Synkront optiskt nätverk

Synchronous Optical Networking ( SONET ) och Synchronous Digital Hierarchy ( SDH ) är standardiserade protokoll som överför flera digitala bitströmmar synkront över optisk fiber med hjälp av lasrar eller mycket koherent ljus från lysdioder (LED). Vid låga överföringshastigheter kan data också överföras via ett elektriskt gränssnitt. Metoden utvecklades för att ersätta plesiochronous digital hierarchy ) för att transportera stora mängder telefonsamtal och datatrafik över samma fiber utan problem med synkronisering.

SONET och SDH, som i huvudsak är samma, designades ursprungligen för att transportera kretslägeskommunikation (t.ex. DS1 , DS3 ) från en mängd olika källor, men de designades främst för att stödja okomprimerad, kretskopplad röstkodad i realtid i PCM- format. Den primära svårigheten med att göra detta före SONET/SDH var att synkroniseringskällorna för dessa olika kretsar var olika. Detta innebar att varje krets faktiskt fungerade med en något olika hastighet och med olika fas. SONET/SDH möjliggjorde samtidig transport av många olika kretsar av olika ursprung inom ett enda ramprotokoll. SONET/SDH är inte ett komplett kommunikationsprotokoll i sig, utan ett transportprotokoll (inte en 'transport' i OSI-modellens mening).

På grund av SONET/SDH:s väsentliga protokollneutralitet och transportorienterade funktioner var SONET/SDH det självklara valet för att transportera ATM-ramarna (Asynchronous Transfer Mode) med fast längd , även kända som celler. Det utvecklade snabbt kartstrukturer och sammanlänkade nyttolastcontainrar för att transportera bankomatanslutningar. Med andra ord, för ATM (och så småningom andra protokoll som Ethernet ) togs den interna komplexa strukturen som tidigare användes för att transportera kretsorienterade anslutningar bort och ersattes med en stor och sammanlänkade ram (som STS-3c) i vilken ATM-celler, IP-paket eller Ethernet-ramar placeras.

Rack av Alcatel STM-16 SDH add-drop multiplexer

Både SDH och SONET används i stor utsträckning idag: SONET i USA och Kanada och SDH i resten av världen. Även om SONET-standarderna utvecklades före SDH, anses det vara en variant av SDH på grund av SDH:s större globala marknadspenetration. SONET är uppdelat i fyra underlager med någon faktor som väg, linje, sektion och fysiskt lager.

SDH-standarden definierades ursprungligen av European Telecommunications Standards Institute (ETSI), och är formaliserad som International Telecommunication Union (ITU) standarder G.707, G.783 , G.784 och G.803. SONET-standarden definierades av Telcordia och American National Standards Institute (ANSI) standard T1.105. som definierar uppsättningen överföringsformat och överföringshastigheter i intervallet över 51,840 Mbit/s.

Skillnad från PDH

SDH skiljer sig från Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) genom att de exakta hastigheterna som används för att transportera data på SONET/SDH är tätt synkroniserade över hela nätverket, med hjälp av atomklockor . Detta synkroniseringssystem tillåter hela nätverk mellan länder att fungera synkront, vilket kraftigt minskar mängden buffring som krävs mellan element i nätverket. Både SONET och SDH kan användas för att kapsla in tidigare digitala överföringsstandarder, såsom PDH-standarden, eller så kan de användas för att direkt stödja antingen Asynchronous Transfer Mode (ATM) eller så kallade paket över SONET/SDH (POS) nätverk. Därför är det felaktigt att tänka på SDH eller SONET som kommunikationsprotokoll i sig själva; de är generiska, allsidiga transportbehållare för att flytta både röst och data. Grundformatet för en SONET/SDH-signal gör att den kan bära många olika tjänster i sin virtuella behållare (VC), eftersom den är bandbreddsflexibel.

Protokollöversikt

SONET och SDH använder ofta olika termer för att beskriva identiska egenskaper eller funktioner. Detta kan orsaka förvirring och överdriva deras skillnader. Med några få undantag kan SDH ses som en superset av SONET.

SONET är en uppsättning transportbehållare som möjliggör leverans av en mängd olika protokoll, inklusive traditionell telefoni, ATM, Ethernet och TCP/IP-trafik. SONET är därför inte i sig ett inbyggt kommunikationsprotokoll och bör inte förväxlas som nödvändigtvis anslutningsorienterat på det sätt som termen vanligtvis används.

Protokollet är en kraftigt multiplexerad struktur, med rubriken interfolierad mellan data på ett komplext sätt. Detta tillåter att den inkapslade datan har sin egen bildhastighet och kan "flyta runt" i förhållande till SDH/SONET-ramstrukturen och -hastigheten. Denna interfoliering tillåter en mycket låg latens för den inkapslade datan. Data som passerar genom utrustning kan fördröjas med högst 32 mikrosekunder (μs), jämfört med en bildhastighet på 125 μs; många konkurrerande protokoll buffrar data under sådana överföringar i minst en ram eller ett paket innan de skickas vidare. Extra utfyllnad tillåts för den multiplexerade datan att röra sig inom den övergripande ramningen, eftersom datan klockas med en annan hastighet än bildhastigheten. Protokollet görs mer komplext av beslutet att tillåta denna utfyllnad på de flesta nivåer av multiplexeringsstrukturen, men det förbättrar all-around-prestandan.

Grundläggande transmissionsenhet

Grundenheten för inramning i SDH är en STM-1 (Synchronous Transport Module, nivå 1), som arbetar med 155,520 megabit per sekund (Mbit/s). SONET refererar till denna basenhet som en STS-3c (Synchronous Transport Signal 3, sammanlänkade). När STS-3c bärs över OC-3, kallas det ofta för OC-3c , men detta är inte en officiell beteckning inom SONET-standarden eftersom det inte finns någon fysiskt lager (dvs. optisk) skillnad mellan en STS-3c och 3 STS-1:or i en OC-3.

SONET erbjuder en extra grundläggande överföringsenhet, STS-1 (Synchronous Transport Signal 1) eller OC-1 , som arbetar med 51,84 Mbit/s—exakt en tredjedel av en STM-1/STS-3c/OC-3c bärvåg. Denna hastighet dikteras av bandbreddskraven för PCM-kodade telefoniska röstsignaler: vid denna hastighet kan en STS-1/OC-1-krets bära bandbreddsekvivalenten med en standard DS-3-kanal, som kan bära 672 64- kbit / s röstkanaler. I SONET är STS-3c-signalen sammansatt av tre multiplexerade STS-1-signaler; STS-3c kan bäras på en OC-3-signal. Vissa tillverkare stöder också SDH-motsvarigheten till STS-1/OC-1, känd som STM-0.

Inramning

Vid paketorienterad dataöverföring, såsom Ethernet , består en paketram vanligtvis av ett huvud och en nyttolast . Huvudet sänds först, följt av nyttolasten (och eventuellt en trailer , såsom en CRC ). I synkront optiskt nätverk är detta något modifierat. Rubriken benämns overhead , och istället för att sändas före nyttolasten, interfolieras den med den under överföringen. En del av overheaden sänds, sedan en del av nyttolasten, sedan nästa del av overheaden, sedan nästa del av nyttolasten, tills hela ramen har sänts.

I fallet med en STS-1 är ramen 810 oktetter i storlek, medan STM-1/STS-3c-ramen är 2 430 oktetter stor. För STS-1 sänds ramen som tre oktetter av overhead, följt av 87 oktetter av nyttolast. Detta upprepas nio gånger, tills 810 oktetter har sänts, vilket tar 125 μs . I fallet med en STS-3c/STM-1, som fungerar tre gånger snabbare än en STS-1, sänds nio oktetter av overhead, följt av 261 oktetter nyttolast. Detta upprepas också nio gånger tills 2 430 oktetter har sänts, vilket också tar 125 μs . För både SONET och SDH representeras detta ofta genom att visa ramen grafiskt: som ett block med 90 kolumner och nio rader för STS-1, och 270 kolumner och nio rader för STM1/STS-3c. Denna representation justerar alla overhead-kolumner, så overhead visas som ett sammanhängande block, liksom nyttolasten.

Den interna strukturen av overhead och nyttolast inom ramen skiljer sig något mellan SONET och SDH, och olika termer används i standarderna för att beskriva dessa strukturer. Deras standarder är extremt lika i implementeringen, vilket gör det enkelt att samverka mellan SDH och SONET med vilken bandbredd som helst.

I praktiken används termerna STS-1 och OC-1 ibland omväxlande, även om OC-beteckningen hänvisar till signalen i dess optiska form. Det är därför felaktigt att säga att en OC-3 innehåller 3 OC-1:or: en OC-3 kan sägas innehålla 3 STS-1:or.

SDH ram

En STM-1 ram. De första nio kolumnerna innehåller overhead och pekare. För enkelhetens skull visas ramen som en rektangulär struktur med 270 kolumner och nio rader men protokollet överför inte byten i denna ordning.

För enkelhetens skull visas ramen som en rektangulär struktur med 270 kolumner och nio rader. De första tre raderna och nio kolumnerna innehåller regeneratorsektionsoverhead (RSOH) och de sista fem raderna och nio kolumnerna innehåller multiplexsektionsoverhead (MSOH). Den fjärde raden från toppen innehåller pekare.

Synchronous Transport Module, nivå 1 (STM-1) ram är det grundläggande överföringsformatet för SDH – den första nivån i den synkrona digitala hierarkin. STM-1-ramen sänds i exakt 125 μs , därför finns det 8 000 bilder per sekund på en 155,52 Mbit/s OC-3 fiberoptisk krets. STM-1-ramen består av overhead och pekare plus informationsnyttolast. De första nio kolumnerna i varje ram utgör pekare för avsnittsoverhead och administrativ enhet, och de sista 261 kolumnerna utgör informationsnyttolasten. Pekarna (H1, H2, H3 byte) identifierar administrativa enheter (AU) inom informationsnyttolasten. Således kan en OC-3-krets bära 150,336 Mbit/s nyttolast, efter att ha tagit hänsyn till omkostnaderna.

Inne i informationsnyttolasten, som har sin egen ramstruktur med nio rader och 261 kolumner, finns administrativa enheter som identifieras av pekare. Inom den administrativa enheten finns också en eller flera virtuella behållare (VC). VC:er innehåller banoverhead och VC-nyttolast. Den första kolumnen är för väg overhead; den följs av lastcontainern, som själv kan bära andra containrar. Administrativa enheter kan ha vilken fasinriktning som helst inom STM-ramen, och denna inriktning indikeras av pekaren på rad fyra.

Sektionens overhead (SOH) för en STM-1-signal är uppdelad i två delar: regeneratorsektionens overhead (RSOH) och multiplexsektionens overhead (MSOH). Omkostnaderna innehåller information från själva överföringssystemet, som används för en lång rad ledningsfunktioner, såsom att övervaka överföringskvalitet, upptäcka fel, hantera larm, datakommunikationskanaler, servicekanaler m.m.

STM-ramen är kontinuerlig och sänds på ett seriellt sätt: byte-för-byte, rad-för-rad.

Transport över huvudet

Transportoverheaden används för att signalera och mäta överföringsfelfrekvenser och är sammansatt enligt följande:

Sektionsoverhead: Kallad regeneratorsektionsoverhead (RSOH) i SDH-terminologi: 27 oktetter som innehåller information om ramstrukturen som krävs av terminalutrustningen.
Line overhead: Kallad multiplex sektion overhead (MSOH) i SDH: 45 oktetter som innehåller information om felkorrigering och automatiska skyddsväxlingsmeddelanden (t.ex. larm och underhållsmeddelanden) som kan behövas inom nätverket. Felkorrigeringen ingår för STM-16 och uppåt.
Administrativ enhet (AU)-pekare: Pekar på platsen för J1-byten i nyttolasten (den första byten i den virtuella behållaren).

Sökväg virtuellt kuvert

Data som överförs från ände till ände kallas sökvägsdata . Den består av två komponenter:

Payload overhead (POH): 9 oktetter som används för end-to-end-signalering och felmätning.; Användardata för
nyttolast (774 byte för STM-0/STS-1, eller 2 430 oktetter för STM-1/STS-3c)

För STS-1 hänvisas nyttolasten till som den synkrona nyttolastenveloppen (SPE), som i sin tur har 18 fyllningsbyte, vilket leder till STS-1 nyttolastkapaciteten på 756 byte.

STS-1 nyttolasten är designad för att bära en full PDH DS3 -ram. När DS3 går in i ett SONET-nätverk, läggs vägoverhead till, och det SONET- nätverkselementet (NE) sägs vara en väggenerator och terminator . SONET NE är linjeavslutande om den bearbetar linjeoverhead. Observera att varhelst linjen eller banan avslutas, avslutas även sektionen. SONET-regeneratorer avslutar sektionen, men inte vägarna eller linjen.

En STS-1-nyttolast kan också delas in i sju virtuella biflödesgrupper (VTG). Varje VTG kan sedan delas upp i fyra VT1.5 -signaler, som var och en kan bära en PDH DS1 -signal. En VTG kan istället delas upp i tre VT2- signaler, som var och en kan bära en PDH El -signal. SDH-ekvivalenten till en VTG är en TUG-2; VT1.5 motsvarar VC-11 och VT2 motsvarar VC-12.

Tre STS-1-signaler kan multiplexeras genom tidsdelad multiplexering för att bilda nästa nivå i SONET-hierarkin, OC-3 (STS-3), som körs med 155,52 Mbit/s. Signalen multiplexeras genom att interfoliera byten för de tre STS-1-ramarna för att bilda STS-3-ramen, som innehåller 2 430 byte och sänds på 125 μs .

Kretsar med högre hastighet bildas genom att successivt aggregera multiplar av långsammare kretsar, varvid deras hastighet alltid är omedelbart uppenbar från deras beteckning. Till exempel kan fyra STS-3- eller AU4-signaler aggregeras för att bilda en 622,08 Mbit/s-signal betecknad OC-12 eller STM-4 .

Den högsta hastigheten som vanligtvis används är kretsen OC-768 eller STM-256 , som arbetar med en hastighet på strax under 38,5 Gbit/s. Där fiberutmattning är ett problem kan flera SONET-signaler transporteras över flera våglängder på ett enda fiberpar med hjälp av våglängdsmultiplexering, inklusive tät våglängdsmultiplexering (DWDM) och grov våglängdsmultiplexering (CWDM). DWDM-kretsar är grunden för alla moderna undervattenskommunikationskabelsystem och andra långdistanskretsar.

SONET/SDH och förhållande till 10 Gigabit Ethernet

En annan typ av höghastighetsdatanätverkskrets är 10 Gigabit Ethernet (10GbE). Gigabit Ethernet Alliance skapade två 10 Gigabit Ethernet-varianter: en lokalområdesvariant ( LAN PHY ) med en linjehastighet på 10,3125 Gbit/s, och en bredareavariant ( WAN PHY ) med samma linjehastighet som OC-192/STM- 64 (9 953 280 kbit/s). WAN PHY-varianten kapslar in Ethernet-data med hjälp av en lätt SDH/SONET-ram, för att på en låg nivå vara kompatibel med utrustning som är utformad för att bära SDH/SONET-signaler, medan LAN PHY-varianten kapslar in Ethernet-data med 64B/66B- linjekodning .

Dock ger 10 Gigabit Ethernet inte uttryckligen någon interoperabilitet på bitströmsnivå med andra SDH/SONET-system. Detta skiljer sig från WDM-systemtranspondrar, inklusive både grova och täta våglängdsdivisionsmultiplexsystem (CWDM och DWDM) som för närvarande stöder OC-192 SONET-signaler, som normalt kan stödja tunn SONET-framed 10 Gigabit Ethernet.

SONET/SDH datahastigheter

**SONET/SDH-beteckningar och bandbredder**
SONET Optical Carrier nivå	SONET ramformat	SDH-nivå och ramformat	Nyttolastbandbredd ( kbit/s )	Linjehastighet (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

Användarens genomströmning får inte dra av banoverhead från nyttolastens bandbredd, men ban-overheadbandbredden är variabel baserat på de typer av korskopplingar som byggs över det optiska systemet.

Observera att datahastighetsprogressionen börjar vid 155 Mbit/s och ökar med multiplar av fyra. Det enda undantaget är OC-24, som är standardiserad i ANSI T1.105, men inte en SDH-standardhastighet i ITU-T G.707. Andra hastigheter, såsom OC-9, OC-18, OC-36, OC-96 och OC-1536, är definierade men inte allmänt utplacerade; de flesta anses vara föräldralösa priser.

Fysiskt lager

Det fysiska lagret hänvisar till det första lagret i OSI-nätverksmodellen. ATM- och SDH-skikten är regeneratorsektionsnivån, digital linjenivå, transmissionsvägnivå, virtuell vägnivå och virtuell kanalnivå. Det fysiska lagret är modellerat på tre huvudenheter: överföringsväg, digital linje och regeneratorsektionen. Regeneratorsektionen hänvisar till sektionen och fotoniska skikt. Det fotoniska lagret är det lägsta SONET-lagret och det är ansvarigt för att överföra bitarna till det fysiska mediet. Sektionslagret är ansvarigt för att generera de korrekta STS-N-ramarna som ska sändas över det fysiska mediet. Den behandlar frågor som korrekt inramning, felövervakning, sektionsunderhåll och orderwire. Linjeskiktet säkerställer tillförlitlig transport av nyttolasten och overhead som genereras av banskiktet. Det ger synkronisering och multiplexering för flera vägar. Den modifierar overheadbitar relaterade till kvalitetskontroll. Banskiktet är SONETs högsta nivåskikt. Det tar data som ska sändas och omvandlar dem till signaler som krävs av linjeskiktet, och lägger till eller modifierar vägoverheadbitarna för prestandaövervakning och skyddsomkoppling.

SONET/SDH nätverkshanteringsprotokoll

Övergripande funktionalitet

Nätverkshanteringssystem används för att konfigurera och övervaka SDH- och SONET-utrustning antingen lokalt eller på distans.

Systemen består av tre väsentliga delar, som kommer att behandlas mer i detalj senare:

Programvara som körs på en terminal för nätverkshanteringssystem, t.ex. arbetsstation, dum terminal eller bärbar dator i en växel/centralkontor.
Transport av nätverkshanteringsdata mellan 'nätverkshanteringssystemterminalen' och SONET/SDH-utrustningen, t.ex. med TL1/Q3-protokoll.
Transport av nätverkshanteringsdata mellan SDH/SONET-utrustning med hjälp av 'dedikerade inbyggda datakommunikationskanaler' (DCC) inom sektionen och linjeoverhead.

Huvudfunktionerna för nätverkshantering inkluderar därmed:

Provisionering av nätverk och nätverkselement: För att allokera bandbredd i ett nätverk måste varje nätverkselement konfigureras. Även om detta kan göras lokalt, genom ett hantverksgränssnitt, görs det normalt genom ett nätverkshanteringssystem (som sitter på ett högre lager) som i sin tur fungerar via SONET/SDH-nätverkshanteringsnätverket.
Mjukvaruuppgradering: Programvaruuppgraderingar av nätverkselement görs mestadels via SONET/SDH-hanteringsnätverket i modern utrustning.
Prestandastyrning: Nätverkselement har en mycket stor uppsättning standarder för prestationsstyrning. Kriterierna för prestandahantering tillåter inte bara att övervaka tillståndet för enskilda nätverkselement, utan också att isolera och identifiera de flesta nätverksdefekter eller avbrott. för nätverksövervakning och hantering av högre nivåer möjliggör korrekt filtrering och felsökning av nätverksomfattande prestandahantering, så att defekter och avbrott snabbt kan identifieras och lösas.

Tänk på de tre delarna som definieras ovan:

Terminal för nätverkshanteringssystem

Local Craft-gränssnitt: Lokala "hantverkare" (telefonnätverksingenjörer) kan komma åt ett SDH/SONET-nätverkselement på en "craft-port" och utfärda kommandon genom en dum terminal eller terminalemuleringsprogram som körs på en bärbar dator. Detta gränssnitt kan också anslutas till en konsolserver , vilket möjliggör fjärrstyrning och loggning utanför bandet .

Nätverkshanteringssystem (sitter på ett högre lager)

Detta kommer ofta att bestå av programvara som körs på en arbetsstation som täcker ett antal SDH/SONET-nätverkselement

TL1/Q3-protokoll

TL1

SONET-utrustning hanteras ofta med TL1 -protokollet. TL1 är ett telekomspråk för hantering och omkonfigurering av SONET-nätverkselement. Kommandospråket som används av ett SONET-nätverkselement, såsom TL1, måste bäras av andra hanteringsprotokoll, såsom SNMP , CORBA eller XML .

Q3

SDH har huvudsakligen hanterats med Q3-gränssnittsprotokollsviten som definieras i ITU-rekommendationerna Q.811 och Q.812. Med konvergensen av SONET och SDH på växlingsmatris- och nätverkselementarkitektur, har nyare implementeringar också erbjudit TL1. ^{[ citat behövs ]}

De flesta SONET NE har ett begränsat antal definierade hanteringsgränssnitt:

TL1 Elektriskt gränssnitt: Det elektriska gränssnittet, ofta en 50-ohms koaxialkabel , skickar SONET TL1-kommandon från ett lokalt ledningsnätverk fysiskt inrymt i det centrala kontoret där SONET-nätverkselementet finns. Detta är för lokal hantering av det nätverkselementet och, möjligen, fjärrhantering av andra SONET-nätverkselement.

Dedikerade inbäddade datakommunikationskanaler (DCC)

SONET och SDH har dedikerade datakommunikationskanaler (DCC) inom sektionen och linjeoverhead för ledningstrafik. Generellt används sektionsoverhead ( regeneratorsektion i SDH). Enligt ITU-T G.7712 finns det tre lägen som används för hantering:

IP -endast stack, med PPP som datalänk
OSI -bara stack, med LAP-D som datalänk
Dubbel (IP+OSI) stack med PPP eller LAP-D med tunnelfunktioner för att kommunicera mellan stackar.

För att hantera alla möjliga hanteringskanaler och signaler innehåller de flesta moderna nätverkselement en router för nätverkskommandon och underliggande (data)protokoll.

Utrustning

Med framsteg inom SONET- och SDH-chipset är de traditionella kategorierna av nätverkselement inte längre distinkta. Ändå, eftersom nätverksarkitekturer har förblivit relativt konstanta, kan även nyare utrustning (inklusive multi-service provisioning-plattformar ) undersökas i ljuset av de arkitekturer som de kommer att stödja. Det finns alltså ett värde i att se ny, såväl som traditionell, utrustning när det gäller de äldre kategorierna.

Regenerator

Traditionella regeneratorer avslutar sektionen ovanför, men inte linjen eller banan. Regeneratorer förlänger långdistansrutter på ett sätt som liknar de flesta regeneratorer, genom att omvandla en optisk signal som redan har färdats en lång sträcka till elektriskt format och sedan återsända en regenererad högeffektssignal.

Sedan slutet av 1990-talet har regeneratorer till stor del ersatts av optiska förstärkare . En del av funktionaliteten hos regeneratorer har också absorberats av transpondrarna i våglängdsmultiplexsystem.

STS multiplexer och demultiplexer

STS multiplexor och demultiplexer tillhandahåller gränssnittet mellan ett elektriskt biflödesnätverk och det optiska nätverket.

Add-drop multiplexer

Add-drop multiplexers (ADM) är den vanligaste typen av nätverkselement. Traditionella ADM:er designades för att stödja en av nätverksarkitekturerna, även om nya generationssystem ofta kan stödja flera arkitekturer, ibland samtidigt. ADM:er har traditionellt en höghastighetssida (där signalen med full linjehastighet stöds) och en låghastighetssida , som kan bestå av såväl elektriska som optiska gränssnitt. Låghastighetssidan tar in låghastighetssignaler, som multiplexeras av nätverkselementet och skickas ut från höghastighetssidan, eller vice versa.

Digitalt korskopplingssystem

Nya digitala korskopplingssystem (DCS eller DXC) stöder många höghastighetssignaler och möjliggör korskoppling av DS1s, DS3s och även STS-3s/12c och så vidare, från vilken ingång som helst till vilken utgång som helst. Avancerade DCS:er kan stödja flera undertryckande ringar samtidigt.

Nätverksarkitekturer

SONET och SDH har ett begränsat antal definierade arkitekturer. Dessa arkitekturer möjliggör effektiv bandbreddsanvändning såväl som skydd (dvs. möjligheten att överföra trafik även när en del av nätverket har misslyckats), och är grundläggande för den globala utbyggnaden av SONET och SDH för att flytta digital trafik. Varje SDH/SONET-anslutning på det optiska fysiska lagret använder två optiska fibrer, oavsett överföringshastighet.

Linjär automatisk skyddsomkoppling

Linear Automatic Protection Switching (APS), även känd som 1+1 , involverar fyra fibrer: två arbetsfibrer (en i varje riktning) och två skyddsfibrer. Växling är baserad på linjetillståndet och kan vara enkelriktad (med varje riktningsväxling oberoende), eller dubbelriktad (där nätverkselementen i varje ände förhandlar så att båda riktningarna vanligtvis bärs på samma par fibrer).

Enkelriktad vägkopplad ring

I enkelriktade vägomkopplade ringar (UPSRs) skickas två redundanta (sökvägsnivå) kopior av skyddad trafik i endera riktningen runt en ring. En väljare vid utgångsnoden bestämmer vilken kopia som har högst kvalitet, och använder den kopian och klarar på så sätt om en kopia försämras på grund av en trasig fiber eller annat fel. UPSRs tenderar att sitta närmare kanten av ett nätverk, och som sådana kallas de ibland samlarringar . Eftersom samma data skickas runt ringen i båda riktningarna är den totala kapaciteten för en UPSR lika med linjehastigheten N för OC- N -ringen. Till exempel, i en OC-3-ring med 3 STS-1:or som används för att transportera 3 DS-3:or från ingångsnod A till utgångsnoden D , skulle 100 procent av ringbandbredden ( N =3) förbrukas av noderna A och D . Alla andra noder på ringen kan bara fungera som genomgångsnoder. SDH-motsvarigheten till UPSR är subnetwork connection protection (SNCP); SNCP ålägger ingen ringtopologi, men kan också användas i mesh-topologier.

Dubbelriktad linjekopplad ring

Bidirectional line-switched ring (BLSR) finns i två varianter: tvåfiber BLSR och fyrfiber BLSR. BLSR växlar vid linjeskiktet. Till skillnad från UPSR skickar BLSR inte redundanta kopior från ingång till utgång. Snarare omdirigerar ringnoderna intill felet trafiken "den långa vägen" runt ringen på skyddsfibrerna. BLSRs byter ut kostnader och komplexitet för bandbreddseffektivitet, såväl som möjligheten att stödja "extra trafik" som kan föregripas när en skyddsväxlingshändelse inträffar. I ring med fyra fibrer kan antingen enstaka nodfel eller flera ledningsfel stödjas, eftersom ett fel eller underhållsåtgärd på en linje gör att skyddsfibern som förbinder två noder används istället för att slinga den runt ringen.

BLSR kan verka inom en storstadsregion eller kommer ofta att flytta trafik mellan kommuner. Eftersom en BLSR inte skickar redundanta kopior från ingång till utgång, är den totala bandbredden som en BLSR kan stödja inte begränsad till linjehastigheten N för OC- N -ringen, och kan faktiskt vara större än N beroende på trafikmönstret på ringa. I bästa fall sker all trafik mellan intilliggande noder. Det värsta fallet är när all trafik på ringen går ut från en enda nod, dvs BLSR fungerar som en samlarring. I det här fallet är bandbredden som ringen kan stödja lika med linjehastigheten N för OC- N -ringen. Detta är anledningen till att BLSR:er sällan, om aldrig, sätts ut i insamlarringar, utan ofta i ringar mellan kontor. SDH-motsvarigheten till BLSR kallas Multiplex Section-Shared Protection Ring (MS-SPRING).

Synkronisering

Klockkällor som används för synkronisering i telekommunikationsnätverk klassificeras efter kvalitet, vanligen kallat stratum . Vanligtvis använder ett nätverkselement det högsta kvalitetsskiktet som är tillgängligt för det, vilket kan bestämmas genom att övervaka synkroniseringsstatusmeddelanden (SSM) för utvalda klockkällor.

Synkroniseringskällor som är tillgängliga för ett nätverkselement är: ^{[ citat behövs ]}

Lokal extern timing: Detta genereras av en atomär cesiumklocka eller en satellithärledd klocka av en enhet i samma centrala kontor som nätverkselementet. Gränssnittet är ofta en DS1, med synk-statusmeddelanden som tillhandahålls av klockan och placeras i DS1 overhead.
Linjehärledd timing: Ett nätverkselement kan välja (eller konfigureras) att härleda sin timing från linjenivån, genom att övervaka S1 synk-statusbytes för att säkerställa kvalitet.
Holdover: Som en sista utväg, i avsaknad av timing av högre kvalitet, kan ett nätverkselement gå in i ett holdover- läge tills extern timing av högre kvalitet blir tillgänglig igen. I detta läge använder nätverkselementet sina egna tidskretsar som referens.

Timing loopar

En tidsslinga uppstår när nätverkselement i ett nätverk var och en härleder sin timing från andra nätverkselement, utan att någon av dem är en "master" timingkälla. Den här nätverksslingan kommer så småningom att se sin egen timing "flyta bort" från alla externa nätverk, vilket orsakar mystiska bitfel – och i slutändan, i de värsta fallen, massiva förluster av trafik. Källan till den här typen av fel kan vara svår att diagnostisera. I allmänhet bör ett nätverk som har konfigurerats på rätt sätt aldrig hamna i en tidsslinga, men vissa klasser av tysta fel kan ändå orsaka detta problem.

Nästa generations SONET/SDH

SONET/SDH-utvecklingen drevs ursprungligen av behovet av att transportera flera PDH-signaler – som DS1, E1, DS3 och E3 – tillsammans med andra grupper av multiplexerad 64 kbit/s pulskodmodulerad rösttrafik . Möjligheten att transportera bankomattrafik var en annan tidig tillämpning. För att stödja stora ATM-bandbredder utvecklades konkatenering, varvid mindre multiplexeringsbehållare (t.ex. STS-1) multiplexeras omvänt för att bygga upp en större behållare (t.ex. STS-3c) för att stödja stora dataorienterade rör.

Ett problem med traditionell sammanlänkning är dock oflexibilitet. Beroende på vilken data- och rösttrafikmix som måste bäras kan det finnas en stor mängd oanvänd bandbredd över, på grund av de fasta storlekarna på sammanlänkade behållare. Till exempel, att montera en 100 Mbit/s Fast Ethernet- anslutning i en 155 Mbit/s STS-3c-behållare leder till avsevärt slöseri. Viktigare är behovet av att alla mellanliggande nätverkselement stödjer nyligen introducerade sammankopplingsstorlekar. Detta problem löstes med introduktionen av Virtual Concatenation.

Virtuell sammanlänkning (VCAT) möjliggör en mer godtycklig sammansättning av multiplexeringsbehållare av lägre ordning, byggande av större behållare av ganska godtycklig storlek (t.ex. 100 Mbit/s) utan behov av mellanliggande nätverkselement för att stödja denna speciella form av sammanlänkning. Virtuell sammanlänkning utnyttjar X.86- eller Generic Framing Procedure ) för att kartlägga nyttolaster av godtycklig bandbredd till den praktiskt taget sammanlänkade behållaren.

Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS) gör det möjligt att dynamiskt ändra bandbredden via dynamisk virtuell sammanlänkning, multiplexa behållare baserat på kortsiktiga bandbreddsbehov i nätverket.

Uppsättningen av nästa generations SONET/SDH-protokoll som möjliggör Ethernet-transport kallas Ethernet över SONET/SDH (EoS).

Livets slut och pensionering

SONET/SDH användes av internetleverantörer för stora kunder och är inte längre konkurrenskraftig när det gäller utbudet av privata kretsar. Utvecklingen har stagnerat under det senaste decenniet (2020) och både leverantörer av utrustning och operatörer av SONET/SDH-nätverk migrerar till andra teknologier som OTN och wide area Ethernet.

British Telecom har nyligen (mars 2020) lagt ner sina KiloStream- och Mega Stream-produkter som var de sista storskaliga användningarna av BT SDH. BT har också upphört med nya anslutningar till deras SDH-nät, vilket tyder på att tjänsterna snart dras tillbaka.

Se även

Anteckningar

externa länkar