Сети SONET/SDH

Список ключевых слов: синхронная оптическая сеть, технология SONET,

стандарт SDH, кадр STM-N, виртуальный контейнер, заголовок пути, таблица соединений (кросс-соединений), указатель, трибутарный блок, административный блок, мультиплексор, трибутарный порт, агрегатный порт, терминальный мультиплексор, мультиплексор ввода-вывода, цифровой кросс-коннектор, регенератор сигналов, стек протоколов SDH, фотонный уровень, уровень секции, уровень линии, уровень тракта, регенераторная секция, заголовок регенераторной секции, мультиплексная секция, заголовок мультиплексной секции, заголовок тракта, положительное выравнивание, отрицательное выравнивание, кольцо SDH, цепь, плоское кольцо, ячеистая топология, автоматическое защитное переключение, самовосстанавливающаяся сеть, защита 1 + 1, защита 1:1, защита 1:N, защитное переключение оборудования, защита карт, защита мультиплексной секции, защита сетевого соединения, разделяемая защита мультиплексной секции в кольцевой топологии.

Указанные выше недостатки были учтены и преодолены разработчиками техно­логии синхронных оптических сетей (SynchronousOpticalNET, SONET), первый вариант стандарта которой появился в 1984 году. Затем она была стандартизована комитетом Т-1 института ANSI. Международная стандартизация технологии проходила под эгидой Европейского института телекоммуникационных стандартов (EuropeanTelecommunicationsStandardsInstitute, ETSI) и сектором телекомму­никационной стандартизации союза ITU (ITUTelecommunicationStandardizationSector, ITU-T) совместно с ANSIи ведущими телекоммуникационными компаниями Америки, Европы и Японии. Основной целью разработчиков международного стандарта было создание технологии, способной передавать трафик всех существующих цифровых каналов уровня PDH(как американских Т1-ТЗ, так и европейских Е1-Е4) по высокоскоростной магистральной сети на базе волокон- но-оптических кабелей и обеспечить иерархию скоростей, продолжающую иерар­хию технологии PDHдо скорости в несколько гигабит в секунду.

В результате длительной работы ITU-Tи ETSIудалось разработать международный стандарт SDH (SynchronousDigitalHierarchy— синхронная цифровая иерархия). Кроме того, стандарт SONETбыл доработан так, чтобы аппаратура и сети SDHи SONETявлялись совместимыми и могли мультиплексировать входные потоки практически любого стандарта PDH— и американского, и европейского.

Иерархия скоростей и методы мультиплексирования

Поддерживаемая технологией SONET/SDHиерархия скоростей представлена в табл. 4.

Таблица 4. Иерархия скоростей SONET/SDH

В стандарте SDHвсе уровни скоростей (и, соответственно, форматы кадров для этих уровней) имеют общее название STM-N (SynchronousTransportModulelevelN — синхронный транспортный модуль уровня N). В технологии SONETсуществует два обозначения для уровней скоростей: STS-N (SynchronousTransportSignallevelN — синхронный транспортный сигнал уровня N), употребляемое в случае передачи данных электрическим сигналом, и OC-N (OpticalCarrierlevelN— оптоволоконная линия связи уровня N), употребляемое в случае передачи данных по волоконно-оптическому кабелю. Далее для упрощения изложения сосредоточимся на технологии SDH.

Кадры STM-Nимеют достаточно сложную структуру, позволяющую агрегировать в общий магистральный поток потоки SDHи PDHразличных скоростей, а также выполнять операции ввода-вывода без полного демультиплексирования магистрального потока.

Операции мультиплексирования и ввода-вывода выполняются при помощи виртуальных контейнеров (VirtualContainer, VC), в которых блоки данных PDHможно транспортировать через сеть SDH. Помимо блоков данных PDHв виртуальный контейнер помещается еще некоторая служебная информация, в частности заголовок пути (PathOverHead, РОН) контейнера, в котором размещается статистическая информация о процессе прохождении контейнера вдоль пути от его начальной до конечной точки (сообщения об ошибках), а также другие слу­жебные данные, например индикатор установления соединения между конечны­ми точками. В результате размер виртуального контейнера оказывается больше, чем соответствующая нагрузка в виде блоков данных PDH, которую он перено­сит. Например, виртуальный контейнер VC-12 помимо 32 байт данных потока Е-1 содержит еще 3 байта служебной информации.

В технологии SDH(рис. 67) определено несколько типов виртуальных контейнеров, предназначенных для транспортировки основных типов блоков данных PDH: VC-11 (1,5 Мбит/с), VC-12 (2 Мбит/с), VC-2 (6 Мбит/с), VC3 (34/45 Мбит/с) и VC-4 (140 Мбит/с).

Рис. 67. Схема мультиплексирования данных в SDH

Виртуальные контейнеры являются единицей коммутации мультиплексоров SDH. В каждом мультиплексоре существует таблица соединений (называемая также таблицей кросс-соединений), в которой указано, например, что контейнер VC-12 порта Р1 соединен с контейнером VC12 порта Р5, а контейнер VC3 порта Р8 — с контейнером VC3 порта Р9. Таблицу соединений формирует администратор сети с помощью системы управления или управляющего терминала на каждом мультиплексоре так, чтобы обеспечить сквозной путь между конечными точками сети, к которым подключено пользовательское оборудование.

Для совмещения в рамках одной сети механизмов синхронной передачи кадров (STM-N) с асинхронным характером переносимых этими кадрами пользователь­ских данных PDHв технологии SDHприменяются указатели. Концепция ука­зателей — ключевая в технологии SDH, она заменяет принятое в PDHвыравни­вание скоростей асинхронных источников посредством дополнительных битов. Указатель определяет текущее положение виртуального контейнера в агригиро- ванной структуре более высокого уровня — трибутарном блоке (TributaryUnit, TU) или административном блоке (AdministrativeUnit, AU). Собственно, ос­новное отличие этйх блоков от виртуального контейнера заключается в наличии дополнительного поля указателя. С помощью этого указателя виртуальный кон­тейнер может «смещаться» в определенных пределах внутри своего трибутарного или административного блока, положение которого, в свою очередь, в кадре фиксировано. Именно благодаря системе указателей мультиплексор находит положение пользовательских данных в синхронном потоке байтов кадров STM-Nи «на лету» извлекает их оттуда, чего механизм мультиплексирования, приме­няемый в PDH, делать не позволяет.

Трибутарные блоки объединяются в группы, а те, в свою очередь, входят в ад­министративные блоки. Группа из Nадминистративных блоков (AdministrativeUnitGroup, AUG) и образует полезную нагрузку кадра STM-N. Помимо этого в кадре имеется заголовок с общей для всех блоков AUслужебной инфор­мацией. На каждом шаге преобразования к предыдущим данным добавляется несколько служебных байтов: они помогают распознать структуру блока или группы блоков и затем определить с помощью указателей начало пользова­тельских данных.

На рис. 67 структурные единицы кадра SDH, содержащие указатели, заштри­хованы, а связь между контейнерами и блоками, допускающая сдвиг данных по фазе, показана пунктиром.

Схема мультиплексирования SDHпредоставляет разнообразные возможности по объединению пользовательских потоков PDH. Например, для кадра STM-1 можно реализовать такие варианты:

• 1 поток Е-4;

• 63 потока Е-1;

• 1 поток Е-3 и 42 потока Е-1.

Другие варианты читатель может предложить сам.