Синхронная оптическая сеть - Synchronous optical networking

Синхронная оптическая сеть (СОНЕТ) и синхронная цифровая иерархия (SDH) являются стандартизированными протоколами, которые передают несколько цифровой битовые потоки синхронно над оптоволокно с помощью лазеры или очень последовательный свет от светодиоды (Светодиоды). На низком скорости передачи данные также могут передаваться через электрический интерфейс. Метод был разработан для замены плезиохронная цифровая иерархия (PDH) система для транспортировки большого количества телефон звонки и данные трафик по тому же волокну без проблем синхронизации.

SONET и SDH, по сути, одно и то же, изначально были разработаны для транспортировки контурный режим коммуникации (например, DS1, DS3 ) из множества различных источников, но в первую очередь они были разработаны для поддержки несжатого голоса с коммутацией каналов в реальном времени, закодированного в PCM формат.[1] Основная трудность при выполнении этого до SONET / SDH заключалась в том, что источники синхронизации этих различных цепей были разными. Это означало, что каждая схема фактически работала с немного разной скоростью и с разной фазой. SONET / SDH позволяет одновременно транспортировать множество различных каналов разного происхождения в рамках одного протокола кадрирования. SONET / SDH сам по себе не является полным протоколом связи, а является транспортным протоколом (а не «транспортом» в Модель OSI смысл).

Благодаря существенной нейтральности протокола SONET / SDH и транспортно-ориентированным функциям, SONET / SDH был очевидным выбором для транспортировки фиксированной длины. асинхронный режим передачи (ATM) кадры, также известные как ячейки. Он быстро развил структуры отображения и объединил контейнеры с полезной нагрузкой для транспортировки соединений ATM. Другими словами, для банкоматов (и, возможно, других протоколов, таких как Ethernet ) внутренняя сложная структура, ранее использовавшаяся для передачи схемно-ориентированных соединений, была удалена и заменена большим сцепленным фреймом (например, STS-3c), в который помещаются ячейки ATM, IP-пакеты или фреймы Ethernet.

Стеллажи из Alcatel STM-16 SDH мультиплексоры ввода-вывода

Сегодня широко используются как SDH, так и SONET: SONET в Соединенные Штаты и Канада, и SDH в остальном мире. Хотя стандарты SONET были разработаны до SDH, он считается разновидностью SDH из-за более широкого проникновения SDH на мировой рынок. SONET подразделяется на четыре подуровня с некоторыми факторами, такими как путь, линия, участок и физический уровень.

Стандарт SDH изначально был определен Европейский институт телекоммуникационных стандартов (ETSI) и оформляется как Международный союз электросвязи (ITU) стандарты G.707,[2] G.783,[3] G.784,[4] и G.803.[5][6] Стандарт SONET был определен Telcordia[7] и Американский национальный институт стандартов (ANSI) стандарт T1.105.[6][8] которые определяют набор форматов передачи и скорости передачи в диапазоне выше 51,840 Мбит / с.

Отличие от PDH

SDH отличается от Плезиохронная цифровая иерархия (PDH) в том смысле, что точные скорости, которые используются для передачи данных по SONET / SDH, строго синхронизированный по всей сети, используя атомные часы. Этот система синхронизации позволяет целым межгосударственным сетям работать синхронно, значительно сокращая объем буферизации, необходимой между элементами в сети. Для этого могут использоваться как SONET, так и SDH. инкапсулировать более ранние стандарты цифровой передачи, такие как стандарт PDH, или они могут использоваться для прямой поддержки либо асинхронного режима передачи (ATM), либо так называемого пакет через SONET / SDH (POS) сети. Следовательно, неправильно 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 переносить множество различных услуг в своем виртуальном контейнере (VC), поскольку он имеет гибкую полосу пропускания.

Обзор протокола

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

SONET - это набор транспортных контейнеров, которые обеспечивают доставку различных протоколов, включая традиционную телефонию, ATM, Ethernet и TCP / IP. Следовательно, SONET сам по себе не является собственным протоколом связи, и его не следует путать как обязательный ориентированный на соединение в том смысле, в котором этот термин обычно используется.

Протокол представляет собой сильно мультиплексированную структуру с заголовок сложным образом чередуются между данными. Это позволяет инкапсулированным данным иметь собственную частоту кадров и иметь возможность «плавать» относительно структуры и скорости кадров SDH / SONET. Такое чередование позволяет очень низкое задержка для инкапсулированных данных. Передача данных через оборудование может быть задержана не более чем на 32 секунды.микросекунды (мкс) по сравнению с частотой кадров 125 мкс; многие конкурирующие протоколы буферизуют данные во время таких переходов по крайней мере для одного кадра или пакета перед их отправкой. Допускается дополнительное заполнение для перемещения мультиплексированных данных в рамках общего кадрирования, поскольку данные синхронизируются с частотой, отличной от частоты кадров. Протокол стал более сложным из-за решения разрешить такое заполнение на большинстве уровней структуры мультиплексирования, но это улучшает общую производительность.

Базовый блок трансмиссии

Базовая единица кадрирования в SDH - это СТМ-1 (Синхронный транспортный модуль, уровень 1), который работает на уровне 155.520 мегабит в секунду (Мбит / с). SONET обозначает этот базовый блок как STS-3c (синхронный транспортный сигнал 3, сцепленный). Когда STS-3c переносится через OC-3, его часто в разговорной речи называют OC-3c, но это не официальное обозначение в стандарте SONET, поскольку нет разницы на физическом уровне (т.е. оптическом) между STS-3c и 3 STS-1, переносимыми в OC-3.

SONET предлагает дополнительную базовую единицу передачи, STS-1 (синхронный транспортный сигнал 1) или OC-1, работающая со скоростью 51,84 Мбит / с - ровно треть несущей STM-1 / STS-3c / OC-3c. Эта скорость продиктована требованиями к полосе пропускания для телефонных голосовых сигналов с кодировкой PCM: на этой скорости канал STS-1 / OC-1 может передавать полосу пропускания, эквивалентную стандартной DS-3 канал, который может передавать 672 голосовых канала со скоростью 64 кбит / с.[1] 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, например Ethernet, кадр пакета обычно состоит из заголовок и полезная нагрузка. Заголовок передается первым, за ним следует полезная нагрузка (и, возможно, трейлер, например CRC ). В синхронных оптических сетях это немного изменено. Заголовок называется накладные расходы, и вместо того, чтобы быть переданным перед полезной нагрузкой, перемежается с ней во время передачи. Передается часть служебных данных, затем часть служебных данных, затем следующая часть служебных данных, затем следующая часть служебных данных, пока не будет передан весь кадр.

В случае STS-1 кадр равен 810 октеты по размеру, тогда как размер кадра STM-1 / STS-3c составляет 2430 октетов. Для STS-1 кадр передается как три октета служебной информации, за которыми следуют 87 октетов полезной нагрузки. Это повторяется девять раз, пока не будет передано 810 октетов, что займет 125мкс. В случае STS-3c / STM-1, который работает в три раза быстрее, чем STS-1, передаются девять октетов служебных данных, за которыми следует 261 октет полезной нагрузки. Это также повторяется девять раз, пока не будет передано 2430 октетов, также потребуется 125мкс. И для SONET, 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 полезная нагрузка.

Внутренняя структура служебных данных и полезной нагрузки в кадре немного отличается между SONET и SDH, и в стандартах используются разные термины для описания этих структур. Их стандарты чрезвычайно похожи по реализации, что упрощает взаимодействие между SDH и SONET при любой заданной полосе пропускания.

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

Кадр SDH

Кадр СТМ-1. Первые девять столбцов содержат служебные данные и указатели. Для простоты кадр показан в виде прямоугольной структуры из 270 столбцов и девяти строк, но протокол не передает байты в этом порядке.
Для простоты фрейм показан в виде прямоугольной структуры из 270 столбцов и девяти строк. Первые три строки и девять столбцов содержат служебные данные секции регенератора (RSOH), а последние пять строк и девять столбцов содержат служебные данные секции мультиплексирования (MSOH). Четвертая строка сверху содержит указатели.

Кадр синхронного транспортного модуля, уровень 1 (STM-1) является основным форматом передачи для SDH - первого уровня синхронной цифровой иерархии. Кадр STM-1 передается ровно за 125мкс Таким образом, на оптоволоконном канале OC-3 со скоростью 155,52 Мбит / с скорость передачи составляет 8000 кадров в секунду.[nb 1] Кадр STM-1 состоит из служебных данных 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 пределах полезной информации. Таким образом, канал OC-3 может нести полезную нагрузку 150,336 Мбит / с с учетом накладных расходов.[nb 2]

Внутри информационного наполнения, имеющего собственную структуру кадра из девяти строк и 261 столбца, находятся административные единицы, обозначенные указателями. Также внутри административной единицы находится 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 нести другие контейнеры. Административные единицы могут иметь любое выравнивание фаз в кадре STM, и это выравнивание указывается указателем в строке четыре.

Заголовок секции (SOH) сигнала STM-1 делится на две части: накладные расходы секции регенератора (RSOH) и накладные расходы мультиплексной секции (MSOH). Служебные данные содержат информацию от самой системы передачи, которая используется для широкого круга функций управления, таких как мониторинг качества передачи, обнаружение сбоев, управление аварийными сигналами, каналы передачи данных, служебные каналы и т. Д.

Кадр STM является непрерывным и передается последовательно: побайтово, построчно.

Транспортные накладные расходы

Транспортные накладные расходы используются для передачи сигналов и измерений. частота ошибок, и состоит из следующего:

Накладные расходы раздела
В терминологии SDH называется заголовком секции регенератора (RSOH): 27 октетов, содержащих информацию о структуре кадра, требуемую оконечным оборудованием.
Линия накладных расходов
Вызываемые служебные данные мультиплексной секции (MSOH) в SDH: 45 октетов, содержащих информацию об исправлении ошибок и сообщениях автоматического защитного переключения (например, аварийные сигналы и сообщения обслуживания), которые могут потребоваться в сети. Исправление ошибок включено для STM-16 и выше.[9]
Указатель административной единицы (AU)
Указывает на расположение байта J1 в полезной нагрузке (первый байт в виртуальном контейнере).[10]

Виртуальный конверт пути

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

Накладные расходы полезной нагрузки (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 конверт синхронной полезной нагрузки (SPE), который, в свою очередь, имеет 18 байтов заполнения, в результате чего полезная нагрузка STS-1 составляет 756 байтов.[11]

Полезная нагрузка STS-1 предназначена для перевозки полного PDH. DS3 Рамка. Когда DS3 входит в сеть SONET, накладные расходы добавлен, и что SONET сетевой элемент (NE) называется генератор пути и терминатор. SONET NE - это окончание линии если он обрабатывает накладные расходы линии. Обратите внимание, что где бы ни заканчивалась линия или путь, завершается и раздел. Регенераторы SONET завершают раздел, но не пути или линии.

Полезная нагрузка STS-1 также может быть разделена на семь группы виртуальных притоков (VTG). Каждый VTG затем можно разделить на четыре VT1.5 сигналы, каждый из которых может нести PDH DS1 сигнал. Вместо этого VTG можно разделить на три VT2 сигналы, каждый из которых может нести PDH E1 сигнал. SDH эквивалент VTG - TUG-2; VT1.5 эквивалентен VC-11, а VT2 эквивалентен VC-12.

Три сигнала STS-1 могут быть мультиплексированный к мультиплексирование с временным разделением для формирования следующего уровня иерархии SONET, OC-3 (STS-3) со скоростью 155,52 Мбит / с. Сигнал мультиплексируется путем чередования байтов трех кадров STS-1 для формирования кадра STS-3, содержащего 2430 байтов, и передается в 125мкс.

Цепи с более высокой скоростью образуются путем последовательного объединения нескольких более медленных цепей, их скорость всегда сразу же видна из их обозначения. Например, четыре сигнала STS-3 или AU4 могут быть объединены для формирования назначенного сигнала 622,08 Мбит / с. OC-12 или же СТМ-4.

Наиболее часто применяемая скорость - это OC-768 или же СТМ-256 канал, который работает со скоростью чуть ниже 38,5 Гбит / с.[12] Когда возникает проблема с истощением волокон, несколько сигналов SONET могут передаваться по разным длинам волн по одной паре волокон с помощью мультиплексирование 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 - основа всех современных подводный кабель связи системы и другие магистральные сети.

SONET / SDH и связь с 10 Gigabit Ethernet

Другой тип схемы высокоскоростной сети передачи данных - 10 Гбит Ethernet (10GbE). Гигабитный Ethernet Alliance созданы 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 линейной скоростью, что и OC-192 / STM-64 (9 953 280 кбит / с).[13] Вариант WAN PHY инкапсулирует данные Ethernet с использованием легкого 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 линейное кодирование.

Однако 10 Gigabit Ethernet не обеспечивает явной совместимости на уровне потока битов с другими системами SDH / SONET. Это отличается от транспондеров системы WDM, включая системы грубого и плотного мультиплексирования с разделением по длине волны (CWDM и DWDM), которые в настоящее время поддерживают сигналы OC-192 SONET, которые обычно могут поддерживать 10 Gigabit Ethernet с тонкими рамками SONET.

Скорость передачи данных SONET / SDH

SONET / SDH Обозначения и полосы пропускания
Уровень оптической несущей SONETФормат кадра SONETУровень SDH и формат кадраПропускная способность полезной нагрузки[№ 3] (кбит / с )Скорость линии (кбит / с)
OC-1СТС-1СТМ-050,11251,840
OC-3СТС-3СТМ-1150,336155,520
OC-12СТС-12СТМ-4601,344622,080
OC-24СТС-24–1,202,6881,244,160
OC-48СТС-48СТМ-162,405,3762,488,320
OC-192СТС-192СТМ-649,621,5049,953,280
OC-768СТС-768СТМ-25638,486,01639,813,120

Пропускная способность пользователя не должна вычитать служебные данные пути из полосы пропускания полезной нагрузки, но полоса служебных данных 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 кратно четырем. Единственным исключением является OC-24, который стандартизирован в ANSI T1.105, но не стандартная скорость SDH в ITU-T G.707.[2][8] Другие скорости, такие как OC-9, OC-18, OC-36, OC-96 и OC-1536, определены, но обычно не используются; большинство из них считаются бесхозными.[1][14][15]

Физический слой

Физический уровень относится к первому уровню сетевой модели OSI.[16] Уровни ATM и SDH - это уровень секции регенератора, уровень цифровой линии, уровень тракта передачи, уровень виртуального тракта и уровень виртуального канала.[17] Физический уровень смоделирован на трех основных объектах: тракте передачи, цифровой линии и секции регенератора.[18] Секция регенератора относится к секции и фотонным слоям. Фотонный уровень - это самый нижний уровень SONET, который отвечает за передачу битов в физическую среду. Уровень раздела отвечает за создание надлежащих кадров STS-N, которые должны передаваться через физическую среду. Он занимается такими вопросами, как правильное кадрирование, мониторинг ошибок, обслуживание секций 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. Слой пути - это слой самого высокого уровня SONET. Он принимает данные для передачи и преобразует их в сигналы, требуемые линейным уровнем, и добавляет или изменяет биты служебной информации тракта для мониторинга производительности и защитного переключения.[19][20]

Протоколы сетевого управления SONET / SDH

Смотрите также: Сеть управления телекоммуникациями

Общая функциональность

Системы управления сетью используются для настройки и мониторинга оборудования SDH и SONET как локально, так и удаленно.

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

  1. Программное обеспечение, работающее на «терминале системы управления сетью», например рабочая станция, немой терминал или портативный компьютер, размещенные в центральном офисе / обменном пункте.
  2. Транспортировка данных управления сетью между «терминалом системы управления сетью» и оборудованием SONET / SDH, например с использованием протоколов TL1 / Q3.
  3. Транспортировка данных управления сетью между оборудованием SDH / SONET с использованием «выделенных встроенных каналов передачи данных» (DCC) в пределах секции и линии.

Таким образом, основные функции сетевого управления включают:

Подготовка сети и сетевых элементов
Чтобы распределить полосу пропускания по сети, каждый сетевой элемент должен быть настроен. 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 выполняется в основном через сеть управления SONET / SDH в современном оборудовании.
Управление производительностью
Сетевые элементы имеют очень большой набор стандартов для управления производительностью. Критерии управления производительностью позволяют не только контролировать состояние отдельных сетевых элементов, но и изолировать и идентифицировать большинство сетевых дефектов или сбоев. Высший слой сетевой мониторинг Программное обеспечение для управления позволяет осуществлять надлежащую фильтрацию и устранение неполадок при управлении производительностью всей сети, чтобы можно было быстро выявлять и устранять неисправности и сбои.

Рассмотрим три части, определенные выше:

Терминал системы управления сетью

Интерфейс Local Craft
Местные «мастера» (инженеры телефонной сети) могут получить доступ к сетевому элементу SDH / SONET на «рабочем порту» и выдавать команды через тупой терминал или программа эмуляции терминала, работающая на портативном компьютере. Этот интерфейс также можно подключить к консольный сервер, что позволяет удаленно внеполосное управление и протоколирование.
Система управления сетью (находится на более высоком уровне)

Это часто будет состоять из программного обеспечения, работающего на рабочей станции, охватывающего несколько сетевых элементов SDH / SONET.

Протоколы TL1 / Q3

TL1

Оборудование SONET часто управляется TL1 протокол. TL1 - это телекоммуникационный язык для управления и перенастройки сетевых элементов SONET. Командный язык, используемый сетевым элементом SONET, например TL1, должен передаваться другими протоколами управления, такими как SNMP, CORBA, или же XML.

3 квартал

SDH в основном управлялся с использованием набора протоколов интерфейса Q3, определенного в рекомендациях ITU Q.811 и Q.812. С конвергенцией SONET и SDH в матрице коммутации и архитектуре сетевых элементов, новые реализации также предлагают TL1.[нужна цитата ]

Большинство СОНЕТ NE определено ограниченное количество интерфейсов управления:

TL1 Электрический интерфейс
Электрический интерфейс, часто Коаксиальный кабель 50 Ом, отправляет команды SONET TL1 из локальной сети управления, физически размещенной в Центральный офис где расположен сетевой элемент SONET. Это для локального управления этим сетевым элементом и, возможно, удаленного управления другими сетевыми элементами SONET.

Выделенные встроенные каналы передачи данных (DCC)

SONET и SDH имеют выделенные каналы передачи данных (DCC) внутри секции и линии для трафика управления. Как правило, накладные расходы раздела (секция регенератора в SDH). В соответствии с ITU-T G.7712 для управления используются три режима:[21]
  • IP -только стек, используя PPP как канал передачи данных
  • OSI -только стек, используя 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 лежащих в основе (данных) протоколов.

Оборудование

С развитием наборов микросхем SONET и SDH традиционные категории сетевых элементов больше не разделяются. Тем не менее, поскольку сетевая архитектура остается относительно неизменной, даже новое оборудование (включая мультисервисные платформы обеспечения ) можно изучить в свете архитектур, которые они будут поддерживать. Таким образом, есть смысл рассматривать как новое, так и традиционное оборудование с точки зрения более старых категорий.

Регенератор

Традиционные регенераторы завершают служебную часть секции, но не линию или путь. Регенераторы расширяют дальние маршруты так же, как и большинство регенераторов, путем преобразования оптического сигнала, который уже прошел большое расстояние, в электрический формат, а затем повторной передачи регенерированного сигнала большой мощности.

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

Мультиплексор и демультиплексор STS

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

Мультиплексор добавления и удаления

Мультиплексоры ввода-вывода (ADM) - наиболее распространенный тип 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 скоростная сторона (где поддерживается сигнал полной скорости линии), и тихоходная сторона, который может состоять как из электрических, так и из оптических интерфейсов. Низкоскоростная сторона принимает низкоскоростные сигналы, которые мультиплексируются сетевым элементом и отправляются высокоскоростной стороной, или наоборот.

Цифровая система кросс-коммутации

Недавний цифровые системы кросс-коммутации (DCS или DXC) поддерживают множество высокоскоростных сигналов и позволяют перекрестное соединение DS1, DS3 и даже STS-3 / 12c и так далее, от любого входа к любому выходу. Усовершенствованные DCS могут одновременно поддерживать несколько подчиненных колец.

Сетевые архитектуры

Для SONET и SDH определено ограниченное количество архитектур. Эти архитектуры обеспечивают эффективное использование полосы пропускания, а также защиту (т. Е. Возможность передавать трафик даже при выходе из строя части сети) и имеют фундаментальное значение для всемирного 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 (при этом каждое направление переключается независимо) или двунаправленной (когда сетевые элементы на каждом конце согласовываются, так что оба направления обычно передаются по одной и той же паре волокон).

Кольцо с однонаправленной коммутацией путей

В кольцах с однонаправленной коммутацией путей (UPSR) две резервные (на уровне пути) копии защищенного трафика отправляются в любом направлении по кольцу. Селектор на выходном узле определяет, какая копия имеет наивысшее качество, и использует эту копию, таким образом копируя, если одна из копий ухудшается из-за обрыва волокна или другого сбоя. UPSR обычно располагаются ближе к краю сети, и поэтому их иногда называют коллекторные кольца. Поскольку одни и те же данные передаются по кольцу в обоих направлениях, общая емкость UPSR равна скорости линии. N ОК-N звенеть.[22] Например, в кольце OC-3 с 3 STS-1, используемыми для транспортировки 3 DS-3 от входного узла А к выходному узлу D, 100 процентов пропускной способности кольца (N= 3) будет потребляться узлами А и D. Любые другие узлы в кольце могут действовать только как сквозные узлы. SDH эквивалент UPSR: защита подключения к подсети (SNCP); SNCP не требует кольцевой топологии, но может также использоваться в ячеистой топологии.

Двунаправленное кольцо с линейной коммутацией

Двунаправленное кольцо с линейной коммутацией (BLSR) бывает двух разновидностей: двухволоконный BLSR и четырехволоконный BLSR. BLSR переключаются на линейном уровне. В отличие от UPSR, BLSR не отправляет избыточные копии от входа к выходу. Скорее, кольцевые узлы, примыкающие к месту отказа, перенаправляют трафик «на длинный путь» вокруг кольца по защитным волокнам. В протоколах BLSR стоимость и сложность обмениваются на эффективность использования полосы пропускания, а также возможность поддерживать «дополнительный трафик», который можно упредить при возникновении события защитного переключения. В четырехволоконном кольце могут поддерживаться либо сбои одного узла, либо сбои нескольких линий, поскольку отказ или действия по техническому обслуживанию на одной линии заставляют использовать защитное волокно, соединяющее два узла, вместо того, чтобы замкнуть его по кольцу.

BLSR могут работать в мегаполисе или, часто, 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 ОК-N кольцо, и на самом деле может быть больше, чем N в зависимости от схемы движения по кольцу.[23] В лучшем случае весь трафик идет между соседними узлами. Наихудший случай - это когда весь трафик в кольце исходит от одного узла, то есть BLSR выступает в качестве коллекторного кольца. В этом случае пропускная способность, которую может поддерживать кольцо, равна скорости линии. N ОК-N звенеть. Вот почему BLSR редко, если вообще когда-либо, развертываются в коллекторных кольцах, но часто развертываются во внутренних кольцах. SDH-эквивалент BLSR называется Мультиплексное защитное кольцо с общей секцией (MS-ВЕСНА).

Синхронизация

Источники часов, используемые для синхронизации в телекоммуникационных сетях, оцениваются по качеству, обычно называемым слой.[24] Как правило, сетевой элемент использует слой самого высокого качества, доступный ему, что может быть определено путем отслеживания сообщений о состоянии синхронизации (SSM) выбранных источников синхронизации.

Источники синхронизации, доступные элементу сети:[нужна цитата ]

Местное внешнее время
Это создается атомные цезиевые часы или часы, полученные со спутника, с помощью устройства в том же центральном офисе, что и сетевой элемент. Интерфейс часто представляет собой DS1 с сообщениями о состоянии синхронизации, передаваемыми часами и помещаемыми в служебную информацию DS1.
Линейная синхронизация
Сетевой элемент может выбрать (или быть настроен) на получение своей синхронизации на уровне линии, отслеживая байты состояния синхронизации S1 для обеспечения качества.
Откладывать
В крайнем случае, при отсутствии более качественной синхронизации сетевой элемент может перейти в откладывать до тех пор, пока более качественная внешняя синхронизация не станет снова доступной В этом режиме сетевой элемент использует свои собственные схемы синхронизации в качестве эталона.

Петли времени

Цикл 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. Этот сетевой цикл в конечном итоге увидит, что его собственная синхронизация «ускользает» от любых внешних сетей, вызывая загадочные битовые ошибки и, в конечном итоге, в худшем случае, массовую потерю трафика. Источник таких ошибок бывает трудно диагностировать.[25] Как правило, правильно настроенная сеть никогда не должна попадать в цикл синхронизации, но некоторые классы тихих сбоев, тем не менее, могут вызвать эту проблему.

SONET / SDH нового поколения

Первоначально разработка SONET / SDH была вызвана необходимостью передачи нескольких сигналов PDH, таких как DS1, E1, DS3 и E3, вместе с другими группами мультиплексированных сигналов со скоростью 64 кбит / с. с импульсной кодовой модуляцией голосовой трафик. Еще одним ранним применением была возможность транспортировать трафик банкоматов. Для поддержки большой полосы пропускания ATM была разработана конкатенация, при которой меньшие контейнеры мультиплексирования (например, STS-1) обратно мультиплексируются для создания большего контейнера (например, STS-3c) для поддержки больших каналов, ориентированных на данные.

Однако одна проблема с традиционной конкатенацией - негибкость. В зависимости от смеси данных и голосового трафика, который необходимо передать, может остаться большой объем неиспользуемой полосы пропускания из-за фиксированных размеров объединенных контейнеров. Например, установка 100 Мбит / с Fast Ethernet подключение внутри контейнера STS-3c на 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 преодолена с введением виртуальной конкатенации.

Виртуальная конкатенация (VCAT) позволяет производить более произвольную сборку мультиплексируемых контейнеров более низкого порядка, создавая более крупные контейнеры довольно произвольного размера (например, 100 Мбит / с) без необходимости в промежуточных сетевых элементах для поддержки этой конкретной формы конкатенации. Виртуальная конкатенация использует X.86 или же Общая процедура кадрирования (GFP), чтобы отображать полезную нагрузку произвольной полосы пропускания в виртуально объединенный контейнер.

В Схема регулировки емкости звена (LCAS) позволяет динамически изменять полосу пропускания с помощью динамической виртуальной конкатенации, мультиплексируя контейнеры на основе краткосрочных потребностей в полосе пропускания в сети.

Набор протоколов SONET / SDH следующего поколения, обеспечивающих транспорт Ethernet, называется Ethernet через SONET / SDH (EoS).

Конец жизни и выход на пенсию

SONET / SDH больше не конкурентоспособны в поставках частных каналов. В последнее десятилетие (2020 г.) развитие застопорилось, и поставщики оборудования и операторы сетей SONET / SDH переходят на другие технологии, такие как OTN и Wide Area Ethernet.

British Telecom недавно (март 2020 г.) закрыла свои продукты KiloStream и Mega Stream, которые были последними крупномасштабными применениями BT SDH. BT также прекратила новые подключения к своей сети SDH, что указывает на скорый отказ от услуг.[26][27][28]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ 2430 октетов на кадр × 8 бит на октет × 8000 кадров в секунду = 155,52 Мбит / с
  2. ^ 2349 октетов полезной нагрузки на кадр × 8 бит на октет × 8000 кадров в секунду = 150,336 Мбит / с
  3. ^ скорость линии минус пропускная способность линии и накладные расходы на секции

Рекомендации

  1. ^ а б c Хорак, Рэй (2007). Справочник по телекоммуникациям и передаче данных. Wiley-Interscience. п.476. ISBN  978-0-470-04141-3.
  2. ^ а б Рек. МСЭ-Т. G.707 / Y.1322, Интерфейс сетевого узла для синхронной цифровой иерархии (SDH)., Женева: Международный союз электросвязи, январь 2007 г., получено 3 ноября 2010
  3. ^ Рек. МСЭ-Т. G.783, Характеристики функциональных блоков оборудования синхронной цифровой иерархии (SDH)., Женева: Международный союз электросвязи, март 2006 г., получено 3 ноября 2010
  4. ^ Рек. МСЭ-Т. G.784, Аспекты управления элементом транспортной сети синхронной цифровой иерархии (SDH)., Женева: Международный союз электросвязи, март 2008 г., получено 3 ноября 2010
  5. ^ Рек. МСЭ-Т. G.803, Архитектура транспортных сетей на основе синхронной цифровой иерархии (SDH)., Женева: Международный союз электросвязи, март 2000 г., получено 3 ноября 2010
  6. ^ а б "Техническое резюме SONET / SDH". TechFest. TechFest.com. 2002. Архивировано с оригинал 27 января 1999 г.. Получено 13 ноября 2010.
  7. ^ Telcordia GR-253-CORE, Транспортные системы синхронной оптической сети (SONET): общие общие критерии (Октябрь 2009 г.). Выпуск 5.
  8. ^ а б ANSI T1.105.07-1996 (R2005), Синхронная оптическая сеть (SONET) - Спецификация скоростей и форматов интерфейса Sub-STS-1., Нью-Йорк: Американский национальный институт стандартов, 1996 г., архивировано из оригинал 6 марта 2012 г.
  9. ^ «Прямое исправление ошибок в оптических сетях» (PDF). Conexant Systems, Inc. Архивировано из оригинал (PDF) 10 декабря 2014 г.. Получено 10 декабря 2014.
  10. ^ "Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Graphical Overview". Cisco. San Jose, California: Cisco indiA Systems. 1 октября 2006 г.. Получено 14 ноября 2010.
  11. ^ "Synchronous Optical Network (SONET)". Web ProForums. International Engineering Consortium. 2007. Архивировано с оригинал 7 апреля 2008 г.. Получено 21 апреля 2007.
  12. ^ "OC 768 Internet Connection". GCG. Global Communications Group. 2009. Архивировано с оригинал 20 сентября 2010 г.. Получено 14 ноября 2010.
  13. ^ IEEE Std 802.3bv-2017
  14. ^ Tozer, Edwin Paul J. (2004). "1.8.11 Synchronous Digital Hierarchy (SDH)". Справочник инженера радиовещания. Focal Press. п. 97. ISBN  978-0-240-51908-1.
  15. ^ Elbert, Bruce R. (2008). Introduction to Satellite Communication. Artech House space applications series (3rd ed.). Артек Хаус. п.73. ISBN  978-1-59693-210-4.
  16. ^ Tyson, Jeff. "How OSI Works" HowStuffWorks.com. <http://computer.howstuffworks.com/osi.htm > 2 December 2011.
  17. ^ Black, Uyless D. Emerging Communications Technologies. Englewood Cliffs, NJ: PTR Prentice Hall, 1994. 298-99. Распечатать.
  18. ^ Hassan, Rosilah, James Irvine, and Ian Glover. "Design and Analysis of Virtual Bus Transport Using Synchronous Digital Hierarchy/Synchronous Optical Networking." Journal of Computer Science 4.12 (2008): 1003-011. Распечатать.
  19. ^ "SONET: How Does SONET Work?" Capybara.Org. Интернет. 2 December 2011. <[1] >.
  20. ^ "Introduction to SONET." Networking - Computer and Wireless Networking Basics - Home Networks Tutorials. Интернет. 2 December 2011. <http://compnetworking.about.com/od/hardwarenetworkgear/l/aa092800a.htm >.
  21. ^ Рек. МСЭ-Т. G.7712/Y.1703, Architecture and Specification of Data Communication Network., Geneva: International Telecommunications Union, 30 March 2007
  22. ^ "Understanding SONET UPSRs". SONET Homepage. Получено 14 ноября 2010.
  23. ^ "Understanding SONET BLSRs". SONET Homepage. Получено 14 ноября 2010.
  24. ^ Matthew Gast (August 2001). "Chapter 5: Timing, Clocking, and Synchronization in the T-carrier System". T1: A Survival Guide. ISBN  0-596-00127-4. Архивировано из оригинал on 18 August 2001. Получено 28 сентября 2012.
  25. ^ "Why is a timing loop so bad, and why is it so difficult to fix?". Optical Timing: Frequently Asked Questions. Cisco Systems. 2 December 2005. Получено 28 сентября 2012.
  26. ^ KiloStream Retirement
  27. ^ SDN to OTN Migration
  28. ^ MegaStream Withdrawal

внешняя ссылка