Title: Evoluzione rete di trasporto
1Evoluzione rete di trasporto
2Cavo telefonico
3Fibre Ottiche
- Minuscolo e flessibile filo di vetro costituito
da due parti con indici di rifrazione diversi. - Diametro esterno inferiore al millimetro.
4Rette di trasporto
- La topologia della rete di trasmissione dipende
dalla distribuzione del traffico e dai requisisti
di disponibilità - Questi sono indipendenti dalla tecnologia
- Le reti trasmissione nazionali ed internazionali
continueranno ad essere parzialmente magliate - la protezione della via avviene con la funzione
di reistradamento - In caso di long distances occorre una protezione
di linea adizionale - Le reti regionali continueranno d essere ad
anello - la protezione avviene con reistradamento o con
BLSR bidirezionale Line switched Rings
5Trasmissione
- La tendenza della trasmissione e verso un aumento
della banda trasportata STM16 verso STM 64 (da 2
a 40 Gbps) - Altra tendenza verso rete AON all optical Network
- L'aumento della banda trasportata diminuisce il
costo per bit.Sistemi con 4 volte la banda
raddoppiano solo il costo - La riduzione degli apparato aumenta
l'affidabilità - La rete totalmente ottica inizierà dal regionale
- la tecnologia WDM e una tecnologia intermedia ma
un passo necessario verso la rete AON
6Scala dei bit
- Kilobit 10e3 bit
- Megabit 10e6 bit
- Gigabit 10e9 bit
- Terabit 10e12 bit
- Petabit 10e15 bit
- Exabit 10e18 bit
- Zettabit 10-21 bit
- Yotabit 10-24 bit
7Banda
- Narowband fino a 64 Kbps
- Wideband da 64Kbps a 2 Mbps (n x 64)
- Broadband oltre il 2 Mbps
8Gerarchie numeriche
9Transmission Cost Reduction
microwave radio
analogue
digital
pair cable carrier
11GHz 140Mb/s
46 GHz QPSK
6GHz FM/FDM
4GHz
2 GHz
relative annual charges
2.6/9.5mm coax analogue FDM
100
.
60MHz
.
80
1.2/4/4 mm coax
.
60
3MHz
.
140Mb/s
.
4MHz
Optical Fibre
.
40
.
12MHz
.
.
140Mb/s
.
4MHz
.
.
20
10Gb/s
12MHz
1945
1955
1965
1975
1985
1995
year
2,700
speech ccts
24
120,000
10Fase 1 1999 - 2000
- Potenziamento della rete SDH nei livelli
regionale e locale SDH (fibra e ponte radio) - Introduzione dei nuovi DXC4/4 di alta capacitÃ
(SXD) in coesistenza con gli attuali RED 4/4
sotto la gestione di rete SGF riduzione del
numero dei nodi fino alla completa radiazionedei
RED4/4 - Introduzione dei sistemi WDM
11Fase 2 2001 - 2002
- Gestione unificata mediante SGSDH di tutta la
rete SDH compreso il livello di transito basato
sui crossconnect 4/4 di nuova generazione - Diffusione dei sistemi WDM
- Creazione del livello ottico basato su OXC / OADM
12PDH
The Basics
13Analog Speech Channel Bandwidth
4 KHz slot for Speech
Channel
300 Hz
3400 Hz
Channel
Bandwidth
14Pulse Code Modulation (PCM)
Anti Alias
Sample
Filter
Quantiser
Encoder
- 8,000 samples/second x 8 bits/sample 64 kb/s
digital bit stream (one timeslot)
15Basic Characteristics of a Line Code
- Stabilises or eliminates DC line component
- Binary signals have a DC component
- Decision circuits rely on a known reference point
- Contains adequate timing information for clock
recovery - Controls spectral bandwidth
- Examples of Line Codes
- AMI Alternate Mark Inversion
- CMI Coded Mark Inversion
- HDB3 High Density Bipolar with max of 3 zeros
16Examples of Line Coding
Sequence
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
Binary
0
0
0
0
0
0
0
1
AMI
1
0
0
0
0
0
0
V
1
HDB3
1
- Alternate Mark Inversion Mark is a 1
- High Density Bipolar with a maximum of 3 Zeros is
for maintaining sufficient number of 1s in the
data stream
17Multiplexing and Digital Transmission
A
A
A
A
A
F
A
B
B
A
A
A
B
Buffer
Mux
Low speed inputs
High speed output
B
B
B
B
B
F Framing bit
- Low speed inputs are scanned sequentially
- Framing bits are added to locate the beginning of
the first timeslot
18Asynchronous Multiplexing
F
B
A
B
S
B
A
A
Buffer
Mux
Low speed inputs
High speed output
B
B
B
B
B
F Framing bit S Stuff bit
Timeslots
- Asynchronous Multiplexing is designed to
accommodate timing differences in low speed
signals - Sometimes input timeslots arent available for
multiplexing the input timeslot is filled with a
stuff bit - Control bits are used to indicate this condition
(not shown)
19Bit and Byte Interleaving
Bit Interleaving (PDH)
Buffer
Mux
Byte Interleaving (SDH)
Buffer
A
B
C
X
B
A
Y
C
Z
Mux
X
Y
Z
20G.704 Framing format for 2.048 Mbit/s
32 Voice Channels
One Multiframe
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
One
Frame slots
Frame
125µs
Channel time slots
One frame 125µs
3.9µs
Line Bit Rate 2.048 Mb/s
Time Slot Rate 64 Kb/s
21G.704 Framing format for 2.048 Mbit/s
- 30 channels Dedicate TS0 for CRC-4 error
checking, Frame Alignment Signal (FAS), NFAS, and
distant frame alarm indicator. Dedicate TS16 for
signalling (A,B,C, D on hook/off hook) and a
Multi Frame Alignment Signal (MFAS) - 31 channels Same as 30 channel, but TS16 is used
for voice/data. Signalling is accomplished by an
external method like SS7. - 32 channels All timeslots (TS) used for
voice/data
22Higher Order Multiplexing Hierarchy
2.048 Mbit/s
X32
560 Mbit/s
34.368 Mbit/s
8.448 Mbit/s
140 Mbit/s
64 Kbit/s
X32
(Each
Input
Channel)
X32
CH.2
CH.2
CH.2
X32
CH.3
CH.3
CH.3
CH.4
CH.4
CH.4
23Le Gerarchie trasmissive
Gerarchie PDH
Gerarchie SDH
TAXI (FDDI)
USA
Europa
USA SONET
Europa SDH
100 Mbps
ALTRI
E1 2.048 Mbps
STM-1 155.52 Mbps
T1 - DS1 1.544 Mbps
OC-3c / STS-3c 155.52 Mbps
25.1 Mbps
T3 - DS3 44.736 Mbps
E3 34.368 Mbps
STM-4 622.08 Mbps
OC-12c / STS-12c 622.08 Mbps
51 Mbps
E4 139.26 Mbps
STM-12 2.4 Gbps
OC-48c / STS-48c 2.4 Gbps
155.52 Mbps
24Struttura di Multiplazione ETSI
x 1
x N
VC-4
STM-N
AUG
AU-4
C-4
x 3
139264 Kbit/s
x 1
VC-3
TU-3
x 7
C-3
44736 Kbit/s
34368 Kbit/s
()
x 1
TU-2
VC-2
x 3
Pointer processing
C-12
TU-12
VC-12
Multiplexing
2048 Kbit/s
Aligning
C-11
VC-11
Mapping
1544 Kbit/s
() Disponibile per eventuali concatenazioni
FILE MULTETSI
25Frame Structure
125usec
125usec
F
F
F
STM-1 270 Columns
STM-4 1080 Columns
1
A1
A1
A1
A2
A2
A2
C1
C1
C1
Virtual Container
2
B1
E1
F1
3
D1
Section
D2
D3
4
Overhead
H2
H1
H1
H1
H2
H2
H3
H3
H3
Path
9 Rows
5
Overhead
K2
K1
B2
6
D5
D6
D4
7
D9
D6
D8
Administrative Unit
8
D11
D10
D12
9
E2
Z2
Z1
Z1
Z1
Z2
Z2
125usec
26CARATTERISTICHE DELLA TRASMISSIONE SDH
- Estensione della gerarchia plesiocrona
utilizzando bit rates più elevati resi
accessibili grazie alle tecnologie ottiche - FlessibilitÃ
- - Facilità di inserzione ed estrazione di
tributari - - Operazioni semplificate di multiplazione
- - Operazioni semplificate di riconfigurazione
- Possibilità di elevato grado di automazione nella
gestione delle reti trasmissione - Vasto insieme di bit di overhead facilmente
accessibili per supportare funzionalità di OAMP
Struttura gestionale particolarmente evoluta,
totalmente conforme ai principi della TMN e
dell' OSI MANAGEMENT
27Architettura per rete SDH
622 Mbit/s oppure 2.5 Gbit/s
SGT
DXC 4/4
LIVELLO 1
SGT
SGU
ADM-4
ADM-4
RED 1/0
Anello a 622 Mbit/s
ADM-4
ADM-4
ADM-4
LIVELLO 2
SGU
DXC
4/3/1
ADM-1
MPX-1
ADM-1
Anello a 155 Mbit/s
ADM-4
Anello a 155 Mbit/s
MPX-1
MPX-1
ADM-1
ADM-1
MPX-1
ADM-1
LIVELLO 3
28Collegamenti punto-punto (protezione 11 MSP)
TL
TL
Bridge permanente
E
Trib
Trib
Tx
S
Rx
RX
TX
E
Tx
Rx
TL
TL
R
Rx
Tx
Trib
Trib
TX
RX
S
R
Rx
Tx
Bridge permanente
29Anello Bidirezionale (protezione a livello di MS)
Condizione di funzionamento in caso di break di
linea
Rx
Tx
A
Tx
Rx
ADM
Tx
Rx
Tx
Rx
E
B
E-B
E-B
ADM
ADM
B-E
B-E
Rx
Tx
Tx
Rx
Rx
Rx
Tx
Tx
D
C
Tx
Rx
Rx
Tx
ADM
ADM
break di linea
30Gerarchia OAM
Virtual Channel Connection
VC Link
ATM Layer
F5 VC level
Virtual Path Connection
VP Link
F4 VP Level
Trasmission Path
PY Layer
F3 Trasmission level
Digital Section
F2 Digital Section Level
Regen.Section
F1 Regenerator Section level
Connecting Point
EndPoint
31Innovazione delle tecnologie
Rete di Trasporto tendenze evolutive (i)
- Incremento prestazioni e livello di integrazione
apparati SDH - Maggiore capacità , in termini di massimo numero
di porte, dei DXC (un valore attendibile per i
DXC 4/4 è 2048 porte) (tutti) - Maggiore livello di integrazione degli apparati
per ridurne il numero richiesto in rete e quindi
i costi (esercizio, gestione, impegno di spazio
...) (tutti) - Introduzione di apparati SDH compatti per
installazione presso la sede dellutente
(Alcatel, Marconi, Italtel) - Integrazione di funzionalità ATM e/o IP negli
apparati SDH (ADM e DXC) per un utilizzo più
efficiente della banda, facendo anche
multiplazione a livello di celle/pacchetti
anzichè solo di flussi SDH (Alcatel, Lucent) - Rapida evoluzione dei sistemi di linea ad alta
capacità - Disponibili sistemi di linea WDM per collegamenti
punto-punto fino a 40 - 100 Gbit/s e prevista
evoluzione fino ad alcune centinaia di Gbit/s
(Alcatel, Lucent, Ciena, Pirelli) - Presto disponibili funzioni di protezione ottica
(Alcatel, Lucent, Ciena, Pirelli) - Gestione integrata con la rete SDH (EM e NM
comuni) (Alcatel, Lucent)
32Innovazione delle tecnologie
Rete di Trasporto tendenze evolutive (ii)
- Optical Networking unopportunità per il futuro
- Tutti i costruttori sono impegnati nello sviluppo
di apparati per Optical Networking secondo le
seguenti fasi - 1999 OADM a lunghezze donda fisse -gt migliore
sfruttamento dei sistemi punto-punto, ma
soluzione rigida - 2000-2001 OADM configurabili -gt anelli WDM
assenza di standard - oltre 2001 OXC -gt reti magliate tecnologia
matura? convenienza? - Le reti metropolitane- regionali potranno
risultare trasparenti al formato dei segnali
trasportati - Per le reti di lunga distanza prevale la visione
di rete opaca (con transponder) - In attesa di veri OXC, sviluppo di DXC SDH con
limitate funzionalità di permutazione ottica
(piccola matrice ottica opaca integrata)
(Alcatel, Lucent)
33Sistemi di linea ad alta capacitÃ
- Caratteristiche
- Incremento della capacità trasmissiva su di una
tratta della rete per evitare la posa di nuove
fibre - Possibilità di realizzare collegamenti di lunga
distanza con luso di amplificatori ottici - Posizionamento dei costruttori
- Si distinguono diverse filosofie
- multiplazione WDM di canali a 10 Gbit/s (oggi 16
e in futuro 32-40) (Alcatel, Lucent) - multiplazione WDM di un numero molto elevato di
canali a 2.5 Gbit/s (oggi 40-64 e in futuro 128
ed oltre) (Ciena, Pirelli) - sviluppo di sistemi SDH a 40 Gbit/s e
successivamente multiplazione WDM di alcuni
canali a 40 Gbit/s (Alcatel, ma non è chiaro
quando sarà disponibile un sistema commerciale) - Tutti propongono funzioni di protezione ottica,
ma con soluzioni di tipo diverso - I fornitori di apparati SDH (Alcatel, Lucent,
Marconi, Italtel) propongono lintegrazione con i
loro sistemi di gestione della rete SDH (EM e NM
comuni) gli altri (Ciena, Pirelli) propongono un
loro EM da utilizzare da solo o collegato al NM
della rete SDH (di un altro costruttore) - Punti di attenzione
- Soluzioni proprietarie
- Occorre valutare la compatibilità dei sistemi WDM
con la fibra DS (effetti non lineari) per il loro
utilizzo sulla rete nazionale di Telecom Italia
34Optical Networking fase 1 OADM fissi
MUX WDM
MUX WDM
OADM
OLA
OLA
- Caratteristiche
- Estrazione/inserimento di alcune lunghezze donda
fisse su di un collegamento punto-punto - Consentono un utilizzo più efficiente dei sistemi
ad elevata capacità - Posizionamento dei costruttori
- Tutti i costruttori dichiarano di disporre di
OADM fissi entro il 1999 - Punti di attenzione
- Soluzioni proprietarie
- Scarsa flessibilità dellarchitettura di rete
derivante dalle limitazioni intrinseche
dellapparato
35Optical Networking fase 2 OADM configurabili
Anello WDM
OADM
- Caratteristiche
- Estrazione/inserimento di alcune lunghezze donda
selezionabili - Architetture di rete ad anello con protezione
ottica - Applicazione in reti regionali e metropolitane
- Disponibilità di una versione a basso costo per
reti metropolitane - Posizionamento dei costruttori
- Tutti stanno sviluppando OADM configurabili
- Prodotti commerciali previsti nel 2000-2001
- Punti di attenzione
- Necessari standard per realizzare ambienti
multi-vendor
36Optical Networking fase 3 OXC
OXC
OXC
Rete magliata WDM
OXC
OXC
- Caratteristiche
- Instradamento di lunghezze donda su reti
magliate - Interconnessione di anelli
- Applicazione in reti backbone
- Posizionamento dei costruttori
- Tutti stanno progettando apparati OXC
- Non vi sono previsioni affidabili sulla
disponibilità di questi apparati - Esistono proposte di DXC SDH con integrata una
matrice di permutazione ottica (integrazione fra
un DXC ed un piccolo OXC) (Alcatel, Lucent) - Punti di attenzione
- La tecnologia è matura per realizzare OXC di
dimensioni utili? - Occorre valutare la convenienza nellutilizzo di
OXC in funzione del traffico in rete
37Architettura di riferimento della rete SDH
nodo di transito dellarete nazionale (DXC
4/4)nodo di accesso dellarete nazionale (DXC
4/3/1e DXC 4/4)nodo di transito
trasmissivoregionale NTT (DXC 4/3/1) nodo
locale
Rete Nazionale31 nodi di accesso alla rete
nazionale (A1)12 nodi di transito (A2, A3)
Rete Regionale2º Livello (28 anelli)93 Nodi
di Transito Trasmissivo (NTT)1º Livello (166
anelli)518 nodi (NT)Livello 0circa 10.000
nodi
38Evoluzione della struttura della rete di trasporto
Livello ottico (AON)circa 25 nodi OXC Livello
di Transitomaglia di circa 30 nodi, di cui18
nodi di accesso alla rete nazinale (A1)
OXC / OADMnodo di transito dellarete
nazionale (DXC 4/4)nodo di accesso dellarete
nazionale (DXC 4/3/1e DXC 4/4)nodo di transito
trasmissivoregionale NTT (DXC 4/3/1) nodo
locale
Livello Regionalecirca 160 nodi di
transitotrasmissivo (NTT) Livello Localecirca
10.000 nodi
39WDM Network Elements
WDM
RINGS
LINE SYSTEMS
OXCs OPTICAL CROSSCONNECTS
Optical ADD/DROP
MULTIPLEXERS
40SISTEMA DI TRASMISSIONE BASATO SU WDM
Capacità totale S singoli canali
Data 1 Data 2 Data n
Data 1 Data 2 Data n
Tx _at_ l1
Rx 1
DEMUX
Tx _at_ l2
MUX
Rx 2
OA
OA
OA
Rx n
Tx _at_ ln
Rx _at_ losc
Tx _at_ losc
Canale di supervisione
Canale di supervisione
41TRASMETTITORE PER UN SISTEMA WDM
TL1
Tx
MUX accoppiatore selettivo oppure passivo
Terminali SDH, PDH, ..., con interfacce ottiche
Rx
Tx _at_ l2
TL2
Tx
MUX
Tx _at_ ln
Rx
TLn
Tx
- Con trasposizione della lunghezza donda
TL1
Tx _at_ l1
MUX
- Componenti chiave
- Sorgenti a lunghezza donda selezionata
- Amplificatori ottici
TL1
Tx _at_ l2
TL1
Tx _at_ ln
42RICEVITORE PER UN SISTEMA WDM
l1
Rx1
TL1
Si li
DEMUX
l2
Rx2
TL2
ln
l
Rxn
TLn
l1
Rx1
TL1
l2
Rx2
TL2
- Componenti chiave
- Demultiplexer ottico o selettore di l
- Amplificatore ottico
ln
Rxn
TLn
- Con splitter e filtri ottici
43AMPLIFICATORI OTTICI (EDFA) PER WDM
Fibra drogata con Erbio
WDM 1510/1550 nm
WDM 1510/1550 nm
Splitter 595
Splitter 595
OUT
IN
WDM 980/1550 nm
LD
LD
Laser di pompa
LD
PD
Canale di supervisione
Monitor del segnale OUT
Canale di supervisione
PD
Monitor del segnale IN
PD
ATC
APC
ATC
APC
- Applicazioni booster, di linea, preamplificatore
- Requisiti alta potenza di saturazione, banda di
guadagno piatta, basso rumore - Prospettive amplificatori con banda traslata
(1570 - 1610 nm) o ultra-larga (1530-1600 nm),
gain clamping
44ELEMENTI DI RETE PER OPTICAL NETWORKING
Optical Cross-Connect (OXC) Optical
Add-Drop Multiplexer (OADM)
45OPTICAL CROSS-CONNECT
- Componenti chiave
- Mux/demux Matrici spaziali
- Attenuatori per controllo di livello Convertitor
i di lunghezza donda - Amplificatori ottici Laser a lunghezza donda
selezionata
46WaveStarTM Bandwidth ManagerRing Integration -
16 Ring Office (STM-16 2-Fiber)
Today
Tomorrow
ADM
ADM
4 racks
20 racks
ring 9,10
ring 1,2
WaveStarTM Bandwidth Manager
16 STM-1
16 STM-1s
ring 1,2
ring 9,10
ring 3,4
ring 11,12
ring 5,6
ring 13,14
BB DACS
16 STM-1
16 STM-1
ring 3,4
ring 11,12
ring 7,8
ring 15,16
16 STM-1
64 STM-1s
- Reduces equipment costs by 30-60
- Reduces installation costs
- Dramatically reduces space requirements (70-85)
- Reduces network operations costs
ring 5,6
ring 13,14
16 STM-1s
64 STM-1s
16 STM-1
16 STM-1
ring 7,8
ring 15,16
47Lucent WaveStar BandWidth Manager
Optical Fabric
STM-1 Fabric
O/E Conv.
O/E Conv.
E/O Conv.
STM-16/64 Fabric
WDM MUX
WDM MUX
STM-1 Fabric
ATM Fabric
IP Router
- Significativa integrazione di funzioni diverse in
un solo apparato - Cross connect ottico opaco
- DXC a larga banda
- DXC 4/4
- Switch ATM
- Router IP
- Progetto analogo di Alcatel 2nd generation DXC
- Solo sulla carta o prodotto reale?
- Utile lintegrazione di DXC e OXC
- Lintegrazione di funzionalità ATM e IP può
essere utilizzata solo se si modifica
profondamente la struttura della rete di
trasporto. Serve realmente?
48Network Management Integration
ITM-NM
Other Vendor NMS
..
One Vision IDM
..
CORBA
SNM
WaveStarTM SNMS
SNM
EMS
EMS
One Common Interface
Embedded SDH Base
Embedded SONET Base
BWM
OLS400G
WAM
OADM
OLS40/ 80G
10G
2.5G
LCS
WaveStarTM CIT
49Ponti Radio per collegamenti dorsali SRT1
Integrazione nel TMN Italtel/Siemens Appar
ato field proven
4000 RT/anno
Elevato guadagno di sistema
gt60 km
- Completa copertura delle gamme di frequenza da 4
a 13 GHz - Opzione per raddoppio dI capacità con riuso dI
frequenza cocanale - Utilizzo di tecnologia davanguardia per
contrastare effetti di propagazione anomala - Diversità di spazio con nuovo combinatore WESt
- ATDE e XPIC realizzati con filtri adattativi
digitali - Commutazione con criteri di tipo Early Warning
50SXD nuovo crossconnect 4/4
- Matrice non bloccante per VC-4
- Capacità fino a 2048 porte STM-1 eq. protette
- Rispondente al C.T. 1435 di Telecom Italia
- Chiusura ed interconnessione di anelli multipli
fino ad STM-16 - Schemi di protezione evoluti (BSHR, drop and
continue, ) - Estese funzioni di supervisione (TCM)
- Amplificatori/preamplificatori ottici integrati
(interfacce STM-16) - Ottiche STM-16 colorate per applicazioni WDM
- Elevata comunanza HW/SW con i sistemi SXA e SLD.
Allarmi
2 MHz
EOW
OH
Q
F
(STM-64)
140 Mbit/s
STM-16
SXD
STM-1 el.
STM-4
STM-1
256 ( 256) STM-1 eq. (0.72 m2)
RED 4/4256 porte STM-1non protette (1.62m2)
-48/-60 V
Ingombri in pianta
1024 ( 1024) STM-1 eq. (1.80 m2)
51Introduzione di SXD nella rete nazionale
RED4/4
SXD
RED4/4
RED4/4
SXD
SXD
RED4/4
RED4/4
GestioneSGF
GestioneSGSDH
DXC4/3/1
Rete regionale e locale
52WL8 sistema WDM
- Fino a 8 x 2,5 Gbit/s per coppia di fibre con WDM
denso (ITU G.mcs) - Espandibile a 88 lunghezze donda mediante
sostituzione dellunità MUX/DEMUX nei terminali - Fino a 600 km senza rigenera-zione elettrica
- Tratte singole fino a 140 km (power budget di 40
dB) - Soluzione passiva per collega-menti metropolitani
(14 dB)
. . .
. . .
WTT8
WLT8
WLT8
WTT8
WLP8
WLP8
WLP8
WLT8 Terminale multi-lunghezza donda
WTT8 Transponder (opzionale)
WLT8 Amplificatore ottico di linea
SLT16/SLD16
SLT16/SLD16
53Add-drop ottico (OADM)
- Basato sullesperienza sistemistica e tecnologica
dei progetti preindustriali WOTAN e MOONE - Estensione ed integrazione dei sistemi WDM della
famiglia WL8 - Architettura espandibile per 8, 16, 32 portanti
ottiche - Gestione integrata con sistemi SDH
...
...
W-E MATRIX
WMUX
W M U X
...
...
E-W MATRIX
WDMUX
E-W SELECT
W
P
2.5 Gbit/sTRIB
2.5 Gbit/sTRIB
. . .