Синхронная оптическая сеть - Synchronous optical networking

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

SONET и SDH, которые, по сути, одинаковы, изначально были разработаны для передачи данных в режиме канала (например, DS1 , DS3 ) из множества различных источников, но в первую очередь они были разработаны для поддержки в реальном времени несжатого и закодированного голоса с коммутацией каналов. в формате PCM . 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 (не «транспортным» в смысле модели OSI ).

Из-за существенной нейтральности протокола SONET / SDH и ориентированных на транспорт функций, SONET / SDH был очевидным выбором для транспортировки кадров асинхронного режима передачи (ATM) фиксированной длины, также известных как ячейки. Он быстро развил структуры отображения и объединил контейнеры с полезной нагрузкой для транспортировки соединений ATM. Другими словами, для ATM (и, в конечном итоге, для других протоколов, таких как Ethernet ), внутренняя сложная структура, ранее использовавшаяся для передачи схемно-ориентированных соединений, была удалена и заменена большим объединенным кадром (таким как STS-3c), в котором ячейки ATM, Размещаются IP-пакеты или кадры Ethernet.

Стойки мультиплексоров ввода-вывода Alcatel STM-16 SDH

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

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

Отличие от PDH

SDH отличается от плезиохронной цифровой иерархии (PDH) тем, что точные скорости, которые используются для передачи данных по SONET / SDH, жестко синхронизируются по всей сети с использованием атомарных часов . Эта система синхронизации позволяет целым межгосударственным сетям работать синхронно, значительно сокращая объем буферизации, необходимой между элементами в сети. И SONET, и SDH могут использоваться для инкапсуляции более ранних стандартов цифровой передачи, таких как стандарт PDH, или они могут использоваться для прямой поддержки либо асинхронного режима передачи (ATM), либо так называемой пакетной сети SONET / SDH (POS). 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 позволяют передавать различные протоколы, включая традиционную телефонию, ATM, Ethernet и TCP / IP. Таким образом, SONET сам по себе не является собственным протоколом связи, и его не следует путать, поскольку он обязательно ориентирован на установление соединения в том смысле, в котором этот термин обычно используется.

Протокол представляет собой сильно мультиплексированную структуру, в которой заголовок сложным образом перемежается между данными. Это позволяет инкапсулированным данным иметь собственную частоту кадров и иметь возможность «плавать» относительно структуры и скорости кадров SDH / SONET. Такое чередование обеспечивает очень низкую задержку для инкапсулированных данных. Данные, проходящие через оборудование, могут быть задержаны максимум на 32 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 это заполнение на большинстве уровней структуры мультиплексирования, но это улучшает всестороннюю производительность.

Базовый блок трансмиссии

Базовая единица кадрирования в SDH - это STM-1 (синхронный транспортный модуль, уровень 1), который работает со скоростью 155,520 мегабит в секунду (Мбит / с). SONET обозначает этот базовый блок как STS-3c (синхронный транспортный сигнал 3, сцепленный). Когда STS-3c передается через OC-3, его часто в разговорной речи называют OC-3c , но это не официальное обозначение в стандарте SONET, так как между STS-3c нет разницы на физическом уровне (то есть оптических). и 3 STS-1, перевозимых в OC-3.

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

Обрамление

При пакетно-ориентированной передаче данных, такой как Ethernet , кадр пакета обычно состоит из заголовка и полезной нагрузки . Заголовок передается первым, за ним следует полезная нагрузка (и, возможно, трейлер , например CRC ). В синхронных оптических сетях это немного изменено. Заголовок называется служебной информацией , и вместо того, чтобы передаваться 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 размер кадра составляет 810 октетов , а размер кадра STM-1 / STS-3c - 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 125 мкс . 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, что также занимает 125 мкс . 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 очень 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. Поэтому 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 125 мкс , следовательно, по оптоволоконному каналу OC-3 со скоростью 155,52 Мбит / с скорость передачи составляет 8000 кадров в секунду. 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.

В полезной информации, имеющей собственную структуру кадра из девяти строк и 261 столбца, переносятся 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 с полезной нагрузкой, который сам может нести другие контейнеры. Административные единицы могут иметь любое выравнивание фаз в кадре STM, и это выравнивание указывается указателем в строке четыре.

Служебные данные секции (SOH) сигнала STM-1 делятся на две части: служебные данные секции регенератора (RSOH) и служебные данные секции мультиплексирования (MSOH). Служебные данные содержат информацию от самой системы передачи, которая используется для широкого спектра 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 сигнализации и измерения частоты ошибок передачи и состоят из следующего:

Накладные расходы раздела: В терминологии SDH, называемые заголовками 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.
Указатель административной единицы (AU): Указывает на расположение байта J1 в полезной нагрузке (первый байт в виртуальном контейнере).

Виртуальный конверт пути

Данные, передаваемые из конца в конец, называются данными 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 конвертом синхронной полезной нагрузки (SPE), который, в свою очередь, имеет 18 байтов заполнения, что приводит к емкости полезной нагрузки STS-1 в 756 байтов.

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 (NE) SONET называется генератором и ограничителем пути . SONET NE является оконечным элементом линии, если он обрабатывает служебные данные линии. Обратите внимание, что где бы ни заканчивалась линия или путь, завершается и раздел. Регенераторы SONET завершают секцию, но не пути или линию.

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

Три сигнала STS-1 могут быть мультиплексированы с помощью мультиплексирования с временным разделением 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 байтов, и передается за 125 мкс .

Цепи с более высокой скоростью формируются 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 сигнала 622,08 Мбит / с, обозначенного как OC-12 или STM-4 .

Наиболее часто используемая скорость - это схема OC-768 или STM-256 , которая работает со скоростью чуть менее 38,5 Гбит / с. Там, где исчерпание волокон является проблемой, 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). Цепи DWDM являются основой всех современных подводных кабельных систем связи и других каналов дальней связи.

SONET / SDH и связь с 10 Gigabit Ethernet

Другой тип высокоскоростной сети передачи данных - 10 Gigabit Ethernet (10GbE). Gigabit Ethernet Alliance создал два варианта 10 Gigabit Ethernet: вариант локальной сети ( LAN PHY ) со скоростью линии 10,3125 Гбит / с и вариант глобальной сети ( WAN PHY ) с той же скоростью линии, что и OC-192 / STM-. 64 (9953280 кбит / с). 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 линейного кодирования 64B / 66B .

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 тонкой рамкой SONET.

Скорость передачи данных SONET / SDH

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

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 перекрестных 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. Другие скорости, такие как OC-9, OC-18, OC-36, OC-96 и OC-1536, определены, но обычно не используются; большинство из них считаются осиротевшими ставками.

Физический слой

Физический уровень относится к первому уровню сетевой модели OSI. Уровни ATM и SDH - это уровень секции регенератора, уровень цифровой линии, уровень тракта передачи, уровень виртуального тракта и уровень виртуального канала. Физический уровень моделируется на трех основных объектах: тракте передачи, цифровой линии и секции регенератора. Секция регенератора относится к секции и фотонным слоям. Фотонный уровень - это самый нижний уровень SONET, который отвечает за передачу битов на физический носитель. Уровень раздела отвечает за создание правильных кадров STS-N, которые должны передаваться через физическую среду. Он занимается такими вопросами, как правильное кадрирование, отслеживание ошибок, обслуживание секций и заказ. 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.

Протоколы сетевого управления 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 рассмотрены позже более подробно:

Программное обеспечение, работающее на «терминале системы управления сетью», например, на рабочей станции, немом терминале или портативном компьютере, размещенном в АТС / центральном офисе.
Передача данных управления сетью между «терминалом системы управления сетью» и оборудованием SONET / SDH, например, с использованием протоколов TL1 / Q3.
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:

Обеспечение 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 уровень сетевой мониторинг и управление программное обеспечение позволяют надлежащей фильтрацию и поиск неисправностей в масштабе всей сеть управления производительностью, так что дефекты и простои могут быть быстро выявлены и устранены.

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 « немой» терминал или программу эмуляции терминала, работающую на портативном компьютере. Этот интерфейс также может быть подключен к консольному серверу , что обеспечивает удаленное внешнее управление и ведение журнала .

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 протоколом TL1 . 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 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 более новые реализации также предлагают TL1.

Большинство сетевых элементов SONET имеют ограниченное количество определенных интерфейсов управления:

TL1 Электрический интерфейс: Электрический интерфейс, часто представляющий собой коаксиальный кабель с сопротивлением 50 Ом , отправляет команды SONET TL1 из локальной сети управления, физически размещенной в центральном офисе, 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, используются служебные данные секции ( секция регенератора в SDH). Согласно ITU-T G.7712 для управления используются три режима:

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

Для обработки всех возможных каналов и сигналов управления большинство современных сетевых элементов содержат маршрутизатор для сетевых команд и 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 ) может быть исследовано 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 аналогично большинству регенераторов, преобразуя оптический сигнал, который уже прошел большое расстояние, в электрический формат, а затем повторно передают регенерированный сигнал большой мощности.

С конца 1990-х годов регенераторы были в значительной степени заменены оптическими усилителями . Кроме того, некоторые функции регенераторов были поглощены 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) 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. У ADM традиционно есть высокоскоростная сторона (где поддерживается сигнал полной скорости линии) и низкоскоростная сторона , которая 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

Последние системы цифровых кросс-коммутаций (DCS или DXC) поддерживают множество высокоскоростных сигналов и позволяют кросс-соединение DS1, DS3 и даже STS-3 / 12c и т. Д. 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 отказе части сети) и являются фундаментальными 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 (при этом каждое направление переключается независимо) или двунаправленным (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 копия ухудшается из-за обрыва волокна или другого сбоя. UPSR обычно располагаются ближе к краю сети, поэтому их иногда называют коллекторными кольцами . Из - за того же данные передаются по кольцу в обоих направлениях, общая емкость UPSR равна скорость линии N от OC- N колец. Например, в кольце OC-3 с 3 STS-1, используемыми для транспортировки 3 DS-3 от входящего узла A к выходному узлу D , 100 процентов полосы пропускания кольца ( N = 3) будет использоваться узлами A и D. . Любые другие узлы в кольце могут действовать только как сквозные узлы. Эквивалент UPSR в SDH - это защита соединения 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 может быть упрежден 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 обвивать его по кольцу.

BLSR могут работать в мегаполисе или, часто, перемещать трафик между муниципалитетами. Поскольку BLSR не отправляет избыточных копий от попадания на выходе, общая пропускная способность , что поддержка BLSR может , не ограничивается линейной скорости N от OC- N кольца, и фактически может быть больше , чем N в зависимости от шаблона движения на звенеть. В лучшем случае весь трафик идет между соседними узлами. Наихудший случай - это когда весь трафик в кольце исходит от одного узла, т. Е. BLSR выступает в качестве коллекторного кольца. В этом случае ширина полосы пропускания , что кольцо может поддерживать равна скорости линии N от OC- N кольца. Вот почему BLSR редко, если вообще когда-либо, развертываются в коллекторных кольцах, но часто развертываются в межофисных кольцах. SDH-эквивалент BLSR называется мультиплексным кольцом общей защиты разделов (MS-SPRING).

Синхронизация

Источники часов, используемые для синхронизации в телекоммуникационных сетях, оцениваются по качеству, обычно называемому слоем . Обычно сетевой элемент использует слой самого высокого качества, доступный ему, который может быть определен путем отслеживания сообщений о состоянии синхронизации (SSM) выбранных источников синхронизации.

Источники синхронизации, доступные элементу сети:

Местное внешнее время: Это генерируется атомными цезиевыми часами или спутниковыми часами устройством 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 синхронизации более высокого качества, сетевой элемент может перейти в режим удержания до тех пор, пока снова не станет доступным более качественная внешняя синхронизация. 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 «ускользнет» от любых внешних сетей, вызывая загадочные битовые ошибки и, в конечном итоге, в худшем случае, массовую потерю трафика. Источник таких ошибок бывает трудно диагностировать. В общем, 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 транспортировки нескольких сигналов PDH - таких как DS1, E1, DS3 и E3 - вместе с другими группами мультиплексированного речевого трафика с импульсной кодовой модуляцией 64 кбит / с . 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 соединения Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит / с внутри контейнера STS-3c со скоростью 155 Мбит / с приводит к значительным потерям. Более важным является необходимость того, чтобы все промежуточные элементы сети поддерживали недавно введенные размеры конкатенации. Эта проблема была 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 протоколы X.86 или Generic Framing Procedure (GFP) для отображения полезной нагрузки произвольной полосы пропускания в виртуально конкатенированный контейнер.

Емкости Ссылки Регулировка Схема (LCAS) позволяет динамически изменяющиеся пропускную способность с помощью динамической виртуальной конкатенации, мультиплексирования контейнеров на основе краткосрочных требований к пропускной способности сети.

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

Конец жизни и выход на пенсию

SONET / SDH больше не может конкурировать с поставщиками 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 глобальный 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.

Languages

In other projects