stringtranslate.com

Синхронная оптическая сеть

Синхронная оптическая сеть ( SONET ) и синхронная цифровая иерархия ( SDH ) — это стандартизированные протоколы, которые синхронно передают несколько цифровых потоков битов по оптоволокну 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 являются одним и тем же, изначально были разработаны для транспортировки коммуникаций в режиме цепей (например, DS1 , DS3 ) из различных источников, но они были в первую очередь разработаны для поддержки несжатого голоса с коммутацией каналов в реальном времени, закодированного в формате PCM . [1] Основная сложность в реализации этого до SONET/SDH заключалась в том, что источники синхронизации этих различных цепей были разными. Это означало, что каждая цепь фактически работала с немного разной скоростью и с разной фазой. SONET/SDH допускал одновременную транспортировку множества различных цепей разного происхождения в рамках одного протокола кадрирования. SONET/SDH сам по себе не является полным протоколом связи, а является транспортным протоколом (не «транспортом» в смысле модели OSI ).

Благодаря существенной нейтральности протокола SONET/SDH и транспортно-ориентированным функциям, SONET/SDH был выбран для транспортировки кадров фиксированной длины Asynchronous Transfer Mode (ATM), также известных как ячейки. Он быстро развил структуры отображения и конкатенировал контейнеры полезной нагрузки для транспортировки соединений ATM. Другими словами, для ATM (и в конечном итоге других протоколов, таких как Ethernet ) внутренняя сложная структура, ранее использовавшаяся для транспортировки соединений, ориентированных на схему, была удалена и заменена большим и конкатенированным кадром (таким как STS-3c), в который помещаются ячейки ATM, пакеты IP или кадры Ethernet.

Стойки мультиплексоров ввода-вывода SDH Alcatel STM-16

Сегодня широко используются как SDH, так и SONET: SONET в США и Канаде , а 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 в области телекоммуникаций (ETSI) и формализован как стандарты Международного союза электросвязи (ITU) G.707, [2] G.783 , [3] G.784, [4] и G.803. [5] [6] Стандарт SONET был определен Telcordia [7] и стандартом Американского национального института стандартов (ANSI) T1.105. [6] [8] которые определяют набор форматов передачи и скоростей передачи в диапазоне выше 51,840 Мбит/с.

Отличие от ПДХ

SDH отличается от плезиохронной цифровой иерархии (PDH) тем, что точные скорости, которые используются для передачи данных по SONET/SDH, жестко синхронизированы по всей сети с использованием атомных часов . Эта система синхронизации позволяет всем межгосударственным сетям работать синхронно, значительно сокращая объем буферизации, требуемой между элементами в сети. Как SONET, так и SDH могут использоваться для инкапсуляции более ранних стандартов цифровой передачи, таких как стандарт PDH, или их можно использовать для прямой поддержки либо асинхронного режима передачи (ATM), либо так называемой пакетной передачи по сетям SONET/SDH (POS). Поэтому неверно думать о SDH или SONET как о протоколах связи как таковых; они являются общими универсальными транспортными контейнерами для передачи как голоса, так и данных. Базовый формат сигнала SONET/SDH позволяет ему переносить множество различных услуг в своем виртуальном контейнере (VC), поскольку он является гибким в отношении полосы пропускания.

Обзор протокола

SONET и SDH часто используют разные термины для описания идентичных характеристик 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 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 обязательно ориентированным на соединение в том смысле, в котором этот термин обычно используется.

Протокол представляет собой сильно мультиплексированную структуру, в которой заголовок сложным образом чередуется между данными. 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. Данные, проходящие через оборудование, могут задерживаться максимум на 32  микросекунды  (мкс) по сравнению с частотой кадров 125 мкс; многие конкурирующие протоколы буферизуют данные во время таких транзитов по крайней мере для одного кадра или пакета перед отправкой. Допускается дополнительное заполнение для перемещения мультиплексированных данных в пределах общего кадрирования, поскольку данные тактируются с другой частотой, чем частота кадров. Протокол становится более сложным из-за решения разрешить это заполнение на большинстве уровней структуры мультиплексирования, но это улучшает общую производительность.

Базовый блок трансмиссии

Базовой единицей кадрирования в SDH является STM-1 (синхронный транспортный модуль, уровень 1), который работает на скорости 155,520 мегабит в секунду (Мбит/с). SONET называет эту базовую единицу STS-3c (синхронный транспортный сигнал 3, конкатенированный). Когда STS-3c передается по 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, передаваемыми в OC-3.

SONET предлагает дополнительную базовую единицу передачи, STS-1 (Synchronous Transport Signal 1) или OC-1 , работающую на скорости 51,84 Мбит/с — ровно треть скорости носителя STM-1/STS-3c/OC-3c. Эта скорость диктуется требованиями к полосе пропускания для телефонных голосовых сигналов, кодированных PCM: на этой скорости цепь STS-1/OC-1 может переносить полосу пропускания, эквивалентную стандартному каналу DS-3 , который может переносить 672 голосовых канала по 64 кбит/с. [1] В SONET сигнал STS-3c состоит из трех мультиплексированных сигналов STS-1; STS-3c может переноситься на сигнале OC-3. Некоторые производители также поддерживают эквивалент SDH STS-1/OC-1, известный как STM-0.

Обрамление

В пакетно-ориентированной передаче данных, такой как Ethernet , пакетный кадр обычно состоит из заголовка и полезной нагрузки . Заголовок передается первым, за ним следует полезная нагрузка (и, возможно, концевик , такой как CRC ). В синхронной оптической сети это немного изменено. Заголовок называется служебными данными , и вместо того, чтобы передаваться перед полезной нагрузкой, он чередуется с ней во время передачи. Передается часть служебных данных, затем часть полезной нагрузки, затем следующая часть служебных данных, затем следующая часть полезной нагрузки, пока не будет передан весь кадр.

В случае STS-1 размер кадра составляет 810 октетов , в то время как размер кадра STM-1/STS-3c составляет 2430 октетов. Для STS-1 кадр передается в виде трех октетов служебных данных, за которыми следуют 87 октетов полезной нагрузки. Это повторяется девять раз, пока не будут переданы 810 октетов, что занимает 125  мкс . В случае STS-3c/STM-1, который работает в три раза быстрее, чем STS-1, передаются девять октетов служебных данных, за которыми следуют 261 октет полезной нагрузки. Это также повторяется девять раз, пока не будут переданы 2430 октетов, что также занимает 125  мкс . Для SONET и SDH это часто представляется графическим отображением кадра: как блок 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 в реализации, что позволяет легко взаимодействовать между SDH и SONET при любой заданной полосе пропускания.

На практике термины STS-1 и OC-1 иногда используются взаимозаменяемо, 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-фрейм

Кадр STM-1. Первые девять столбцов содержат служебные данные и указатели. Для простоты кадр показан как прямоугольная структура из 270 столбцов и девяти строк, но протокол не передает байты в этом порядке.
Для простоты фрейм показан как прямоугольная структура 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 мультиплекса (MSOH). Четвертая строка сверху содержит указатели.

Кадр синхронного транспортного модуля, уровень 1 (STM-1) является базовым форматом передачи для SDH — первого уровня синхронной цифровой иерархии. Кадр STM-1 передается ровно за 125  мкс , поэтому в оптоволоконной линии OC-3 со скоростью 155,52 Мбит/с имеется 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 служебные данные раздела и указатели административных единиц, а последние 261 столбец составляют полезную информацию. Указатели (байты H1, H2, H3) идентифицируют административные единицы (AU) в полезной информации. Таким образом, линия OC-3 может передавать 150,336 Мбит/с полезной информации после учета служебных данных. [nb 2]

Внутри полезной нагрузки информации, которая имеет собственную структуру кадра из девяти строк и 261 столбца, находятся административные единицы, идентифицируемые указателями. Также внутри административной единицы находятся 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.

Раздел служебных данных (SOH) сигнала STM-1 делится на две части: раздел служебных данных регенератора (RSOH) и раздел служебных данных мультиплекса (MSOH). Служебные данные содержат информацию из самой системы передачи, которая используется для широкого спектра функций управления, таких как мониторинг качества передачи, обнаружение сбоев, управление сигналами тревоги, каналами передачи данных, каналами обслуживания и т. д.

Кадр STM является непрерывным и передается последовательно: байт за байтом, строка за строкой.

Транспортные накладные расходы

Транспортные накладные расходы используются для сигнализации и измерения коэффициентов ошибок передачи и состоят из следующих частей:

Раздел накладных расходов
В терминологии SDH это так называемые служебные данные секции регенератора (RSOH): 27 октетов, содержащих информацию о структуре кадра, необходимую для терминального оборудования.
Линия накладных расходов
Называется заголовком раздела мультиплекса (MSOH) в SDH: 45 октетов, содержащих информацию об исправлении ошибок и сообщениях автоматического защитного переключения (например, аварийные сигналы и сообщения об обслуживании), которые могут потребоваться в сети. Исправление ошибок включено для STM-16 и выше. [9]
Указатель административной единицы (AU)
Указывает на местоположение байта J1 в полезной нагрузке (первый байт в виртуальном контейнере). [10]

Виртуальный конверт пути

Данные, передаваемые из конца в конец, называются данными пути . Они состоят 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 синхронным конвертом полезной нагрузки (SPE), который, в свою очередь, имеет 18 байтов заполнения, что приводит к емкости полезной нагрузки STS-1 в 756 байтов. [11]

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

Полезная нагрузка STS-1 также может быть разделена на семь виртуальных групп притока (VTG). Затем каждая VTG может быть разделена на четыре сигнала VT1.5 , каждый из которых может нести сигнал PDH DS1 . Вместо этого VTG может быть разделена на три сигнала VT2 , каждый из которых может нести сигнал PDH E1 . Эквивалентом SDH VTG является TUG-2; VT1.5 эквивалентен VC-11, а VT2 эквивалентен VC-12.

Три сигнала STS-1 могут быть мультиплексированы с помощью временного мультиплексирования для формирования следующего уровня иерархии SONET, OC-3 (STS-3), работающего на скорости 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 .

Высокоскоростные каналы формируются путем последовательного объединения нескольких более медленных каналов, их скорость всегда сразу видна из их обозначения. Например, четыре сигнала STS-3 или AU4 могут быть объединены для формирования сигнала 622,08 Мбит/с, обозначенного как OC-12 или STM-4 .

Самая высокая скорость, которая обычно используется, — это схема OC-768 или STM-256 , которая работает на скорости чуть ниже 38,5 Гбит/с. [12] Когда истощение волокна вызывает беспокойство, несколько сигналов SONET могут передаваться по нескольким длинам 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 для всех современных подводных кабельных систем связи и других магистральных цепей.

SONET/SDH и связь с 10 Gigabit Ethernet

Другой тип высокоскоростной схемы передачи данных — 10 Gigabit Ethernet (10GbE). Альянс Gigabit Ethernet создал два варианта 10 Gigabit Ethernet: вариант локальной сети ( LAN PHY ) со скоростью линии 10,3125 Гбит/с и вариант глобальной сети ( WAN PHY ) со скоростью линии OC-192/STM-64 (9 953 280 кбит/с). [13] Вариант WAN PHY инкапсулирует данные Ethernet с помощью 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 помощью кодирования линии 64B/66B .

Однако 10 Gigabit Ethernet явно не обеспечивает никакой совместимости на уровне потока битов с другими системами SDH/SONET. Это отличается от транспондеров системы WDM, включая как грубые, так и плотные системы 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

Пропускная способность пользователя не должна вычитать накладные расходы пути из полосы пропускания полезной нагрузки, но полоса пропускания накладных расходов пути является переменной в зависимости от типов перекрестных соединений, построенных в оптической системе.

Обратите внимание, что скорость передачи данных начинается со 155 Мбит/с и увеличивается кратно четырем. Единственным исключением является OC-24, который стандартизирован в ANSI T1.105, но не является стандартной скоростью 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 не используются повсеместно; большинство из них считаются бесхозными скоростями. [1] [14] [15]

Физический уровень

Физический уровень относится к первому уровню в сетевой модели OSI. [16] Уровни ATM и SDH являются уровнем секции регенератора, уровнем цифровой линии, уровнем пути передачи, уровнем виртуального пути и уровнем виртуального канала. [17] Физический уровень моделируется на основе трех основных сущностей: пути передачи, цифровой линии и секции регенератора. [18] Секция регенератора относится к секции и фотонным уровням. Фотонный уровень является самым низким уровнем SONET и отвечает за передачу битов на физическую среду. Уровень секции отвечает за генерацию надлежащих кадров STS-N, которые должны передаваться по физической среде. Он решает такие вопросы, как правильное кадрирование, мониторинг ошибок, обслуживание секции и служебная линия. Уровень линии 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 является самым высоким уровнем SONET. Он принимает данные для передачи и преобразует их в сигналы, необходимые линейному уровню, а также добавляет или изменяет биты служебной информации пути для мониторинга производительности и переключения защиты. [19] [20]

Протоколы управления сетями SONET/SDH

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 более подробно рассмотрены ниже:

К основным функциям управления сетью при этом относятся:

Предоставление сети и сетевых элементов
Для распределения полосы пропускания по всей сети необходимо настроить каждый сетевой элемент. Хотя это можно сделать локально, через интерфейс craft, обычно это делается через систему управления сетью (расположенную на более высоком уровне), которая в свою очередь работает через сеть управления сетью SONET/SDH.
Обновление программного обеспечения
Обновление программного обеспечения сетевых элементов в современном оборудовании осуществляется в основном через сеть управления SONET/SDH.
Управление эффективностью
Сетевые элементы имеют очень большой набор стандартов для управления производительностью. Критерии управления производительностью позволяют не только контролировать работоспособность отдельных сетевых элементов, но и изолировать и идентифицировать большинство сетевых дефектов или сбоев. Программное обеспечение для мониторинга и управления сетью более высокого уровня позволяет осуществлять надлежащую фильтрацию и устранение неполадок управления производительностью всей сети, так что дефекты и сбои можно быстро идентифицировать и устранять.

Рассмотрим три части, определенные выше:

Терминал системы сетевого управления

Интерфейс локального ремесла
Местные "мастера" (инженеры телефонных сетей) могут получить доступ к сетевому элементу SDH/SONET на "порту мастерства" и подавать команды через немой терминал или программу эмуляции терминала, запущенную на ноутбуке. Этот интерфейс также может быть подключен к консольному серверу , что позволяет осуществлять удаленное внеполосное управление и регистрацию .
Система управления сетью (находится на более высоком уровне)

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

Протоколы TL1/Q3

ТЛ1

Оборудование SONET часто управляется с помощью протокола TL1 . TL1 — это телекоммуникационный язык для управления и перенастройки элементов сети SONET. Командный язык, используемый элементом сети SONET, таким как TL1, должен поддерживаться другими протоколами управления, такими как SNMP , CORBA или XML .

Q3

SDH в основном управлялся с использованием набора протоколов интерфейса Q3, определенного в рекомендациях МСЭ Q.811 и Q.812. С конвергенцией SONET и SDH в коммутационной матрице и архитектуре сетевых элементов, более новые реализации также предложили TL1. [21]

Большинство сетевых элементов SONET имеют ограниченное количество определенных интерфейсов управления:

Электрический интерфейс TL1
Электрический интерфейс, часто 50-омный коаксиальный кабель , отправляет команды SONET TL1 из локальной сети управления, физически размещенной в центральном офисе , где находится сетевой элемент SONET. Это необходимо 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) в пределах секции и линейных заголовков для трафика управления. Обычно используется секция заголовков ( секция регенератора в SDH). Согласно ITU-T G.7712, для управления используются три режима: [22]
  • Стек только IP , использующий PPP в качестве канала передачи данных
  • Стек только OSI , использующий LAP-D в качестве канала передачи данных
  • Двойной (IP+OSI) стек с использованием PPP или LAP-D с функциями туннелирования для связи между стеками.

Для обработки всех возможных каналов управления и сигналов 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 остаются относительно постоянными, даже новое оборудование (включая платформы предоставления мультисервисных услуг ) можно рассматривать в свете поддерживаемых им архитектур. Таким образом, имеет смысл рассматривать как новое, так и традиционное оборудование с точки зрения старых категорий.

Регенератор

Традиционные регенераторы завершают секцию надземных коммуникаций, но не линию или путь. Регенераторы расширяют маршруты большой протяженности способом, аналогичным большинству регенераторов, преобразуя оптический сигнал, который уже прошел большое расстояние, в электрический формат, а затем повторно передавая регенерированный сигнал высокой мощности.

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

Мультиплексор и демультиплексор STS

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

Мультиплексор ввода-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 полной скорости линии) 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 система кросс-коммутации

Современные цифровые кросс-коммутационные системы (DCS или DXC) поддерживают многочисленные высокоскоростные сигналы и позволяют осуществлять кросс-коммутацию DS1, DS3 и даже STS-3/12c и т. д. с любого входа на любой выход. Расширенные DCS могут поддерживать многочисленные противолежащие кольца одновременно.

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 при отказе части сети) и являются основополагающими 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. Переключение основано на состоянии линии и может быть однонаправленным (каждое направление переключается независимо) или двунаправленным (где элементы сети на каждом конце договариваются 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 избыточные (уровня пути) копии защищенного трафика отправляются в обоих направлениях по кольцу. Селектор на выходном узле определяет, какая копия имеет наивысшее качество, и использует эту копию, таким образом справляясь с ухудшением одной копии из-за обрыва волокна или другой неисправности. UPSR, как правило, располагаются ближе к краю сети и, как таковые, иногда называются коллекторными кольцами . Поскольку одни и те же данные отправляются по кольцу в обоих направлениях, общая емкость UPSR равна скорости линии N кольца OC- N . [23] Например, в кольце OC-3 с 3 STS-1, используемыми для транспортировки 3 DS-3 от входного узла A до выходного узла D , 100 процентов пропускной способности кольца ( N = 3) будут потребляться узлами A и D. Любые другие узлы на кольце могут действовать только как транзитные узлы. Эквивалентом UPSR в SDH является защита подсетевого соединения (SNCP); SNCP не навязывает кольцевую топологию, но может также использоваться в ячеистых топологиях.

Двунаправленное кольцо с коммутацией линий

Двунаправленное линейно-коммутируемое кольцо (BLSR) бывает двух видов: двухволоконное BLSR и четырехволоконное BLSR. BLSR коммутируют на линейном уровне. В отличие от UPSR, BLSR не отправляет избыточные копии с входа на выход. Вместо этого узлы кольца, смежные с отказом, перенаправляют трафик «длинным путем» по кольцу на защитных волокнах. BLSR жертвуют стоимостью и сложностью ради эффективности полосы пропускания, а также возможности поддерживать «дополнительный трафик», который может быть вытеснен 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 закольцовыванию его по кольцу.

BLSR могут работать в пределах столичного региона или, часто, будут перемещать трафик между муниципалитетами. Поскольку BLSR не отправляет избыточные копии с входа на выход, общая пропускная способность, которую может поддерживать BLSR, не ограничивается линейной скоростью N кольца OC- N и может фактически быть больше N в зависимости от схемы трафика на кольце. [24] В лучшем случае весь трафик идет между соседними узлами. В худшем случае весь трафик на кольце выходит из одного узла, т. е. BLSR служит в качестве коллекторного кольца. В этом случае пропускная способность, которую может поддерживать кольцо, равна линейной скорости N кольца OC- N . Вот почему BLSR редко, если вообще когда-либо, развертываются в коллекторных кольцах, но часто развертываются в межофисных кольцах. Эквивалент SDH BLSR называется Multiplex Section-Shared Protection Ring (MS-SPRING).

Синхронизация

Источники тактовой частоты, используемые для синхронизации в телекоммуникационных сетях, оцениваются по качеству, обычно называемому стратой . [25] Обычно сетевой элемент использует страт наивысшего качества, доступный ему, который можно определить путем мониторинга сообщений о состоянии синхронизации (SSM) выбранных источников тактовой частоты.

Источники синхронизации, доступные сетевому элементу: [ необходима ссылка ]

Локальное внешнее время
Это генерируется атомными цезиевыми часами или часами, полученными со спутника, устройством в том же центральном офисе, что и сетевой элемент. Интерфейс часто представляет собой DS1, с сообщениями о состоянии синхронизации, поставляемыми часами и помещенными в заголовок DS1.
Линейная синхронизация
Сетевой элемент может выбрать (или настроить) получение синхронизации на уровне линии, отслеживая байты состояния синхронизации S1 для обеспечения качества.
Удержание
В крайнем случае, при отсутствии более качественного хронирования, сетевой элемент может перейти в режим удержания , пока высококачественное внешнее хронирование не станет снова доступным. В этом режиме сетевой элемент использует собственные схемы хронирования в качестве опорных.

Циклы синхронизации

Цикл синхронизации возникает, когда сетевые элементы в сети получают свою синхронизацию от других сетевых элементов, и ни один из них не является «главным» источником синхронизации. В конечном итоге этот сетевой цикл увидит, что его собственная синхронизация «уплывает» от любых внешних сетей, вызывая загадочные ошибки битов — и в конечном итоге, в худшем случае, массовую потерю трафика. Источник таких ошибок может быть трудно диагностировать. [26] В общем, сеть, которая была правильно настроена, никогда не должна попадать в цикл синхронизации, но некоторые классы скрытых сбоев могут, тем не менее, вызывать эту проблему.

SONET/SDH следующего поколения

Развитие SONET/SDH изначально было обусловлено необходимостью транспортировки нескольких сигналов PDH, таких как DS1, E1, DS3 и E3, вместе с другими группами мультиплексированного голосового трафика с импульсно-кодовой модуляцией 64 кбит/с . Возможность транспортировки трафика ATM была еще одним ранним применением. Для поддержки больших полос пропускания ATM была разработана конкатенация, при которой меньшие мультиплексные контейнеры (например, STS-1) обратно мультиплексируются для создания большего контейнера (например, STS-3c) для поддержки больших ориентированных на данные каналов.

Однако одной из проблем традиционной конкатенации является ее негибкость. В зависимости от смеси данных и голосового трафика, которую необходимо передать, может остаться большой объем неиспользованной полосы пропускания из-за фиксированных размеров конкатенированных контейнеров. Например, размещение соединения Fast Ethernet 100 Мбит/с внутри контейнера STS-3c 155 Мбит/с приводит к значительным потерям. Более важной является необходимость поддержки всеми промежуточными сетевыми элементами новых размеров конкатенации. Эта проблема была преодолена с введением виртуальной конкатенации.

Виртуальная конкатенация (VCAT) позволяет более произвольно собирать контейнеры мультиплексирования низшего 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 протоколы X.86 или Generic Framing Procedure (GFP) для отображения полезных нагрузок произвольной полосы пропускания в виртуально конкатенированный контейнер.

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

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

Конец жизни и выход на пенсию

SONET/SDH использовался поставщиками доступа в Интернет для крупных клиентов и больше не является конкурентоспособным в поставке частных каналов. Развитие застопорилось за последнее десятилетие (2020), и как поставщики оборудования, так 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. [27] [28] [29]

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 за вычетом пропускной способности линии и накладных расходов на участок

Ссылки

  1. ^ abc Хорак, Рэй (2007). Справочник по телекоммуникациям и передаче данных . Wiley-Interscience. стр. 476. ISBN 978-0-470-04141-3.
  2. ^ ab ITU-T Rec. G.707/Y.1322, Интерфейс сетевого узла для синхронной цифровой иерархии (SDH)., Женева: Международный союз электросвязи, январь 2007 г. , получено 3 ноября 2010 г.
  3. ^ Рекомендация МСЭ-Т G.783, Характеристики функциональных блоков оборудования синхронной цифровой иерархии (SDH)., Женева: Международный союз электросвязи, март 2006 г. , получено 3 ноября 2010 г.
  4. ^ Рекомендация МСЭ-Т G.784, Аспекты управления элементом транспортной сети синхронной цифровой иерархии (SDH)., Женева: Международный союз электросвязи, март 2008 г. , получено 3 ноября 2010 г.
  5. ^ Рекомендация МСЭ-Т G.803, Архитектура транспортных сетей на основе синхронной цифровой иерархии (SDH)., Женева: Международный союз электросвязи, март 2000 г. , получено 3 ноября 2010 г.
  6. ^ ab "Техническое резюме SONET/SDH". TechFest . TechFest.com. 2002. Архивировано из оригинала 27 января 1999 года . Получено 13 ноября 2010 года .
  7. ^ Telcordia GR-253-CORE, Транспортные системы синхронной оптической сети (SONET): общие общие критерии (октябрь 2009 г.). Выпуск 5.
  8. ^ ab 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, архивировано с оригинала 6 марта 2012 г.
  9. ^ "Прямая коррекция ошибок в оптических сетях" (PDF) . Conexant Systems, Inc . Архивировано из оригинала (PDF) 10 декабря 2014 г. . Получено 10 декабря 2014 г. .
  10. ^ "Графический обзор синхронной цифровой иерархии (SDH)". Cisco . Сан-Хосе, Калифорния: Cisco indiA Systems. 1 октября 2006 г. Получено 14 ноября 2010 г.
  11. ^ "Synchronous Optical Network (SONET)". Web ProForums . International Engineering Consortium. 2007. Архивировано из оригинала 7 апреля 2008 года . Получено 21 апреля 2007 года .
  12. ^ "OC 768 Internet Connection". GCG . Global Communications Group. 2009. Архивировано из оригинала 20 сентября 2010 . Получено 14 ноября 2010 .
  13. ^ Стандарт IEEE 802.3bv-2017
  14. ^ Тозер, Эдвин Пол Дж. (2004). "1.8.11 Синхронная цифровая иерархия (SDH)". Справочник инженера вещания . Focal Press. стр. 97. ISBN 978-0-240-51908-1.
  15. ^ Элберт, Брюс Р. (2008). Введение в спутниковую связь . Серия Artech House space applications (3-е изд.). Artech House. стр. 73. ISBN 978-1-59693-210-4.
  16. ^ Тайсон, Джефф. «Как работает OSI» HowStuffWorks.com. <http://computer.howstuffworks.com/osi.htm> 2 декабря 2011 г.
  17. ^ Блэк, Уйлесс Д. Новые коммуникационные технологии. Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: PTR Prentice Hall, 1994. 298-99. Печать.
  18. ^ Хассан, Розила, Джеймс Ирвин и Ян Гловер. «Проектирование и анализ виртуальной шины транспорта с использованием синхронной цифровой иерархии/синхронной оптической сети». Журнал компьютерной науки 4.12 (2008): 1003-011. Печать.
  19. ^ «SONET: Как работает SONET?» Capybara.Org. Web. 2 декабря 2011 г. <[1]>.
  20. ^ «Введение в SONET». Сетевые технологии — основы компьютерных и беспроводных сетей — учебные пособия по домашним сетям. Интернет. 2 декабря 2011 г. <http://compnetworking.about.com/od/hardwarenetworkgear/l/aa092800a.htm Архивировано 20 июня 2016 г. на Wayback Machine >.
  21. ^ «Структура интегрированного управления гибридными сетями с коммутацией каналов и пакетов». www.ietf.org . 2003 . Получено 15 июня 2023 .
  22. ^ Рекомендация МСЭ-Т G.7712/Y.1703, Архитектура и спецификация сетей передачи данных., Женева: Международный союз электросвязи, 30 марта 2007 г.
  23. ^ "Понимание SONET UPSRs". Домашняя страница SONET . Получено 14 ноября 2010 г.
  24. ^ "Понимание SONET BLSRs". Домашняя страница SONET . Получено 14 ноября 2010 г.
  25. ^ Мэтью Гаст (август 2001 г.). "Глава 5: Время, тактирование и синхронизация в системе T-carrier". T1: Руководство по выживанию . "O'Reilly Media, Inc.". ISBN 0-596-00127-4. Архивировано из оригинала 18 августа 2001 . Получено 28 сентября 2012 .
  26. ^ «Почему петля синхронизации так плоха и почему ее так трудно исправить?». Оптическая синхронизация: часто задаваемые вопросы . Cisco Systems . 2 декабря 2005 г. Получено 28 сентября 2012 г.
  27. ^ KiloStream Выход на пенсию
  28. ^ Миграция с SDH на OTN
  29. ^ "MegaStream Withdrawal". Архивировано из оригинала 5 июля 2020 г. Получено 4 июля 2020 г.

Внешние ссылки