Синхронная оптическая сеть

Синхронная оптическая сеть ( SONET ) и синхронная цифровая иерархия ( SDH ) — это стандартизированные протоколы, которые передают несколько цифровых битовых потоков синхронно по оптическому волокну с использованием лазеров или высококогерентного света от светодиодов (LED). При низких скоростях передачи данные также могут передаваться через электрический интерфейс. Метод был разработан для замены системы плезиохронной цифровой иерархии (PDH) для передачи больших объемов телефонных звонков и трафика данных по одному и тому же волокну без проблем синхронизации.

SONET и SDH, которые, по сути, одинаковы, изначально были разработаны для передачи данных в канальном режиме (например, DS1 , DS3 ) из множества различных источников, но в первую очередь они были разработаны для поддержки несжатых голосовых сообщений с коммутацией каналов в реальном времени. в формате ПКМ . Основная трудность в этом до появления SONET/SDH заключалась в том, что источники синхронизации этих различных схем были разными. Это означало, что каждая цепь на самом деле работала с немного разной скоростью и с разной фазой. SONET/SDH позволял одновременно передавать множество различных каналов различного происхождения в рамках одного протокола формирования кадров. SONET/SDH сам по себе не является полноценным протоколом связи, а является транспортным протоколом (а не «транспортом» в смысле модели OSI ).

Из-за существенной нейтральности протокола SONET/SDH и функций, ориентированных на транспорт, SONET/SDH был выбран для транспортировки кадров фиксированной длины в асинхронном режиме передачи (ATM), также известных как ячейки. Он быстро развил структуры сопоставления и объединил контейнеры полезной нагрузки для транспортировки соединений ATM. Другими словами, для ATM (и, в конечном итоге, для других протоколов, таких как Ethernet ), внутренняя сложная структура, ранее использовавшаяся для транспортировки цепно-ориентированных соединений, была удалена и заменена большим и составным кадром (таким как STS-3c), в который ячейки ATM объединяются. Размещаются IP-пакеты или кадры Ethernet.

Стойки Alcatel STM-16 SDH мультиплексоров ввода-вывода

Сегодня широко используются как SDH, так и SONET: SONET в США и Канаде и SDH в остальном мире. Хотя стандарты SONET были разработаны до SDH, они считаются разновидностью SDH из-за большего проникновения SDH на мировой рынок. SONET подразделяется на четыре подуровня с некоторыми факторами, такими как путь, линия, секция и физический уровень.

Стандарт SDH был первоначально определен Европейским институтом стандартов электросвязи (ETSI) и официально оформлен как стандарты Международного союза электросвязи (ITU) G.707. Г.783 , Г.784, и G.803. Стандарт SONET был определен Telcordia. и стандарт T1.105 Американского национального института стандартов (ANSI). которые определяют набор форматов передачи и скорости передачи в диапазоне выше 51,840 Мбит/с.

Отличие от ПДХ

SDH отличается от плезиохронной цифровой иерархии (PDH) тем, что точные скорости, используемые для передачи данных по SONET/SDH, строго синхронизируются по всей сети с использованием атомных часов . Эта система синхронизации позволяет целым межстрановым сетям работать синхронно, значительно уменьшая объем необходимой буферизации между элементами сети. И SONET, и SDH могут использоваться для инкапсуляции более ранних стандартов цифровой передачи, таких как стандарт PDH, или их можно использовать для непосредственной поддержки либо асинхронного режима передачи (ATM), либо так называемой пакетной сети SONET/SDH (POS). Поэтому неверно думать о SDH или SONET как о протоколах связи сами по себе; они представляют собой универсальные транспортные контейнеры для передачи голоса и данных. Базовый формат сигнала SONET/SDH позволяет ему передавать множество различных услуг в своем виртуальном контейнере (VC), поскольку он обеспечивает гибкость полосы пропускания.

Обзор протокола

SONET и SDH часто используют разные термины для описания идентичных функций или функций. Это может вызвать путаницу и преувеличить их различия. За некоторыми исключениями, SDH можно рассматривать как расширенную версию SONET.

SONET — это набор транспортных контейнеров, которые позволяют доставлять различные протоколы, включая традиционную телефонию, ATM, Ethernet и трафик TCP/IP. Таким образом, SONET сам по себе не является собственным протоколом связи, и его не следует путать с тем, что он обязательно ориентирован на соединение в том смысле, в котором обычно используется этот термин.

Протокол представляет собой сильно мультиплексированную структуру, в которой заголовок чередуется между данными сложным образом. Это позволяет инкапсулированным данным иметь собственную частоту кадров и иметь возможность «плавать» относительно структуры и частоты кадров SDH/SONET. Такое чередование обеспечивает очень низкую задержку для инкапсулированных данных. Прохождение данных через оборудование может быть задержано максимум на 32 микросекунды (мкс) по сравнению с частотой кадров 125 мкс; многие конкурирующие протоколы буферизуют данные во время такой передачи как минимум на один кадр или пакет перед их отправкой. Дополнительное заполнение допускается для перемещения мультиплексированных данных в пределах общего кадра, поскольку данные синхронизируются с частотой, отличной от частоты кадров. Протокол усложняется из-за решения разрешить это заполнение на большинстве уровней структуры мультиплексирования, но это улучшает общую производительность.

Базовый блок трансмиссии

Базовой единицей формирования кадров в SDH является STM-1 (синхронный транспортный модуль уровня 1), который работает со скоростью 155,520 мегабит в секунду (Мбит/с). SONET называет это базовое устройство STS-3c (синхронный транспортный сигнал 3, объединенный). Когда STS-3c переносится поверх OC-3, его часто в разговорной речи называют OC-3c , но это не официальное обозначение в стандарте SONET, поскольку между STS-3c нет разницы на физическом уровне (т. е. оптическом). и 3 STS-1 в составе ОС-3.

SONET предлагает дополнительную базовую единицу передачи, STS-1 (синхронный транспортный сигнал 1) или OC-1 , работающую со скоростью 51,84 Мбит/с — ровно одну треть несущей STM-1/STS-3c/OC-3c. Эта скорость продиктована требованиями к полосе пропускания для телефонных речевых сигналов, закодированных в формате PCM: при этой скорости канал STS-1/OC-1 может передавать полосу пропускания, эквивалентную стандартному каналу DS-3 , который может передавать 672 64-кбит/с. голосовые каналы. В SONET сигнал STS-3c состоит из трех мультиплексированных сигналов STS-1; STS-3c может передаваться по сигналу OC-3. Некоторые производители также поддерживают SDH-эквивалент STS-1/OC-1, известный как STM-0.

Обрамление

При пакетной передаче данных, такой как Ethernet , кадр пакета обычно состоит из заголовка и полезной нагрузки . Первым передается заголовок, за ним следует полезная нагрузка (и, возможно, трейлер , например CRC ). В синхронных оптических сетях это немного меняется. Заголовок называется служебными данными и вместо того, чтобы передаваться перед полезной нагрузкой, чередуется с ней во время передачи. Передается часть служебной информации, затем часть полезной нагрузки, затем следующая часть служебной информации, затем следующая часть полезной нагрузки, пока не будет передан весь кадр.

В случае STS-1 размер кадра составляет 810 октетов , а размер кадра STM-1/STS-3c — 2430 октетов. Для STS-1 кадр передается в виде трех октетов служебной информации, за которой следуют 87 октетов полезной нагрузки. Это повторяется девять раз, пока не будет передано 810 октетов, что занимает 125 мкс . В случае STS-3c/STM-1, который работает в три раза быстрее, чем STS-1, передаются девять октетов служебной информации, за которыми следует 261 октет полезной нагрузки. Это также повторяется девять раз, пока не будет передано 2430 октетов, что также занимает 125 мкс . Как для SONET, так и для SDH это часто представляется графическим отображением кадра: в виде блока из 90 столбцов и девяти строк для STS-1 и 270 столбцов и девяти строк для STM1/STS-3c. Это представление выравнивает все столбцы служебных данных, поэтому служебные данные отображаются как непрерывный блок, как и полезные данные.

Внутренняя структура служебных данных и полезной нагрузки внутри кадра немного различается в SONET и SDH, и в стандартах используются разные термины для описания этих структур. Их стандарты очень похожи по реализации, что позволяет легко взаимодействовать между SDH и SONET при любой заданной полосе пропускания.

На практике термины STS-1 и OC-1 иногда используются как взаимозаменяемые, хотя обозначение OC относится к сигналу в его оптической форме. Поэтому неверно говорить, что OC-3 содержит 3 OC-1: можно сказать, что OC-3 содержит 3 STS-1.

SDH-кадр

Кадр STM-1. Первые девять столбцов содержат служебные данные и указатели. Для простоты кадр показан в виде прямоугольной структуры из 270 столбцов и девяти строк, однако протокол не передает байты в таком порядке.

Для простоты фрейм показан в виде прямоугольной структуры из 270 столбцов и девяти строк. Первые три строки и девять столбцов содержат заголовок секции регенератора (RSOH), а последние пять строк и девять столбцов содержат заголовок секции мультиплексирования (MSOH). Четвертая строка сверху содержит указатели.

Кадр синхронного транспортного модуля уровня 1 (STM-1) — это базовый формат передачи для SDH — первого уровня синхронной цифровой иерархии. Кадр STM-1 передается ровно за 125 мкс , следовательно, по оптоволоконному каналу OC-3 со скоростью 155,52 Мбит/с происходит 8000 кадров в секунду. Кадр STM-1 состоит из заголовка и указателей, а также полезной информации. Первые девять столбцов каждого кадра составляют указатели служебных данных раздела и административных единиц, а последние 261 столбец составляют полезную информацию. Указатели (байты H1, H2, H3) идентифицируют административные единицы (AU) в информационной полезной нагрузке. Таким образом, канал OC-3 может передавать полезную нагрузку со скоростью 150,336 Мбит/с после учета накладных расходов.

В информационной полезной нагрузке, которая имеет собственную структуру кадра из девяти строк и 261 столбца, содержатся административные единицы, идентифицируемые указателями. Также внутри административной единицы имеется один или несколько виртуальных контейнеров (VC). VC содержат служебные данные пути и полезную нагрузку VC. Первый столбец предназначен для служебных данных пути; за ним следует контейнер полезной нагрузки, который сам может перевозить другие контейнеры. Административные единицы могут иметь любое выравнивание фаз в кадре STM, и это выравнивание обозначается указателем в четвертой строке.

Заголовок секции (SOH) сигнала STM-1 делится на две части: заголовок секции регенератора (RSOH) и заголовок секции мультиплексирования (MSOH). Заголовки содержат информацию из самой системы передачи, которая используется для широкого спектра функций управления, таких как контроль качества передачи, обнаружение сбоев, управление сигнализациями, каналами передачи данных, каналами обслуживания и т. д.

Кадр STM является непрерывным и передается последовательным образом: побайтно, построчно.

Транспортные накладные расходы

Транспортные издержки используются для сигнализации и измерения частоты ошибок при передаче и состоят из следующего:

Накладные расходы по разделу

Называется заголовок секции регенератора (RSOH) в терминологии SDH: 27 октетов, содержащих информацию о структуре кадра, необходимой терминальному оборудованию.

Линия накладных расходов

Называемый заголовок мультиплексной секции (MSOH) в SDH: 45 октетов, содержащих информацию об исправлении ошибок и сообщениях автоматического защитного переключения (например, сообщения об аварийных сигналах и обслуживании), которые могут потребоваться в сети. Исправление ошибок включено для STM-16 и выше.

Указатель административной единицы (AU)

Указывает на расположение байта J1 в полезных данных (первый байт в виртуальном контейнере).

Виртуальный конверт пути

Данные, передаваемые из конца в конец, называются данными пути . Он состоит из двух компонентов:

Накладные расходы на полезную нагрузку (POH)

9 октетов используются для сквозной сигнализации и измерения ошибок.

Полезная нагрузка

Пользовательские данные (774 байта для STM-0/STS-1 или 2430 октетов для STM-1/STS-3c)

Для STS-1 полезная нагрузка называется конвертом синхронной полезной нагрузки (SPE), который, в свою очередь, имеет 18 заполняющих байтов, что приводит к емкости полезной нагрузки STS-1, равной 756 байтам.

Полезная нагрузка STS-1 предназначена для передачи полного кадра PDH DS3 . Когда DS3 входит в сеть SONET, служебные данные пути добавляются , и этот сетевой элемент SONET (NE) называется генератором пути и терминатором . SONET NE завершает линию, если он обрабатывает служебные данные линии. Обратите внимание, что там, где заканчивается линия или путь, заканчивается и раздел. Регенераторы SONET завершают раздел, но не пути или строку.

Полезную нагрузку STS-1 также можно разделить на семь виртуальных подчиненных групп (VTG). Затем каждый VTG можно разделить на четыре сигнала VT1.5 , каждый из которых может нести сигнал PDH DS1 . Вместо этого VTG можно разделить на три сигнала VT2 , каждый из которых может нести сигнал PDH E1 . SDH-эквивалентом VTG является TUG-2; VT1.5 эквивалентен VC-11, а VT2 эквивалентен VC-12.

Три сигнала STS-1 могут быть мультиплексированы с помощью мультиплексирования с временным разделением , чтобы сформировать следующий уровень иерархии SONET, OC-3 (STS-3), работающий со скоростью 155,52 Мбит/с. Сигнал мультиплексируется путем чередования байтов трех кадров STS-1 для формирования кадра STS-3, содержащего 2430 байт и передаваемого за 125 мкс .

Цепи с более высокой скоростью образуются путем последовательного объединения множества более медленных цепей, причем их скорость всегда сразу очевидна из их обозначения. Например, четыре сигнала STS-3 или AU4 могут быть объединены в сигнал со скоростью 622,08 Мбит/с, обозначенный OC-12 или STM-4 .

Чаще всего используется канал OC-768 или STM-256 с самой высокой скоростью , который работает со скоростью чуть менее 38,5 Гбит/с. Если проблема исчерпания волокна вызывает беспокойство, несколько сигналов SONET могут передаваться на нескольких длинах волн по одной паре волокон с помощью мультиплексирования с разделением по длине волны , включая плотное мультиплексирование с разделением по длине волны (DWDM) и грубое мультиплексирование с разделением по длине волны (CWDM). Схемы DWDM являются основой всех современных подводных кабельных систем связи и других цепей дальней связи.

SONET/SDH и связь с 10 Gigabit Ethernet

Другой тип высокоскоростной сети передачи данных — это 10-гигабитный Ethernet (10GbE). Gigabit Альянс Ethernet создал два варианта 10 Gigabit Ethernet: вариант для локальной сети ( LAN PHY ) со скоростью линии 10,3125 Гбит/с и вариант для глобальной сети ( WAN PHY ) с той же скоростью линии, что и OC-192/STM- 64 (9 953 280 кбит/с). Вариант WAN PHY инкапсулирует данные Ethernet с использованием облегченного кадра SDH/SONET, чтобы быть совместимым на низком уровне с оборудованием, предназначенным для передачи сигналов SDH/SONET, тогда как вариант LAN PHY инкапсулирует данные Ethernet с использованием 64B/66B линейного кодирования .

Однако 10-гигабитный Ethernet явно не обеспечивает никакой совместимости на уровне битового потока с другими системами SDH/SONET. Это отличается от транспондеров системы WDM, включая системы как грубого, так и плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (CWDM и DWDM), которые в настоящее время поддерживают сигналы SONET OC-192, которые обычно могут поддерживать 10-гигабитный Ethernet с тонким кадром SONET.

Скорость передачи данных SONET/SDH

SONET/SDH Обозначения и пропускная способность

Уровень оптической несущей SONET	Формат кадра SONET	Уровень SDH и формат кадра	Пропускная способность полезной нагрузки ( кбит/с )	Скорость линии (кбит/с)
ОС-1	СТС-1	СТМ-0	50,112	51,840
ОС-3	СТС-3	СТМ-1	150,336	155,520
ОС-12	СТС-12	СТМ-4	601,344	622,080
ОС-24	СТС-24	–	1,202,688	1,244,160
ОС-48	СТС-48	СТМ-16	2,405,376	2,488,320
ОС-192	СТС-192	СТМ-64	9,621,504	9,953,280
ОС-768	СТС-768	СТМ-256	38,486,016	39,813,120

Пропускная способность пользователя не должна вычитать накладные расходы на пути из пропускной способности полезной нагрузки, но пропускная способность накладных расходов на пути является переменной в зависимости от типов кросс-соединений, построенных в оптической системе.

Обратите внимание, что увеличение скорости передачи данных начинается со 155 Мбит/с и увеличивается в четыре раза. Единственным исключением является OC-24, который стандартизирован в ANSI T1.105, но не является стандартной скоростью SDH в ITU-T G.707. Другие тарифы, такие как OC-9, OC-18, OC-36, OC-96 и OC-1536, определены, но обычно не используются; большинство из них считаются осиротевшими.

Физический уровень

Физический уровень относится к первому уровню сетевой модели OSI. Уровни ATM и SDH представляют собой уровень секции регенератора, уровень цифровой линии, уровень пути передачи, уровень виртуального пути и уровень виртуального канала. Физический уровень моделируется на трех основных объектах: тракте передачи, цифровой линии и секции регенератора. Секция регенератора относится к секции и фотонным слоям. Фотонный уровень является самым низким уровнем SONET и отвечает за передачу битов в физическую среду. Уровень секции отвечает за генерацию правильных кадров STS-N, которые должны передаваться по физической среде. Он занимается такими вопросами, как правильное создание структуры, мониторинг ошибок, обслуживание разделов и порядок заказа. Линейный уровень обеспечивает надежную транспортировку полезной нагрузки и служебных данных, генерируемых уровнем пути. Он обеспечивает синхронизацию и мультиплексирование для нескольких путей. Он изменяет служебные биты, относящиеся к контролю качества. Уровень пути — это уровень самого высокого уровня SONET. Он принимает данные для передачи и преобразует их в сигналы, необходимые линейному уровню, а также добавляет или изменяет биты заголовка пути для мониторинга производительности и защитного переключения.

Протоколы управления сетью SONET/SDH

См. Также: Сеть управления телекоммуникациями.

Общая функциональность

Системы управления сетью используются для настройки и мониторинга оборудования SDH и SONET локально или удаленно.

Системы состоят из трех основных частей, которые более подробно рассматриваются ниже:

• Программное обеспечение, работающее на «терминале системы управления сетью», например, на рабочей станции, тупом терминале или ноутбуке, расположенном в АТС/центральном офисе.
• Транспортировка данных управления сетью между «терминалом системы управления сетью» и оборудованием SONET/SDH, например, с использованием протоколов TL1/Q3.
• Передача данных управления сетью между оборудованием SDH/SONET с использованием «выделенных встроенных каналов передачи данных» (DCC) в пределах секции и служебных данных линии.

При этом к основным функциям управления сетью относятся:

Обеспечение сети и сетевых элементов

Чтобы распределить полосу пропускания по сети, необходимо настроить каждый сетевой элемент. Хотя это можно сделать локально, через специальный интерфейс, обычно это делается через систему управления сетью (находящуюся на более высоком уровне), которая, в свою очередь, работает через сеть управления сетью SONET/SDH.

Обновление программного обеспечения

Обновление программного обеспечения сетевых элементов осуществляется в основном через сеть управления SONET/SDH на современном оборудовании.

Управление производительностью

Сетевые элементы имеют очень большой набор стандартов управления производительностью. Критерии управления производительностью позволяют не только контролировать состояние отдельных элементов сети, но и изолировать и выявлять большинство сетевых дефектов или сбоев. Программное обеспечение более высокого уровня для мониторинга и управления сетью обеспечивает правильную фильтрацию и устранение неполадок управления производительностью всей сети, что позволяет быстро выявлять и устранять дефекты и сбои.

Рассмотрим три части, определенные выше:

Терминал системы управления сетью

Локальный интерфейс Craft

Местные «специалисты» (инженеры телефонных сетей) могут получить доступ к сетевому элементу SDH/SONET через «рабочий порт» и подавать команды через простой терминал или программу эмуляции терминала, работающую на ноутбуке. Этот интерфейс также можно подключить к консольному серверу , что позволит осуществлять удаленное внешнее управление и ведение журналов .

Система управления сетью (находится на более высоком уровне)

Зачастую это программное обеспечение, работающее на рабочей станции и охватывающее ряд сетевых элементов SDH/SONET.

Протоколы TL1/Q3

ТУ1

Оборудование SONET часто управляется с помощью протокола TL1 . TL1 — это телекоммуникационный язык для управления и реконфигурации сетевых элементов SONET. Командный язык, используемый сетевым элементом SONET, например TL1, должен передаваться другими протоколами управления, такими как SNMP , CORBA или XML .

Q3

Управление SDH в основном осуществляется с использованием набора протоколов интерфейса Q3, определенного в рекомендациях ITU Q.811 и Q.812. Благодаря сближению SONET и SDH в архитектуре матрицы коммутации и сетевых элементов новые реализации также предлагают TL1.

Большинство сетевых элементов SONET имеют ограниченное количество определенных интерфейсов управления:

TL1 Электрический интерфейс

Электрический интерфейс, часто коаксиальный кабель сопротивлением 50 Ом , отправляет команды SONET TL1 из локальной сети управления, физически расположенной в центральном офисе , где расположен сетевой элемент SONET. Это предназначено для локального управления этим сетевым элементом и, возможно, удаленного управления другими сетевыми элементами SONET.

Выделенные встроенные каналы передачи данных (ВКД)

SONET и SDH имеют выделенные каналы передачи данных (DCC) внутри секции и линейные служебные данные для трафика управления. Обычно служебные данные секции ( секция регенератора используются в SDH). Согласно ITU-T G.7712, для управления используются три режима:

• IP Стек только , использующий PPP в качестве канала передачи данных
• Стек только OSI , использующий LAP-D в качестве канала передачи данных
• Двойной стек (IP+OSI) с использованием PPP или LAP-D с функциями туннелирования для связи между стеками.

Для обработки всех возможных каналов и сигналов управления большинство современных сетевых элементов содержат маршрутизатор для сетевых команд и базовых протоколов (данных).

Оборудование

С развитием чипсетов SONET и SDH традиционные категории сетевых элементов больше не различаются. Тем не менее, поскольку сетевые архитектуры остались относительно неизменными, даже новое оборудование (включая платформы предоставления мультисервисных услуг ) можно исследовать в свете архитектур, которые оно будет поддерживать. Таким образом, имеет смысл рассматривать как новое, так и традиционное оборудование с точки зрения старых категорий.

Регенератор

Традиционные регенераторы завершают заголовок секции, но не линию или путь. Регенераторы расширяют дальние маршруты аналогично большинству регенераторов, преобразуя оптический сигнал, который уже прошел большое расстояние, в электрический формат, а затем ретранслируя регенерированный сигнал высокой мощности.

С конца 1990-х годов регенераторы в значительной степени были заменены оптическими усилителями . Кроме того, часть функций регенераторов была реализована транспондерами систем мультиплексирования с разделением по длине волны.

Мультиплексор и демультиплексор STS

Мультиплексор и демультиплексор STS обеспечивают интерфейс между электрической подчиненной сетью и оптической сетью.

Мультиплексор добавления-вывода

Мультиплексоры ввода-вывода (ADM) являются наиболее распространенным типом сетевых элементов. Традиционные ADM были разработаны для поддержки одной из сетевых архитектур, хотя системы нового поколения часто могут поддерживать несколько архитектур, иногда одновременно. ADM традиционно имеют высокоскоростную сторону (где поддерживается сигнал с полной линейной скоростью) и низкоскоростную сторону , которая может состоять из электрических и оптических интерфейсов. Низкоскоростная сторона принимает низкоскоростные сигналы, которые мультиплексируются сетевым элементом и отправляются с высокоскоростной стороны, или наоборот.

Цифровая кроссовая система

Современные цифровые кроссовые системы (DCS или DXC) поддерживают многочисленные высокоскоростные сигналы и позволяют осуществлять перекрестное соединение DS1, DS3 и даже STS-3/12c и т. д. от любого входа к любому выходу. Усовершенствованные DCS могут одновременно поддерживать множество слагающих колец.

Сетевые архитектуры

SONET и SDH имеют ограниченное количество определенных архитектур. Эти архитектуры обеспечивают эффективное использование полосы пропускания, а также защиту (т. е. возможность передавать трафик даже в случае сбоя части сети) и имеют основополагающее значение для глобального развертывания SONET и SDH для перемещения цифрового трафика. Каждое соединение SDH/SONET на оптическом физическом уровне использует два оптических волокна, независимо от скорости передачи.

Линейное автоматическое защитное переключение

Линейное автоматическое защитное переключение (APS), также известное как 1+1 , включает четыре волокна: два рабочих волокна (по одному в каждом направлении) и два защитных волокна. Коммутация основана на состоянии линии и может быть однонаправленной (каждое направление переключается независимо) или двунаправленной (когда сетевые элементы на каждом конце согласовывают друг друга так, что оба направления обычно передаются по одной и той же паре волокон).

Однонаправленное кольцо с коммутацией путей

В однонаправленных кольцах с коммутацией путей (UPSR) две резервные (на уровне пути) копии защищенного трафика передаются в любом направлении по кольцу. Селектор на выходном узле определяет, какая копия имеет наивысшее качество, и использует эту копию, таким образом справляясь, если одна копия ухудшится из-за обрыва волокна или другого сбоя. UPSR обычно располагаются ближе к краю сети, поэтому их иногда называют коллекторными кольцами . Поскольку одни и те же данные передаются по кольцу в обоих направлениях, общая пропускная способность UPSR равна скорости линии N кольца OC -N . Например, в кольце OC-3 с 3 STS-1, используемыми для транспортировки 3 DS-3 от входного узла A к выходному узлу D , 100 процентов пропускной способности кольца ( N =3) будут использоваться узлами A и D. . Любые другие узлы в кольце могут действовать только как транзитные узлы. SDH-эквивалентом UPSR является защита подсетевых подключений (SNCP); SNCP не навязывает кольцевую топологию, но может также использоваться в ячеистых топологиях.

Двунаправленное кольцо с коммутацией линий

Кольцо с двунаправленной коммутацией линий (BLSR) бывает двух разновидностей: BLSR с двумя волокнами и BLSR с четырьмя волокнами. BLSR переключаются на линейном уровне. В отличие от UPSR, BLSR не отправляет избыточные копии от входа к выходу. Скорее, узлы кольца, соседние с местом сбоя, перенаправляют трафик «дальним путем» вокруг кольца по защитным волокнам. BLSR обменивают стоимость и сложность на эффективность использования полосы пропускания, а также на способность поддерживать «дополнительный трафик», который можно вытеснить при возникновении события защитного переключения. В четырехволоконном кольце могут поддерживаться как отказы одного узла, так и отказы нескольких линий, поскольку отказ или действие по техническому обслуживанию на одной линии приводит к использованию защитного волокна, соединяющего два узла, а не закольчиванию его по кольцу.

BLSR могут работать в пределах мегаполиса или, зачастую, перемещать трафик между муниципалитетами. Поскольку BLSR не отправляет избыточные копии от входа к выходу, общая пропускная способность, которую может поддерживать BLSR, не ограничивается скоростью линии N кольца OC -N и фактически может быть больше N в зависимости от структуры трафика на канале. кольцо. В лучшем случае весь трафик идет между соседними узлами. Худший случай — когда весь трафик в кольце исходит из одного узла, т. е. BLSR выполняет функцию коллекторного кольца. В этом случае полоса пропускания, которую может поддерживать кольцо, равна скорости линии N кольца OC -N . Вот почему BLSR редко, если вообще когда-либо, развертываются в кольцах коллекторов, но часто развертываются во внутриофисных кольцах. SDH-эквивалент BLSR называется мультиплексным защитным кольцом с общим разделом (MS-SPRING).

Синхронизация

Источники тактовой частоты, используемые для синхронизации в телекоммуникационных сетях, оцениваются по качеству, обычно называемому стратом . Обычно сетевой элемент использует доступный ему уровень наивысшего качества, который можно определить путем мониторинга сообщений о состоянии синхронизации (SSM) выбранных источников синхронизации.

Источниками синхронизации, доступными сетевому элементу, являются:

Местное внешнее время

Он генерируется атомными цезиевыми часами или спутниковыми часами устройством, находящимся в том же центральном офисе, что и сетевой элемент. Интерфейс часто представляет собой DS1, сообщения о состоянии синхронизации поступают от часов и помещаются в заголовок DS1.

Линейное определение времени

Сетевой элемент может выбрать (или настроить) получение своего времени на уровне линии, отслеживая байты состояния синхронизации S1 для обеспечения качества.

Держись

В крайнем случае, при отсутствии более качественной синхронизации, сетевой элемент может перейти в режим удержания до тех пор, пока более качественная внешняя синхронизация снова не станет доступной. В этом режиме сетевой элемент использует в качестве эталона свои собственные схемы синхронизации.

Временные петли

Петля синхронизации возникает, когда каждый сетевой элемент в сети получает свою синхронизацию от других сетевых элементов, при этом ни один из них не является «главным» источником синхронизации. Эта сетевая петля в конечном итоге увидит, что ее собственная синхронизация «уплывает» от любых внешних сетей, что приводит к загадочным битовым ошибкам и, в конечном итоге, в худших случаях, к массовой потере трафика. Источник подобных ошибок может быть трудно диагностировать. В общем, правильно настроенная сеть никогда не должна оказаться в цикле синхронизации, но некоторые классы скрытых сбоев, тем не менее, могут вызвать эту проблему.

SONET/SDH следующего поколения

Развитие SONET/SDH изначально было обусловлено необходимостью транспортировать несколько сигналов PDH, таких как DS1, E1, DS3 и E3, вместе с другими группами мультиплексированного с импульсно-кодовой модуляцией со скоростью речевого трафика 64 кбит/с. Еще одним ранним применением была возможность передачи трафика банкоматов. Для поддержки больших полос пропускания ATM была разработана конкатенация, при которой меньшие контейнеры мультиплексирования (например, STS-1) обратно мультиплексируются для создания более крупного контейнера (например, STS-3c) для поддержки больших каналов, ориентированных на данные.

Однако одной из проблем традиционной конкатенации является негибкость. В зависимости от смеси данных и голосового трафика, который необходимо передать, может остаться большой объем неиспользованной полосы пропускания из-за фиксированных размеров объединенных контейнеров. Например, установка соединения Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с внутри контейнера STS-3c со скоростью 155 Мбит/с приводит к значительным потерям. Более важным является необходимость того, чтобы все промежуточные элементы сети поддерживали недавно введенные размеры конкатенации. Эта проблема была решена с введением виртуальной конкатенации.

Виртуальная конкатенация (VCAT) позволяет осуществлять более произвольную сборку контейнеров мультиплексирования более низкого порядка, создавая более крупные контейнеры достаточно произвольного размера (например, 100 Мбит/с) без необходимости использования промежуточных сетевых элементов для поддержки этой конкретной формы конкатенации. Виртуальная конкатенация использует протоколы X.86 или Generic Framing Процедура (GFP) для отображения полезных данных произвольной полосы пропускания в виртуально объединенный контейнер.

Схема регулировки пропускной способности канала (LCAS) позволяет динамически изменять пропускную способность посредством динамической виртуальной конкатенации, мультиплексирования контейнеров на основе краткосрочных потребностей в пропускной способности сети.

Набор протоколов SONET/SDH следующего поколения, которые обеспечивают транспортировку Ethernet, называется Ethernet через SONET/SDH (EoS).

Конец жизни и выход на пенсию

SONET/SDH использовался провайдерами доступа в Интернет для крупных клиентов и больше не является конкурентоспособным в предоставлении частных каналов. В течение последнего десятилетия (2020 г.) развитие застопорилось, и как поставщики оборудования, так и операторы сетей SONET/SDH переходят на другие технологии, такие как OTN и глобальный Ethernet.

British Telecom недавно (март 2020 г.) закрыла свои продукты KiloStream и Mega Stream, которые были последними крупномасштабными вариантами использования BT SDH. BT также прекратила новые подключения к своей сети SDH, что указывает на скорое прекращение предоставления услуг.

См. также

• Список пропускной способности устройства
• Маршрутизация и назначение длины волны
• Многоволновая оптическая сеть
• Оптическая ячеистая сеть
• Оптическая транспортная сеть
• Удаленная индикация ошибок
• G.709
• Трансмукс
• доступ в Интернет

Внешние ссылки

• Понимание SONET/SDH
• Учебник по SDH/SONET Королевского университета Белфаста. Архивировано 20 сентября 2005 г. в Wayback Machine.
• Карманный справочник по SDH от Acterna/JDSU
• Карманный справочник по SONET от Acterna/JDSU
• Домашняя страница Сонета
• Форма совместимости SONET (SIF)
• Справочник по скорости сетевого подключения
• SDH нового поколения: будущее выглядит светлым
• Будущее SONET/SDH (pdf)
• Telcordia GR-253-CORE, Транспортные системы SONET: общие общие критерии
• Telcordia GR-499-CORE, Общие требования к транспортным системам (TSGR): Общие требования
• ANSI T1.105: SONET — базовое описание, включая структуру мультиплексирования, скорости и форматы
• ANSI T1.119/ATIS PP 0900119.01.2006: SONET – эксплуатация, администрирование, обслуживание и обеспечение (OAM&P) – связь
• Рекомендация ITU-T G.707: Интерфейс сетевого узла для синхронной цифровой иерархии (SDH)
• Рекомендация ITU-T G.783: Характеристики функциональных блоков оборудования синхронной цифровой иерархии (SDH)
• Рекомендация ITU-T G.803: Архитектура транспортных сетей на основе синхронной цифровой иерархии (SDH)