacits aux clients (circuits lous, RTC, )

- router le trafic de manire efficace en optimisant la capacit disponible : Consolidation c'est--dire le trafic de supports faiblement chargs est rassembl sur un mme support de manire augmenter lefficacit et le grooming c'est--dire les trafics multi-services ou multi-utilisateurs vhiculs sur diffrents supports sont tris suivant le service et rout vers la destination du service.

- permettre la gestion du rseau et du trafic : maintenance et rparation, rtablissement rapide des conduits.

a) Multiplexeur SDH

La fonction de base assure par le multiplexeur consiste charger ( lorigine) et extraire ( larrive) les affluents des diffrents clients qui ont t assembles dans les trames STM-n vhicule par le rseau.

Le mcanisme des pointeurs permet dextraire ou dinjecter aisment un affluent dans un multiplex. Cette fonction est assure par un lment appel multiplexeur SDH injection/extraction MIE et plus gnralement ADM (Add Drop Mux).

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Les multiplexeurs dits MUX terminaux ou accs, permettent la projection et le multiplexage des affluents PDH, des affluents produits par dautres standards (ATM, FDDI, ) et des affluents SDH pour constituer des trames STM-n. Ils assurent videmment lopration inverse. Une application courante est la collecte et la restitution par un rseau SDH des flux de donnes des clients.

Les multiplexeurs dits HUB MUX permettent dinterconnecter du trafic transport sur des fibres ou sur des anneaux. Ils sont utiliss dans une structure en toile. Des liaisons intermdiaires entre hub permettent galement de restaurer le trafic via des routes alternatives.

b) Brasseurs

Les brasseurs numriques S-DXC Synchronous Digital Cross Connect permettent de r-arranger les affluents dans les trames STM-n et de comuter (c'est--dire brasser) des VCs dans des multiplex dentres avec des multiplex de sortie.Les fonctions de brassage peut tre intgre dans les ADMs et donc distribues dans le rseau. Il existe aussi de