Стандартизированные протоколы SONET/SDH для передачи данных по оптоволокну.

Введение

Стандартный протокол

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 высококогерентного света от светодиодов (LED). При низких скоростях передачи данные также могут передаваться через электрический интерфейс. Метод был разработан для замены системы плезиохронной цифровой иерархии (PDH) для транспортировки больших объемов телефонной связи и данных по одному и тому же волокну без проблем синхронизации. SONET и SDH, которые по сути одинаковы, изначально были разработаны для передачи каналов с коммутацией каналов (например, DS1, DS3) от различных источников, но в первую очередь предназначались для поддержки голосовой связи в реальном времени, несжатой, с коммутацией каналов, закодированной в формате PCM. Фрейм STM-1 состоит из служебной информации и указателей, а также информационной полезной нагрузки. Первые девять столбцов каждого фрейма составляют служебную информацию секции и указатели административных единиц, а последние 261 столбец — информационную полезную нагрузку. Указатели (байты H1, H2, H3) идентифицируют административные единицы (АЕ) в информационной полезной нагрузке. Таким образом, канал OC-3 может передавать 150,336 Мбит/с полезной нагрузки после учета служебной информации. В информационной полезной нагрузке, которая имеет собственную структуру фрейма из девяти строк и 261 столбца, находятся административные единицы, идентифицированные указателями. Также в административной единице находятся один или несколько виртуальных контейнеров (ВК). ВК содержат служебную информацию пути и полезную нагрузку ВК. Первый столбец предназначен для служебной информации пути, за которым следует контейнер полезной нагрузки, который сам может нести другие контейнеры. Административные единицы могут иметь любую фазовую синхронизацию в пределах фрейма STM, и эта синхронизация указывается указателем в четвертой строке. Служебная информация секции (SOH) сигнала STM-1 разделена на две части: служебная информация секции регенератора (RSOH) и служебная информация секции мультиплексирования (MSOH). Служебная информация содержит информацию от самой системы передачи, которая используется для широкого спектра управляющих функций, таких как мониторинг качества передачи, обнаружение отказов, управление сигнализацией, каналы передачи данных, каналы обслуживания и т. д. Фрейм STM является непрерывным и передается последовательно: байт за байтом, строка за строкой.

Synchronous Optical Networking (SONET) and Synchronous Digital Hierarchy (SDH) are standardized protocols that transfer multiple digital bit streams synchronously over optical fiber using lasers or highly coherent light from light emitting diodes (LEDs). At low transmission rates data can also be transferred via an electrical interface. The method was developed to replace the plesiochronous digital hierarchy (PDH) system for transporting large amounts of telephone calls and data traffic over the same fiber without the problems of synchronization. SONET and SDH, which are essentially the same, were originally designed to transport circuit mode communications (e. g., DS1, DS3) from a variety of different sources, but they were primarily designed to support real time, uncompressed, circuit switched voice encoded in PCM format. The STM 1 frame consists of overhead and pointers plus information payload. The first nine columns of each frame make up the section overhead and administrative unit pointers, and the last 261 columns make up the information payload. The pointers (H1, H2, H3 bytes) identify administrative units (AU) within the information payload. Thus, an OC 3 circuit can carry 150.336 Mbit/s of payload, after accounting for the overhead. Carried within the information payload, which has its own frame structure of nine rows and 261 columns, are administrative units identified by pointers. Also within the administrative unit are one or more virtual containers (VCs). VCs contain path overhead and VC payload. The first column is for path overhead; it is followed by the payload container, which can itself carry other containers. Administrative units can have any phase alignment within the STM frame, and this alignment is indicated by the pointer in row four. The section overhead (SOH) of a STM 1 signal is divided into two parts: the regenerator section overhead (RSOH) and the multiplex section overhead (MSOH). The overheads contain information from the transmission system itself, which is used for a wide range of management functions, such as monitoring transmission quality, detecting failures, managing alarms, data communication channels, service channels, etc. The STM frame is continuous and is transmitted in a serial fashion: byte by byte, row by row.

Время циклов

Временная петля возникает, когда сетевые элементы в сети получают синхронизацию друг от друга, без какого-либо единого "главного" источника времени. В конечном итоге такая сетевая петля приведет к отклонению собственной синхронизации от внешних сетей, что вызовет необъяснимые битовые ошибки и, в худшем случае, массовую потерю трафика. Выявить причину таких ошибок бывает сложно. Как правило, правильно настроенная сеть не должна попадать во временную петлю, однако некоторые типы скрытых неисправностей все же могут привести к этой проблеме.

SONET/SDH следующего поколения

Разработка SONET/SDH изначально была обусловлена необходимостью транспортировки нескольких PDH-сигналов, таких как DS1, E1, DS3 и E3, а также других групп мультиплексированного 64 кбит/с импульсно-кодовой модуляции голосового трафика. Возможность транспортировки трафика ATM стала еще одним ранним применением. Для поддержки больших пропускных способностей ATM была разработана конкатенация, при которой меньшие мультиплексирующие контейнеры (например, STS 1) обратно мультиплексируются для формирования более крупного контейнера (например, STS 3c) и поддержки высокоскоростных каналов передачи данных. Однако традиционная конкатенация имеет недостаток – негибкость. В зависимости от соотношения трафика данных и голоса, который необходимо передавать, может оставаться значительный объем неиспользованной полосы пропускания из-за фиксированных размеров конкатенированных контейнеров. Например, размещение соединения Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с в контейнере STS 3c со скоростью 155 Мбит/с приводит к существенным потерям. Важнее то, что все промежуточные сетевые элементы должны поддерживать вновь вводимые размеры конкатенации. Эта проблема была решена с внедрением виртуальной конкатенации. Виртуальная конкатенация (VCAT) позволяет более произвольно собирать мультиплексирующие контейнеры нижнего порядка, формируя более крупные контейнеры практически произвольного размера (например, 100 Мбит/с) без необходимости поддержки этой конкретной формы конкатенации промежуточными сетевыми элементами. Виртуальная конкатенация использует протоколы X.86 или Generic Framing Procedure (GFP) для сопоставления полезных нагрузок произвольной полосы пропускания с виртуально конкатенированным контейнером. Схема адаптации пропускной способности канала (LCAS) позволяет динамически изменять пропускную способность посредством динамической виртуальной конкатенации, мультиплексируя контейнеры в соответствии с краткосрочными потребностями сети в пропускной способности. Набор протоколов SONET/SDH следующего поколения, обеспечивающих передачу Ethernet, называется Ethernet over SONET/SDH (EoS).

Конец жизни и выход на пенсию

SONET/SDH использовался интернет-провайдерами для обслуживания крупных клиентов и больше не является конкурентоспособным в сфере предоставления частных каналов связи. Развитие технологии за последнее десятилетие (2020 год) остановилось, и как поставщики оборудования, так и операторы сетей SONET/SDH переходят на другие технологии, такие как OTN и Ethernet для глобальных сетей. British Telecom недавно (в марте 2020 года) прекратила поддержку продуктов KiloStream и MegaStream, которые являлись последним крупномасштабным применением SDH от BT. BT также прекратила прием новых подключений к своей сети SDH, что свидетельствует о скором отказе от предоставляемых услуг.