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SDH/WDM/Optical Networking

SDH/WDM/Optical Networking. 김재근 kimjg@etri.re.kr 교환 • 전송기술연구소 한국전자통신연구원. 목차. 디지털 전송과 동기식 전송 디지털 전송기술 개요 동기식 전송기술 일반 완전 광통신망으로의 진화 통신망의 고속화와 광통신 완전광통신망 개념 구조 IP 기반의 광 네트워킹 IP Over ATM/SDH/WDM Optical Internet 기술개발 현황. 디지털 전송과 동기식 전송. 순서. 디지틀 전송기술 개요 디지틀 전송 원리 다중화 방식

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Presentation Transcript

  1. SDH/WDM/Optical Networking 김재근 kimjg@etri.re.kr 교환•전송기술연구소 한국전자통신연구원

  2. 목차 • 디지털 전송과 동기식 전송 디지털 전송기술 개요 동기식 전송기술 일반 • 완전 광통신망으로의 진화 통신망의 고속화와 광통신 완전광통신망 개념 구조 • IP기반의 광 네트워킹 IP Over ATM/SDH/WDM Optical Internet 기술개발 현황

  3. 디지털 전송과 동기식 전송

  4. 순서 • 디지틀 전송기술 개요 • 디지틀 전송 원리 • 다중화 방식 • 비동기식 다중 : PDH • 동기식 다중 : SDH • 동기식 전송망 일반

  5. 디지틀전송개요 통신망 모델(계층구조) • 통신망구성의 3대요소: 전송, 교환, 단말 • 통신망 구성: 액세스계, 전달계, 서비스계 IN TMN Data Communication Network Terminal Terminal Exahange Tramsmission Equipment Link IN: Intelligent Network TMN: Telecommunication Network 가입자전송계 국간전송계

  6. 디지틀전송개요 전송방식의 분류 다중방식 전송방식 전달형태 Statistical Multiplex PTM Packet Multiplex 비동기식전송 Deterministic Multiplex ATM Asynchronous Multiplex Time Division Multiplex 동기식전송 STM Synchronous Multiplex Wavelength Division Multiplex PTM: Packet Transfer Mode ATM: Asynchronous Transfer Mode STM: Synchronous Transfer Mode

  7. 디지틀전송개요 전송 서비스의 종류 형 태 전형 망 종 류 음성 MUX 서비스통합다중 (integrated MUX) 데이타 영상 PTP 단순 다중 (Static MUX) MUX PTP ADM 분기결합 (Add-Drop MUX) PTMP DCS 교차연결 (Cross-Connect) PTMP

  8. 선로 복호기 디지틀전송원리 디지틀 전송 원리 • 정의: 사용자에게 직접제공되는 서비스가 아닌 망제공자에게 제공되는 서비스 선로 버퍼 프래이밍 부호기 스터핑제어 Write CLK 신호다중 Read CLK 수신클럭 재생 오버헤드 위상 비교 저속부 고속부 망동기 클 럭 선로 선로 버퍼 부호기 복호기 리프래이밍 Write CLK 신호역다중 송신클럭 Read CLK 오버헤드 생성기

  9. 디지틀전송원리 선로부호화 방식 • 사용목적: 양질의 전송품질 유지 • 선로부호 요구조건 • 저주파 차단영향이 좋고, • 점유대역 폭이 좁고, • 타이밍 추출이 용이하고, • 전송 에러감시가 용이하고, • 부/복호기의 회로구성이 간단해야 함. • 부호종류 • Level Coding: NRZ, Bipolar Coding: AMI • Binary N Zero Substitution(BnZS): B3ZS, B8ZS • Ternary Coding: 4B3T • Block Coding: 4B/5B, 8B/10B • Digital Biphase • Code Mark Inversion(CMI)

  10. 디지틀전송원리 신호동기방식 • 위상(비트)동기 : 수신클럭 재생 + 수신데이타 복구 • 프레임(채널)동기 :회선 동기 • 주파수(망)동기 : 시스템(망노드)간 클럭 동기 수신데이타재생 RX 탄성 버퍼 프래임 정렬 TX Read CLK Write CLK 수신클럭 재생 위상비교 스터핑제어 시스템 클럭생성 (PLL) 망동기 기준클럭

  11. 디지틀전송원리 전송 타이밍 지터 • 지터의 정의: 유의 순간에 임의의 디지틀신호 타이밍이 원 신호의 생성 타이밍으로 부터 벗어나는 현상 • 지터의 발생원인 및 지터제거회로: • 수신기의 동기회로상의 잡음, 간섭 • 신호경로의 길이 변화, 전파속도의 변화 • 불규칙적인 타이밍 정보 송신클럭 수신클럭 지터량(크기) 유의순간 지터크기 위상비교기 저역필터 VCO 수신클럭복구 Phase Locked Loop 1/N Write CLK Read CLK RX 탄성버퍼 TX

  12. 디지틀전송원리 망동기 방식 • Plesiochronous(독립동기) • 망노드의 클럭을 서로 독립적으로 운용(국제간 연결) • Pulse Stuffing • 두 클럭간의 차이를 더미(Dummy)정보로 채움(비동기식다중) • Network Master • 단일 기준 주파수를 전용분배망을 통해서 각 노드에 동시에 전달 • Mutual Synchronization • 모든 망노드간에 클럭정보를 상호 교환하여 동기클럭 추출 • 각 노드로 부터의 입력 주파수들을 평균한 클럭 이용 • Master-Slave • 망노드들의 클럭을 계층적 주-부클럭 관계로 적용 • 클럭 전송 주 루트의 장애시에 대비하여 예비 루트 확보, 적용

  13. 디지틀전송원리 신호 다중화 방식 메세지다중 패킷다중 프래임재정의 통계적다중 고정프래임 회선다중

  14. 다중화방식 비동기식 다중원리 • 대상신호: 정확도 오차범위내의 신호 • 다중방식: Bit by Bit 다중 • 입력속도차 보상: Pulse Stuffing • 단계적인 다중 Dummy Bit 99+1 Hz 99 Hz Input #1 97+3 Hz 97 Hz 400Hz Input #2 Bit by Bit Interleaving SYNDES 98+2 Hz 98 Hz Input #3 100+0 Hz 100 Hz Input #4 100 Hz Stuffing Control Reference

  15. . . . . 다중화방식 비동기식 다중(DSn)프래임 구조 • 예: DS2신호 (Fs) DS2프래임: 1176 bits DS1#1 버퍼 Mo C1 Fo C1 C1 F1 (Fr+a) (48I) (48I) (48I) (48I) (48I) (48I) 0 스터핑제어 (48I) (48I) (48I) (48I) (48I) (48I) 1 다중화 (DS2) (48I) (48I) (48I) (48I) (48I) (48I) 1 DS1#4 (48I) 버퍼 (48I) (48I) (48I) (48I) (48I) (Fr+b) x : 스터핑위치비트 스터핑제어 프래임제어 C: Stuffing Control(S:111) M: Master Frame F: Sequence Frame X: Alarm Indication

  16. 다중화방식 동기식다중 원리 • 가상컨테이너(Virtual Container) 개념에 의한 다중 • 포인터에 의한 프래임동기 • 다중계위와는 무관한 한단계 다중

  17. 다중화방식 VC개념의 다중 • 비동기식 다중: Bit by Bit Interleaving • VC기반 동기식 다중: Byte by Byte Interleaving DS1 DS2 DS3 DSn : Stuffing Control + Bit by Bit Interleaving Multiplexing VC1 DS1 DS2 DS3 VC2 STM-N VC3 Mapping

  18. 다중화방식 포인터 동기방식 • 비동기식 다중: 프래임 정렬 • 동기식다중: 포인터 지시 이용 Frame F1+x1 F2 F1+x2 F2 F2 F1+x3 + Stuffing bits F2 Switching, X-connect F1+x4 F2(= F1+xi+Stuffing bits) > (F1+xi)max FAS: Frame Alignment Signal VCn FRAME TU/AUn FRAME POINTER Pointer Indication MUX, Switch, X-conn

  19. 다중화방식 한단계 다중 • 비동기식 다중: 단계적인 다중 • 동기식 다중: 한단계 다중 DS1 DS2 DS3 DS4 # 1 155Mb/s 155Mb/s x N MUX # N 155Mb/s

  20. 다중화방식 동기식다중(STM-N)프레임구조 270 x N columns(bytes) 9 x N 261 x N 1 Section Overhead (SOH) STM-N PAYLOAD (VCn 또는 ATM Cell) 3 9 Rows 4 AU PTR 5 Section Overhead (SOH) 9 125us • 9 X 270xN의 정방형 구조 • SOH : 중계/다중구간의 OAM을 위한 오헤드 • AU PTR : AU3/4 포인터 • STM Payload : 정보 전달 영역(유료부하공간)

  21. 다중화방식 풍부한 오버헤드의 확보 • 비동기식 다중 : 최소 오버헤드 • 동기식 다중 : 망 지능화 소요 오버헤드 Frame Bit, Stuffing Control, Alarm Indication 9 column A1 A1 A1 A2 A2 A2 JO X* X* R S O H B1 E1 F1 X X P A Y L O A D D1 D2 D3 Adminstrative Unit Pointer(s) B2 B2 B2 K1 K2 D4 D5 D6 M S O H D7 D8 D9 D10 D11 D12 S1 M1 E2 X X X :Bytes reserved national use* :Unscrambled bytes :Media dependant bytes An : 프래임패턴, JO : 구간추적, En : 타합선, B : BIP, Dn : DCC F1 : 사용자 채널, S1 : 동기메세지, M1 : 원격에러표시, Kn : APS/AIS/FERF

  22. 다중화방식 SDH 다중화 구조 xN x1 1396264Kb/s AUG VC-4 STM-N AU-4 C-4 AUG x3 x1 TU-3 TUG-3 VC-3 44736Kb/s 34868Kb/s x3 x7 AU-3 AU3 AU-3 AU-3 AU3 VC-3 C-3 6312Kt/s x7 TU-2 TU-2 C-2 VC-2 TU-2 x1 x3 TUG-2 2048Kb/s Multiplexing C-12 TU-12 TU-2 VC-12 TU-2 Mapping x4 1544Kb/s TU-2 TU-1 VC-11 TU-2 C-11 • 국내 계위 C1 VC1 TU1 TUG2 VC3 • C3 VC3 AU3 STM-N • ATM-C4 VC4 AU STM-N

  23. 다중화방식 디지틀 전송 체계 • 비동기식 디지틀 전송쳬계(PDH) • 동기식 디지틀 전송체계(SDH) 564.998Mb/s 139.264Mb/s 44.736Mb/s 6.312Mb/s 1.544Mb/s DS5 4:1 DS4 3:1 4:1 34.368Mb/s 8.448Mb/s 2.048Mb/s 북미<-->유럽 DS3 7:1 4:1 DS2 4:1 4:1 3:1 DS1 STM-64 STM-16 STM-4 STM-1 9953.28Gb/s 2488.32Gb/s 622.080Mb/s 155.520Mb/s 4:1 16:1 4:1 16:1 64:1 4:1

  24. 동기식전송망일반 SDH전송망의 레이어 개념 DSn 경로 LO VCn DSn DSn LO VCn 경로 STM-N HO HO VCn 경로 VCn 전송구간 STM-N 전송구간 HO VCn 경로 LO VCn 경로 경로종단 중계 PDH 경로

  25. 동기식전송망일반 SDH 유지보수 체계 n 유지보수신호 l AIS(Alarm Indication Signal) l RDI(Remote Defect Indication) l RFI(Remote Failure Indication) n 유지보수신호의 전파체계 하위경로(LVCn)구간 상위경로(HVCn)구간 다중구간(STM-N) 중계구간 West East X X X X X X X RST RST RST 상위 저위 MST MST 상위 저위 PTE PTE PTE PTE 장애검출 MS-AIS AU-AIS MS-RDI TU-AIS VC-3/4RDI VC-1/2 RDI PTE:Path Termination Equipment

  26. 동기식전송망일반 선로/경로 보호절체 개념 • 1 + 1 절체 • 1 : n 절체 Bridge Switching Working Line/Path X Protection Line/Path Working Line/Path X Protection Line/Path Line : STM-N 선로, Path : VCn 경로

  27. APS (N:1) 동기식전송망일반 선로 절체 (1:n Route Diversity) • 망구성: 운용선로와 지리적으로 분리된 보호선로 구성 • 장애복구 특성 • 운용선로 장애시 전용보호선로 이용 • 실시간 복구(50ms 이내) B국 A국 Working Route APS X Fiber Cut (N:1) Diverse Protection Route C국 APS: Automatic Protection Switch

  28. 동기식전송망일반 단방향 경로절체(UPSR: Unidirectional Path Switched Ring)) • 단방향성: 동일 링상에 송.수신 신호의 동시 존재 • 망복구특성: • 망복구 특성: 송신트래픽은 양방향 동시 전송 • 수신트래픽은 WR과 PR중에서 선택 • 실시간 망복구(50ms이내) Working Ring(WR) Protection Ring(PR) SDH Optical Ring X Fiber Cut 2:1 Switch 1:2 Bridge

  29. 동기식전송망일반 양방향선로절체(BLSR/2F: Bidirectional Line Switched Ring /N-Fiber) Working Channwl T2,1 T1,4 Protection Channel • 양방향성: 양 링상에 송.수신 트래픽이 각각 존재 • 망복구특성: • 동일 링상에 운용채널과 보호채널이 동시에 존재 • 링장애시 장애구간 양측 노드에서 루프백 • 실시간 복구(50ms 이내) T2,1 Node 1 SDH Optical Ring Node 4 Looping Node 3 X Node 2 Fiber Cut Looping

  30. 동기식전송망일반 메쉬형 망복구(SHM: Self Healing Mesh) OS DCS 트래픽 경로 데이타 경로 우회 경로 DCS DCS X DCS: Digital Cross-connect System OS: Operating System • 망복구특성 : 장애경로/선로 단위로 dynamic rerouting • 복구 제어 (집중/분산제어) 복잡 • 장애복구시간이 다소 늦음(1.5초-수분)

  31. 동기식전송망일반 SDH망의 관리프로토콜 • TMN 프로토콜 스텍

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