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19.4  Gerarchia digitale sincrona

Definizione dei livelli della gerarchia
Come anticipato, la Synchronous Digital Hierarcy (sdh[987]  [987] http://it.wikipedia.org/wiki/Synchronous_Digital_Hierarchy) è una metodologia di multiplazione che presuppone un funzionamento perfettamente sincrono degli elementi di rete, ed ha solo una variante (nel Nord America), denominata sonet (Synchronous Optical Network), i cui livelli sono siglati sts oppure oc nel caso in cui ci si riferisca al segnale ottico corrispondente, e che interopera abbastanza bene con sdh. La tabella 19.1↑ elenca le velocità del payload[988] [988] Con il termine payload si indica il carico pagante, ossia i dati che vengono trasportati e di trasmissione associate ai diversi livelli della gerarchia di multiplazione sdh/sonet; la sigla stm sta per synchronous transport module ed il numero che segue indica il numero di flussi stm-1 che sono aggregati.
SONET SDH payload (kbps) v. trasm. (kbps)
STS-1  - 48.960 51.840
STS-3 STM-1 150.336 155.520
STS-12 STM-4 601.344 622.080
STS-24 STM-8 1.202.688 1.244.160
STS-48 STM-16 2.405.376 2.488.320
STS-96 STM-32 4.810.752 4.976.640
STS-192 STM-64 9.621.504 9.953.280
STS-768 STM-256 38.486.016 39.813.120
STS-1536 STM-512 76.972.032 79.626.120
Table 19.1 Nomenclatura della gerarchia ottica e relative velocità
Multiplexer Add and Drop
figure ADM-SDH.jpg
La differenza strutturale rispetto a pdh, è che in sdh i tributa riusano tutti lo stesso clock, da cui deriva la possibilità di aggiungere e togliere un singolo tributario senza alterare il flusso in cui è immerso, come esemplificato in figura, in cui 252 flussi pdh e1 concorrono a formare un multiplex stm-4.
figure SDH-stack.png
Eterogeneità del trasporto
sdh nasce allo scopo di consentire il trasporto di dati di diversa origine (pcm telefonico, isdn, pacchetti Ethernet ed ip, celle atm), come illustrato nella figura a fianco, che rappresenta impilate le diverse elaborazioni che i tributari devono subire per essere immessi nel flusso sdh.
Struttura di trama
figure STM-1_trama.png
sdh si basa su di una struttura di trama di durata di 125 μsec, durante i quali sono trasmessi in modalità byte interleaved una sequenza di ottetti provenienti da diversi tributari a 64 kbps che condividono la medesima sorgente di temporizzazione, cosicché ognitributario può essere inserito o prelevato semplicemente scrivendo o leggendo sempre nello stesso punto (con la stessa fase) un ottetto ogni trama.
Synchronous Transport Module STM-1
figure STM-1_matrix.png
Il livello più basso della gerarchia è indicato come stm-1, opera ad una velocità di 155.52 Mbit/s, può trasportare 63 flussi pdh e1 (ovvero 63 flussi * 32 timeslot/flusso = 2016 canali pcm), ed è caratterizzato da una trama composta da 2430 ottetti, di cui 81 di segnalazione e 2349 di dati[989]  [989] Notiamo che la differenza tra i 2349 ottetti di payload ed i 2016 canali voce fornisce 2349 - 2016 = 333 ottetti, che suddivisi per le nove righe, danno luogo a 37 ottetti per riga in più., ovvero usando un ottetto di segnalazione ogni 30 totali, quasi come avviene per il flusso pdh e1 (in cui c’è un intervallo di segnalazione, il 16o, ogni 31 canali voce). Gli ottetti di segnalazione sono però ora raggruppati a gruppi di nove, seguiti da 29⋅9 =  261 ottetti di dati, ed il risultato è tradizionalmente rappresentato incolonnando le 9 sotto-sequenze di 270 ottetti come in figura, rappresentando così una trama come una matrice di 9 righe per 270 colonne.
Le componenti dell’overhead
Le prime 9 colonne prendono il nome di overhead della trama, mentre la parte dati è indicata come payload (o carico pagante). L’overhead contiene informazioni di segnalazione strettamente inerenti al processo di multiplazione, ossia finalizzate all’espletamento di funzioni oam (Operation, Administration, Maintenance), che sono ora associate ad un annidamento di sezioni di trasmissione: path, multiplazione e rigenerazione. Infatti, il percorso (path) compiuto da un singolo tributario, si snoda tra un unico multiplatore di ingresso ed un unico demultiplatore di uscita, ma ad ogni multiplatore add and drop (o commutatore) incontrato, viene definita una nuova sezione di multiplazione.
figure STM-1_sezioni.png
Allo stesso modo, per ogni ripetitore rigenerativo incontrato (§ 15.3.2↑), è definita una nuova sezione di rigenerazione. Per ognuna di queste sezioni, è definito un overhead (oh) specifico per le operazioni oam associate.
figure STM-1_strati_OH.png
Dato che un adm è anche rigeneratore, e che i dispositivi di ingresso - uscita del tributario sono anche adm, si determina la stratificazione funzionale per la segnalazione raffigurata a fianco, in cui è evidenziato come l’overhead associato alle sezioni più esterne venga impilato su quello delle sezioni interne. Ma a differenza dell’incapsulamento (pag. 393↑) proprio dei formati di trasmissione a pacchetto, in questo caso i tre tipi di overhead (Path poh, Multiplex Section msoh, e Regenerator Section rsoh) sono inseriti nella trama stm-1 in punti diversi, come mostrato dalla figura che segue.
Il puntatore all’unità amministrativa
figure STM-1_matrice.png
Nelle prime tre righe dell’overhead della trama stm-1 trova posto l’rsoh, che viene scritto dai dispositivi di rigenerazione, e quindi letto e ri-scrittoad ogni rigeneratore successivo; in particolare, alla prima riga sono presenti i flag che consentono di acquisire il sincronismo di trama. Nelle ultime cinque righe dell’oh, troviamo il msoh, scritto, letto e ri-creato dai dispositivi di multiplazione. Il poh trova posto all’interno del payload, e su questo torniamo tra brevissimo. Alla quarta riga dell’oh di trama, troviamo un puntatore (au Pointer), che specifica la posizione di inizio del payload (chiamato ora au, o Administrative Unit) nell’ambito della struttura di trama.
figure STM-1_AU_su2trame.jpg
La presenza di questo puntatore deriva dalla volontà di ridurre al minimo l’uso di buffer e di evitare l’introduzione di ritardi di consegna; pertanto i dati da trasmettere non vengono inseriti nella struttura di trama all’inizio della stessa, bensì al primo ottetto possibile al momento della disponibilità dei dati stessi. Quindi, è più che normale il caso in cui la au inizi a metà di una trama, e termini a metà della trama successiva, come illustrato nella figura che a lato. La coppia au ed au Pointer prende quindi il nome di Administrative Unit Group (aug).
Virtual Container e Tributary Unit
Il riempimento della au con i dati da trasmettere, avviene (vedi figura seguente) mediante una serie di passi successivi, che vedono prima la creazione di una struttura dati detta Container, a cui si aggiunge il poh per ottenere un Virtual Container, da cui dopo l’aggiunta del puntatore deriva la au. Notiamo ora che non necessariamente la au deve essere riempita da un unico
figure STM-1_creazione_AU.jpg
tributario; al contrario, la multiplazione serve appunto ad ospitarne diversi!! A questo scopo, più vc a bassa velocità possono essere a loro volta multiplati in modalità byte interleaved, per produrre una struttura dati intermedia indicata tu (Tributary Unit), che a sua volta può essere inserita assieme ad altre tu, all’interno del vc di ordine superiore.
Non approfondiamo oltre questo argomento, che richiede una buona dose di pazienza per essere analizzato a fondo, e ci limitiamo ad inserire un diagramma che mostra le possibilità di combinazione di tributari differenti, in accordo alle specifiche di etsi.
figure STM-1_combinazioni_TUG.jpg
EsercizioQuanti canali voce entrano in un multiplex stm-1? Risposta: ci entra un aug composto fino da 3 tug-3, ognuno dei quali può contenere 7 tug-2, che a loro volta contengono 3 flussi pdh a 2 Mbit/s, ognuno con 30 canali pcm. Pertanto: 30*3*7*3 = 1890 canali voce. In alternativa, qualora vc4 contenga un unico flusso e4 a 140 Mb, 1920 canali volce.
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