PRÁCTICA 1: Módulo TIMS STS-1 MUX

Diego Andrés Cuji, Paúl Arpi

October 13, 2012

1 Objetivos1. Determinar el funcionamiento del módulo TIMS STS-1 y sus principales

características.

2. Describir las entradas y salidas del módulo TIMS STS-1.

3. Entender el funcionamiento del Switch Mode y del Bit Substitution.

4. Determine the function and characteristics of the TIMS STS-1 module.

5. Analyze the inputs and outputs of the TIMS STS-1 module.

6. Analyze the module functions and determine the exact function of eachone.

7. Test the module features and analyze the frame obtained in each case.

2 Marco Teórico

2.1 Definición de MultiplexaciónEn telecomunicaciones, la multiplexación es la combinación de dos o más canalesde información en un solo medio de transmisión usando un dispositivo llamadomultiplexor1.

2.2 ADC (Analog to Digital Converter)Un conversor analógico-digital es un dispositivo electrónico capaz de convertiruna entrada analógica de voltaje en un valor binario. Se utiliza en equiposelectrónicos como computadora, grabadores de sonido y de vídeo, y equiposde telecomunicaciones. La señal analógica, que varía de forma continua en eltiempo, se conecta a la entrada del dispositivo y se somete a un muestreo a unavelocidad fija, obteniéndose así una señal digital a la salida del mismo2.

1Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/Multiplexación2http://es.wikipedia.org/wiki/Conversor_analógico-digital

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2.3 Fundamentos de SONET/SDHSONET del acrónimo en inglés Synchronous Optical Network, se trata de unestándar para el transporte de telecomunicaciones en redes de Fibra Óptica3.

Define una tecnología para el transporte de señales de diferentes capacidadesa través de una jerarquía óptica síncrona y flexible.

Esto se logra por medio de un esquema de multiplexado por interpolaciónde bytes. La interpolación de bytes simplifica la multiplexación y ofrece unaadministración de la red extremo a extremo.

La señal básica la conocemos como señal de nivel 1 o también STS-1 (Syn-chronous Transport Signal level 1). Está formada por un conjunto de 810 bytesdistribuidos en 9 filas de 90 bytes. Este conjunto es transmitido cada 125 mi-crosegundos, correspondientes a la velocidad del canal telefónico básico de 64Kbps, por lo que la velocidad binaria de la señal STS-1 es 51,84 Mbps4.

Las ventajas que describe SONET son las siguientes:

1. La creciente flexibilidad de configuración y disponibilidad de ancho debanda SONET.

2. Definición de un formato síncrono de multiplexación.

3. Monitorizado de rendimiento de extremo a extremo.

4. Soporte de nuevos servicios de alta velocidad.

3 Materiales y MódulosPara la presente práctica se utilizó el equipo de laboratorio EMONANET TIMS-301, y los siguientes módulos:

1. Variable DC

2. Master Signals

3. Audio Oscillator

4. SONET/SDH TIMS-STS-1 MUX3Network Recovery. Jean Phillipe Vasseur. MIT. 20044Tomado de: http://es.wikipedia.org/wiki/SONET

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4 Diagrama de Bloques y Diagrama Modular

Figure 1: Diagrama Modular de la Primera Parte

Figure 2: Diagrama de Bloques de la Primera Parte

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Figure 3: Práctica con el equipo EMONA NET TIMS-301

5 Desarrollo

5.1 Procedimiento 1: Preparación5.1.1 Reconocer la Trama STS-1

La Trama STS-1 está conformada por 40-bits, los cuales se distribuyen de lasiguiente manera:

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Figure 4: Trama STS-1

5.1.2 Partes del Módulo SONET/SDH

A continuación se describen cada una de las entradas/salidas del módulo SONET/SDH.

Figure 5: Módulo SONET-SDH

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Table 1: Descripción de Entrada y Salidas del Módulo SONET-SDH

5.1.3 Utilidad de la señal FS

La señal FS (Frame Sync) indica el comienzo y final de la Trama STS-1, por loque es de gran utilidad.

5.1.4 Trama SONET real

En el mundo real, la trama SONET esta formada por un conjunto de 8105 bytesdistribuidos en 9 filas de 90 bytes.

5Información tomada de: http://es.wikipedia.org/wiki/SONET

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Figure 6: Estructura Real de una Trama Sonet

5.2 Procedimiento 2: Encabezamientos FalsosFormar un encabezado falso en los datos de la carga útil, variando el voltaje deDC en la entrada correspondiente.

Primero se pone el valor VDC igual a cero, y observamos que se tiene unencabezado falso (10101010b) en el segundo byte.

Figure 7: Encabezado con un VDC = 0

Después se elige un valor VDC menor a cero, y el encabezado falso continúacon un valor binario de 10101010b.

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Figure 8: Encabezado con un VDC menor a cero.

Finalmente se elige un valor VDC mayor a cero, y observamos que el en-cabezado falso persiste con un valor binario de 10101010b.

Figure 9: Encabezado con un VDC mayor a cero.

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5.2.1 Se puede evitar que la carga útil genere falsos encabezamien-tos?

Como lo visto en las figuras anteriormente mostradas, cuando la carga útilvaría, los falsos encabezamientos continúan generándose, por lo tanto se puedeasegurar es imposible evitarlos al variar los datos de carga útil.

5.2.2 Defina algunas reglas para que el receptor pueda sincronizarcon falsos encabezamientos.

Las reglas son las siguientes:

1. Tomar en cuenta el FS, ya que nos indica el inicio de la Trama.

2. Contar los primeros 8 bits del encabezado.

3. Los siguientes 8 bits corresponden al Encabezado Falso.

4. Después, los siguientes 24 bits corresponden a la Carga Útil.

5.3 Procedimiento 3: Detección de encabezados falsosConfigurar el switch mode en la posición 1 y compruebe que en la trama dedatos aparece un encabezado falso, detectar en que byte se detecta el mismo.

5.3.1 Switch Mode en posición 1: Generación de falsos encabezados

En la posición 1 del Switch Mode se genera un falso encabezado en el segundobyte.

Figure 10: Encabezado Falso

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5.3.2 Switch Mode en posición 2:

En la posición 2 del Switch Mode, se observa que el bit menos significativo delsegundo byte que es de FLAGS, tiene un valor de 1 binario.

Figure 11: Bit de Control está en Alto “1"

5.3.3 Switch Mode en posición 3:

En la posición 3 del Switch Mode, se observa que el bit menos significativo delsegundo byte que es de FLAGS, tiene ahora un valor de 0 binario.

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Figure 12: Bit de Control está en Bajo “0"

5.4 Procedimiento 4: Determinación del funcionamientodel BIT SUBSTITUTION

5.4.1 Diagrama de Bloques y Modular

Figure 13: Diagrama Modular Segunda Parte

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Figure 14: Diagrama de Bloques Segunda Parte

5.4.2 Bits de los Datos de Carga Útil en Cero Binario

Se coloca el BIT SUB en OFF, luego se varía el voltaje DC hasta obtener enlos datos de la carga útil el valor de cero binario en cada byte correspondientea las entradas.

Figure 15: Bits de los Datos de Carga Útil en “0"

5.4.3 Bits substituidos

Se configura el BIT SUB en ON se observa que el nuevo valor es de 92 h.

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Figure 16: Bits Sustituidos cuando la carga útil fue 00h

Según las especificaciones del módulo SONET/STS-1 MUX, se tienen lossiguientes valores:

Figure 17: Tabla del BIT SUBSTITUTION TIMS STS-1 MUX

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5.4.4 Primera prueba realizada con el BIT SUBSTITUTION

Con el BIT SUB en OFF, se varía el valor de VDC hasta obtener un valor de40h, del tercer byte que corresponde a la IN1.

Figure 18: Caso 1: BIT SUB OFF

Se coloca el BIT SUB en ON y se observa que el valor cambió a c4h, com-probando los valores de la Tabla anteriormente mostrada.

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Figure 19: Caso 1: BIT SUB ON

5.4.5 Segunda Prueba realizada con el BIT SUBSTITUTION

Con el BIT SUB en OFF, se varía el valor de VDC hasta obtener un valor de7eh, del tercer byte que corresponde a la IN1.

Figure 20: Caso 2: BIT SUB OFF

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Se coloca el BIT SUB en ON y se observa que el valor cambió a eah, com-probando los valores de la Tabla anteriormente mostrada.

Figure 21: Caso 2: BIT SUB ON

5.4.6 Tercera Prueba realizada con el BIT SUBSTITUTION

Con el BIT SUB en OFF, se varía el valor de VDC hasta obtener un valor de47h, del tercer byte que corresponde a la IN1.

Figure 22: Caso 3: BIT SUB OFF

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Se coloca el BIT SUB en ON y se observa que el valor cambió a d6h, com-probando los valores de la Tabla anteriormente mostrada

Figure 23: Caso 3: BIT SUB ON

5.4.7 Cuarta Prueba realizada con el BIT SUBSTITUTION

Con el BIT SUB en OFF, se varía el valor de VDC hasta obtener un valor de61h, del tercer byte que corresponde a la IN1.

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Figure 24: Caso 4: BIT SUB OFF

Se coloca el BIT SUB en ON y se observa que el valor cambió a e5h, com-probando los valores de la Tabla anteriormente mostrada

Figure 25: Caso 4: BIT SUB ON

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6 Conclusiones1. Luego de haber realizado la presente práctica, se pudo entender el fun-

cionamiento de módulo TIMS STS-1, el cual tiene a su salida una tramaSTS-1 de 40 bits de longitud, de los cuales el primer byte corresponde aencabezado, el segundo byte es de FLAGS y los tres bytes restantes cor-responden a los Datos. Los datos binarios provienen de tres conversoresanalógico digital de 8 bits.

2. Se comprobó que se puede generar encabezados falsos, los cuales aparecenen el segundo byte de la trama, en lugar del byte de FLAGS, además sepudo verificar que dicho encabezado falso no se puede evitar al variar losdatos de la Carga Útil.

3. De igual manera se pudo verificar el funcionamiento del BIT SUBSTITU-TION con el cual se tiene una representación de 7-bits PCM cuando estáOFF y luego de 8-bits cuando se encuentra en ON.

4. After completing this practice could understand the functioning of moduleTIMS STS-1, which has at its output an STS-1 frame of 40 bits long, whichcorresponds to the first header byte, the second byte FLAGS is and thethree remaining bytes correspond to the data. The binary data from threedigital analog converters of 8 bits.

5. It was found that can generate false headers, which appear in the secondbyte of the frame, instead of the FLAGS byte, and it was verified that thefake header can not be avoided by varying data payload.

6. Similarly, it is possible to verify the operation of the BIT SUBSTITUTIONwith which we have a representation of 7-bit PCM when OFF and then8-bits when it is ON.

7. In the current practice the recognition of the TIMS STS-1 module fea-tures gave a clear idea of the different uses that can be applied for suchmodule. It gave a clear idea of SONET frames in a communication systemby testing the different module configurations and switch modes and ana-lyzing the results obtained compared to the predicted results on the user’smanual. The tested functions gave that the module has a high reliabilityby meeting the established espectatives.

References[1] SONET, October 2012. Page Version ID: 59686104.

[2] Steven Shepard. SONET/SDH Demystified. McGraw-Hill Prof Med/Tech,July 2001.

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[3] Jean-Philippe Vasseur, Mario Pickavet, and Piet Demeester. Network Recov-ery: Protection and Restoration of Optical, SONET-SDH, IP, and MPLS.Elsevier, July 2004.

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