Synchronní optické sítě - Synchronous optical networking

Synchronní optické sítě ( SONET ) a synchronní digitální hierarchie ( SDH ) jsou standardizované protokoly, které synchronně přenášejí více digitálních bitových toků přes optické vlákno pomocí laserů nebo vysoce koherentního světla ze světelných diod (LED). Při nízkých přenosových rychlostech lze data přenášet také přes elektrické rozhraní. Metoda byla vyvinuta, aby nahradila systém plesiochronní digitální hierarchie (PDH) pro přepravu velkého množství telefonních hovorů a datového provozu po stejném vlákně bez problémů se synchronizací.

SONET a SDH, které jsou v zásadě stejné, byly původně navrženy pro přenos komunikace v režimu okruhu (např. DS1 , DS3 ) z různých zdrojů, ale byly primárně navrženy pro podporu nekomprimovaného hlasu kódovaného v reálném čase ve formátu PCM . Primárním problémem před SONET / SDH bylo, že zdroje synchronizace těchto různých obvodů byly odlišné. To znamenalo, že každý obvod skutečně pracoval mírně odlišnou rychlostí a s jinou fází. SONET / SDH umožňoval simultánní transport mnoha různých obvodů různého původu v rámci jednoho rámcového protokolu. SONET / SDH není sám o sobě úplným komunikačním protokolem, ale transportním protokolem (nikoli „transportem“ ve smyslu modelu OSI ).

Vzhledem k zásadní neutralitě protokolu SONET / SDH a ​​funkcím zaměřeným na transport byl SONET / SDH zřejmou volbou pro přenos rámců asynchronního přenosu (ATM) s pevnou délkou známých také jako buňky. Rychle vyvinula mapovací struktury a zřetězené kontejnery s užitečným zatížením pro přepravu připojení ATM. Jinými slovy, pro ATM (a případně další protokoly, jako je Ethernet ), byla odstraněna vnitřní složitá struktura dříve používaná k přenosu spojů orientovaných na okruhy a nahrazena velkým a zřetězeným rámcem (například STS-3c), do kterého buňky ATM, Jsou umístěny IP pakety nebo ethernetové rámce.

SDH i SONET jsou dnes široce používány: SONET ve Spojených státech a Kanadě a SDH ve zbytku světa. Ačkoli standardy SONET byly vyvinuty před SDH, je to považováno za variaci SDH kvůli většímu pronikání SDH na světový trh. SONET se dělí na čtyři podvrstvy s určitými faktory, jako je cesta, čára, sekce a fyzická vrstva.

Standard SDH byl původně definován Evropským institutem pro telekomunikační normy (ETSI) a je formován jako standardy Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) G.707, G.783 , G.784 a G.803. Standard SONET byl definován standardem Telcordia a American National Standards Institute (ANSI) T1.105. které definují množinu přenosových formátů a přenosové rychlosti v rozsahu nad 51,840 Mbit / s.

Rozdíl od PDH

SDH se liší od Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) v tom, že přesné rychlosti, které se používají k přenosu dat na SONET / SDH, jsou úzce synchronizovány v celé síti pomocí atomových hodin . Tento synchronizační systém umožňuje synchronizaci celé sítě mezi zeměmi, což výrazně snižuje množství vyrovnávací paměti požadované mezi prvky v síti. SONET i SDH lze použít k zapouzdření dřívějších standardů digitálního přenosu, jako je standard PDH, nebo je lze použít k přímé podpoře buď Asynchronous Transfer Mode (ATM) nebo takzvaného paketu přes síť SONET / SDH (POS). Proto je nepřesné považovat SDH nebo SONET za komunikační protokoly samy o sobě; jsou to obecné univerzální přepravní kontejnery pro přesun hlasu i dat. Základní formát signálu SONET / SDH mu umožňuje přenášet mnoho různých služeb ve svém virtuálním kontejneru (VC), protože je flexibilní na šířku pásma.

Přehled protokolu

SONET a SDH často používají různé výrazy k popisu identických funkcí nebo funkcí. To může způsobit zmatek a zveličovat jejich rozdíly. Až na několik výjimek lze SDH považovat za nadmnožinu SONETU.

SONET je sada přepravních kontejnerů, které umožňují doručování různých protokolů, včetně tradiční telefonie, ATM, Ethernetu a TCP / IP provozu. SONET proto není sám o sobě nativním komunikačním protokolem a neměl by být zaměňován za nutně orientovaný na připojení způsobem, jakým se tento termín obvykle používá.

Protokol je silně multiplexovaná struktura se záhlavím prokládaným mezi daty komplexním způsobem. To umožňuje, aby zapouzdřená data měla svou vlastní snímkovou frekvenci a byla schopná „plavat kolem“ vzhledem ke struktuře a rychlosti rámce SDH / SONET. Toto prokládání umožňuje velmi nízkou latenci pro zapouzdřená data. Data procházející zařízením mohou být zpožděna maximálně o 32  mikrosekund  (μs), ve srovnání se snímkovou frekvencí 125 μs; mnoho konkurenčních protokolů ukládá data do paměti během těchto přechodů alespoň pro jeden snímek nebo paket, než je odešle. Extra padding je povoleno, aby se multiplexovaná data pohybovala v rámci celkového rámce, protože data jsou taktována jinou rychlostí, než je snímková frekvence. Protokol je komplikován rozhodnutím povolit tuto výplň na většině úrovní struktury multiplexování, ale zlepšuje všestranný výkon.

Základní jednotka přenosu

Základní jednotkou rámování v SDH je STM-1 (Synchronous Transport Module, level 1), který pracuje na 155,520 megabitů za sekundu (Mbit / s). SONET označuje tuto základní jednotku jako STS-3c (Synchronous Transport Signal 3, concatenated). Když je STS-3c přenášen přes OC-3, je často hovorově označován jako OC-3c , ale nejedná se o oficiální označení ve standardu SONET, protože mezi STS-3c není žádný rozdíl fyzické vrstvy (tj. Optické) a 3 STS-1 nesené v OC-3.

SONET nabízí další základní jednotku přenosu, STS-1 (Synchronous Transport Signal 1) nebo OC-1 , pracující při 51,84 Mbit / s - přesně jednu třetinu nosiče STM-1 / STS-3c / OC-3c. Tato rychlost je diktována požadavky na šířku pásma pro telefonní hlasové signály kódované PCM: při této rychlosti může obvod STS-1 / OC-1 nést šířku pásma ekvivalentní standardnímu kanálu DS-3 , který může nést 672 64 kbit / hlasové kanály. V SONETu se signál STS-3c skládá ze tří multiplexovaných signálů STS-1; STS-3c může být přenášen na OC-3 signálu. Někteří výrobci také podporují ekvivalent SDH STS-1 / OC-1, známý jako STM-0.

Rámování

V paketově orientovaném přenosu dat, jako je Ethernet , se paketový rámec obvykle skládá z hlavičky a užitečného zatížení . Nejprve se přenáší záhlaví, po kterém následuje užitečné zatížení (a případně přívěs , například CRC ). V synchronních optických sítích je to mírně upraveno. Záhlaví se nazývá režie a místo přenosu před užitečným zatížením se s ní během přenosu prokládá. Přenáší se část režie, pak část užitečného zatížení, pak další část režie, pak další část užitečného zatížení, dokud nebude přenesen celý rámec.

V případě STS-1 má rámec velikost 810 oktetů , zatímco rámec STM-1 / STS-3c má velikost 2 430 oktetů. U STS-1 se rámec vysílá jako tři oktety režie, následované 87 oktety užitečného zatížení. To se opakuje devětkrát, dokud není přeneseno 810 oktetů, což trvá 125  μs . V případě STS-3c / STM-1, který pracuje třikrát rychleji než STS-1, se přenáší devět oktetů režie, následovaných 261 oktety užitečného zatížení. To se také opakuje devětkrát, dokud není přeneseno 2 430 oktetů, což také trvá 125  μs . Pro SONET i SDH to často představuje grafické zobrazení rámečku: jako blok 90 sloupců a devíti řádků pro STS-1 a 270 sloupců a devět řádků pro STM1 / STS-3c. Tato reprezentace zarovná všechny sloupy režie, takže režie se zobrazí jako souvislý blok, stejně jako užitečné zatížení.

Vnitřní struktura režie a užitečného zatížení v rámci se mezi SONET a SDH mírně liší a pro popis těchto struktur se ve standardech používají různé termíny. Jejich standardy jsou extrémně podobné v implementaci, což usnadňuje interoperabilitu mezi SDH a ​​SONET v jakékoli dané šířce pásma.

V praxi se termíny STS-1 a OC-1 někdy používají zaměnitelně, ačkoli označení OC odkazuje na signál v jeho optické formě. Je proto nesprávné tvrdit, že OC-3 obsahuje 3 OC-1: O OC-3 lze říci, že obsahuje 3 STS-1.

SDH rám

Rámeček STM-1. Prvních devět sloupců obsahuje režii a ukazatele. Kvůli zjednodušení je rámec zobrazen jako obdélníková struktura 270 sloupců a devíti řádků, ale protokol nevysílá bajty v tomto pořadí.
Pro zjednodušení je rámeček zobrazen jako obdélníková struktura 270 sloupců a devíti řádků. První tři řádky a devět sloupců obsahují režii sekce regenerátoru (RSOH) a posledních pět řádků a devět sloupců obsahují režii multiplexní sekce (MSOH). Čtvrtý řádek shora obsahuje ukazatele.

Rámec Synchronous Transport Module, level 1 (STM-1) je základní přenosový formát pro SDH - první úroveň synchronní digitální hierarchie. Rámec STM-1 se přenáší přesně za 125  μs , proto na optickém obvodu OC-3 o rychlosti 155,52 Mbit / s existuje 8 000 snímků za sekundu. Rámeček STM-1 se skládá z režie a ukazatelů plus užitečné informace. Prvních devět sloupců každého snímku tvoří ukazatele režie a správní jednotky sekce a posledních 261 sloupců tvoří užitečné informace. Ukazatele (H1, H2, H3 bajty) identifikují správní jednotky (AU) v rámci informačního obsahu. Okruh OC-3 tedy po započítání režie může nést užitečné zatížení 150,336 Mbit / s.

V rámci informačního obsahu, který má vlastní strukturu rámců devíti řádků a 261 sloupců, jsou administrativní jednotky identifikované ukazateli. V rámci administrativní jednotky je také jeden nebo více virtuálních kontejnerů (VC). VC obsahují režii cesty a užitečné zatížení VC. První sloupec je pro cestu nad hlavou; za ním následuje kontejner s užitečným zatížením, který sám může nést další kontejnery. Správní jednotky mohou mít v rámci STM jakékoli fázové zarovnání a toto zarovnání je označeno ukazatelem ve čtvrtém řádku.

Režie úseku (SOH) signálu STM-1 je rozdělena na dvě části: režii sekce regenerátoru (RSOH) a režii multiplexní sekce (MSOH). Režijní náklady obsahují informace ze samotného přenosového systému, které se používají pro širokou škálu řídících funkcí, jako je sledování kvality přenosu, detekce poruch, správa alarmů, datové komunikační kanály, servisní kanály atd.

Rámec STM je spojitý a přenáší se sériově: bajt po bajtu, řádek po řádku.

Přeprava nad hlavou

Transportní režie se používá pro signalizaci a měření chybovosti přenosu a skládá se následovně:

Sekce nad hlavou
Volaná režie sekce regenerátoru (RSOH) v terminologii SDH: 27 oktetů obsahujících informace o struktuře rámu požadované koncovým zařízením.
Vedení nad hlavou
Volaná režie multiplexní sekce (MSOH) v SDH: 45 oktetů obsahující informace o opravách chyb a zprávách o automatickém přepínání ochrany (např. Alarmy a zprávy o údržbě), které mohou být v síti vyžadovány. Oprava chyby je zahrnuta pro STM-16 a vyšší.
Ukazatel správní jednotky (AU)
Odkazuje na umístění bajtu J1 v užitečném zatížení (první bajt ve virtuálním kontejneru).

Cesta virtuální obálka

Data přenášená z jednoho konce na druhý se označují jako data cesty . Skládá se ze dvou složek:

Režie užitečného zatížení (POH)
9 oktetů používaných pro end-to-end signalizaci a měření chyb.
Užitečné zatížení
Uživatelská data (774 bajtů pro STM-0 / STS-1 nebo 2 430 oktetů pro STM-1 / STS-3c)

U STS-1 se užitečné zatížení označuje jako obálka synchronního užitečného zatížení (SPE), která má zase 18 vycpávacích bajtů, což vede k kapacitě užitečného zatížení STS-1 756 bajtů.

Užitečné zatížení STS-1 je navrženo k přenášení celého rámce PDH DS3 . Když DS3 vstoupí do sítě SONET, přidá se režie cesty a o tomto prvku sítě SONET (NE) se říká, že je generátorem cesty a terminátorem . SONET NE ukončuje linku, pokud zpracovává režii linky. Všimněte si, že kdekoli je linka nebo cesta ukončena, část je také ukončena. SONET regenerátory ukončují sekci, ale ne cesty nebo linku.

Užitečné zatížení STS-1 lze také rozdělit do sedmi virtuálních přítokových skupin (VTG). Každý VTG lze poté rozdělit na čtyři signály VT1,5 , z nichž každý může nést signál PDH DS1 . VTG lze místo toho rozdělit na tři signály VT2 , z nichž každý může nést signál PDH E1 . SDH ekvivalent VTG je TUG-2; VT1.5 odpovídá VC-11 a VT2 odpovídá VC-12.

Tři signály STS-1 mohou být multiplexovány multiplexováním s časovým dělením, aby vytvořily další úroveň hierarchie SONET, OC-3 (STS-3), běžící na 155,52 Mbit / s. Signál je multiplexován prokládáním bajtů tří rámců STS-1 za vzniku rámce STS-3, který obsahuje 2430 bajtů a přenáší se za 125  μs .

Vysokorychlostní obvody jsou tvořeny postupným agregováním násobků pomalejších obvodů, jejichž rychlost je vždy zřejmá z jejich označení. Například lze agregovat čtyři signály STS-3 nebo AU4 za vzniku signálu 622,08 Mbit / s označeného jako OC-12 nebo STM-4 .

Nejčastěji používanou rychlostí je obvod OC-768 nebo STM-256 , který pracuje rychlostí necelých 38,5 Gbit / s. Tam, kde je problémem vyčerpání vláken, lze více signálů SONET přenášet na více vlnových délkách na jednom páru vláken pomocí multiplexování s dělením vlnových délek , včetně hustého multiplexování s dělením vlnových délek (DWDM) a multiplexování s hrubým dělením vlnových délek (CWDM). Obvody DWDM jsou základem všech moderních podmořských komunikačních kabelových systémů a dalších dálkových okruhů.

SONET / SDH a ​​vztah k 10 Gigabit Ethernet

Dalším typem vysokorychlostního datového síťového obvodu je 10 Gigabit Ethernet (10GbE). Aliance Gigabit Ethernet Alliance vytvořila dvě varianty 10 Gigabit Ethernet: variantu lokální sítě ( LAN PHY ) s rychlostí linky 10,3125 Gbit / s a ​​variantu širokopásmové sítě ( WAN PHY ) se stejnou rychlostí linky jako OC-192 / STM- 64 (9 953 280 kbit / s). Varianta WAN PHY zapouzdřuje data Ethernetu pomocí odlehčeného rámce SDH / SONET, aby byla na nízké úrovni kompatibilní se zařízením určeným k přenosu signálů SDH / SONET, zatímco varianta LAN PHY zapouzdřuje data Ethernet pomocí kódování linky 64B / 66B .

10 Gigabit Ethernet však výslovně neposkytuje žádnou interoperabilitu na úrovni bitového toku s jinými systémy SDH / SONET. Tím se liší od transpondérů systému WDM, včetně systémů multiplexování s hrubým i hustým dělením vlnových délek (CWDM a DWDM), které v současné době podporují signály SONET OC-192, které mohou normálně podporovat 10 Gigabit Ethernet s tenkým SONET.

Datové rychlosti SONET / SDH

Označení SONET / SDH a ​​šířky pásma
Úroveň optického nosiče SONET Formát rámu SONET Úroveň SDH a ​​formát rámečku Šířka pásma užitečného zatížení ( kbit / s ) Rychlost linky (kbit / s)
OC-1 STS-1 STM-0 50 112 51 840
OC-3 STS-3 STM-1 150 336 155 520
OC-12 STS-12 STM-4 601,344 622,080
OC-24 STS-24 - 1,202,688 1,244,160
OC-48 STS-48 STM-16 2 405 376 2 488 320
OC-192 STS-192 STM-64 9 621 504 9 953 280
OC-768 STS-768 STM-256 38 486 016 39 813 120

Propustnost uživatele nesmí odečítat režii cesty od šířky pásma užitečné zátěže, ale šířka pásma cesta je variabilní na základě typů křížových připojení zabudovaných přes optický systém.

Všimněte si, že postup datové rychlosti začíná na 155 Mbit / s a ​​zvyšuje se o násobky čtyř. Jedinou výjimkou je OC-24, který je standardizován v ANSI T1.105, ale ne standardní rychlost SDH v ITU-T G.707. Jiné sazby, například OC-9, OC-18, OC-36, OC-96 a OC-1536, jsou definovány, ale běžně se nepoužívají; většina je považována za osiřelé sazby.

Fyzická vrstva

Fyzická vrstva odkazuje na první vrstvu v síťovém modelu OSI. Vrstvy ATM a SDH jsou úroveň sekce regenerátoru, úroveň digitální linky, úroveň přenosové cesty, úroveň virtuální cesty a úroveň virtuálního kanálu. Fyzická vrstva je modelována na třech hlavních entitách: přenosová cesta, digitální linka a regenerační sekce. Sekce regenerátoru se týká sekce a fotonických vrstev. Fotonická vrstva je nejnižší vrstvou SONET a je zodpovědná za přenos bitů na fyzické médium. Vrstva sekce je zodpovědná za generování správných rámců STS-N, které se mají přenášet přes fyzické médium. Zabývá se problémy, jako je správné rámování, sledování chyb, údržba sekcí a orderwire. Liniová vrstva zajišťuje spolehlivý transport užitečného zatížení a režie generované vrstvou cesty. Poskytuje synchronizaci a multiplexování pro více cest. Upravuje horní bity týkající se kontroly kvality. Vrstva cesty je vrstva nejvyšší úrovně SONET. Bere data k přenosu a transformuje je do signálů požadovaných linkovou vrstvou a přidává nebo upravuje bitové režijní bity pro monitorování výkonu a přepínání ochrany.

Protokoly pro správu sítě SONET / SDH

Celková funkčnost

Systémy pro správu sítě se používají ke konfiguraci a monitorování zařízení SDH a ​​SONET lokálně nebo vzdáleně.

Systémy se skládají ze tří základních částí, které jsou podrobněji popsány dále:

  1. Software běžící na „terminálu systému pro správu sítě“, např. Na pracovní stanici, němém terminálu nebo notebooku umístěném ve směnárně / ústřední kanceláři.
  2. Přenos dat pro správu sítě mezi „terminálem systému pro správu sítě“ a zařízením SONET / SDH, např. Pomocí protokolů TL1 / Q3.
  3. Přeprava dat pro správu sítě mezi zařízením SDH / SONET pomocí „vyhrazených vestavěných datových komunikačních kanálů“ (DCC) v rámci sekce a režie vedení.

Mezi hlavní funkce správy sítě tedy patří:

Síť a zajišťování síťových prvků
Aby bylo možné přidělit šířku pásma v celé síti, musí být nakonfigurován každý síťový prvek. I když to lze provést lokálně, prostřednictvím rozhraní řemesla, obvykle se to děje prostřednictvím systému pro správu sítě (sedící na vyšší vrstvě), který zase funguje prostřednictvím sítě pro správu sítě SONET / SDH.
Aktualizace softwaru
Upgrade softwaru síťových prvků se provádí většinou prostřednictvím sítě pro správu SONET / SDH v moderním zařízení.
Řízení výkonnosti
Síťové prvky mají velmi velkou sadu standardů pro správu výkonu. Kritéria správy výkonu umožňují nejen monitorování stavu jednotlivých síťových prvků, ale také izolaci a identifikaci většiny defektů nebo výpadků sítě. Software pro monitorování a správu sítě na vyšší úrovni umožňuje správné filtrování a řešení potíží se správou výkonu v celé síti, takže lze rychle identifikovat a vyřešit závady a výpadky.

Zvažte tři části definované výše:

Terminál systému pro správu sítě

Rozhraní Local Craft
Místní „řemeslníci“ (inženýři telefonní sítě) mohou přistupovat k síťovému prvku SDH / SONET na „řemeslném portu“ a vydávat příkazy prostřednictvím hloupého terminálu nebo programu emulace terminálu spuštěného na notebooku. Toto rozhraní lze také připojit ke konzolovému serveru , což umožňuje vzdálenou správu mimo pásmo a protokolování .
Systém pro správu sítě (ve vyšší vrstvě)

To bude často sestávat ze softwaru běžícího na pracovní stanici pokrývajícího řadu síťových prvků SDH / SONET

Protokoly TL1 / Q3

TL1

Zařízení SONET se často spravuje pomocí protokolu TL1 . TL1 je telekomunikační jazyk pro správu a rekonfiguraci síťových prvků SONET. Příkazový jazyk používaný síťovým prvkem SONET, jako je TL1, musí být přenášen jinými protokoly pro správu, například SNMP , CORBA nebo XML .

Q3

SDH byl spravován hlavně pomocí sady protokolů rozhraní Q3 definované v doporučeních ITU Q.811 a Q.812. Sbližováním SONET a SDH v architektuře přepínací matice a síťových prvků nabízejí novější implementace také TL1.

Většina NE SONET má definovaný omezený počet rozhraní pro správu:

TL1 Elektrické rozhraní
Elektrické rozhraní, často 50-ohmový koaxiální kabel , odesílá příkazy SONET TL1 z místní sítě pro správu fyzicky umístěné v centrální kanceláři, kde je umístěn síťový prvek SONET. To je pro místní správu daného síťového prvku a případně pro vzdálenou správu dalších síťových prvků SONET.

Vyhrazené integrované datové komunikační kanály (DCC)

SONET a SDH mají vyhrazené datové komunikační kanály (DCC) v rámci sekce a režie vedení pro provoz správy. Obecně se používá režie sekce ( sekce regenerátoru v SDH). Podle ITU-T G.7712 existují tři režimy používané pro správu:
  • IP- only stack, using PPP as data-link
  • OSI- only stack, using LAP-D as data-link
  • Duální (IP + OSI) stack využívající PPP nebo LAP-D s tunelovacími funkcemi pro komunikaci mezi stacky.

Ke zpracování všech možných kanálů a signálů správy obsahuje většina moderních síťových prvků router pro síťové příkazy a podkladové (datové) protokoly.

Zařízení

S pokrokem v čipových sadách SONET a SDH se tradiční kategorie síťových prvků již neliší. Vzhledem k tomu, že síťové architektury zůstaly relativně konstantní, lze zkoumat i novější vybavení (včetně platforem pro poskytování více služeb ) ve světle architektur, které budou podporovat. Při pohledu na nové i tradiční vybavení ve smyslu starších kategorií má tedy hodnotu.

Regenerátor

Tradiční regenerátory ukončují sekci nad hlavou, ale ne linii nebo cestu. Regenerátory prodlužují dálkové trasy podobným způsobem jako většina regenerátorů tím, že převádějí optický signál, který již urazil dlouhou vzdálenost, do elektrického formátu a poté znovu vysílají regenerovaný vysoce výkonný signál.

Od konce 90. let byly regenerátory z velké části nahrazeny optickými zesilovači . Některé z funkcí regenerátorů byly absorbovány také transpondéry systémů multiplexování s dělením vlnových délek.

Multiplexer a demultiplexor STS

Multiplexor a demultiplexor STS poskytují rozhraní mezi elektrickou přítokovou sítí a optickou sítí.

Add-drop multiplexer

Add-drop multiplexery (ADM) jsou nejběžnějším typem síťových prvků. Tradiční ADM byly navrženy tak, aby podporovaly jednu ze síťových architektur, i když systémy nové generace mohou často podporovat několik architektur, někdy současně. ADM mají tradičně vysokorychlostní stranu (kde je podporován signál plné rychlosti linky) a nízkou rychlost , která může sestávat z elektrických i optických rozhraní. Strana s nízkou rychlostí přijímá signály s nízkou rychlostí, které jsou multiplexovány síťovým prvkem a vysílány ze strany s vysokou rychlostí, nebo naopak.

Digitální systém křížového připojení

Nedávné systémy digitálního křížového připojení (DCS nebo DXC) podporují řadu vysokorychlostních signálů a umožňují křížové připojení DS1, DS3 a dokonce i STS-3s / 12c atd. Z jakéhokoli vstupu na jakýkoli výstup. Pokročilé DCS mohou podporovat řadu subtending ringů současně.

Síťové architektury

SONET a SDH mají definovaný omezený počet architektur. Tyto architektury umožňují efektivní využití šířky pásma i ochranu (tj. Schopnost přenášet provoz, i když selhala část sítě), a jsou zásadní pro celosvětové nasazení SONET a SDH pro přesun digitálního provozu. Každé připojení SDH / SONET na optické fyzické vrstvě používá dvě optická vlákna bez ohledu na přenosovou rychlost.

Lineární automatické přepínání ochrany

Lineární automatické přepínání ochrany (APS), známé také jako 1 + 1 , zahrnuje čtyři vlákna: dvě pracovní vlákna (jedno v každém směru) a dvě ochranná vlákna. Přepínání je založeno na stavu linky a může být jednosměrné (přičemž každý směr se přepíná samostatně) nebo obousměrné (kde síťové prvky na každém konci vyjednávají tak, že oba směry jsou obvykle neseny na stejném páru vláken).

Jednosměrný prstenec s přepínáním cesty

V jednosměrných trasovaných okruzích (UPSR) jsou posílány dvě redundantní (na úrovni cesty) kopie chráněného provozu v obou směrech kolem kruhu. Selektor na výstupním uzlu určuje, která kopie má nejvyšší kvalitu, a použije tuto kopii, takže zvládne, pokud se jedna kopie zhorší kvůli zlomenému vláknu nebo jiné chybě. Jednotky UPSR mají tendenci sedět blíže k okraji sítě a jako takové se někdy nazývají sběratelské prstence . Vzhledem k tomu, stejná data odeslána kolem kruhu v obou směrech, je celková kapacita UPSR se rovná čára rychlosti N na OC- N kruhu. Například v kruhu OC-3 se 3 STS-1 používanými k přenosu 3 DS-3 z příchozího uzlu A do výstupního uzlu D by 100 procent šířky pásma kruhu ( N = 3) bylo spotřebováno uzly A a D . Jakékoli další uzly v kruhu mohly fungovat pouze jako průchozí uzly. SDH ekvivalentem UPSR je ochrana připojení k podsíti (SNCP); SNCP neukládá prstencovou topologii, ale lze jej použít také v topologiích sítí.

Obousměrný linkově přepínaný prsten

Obousměrný linkově přepínaný kruh (BLSR) se dodává ve dvou variantách: dvouvláknový BLSR a čtyřvláknový BLSR. BLSR se přepínají na liniové vrstvě. Na rozdíl od UPSR BLSR neposílá nadbytečné kopie od vstupu do výstupu. Spíše kruhové uzly přiléhající k poruše přesměrovávají provoz „dlouhou cestou“ kolem prstence na ochranných vláknech. BLSRs obchodují náklady a složitost pro efektivitu šířky pásma, stejně jako schopnost podporovat „extra provoz“, který lze předvídat, když dojde k události přepnutí ochrany. U čtyřvláknového prstence lze podporovat buď selhání jednoho uzlu, nebo selhání více linek, protože porucha nebo údržba na jedné lince způsobí, že bude použito ochranné vlákno spojující dva uzly, místo aby jej obtočilo kolem kruhu.

BLSR mohou fungovat v metropolitním regionu nebo často přesouvají dopravu mezi obcemi. Protože BLSR neodesílá redundantní kopie od vniknutí do výstupu, je celková šířka pásma, že podpora BLSR plechovka není omezena na linie rychlosti N na OC- N kruhu a může být ve skutečnosti větší než N v závislosti na provozu vzoru na prsten. V nejlepším případě je veškerý provoz mezi sousedními uzly. Nejhorší případ je, když veškerý provoz na kruhu vychází z jednoho uzlu, tj. BLSR slouží jako sběratelský kruh. V tomto případě je šířka pásma, že prstenec může podporovat se rovná čára rychlosti N na OC- N kruhu. To je důvod, proč jsou BLSR zřídka, pokud vůbec, nasazeny v sběratelských kruzích, ale často jsou nasazeny v mezioborových kruzích. SDH ekvivalent BLSR se nazývá Multiplex Section-Shared Protection Ring (MS-SPRING).

Synchronizace

Zdroje hodin používané k synchronizaci v telekomunikačních sítích jsou hodnoceny podle kvality, běžně nazývané vrstva . Síťový prvek obvykle používá vrstvu nejvyšší kvality, kterou má k dispozici, což lze určit sledováním stavových zpráv synchronizace (SSM) vybraných zdrojů hodin.

Zdroje synchronizace dostupné síťovému prvku jsou:

Místní externí načasování
To je generováno atomovými cesiovými hodinami nebo hodinami odvozenými ze satelitu zařízením ve stejné centrální kanceláři jako síťový prvek. Rozhraní je často DS1, se zprávami o stavu synchronizace dodávanými hodinami a umístěnými do režie DS1.
Načasování odvozené z linky
Síťový prvek si může vybrat (nebo být nakonfigurován), aby odvodil své načasování z úrovně linky, monitorováním bajtů stavu synchronizace S1, aby byla zajištěna kvalita.
Holdover
Jako poslední možnost, při absenci kvalitnějšího časování, může síťový prvek přejít do režimu pozastavení, dokud nebude znovu k dispozici kvalitnější externí časování. V tomto režimu používá síťový prvek jako referenci vlastní časovací obvody.

Časovací smyčky

K časovací smyčce dochází, když síťové prvky v síti každý odvozují své načasování od jiných síťových prvků, aniž by kterýkoli z nich byl „hlavním“ zdrojem časování. Tato síťová smyčka nakonec uvidí své vlastní načasování „odletět“ z jakékoli externí sítě, což způsobí záhadné bitové chyby - a v nejhorších případech nakonec dojde k masivní ztrátě provozu. Zdroj těchto druhů chyb může být obtížné diagnostikovat. Obecně platí, že síť, která byla správně nakonfigurována, by se nikdy neměla nacházet v časovací smyčce, ale některé třídy tichých selhání by přesto mohly způsobit tento problém.

SONET / SDH nové generace

Vývoj SONET / SDH byl původně poháněn potřebou přenášet více signálů PDH - jako DS1, E1, DS3 a E3 - spolu s dalšími skupinami multiplexovaného hlasového provozu s pulzním kódem 64 kbit / s . Schopnost přepravovat provoz ATM byla další časná aplikace. Za účelem podpory velkých šířek pásma ATM bylo vyvinuto zřetězení, kdy jsou menší multiplexní kontejnery (např. STS-1) inverzně multiplexovány tak, aby vytvořily větší kontejner (např. STS-3c) pro podporu velkých datově orientovaných kanálů.

Jedním z problémů tradičního zřetězení je však nepružnost. V závislosti na mixu datového a hlasového provozu, který musí být proveden, může zůstat velké množství nevyužité šířky pásma kvůli pevným velikostem zřetězených kontejnerů. Například instalace připojení Fast Ethernet rychlostí 100 Mbit / s do kontejneru STS-3c 155 Mbit / s vede ke značnému plýtvání. Mnohem důležitější je potřeba, aby všechny zprostředkující prvky sítě podporovaly nově zavedené velikosti zřetězení. Tento problém byl překonán zavedením Virtual Concatenation.

Virtuální zřetězení (VCAT) umožňuje více libovolné sestavování multiplexních kontejnerů nižšího řádu, budování větších kontejnerů s poměrně libovolnou velikostí (např. 100 Mbit / s) bez nutnosti použití prostředních síťových prvků pro podporu této konkrétní formy zřetězení. Virtuální zřetězení využívá protokoly X.86 nebo Generic Framing Procedure (GFP) k mapování užitečných dat libovolné šířky pásma do virtuálně zřetězeného kontejneru.

Link Capacity program úpravy (LCA) umožňuje dynamicky měnit šířky pásma pomocí dynamického virtuálního zřetězení, multiplexování kontejnery na základě krátkodobých potřeb šířky pásma v síti.

Sada protokolů SONET / SDH nové generace, které umožňují přenos Ethernet, se označuje jako Ethernet přes SONET / SDH (EoS).

Konec života a odchod do důchodu

SONET / SDH již není konkurenceschopný v dodávkách soukromých okruhů. Vývoj v posledním desetiletí (2020) stagnoval a jak dodavatelé zařízení, tak provozovatelé sítí SONET / SDH přecházejí na jiné technologie, jako je OTN a širokopásmový Ethernet.

British Telecom nedávno (březen 2020) uzavřel své produkty KiloStream a Mega Stream, které byly posledním rozsáhlým využitím BT SDH. BT také ukončila nová připojení k jejich SDH síti, což naznačuje brzké stažení služeb.

Viz také

Poznámky

Reference

externí odkazy