Seção: Tutoriais Transmissão

A hierarquia SDH foi concebida para uma arquitetura de multiplexação síncrona. Cada canal opera com um relógio sincronizado com os relógios dos outros canais, e é sincronizado com o equipamento multiplex através de um processo de justificação de bit e encapsulamento da informação (contêiner).

A esse contêiner é adicionado um cabeçalho (POH), que o caracteriza e indica sua localização no frame, e forma-se então um contêiner virtual (VC - Virtual Container) para cada canal.

O SDH pode transportar também os diferentes tipos de sinais PDH, através do frame padronizado denominado STM-N (Syncronous Transport Module), utilizado tanto para sinais elétricos como para sinais ópticos. Atualmente o padrão SDH utiliza frames STM-N com as seguintes taxas de bits: 155520 Mbit/s (STM-1 elétrico ou óptico), 622080 Mbit/s (STM-4 óptico), 2488320 Mbit/s ou 2,5 Gbit/s (STM-16 óptico) e 9953280 Mbit/s ou 10 Gbit/s (STM-64 óptico).

Os diversos canais multiplexados (VC's) normalmente são chamados de tributários, e os sinais de transporte gerados (STM-N) são chamados de agregados ou sinais de linha.

Os itens a seguir detalham as características mais relevantes da tecnologia SDH.

Sincronismo

As redes SDH formam um sistema síncrono onde todos os relógios de seus equipamentos têm, em média, a mesma freqüência. O relógio de cada equipamento, chamado de relógio secundário ou escravo, pode ser rastreado até o relógio principal da rede, chamado também de mestre, garantindo a distribuição e qualidade do sinal de sincronismo.

A manutenção de uma boa referência de relógio permite que os sinais STM-1 mantenham sua taxa de 155 Mbit/s estável, e que vários sinais STM-1 síncronos possam ser multiplexados sem a necessidade de inserção de bits, sendo facilmente acessados em sinais STM-N de maior taxa de bits.

Também os sinais síncronos de menores taxas de bits, encapsulados nos VC's, podem ser multiplexados sem a necessidade de inserção de bits para compor os sinais STM-1, e podem ser facilmente acessados e recuperados.

O uso de ponteiros em conjunto com buffers permite acomodar as eventuais diferenças de fase e freqüência dos canais durante o processo de multiplexação. Os ponteiros possuem campos específicos para armazenar os bits ou bytes em excesso ou para indicar a falta destes durante o processo de sincronização (justificação). Os buffers permitem que esse processo ocorra sem a perda de informação armazenando e mantendo o sinal original.

Desta forma, é extremamente importante a qualidade e a manutenção do sinal de sincronismo para o sucesso da rede e dos serviços prestados a partir dela. O tutorial do Teleco Sincronismo na Rede SDH trata com maiores detalhes deste tema.

Estrutura em Camadas

O padrão SDH foi desenvolvido usando a abordagem cliente/servidor e sua arquitetura de administração e supervisão procurou apoiar-se no modelo de camadas OSI (ISO), permitindo que a supervisão do transporte de informações seja feita através de camadas hierarquizadas.

Do ponto de vista de rede, essas camadas são representadas conforme a figura a seguir. Para um determinado serviço caracterizado por sua origem e destino e por uma taxa de bits conhecida, são identificados os tipos de funcionalidades e as camadas envolvidas para executa-lo.

Entende-se por Via o caminho percorrido pelo sinal entre a origem e o destino. Nesse caminho o sinal é acondicionado no frame SDH que faz o seu transporte através de todos os equipamentos da rede nessa rota. Em cada equipamento, de acordo com a sua função, o frame é processado pelas camadas adequadas para ser restaurado ou para extrair ou inserir novos serviços.

Em cada etapa desse processo a informações de administração e supervisão do SDH são geradas e inseridas no frame.

O modelo em camadas para um determinado equipamento da rede é apresentado na figura a seguir.

A camada do meio de transmissão é dependente do meio utilizado, e por isso foi dividida em 2 camadas distintas: meio físico e seção. A camada do meio físico realiza o condicionamento do sinal de acordo com esse meio, seja ele óptico ou elétrico.

A camada de seção também está dividida em 2 novas camadas. A seção de regeneração é responsável pelo processamento dos frames em todos os equipamentos da rede, sejam eles de passagem, de extração ou inserção de tributários, ou de terminação de via. A seção de multiplexação é responsável pelo processamento fim-a-fim dos frames nos equipamentos de extração ou inserção de tributários, ou de terminação de via.

A camada de via está divida alta ordem e baixa ordem. Nessa camada cada VC é uma estrutura com a informação útil (contêiner) e um cabeçalho que o caracteriza (POH). Na via de baixa ordem cada VC contém um único contêiner e seu cabeçalho (VC-1x, VC-2 ou VC-3). Na via de alta ordem um VC pode conter um único contêiner e seu cabeçalho (VC-3 ou VC-4), ou um conjunto de contêineres de menor ordem e o respectivo cabeçalho.

A camada de circuito realiza o condicionamento da informação útil retirada do contêiner para a interface elétrica ou óptica definida para cada serviço a ser fornecido pelo equipamento.

Estrutura do Frame

O frame SDH tem tamanho padrão para cada hierarquia. Cada frame constitui uma unidade para fins de administração e supervisão da transmissão no sistema. Esses frames são transmitidos a uma taxa de 8000 frames por segundo (8000 Hz).

O frame SDH para a hierarquia STM-1, por exemplo, tem 2430 bytes, organizados em 9 linhas com 270 colunas de bytes, os quais são transmitidos serialmente linha a linha da esquerda para a direita, e de cima para baixo. Sua estrutura básica é apresentada na figura a seguir.

O cabeçalho (overhead) é composto por 3 tipos de estruturas:

• RSOH (Regenerator Section Overhead), processado em cada equipamento da rede, contém informações de alinhamento de frame, identificação de frame, monitoração de erro de regeneração, alarmes físicos externos ao equipamento, e supervisão de sistema. Contém também um canal de voz, para comunicação de técnicos entre equipamentos.
• MSOH (Multiplex Section Overhead), processado apenas em equipamentos onde existe inserção (add) ou retirada (drop) de canais multiplexados, contém informações de monitoração e indicação de erros de multiplexação, controle de chaveamento de mecanismos de proteção, monitoração de sincronismo e gerência de sistema.
• POH (Path Overhead), processado em cada equipamento, possui os ponteiros que indicam onde se localiza o primeiro byte do(s) VC(s) dentro da área de informação útil (payload) do frame, e eventuais bytes provenientes de justificação desse(s) VC(s).

A incorporação dos ponteiros nas estruturas dos VC's do frame SDH permite que mesmos sinais com diferenças de fase e freqüência possam ser transportados num mesmo frame, já que essas diferenças são acomodadas em bytes específicos do POH através do processo de justificação.

Ressalta-se, entretanto, que essas diferenças deve atender as especificações estabelecidas pelas recomendações do ITU-T para o SDH.

Processo de Multiplexação

A figura a seguir apresenta o processo de multiplexação dos canais tributários no frame SDH.

O processo de multiplexação dos canais tributários no frame SDH tem os seguintes passos:

• Mapeamento, onde os tributários são sincronizados com o equipamento multiplex (justificação de bit), encapsulados e recebem seus ponteiros (POH) para formar os VC's;
• Alinhamento, onde os VC's recebem novos ponteiros para formarem as unidades TU (Tributary Unit) ou AU (Administrative Unit), para permitir que o primeiro byte do VC seja localizado;
• Multiplexação byte a byte, onde os VC's de baixa ordem são agrupados para compor os VC's de alta ordem ou os VC's de alta ordem são processados para formar os AUG (Administrative Unit Group);
• Preenchimento, onde, na falta de tributários configurados ou para completar o espaço restante de tributários de baixa ordem, são adicionados bits sem informação para completar o frame.

Nos equipamentos do padrão SDH o processo de multiplexação normalmente é executado pela matriz de conexão cruzada (Cross-connect Matrix). A capacidade desta matriz para compor os frames SDH com canais de taxas de bits diversas define, de fato, a capacidade do equipamento.

Normalmente os equipamentos com sinais agregados de taxas de bits até STM-4 (622 Mbit/s) possuem matrizes com capacidade para multiplexar canais com taxa de bits de 2 Mbit/s até 155 Mbit/s. Os equipamentos com sinais agregados de taxas de bits superiores a STM-4 (622 Mbit/s) possuem matrizes com capacidade para multiplexar canais com taxa mínima de 155 Mbit/s.