1.5.1.4Стандарт sonet/sdh

SONET (Synchronous Optical NETwork) – это интерфейс передачи по оптическим линиям связи, предложенный американской компанией Bell Core и стандартизированный ANSI. Позднее МККТ выпустил стандарт совместимый с SONET и названный SDH (Synchronous Digital Hierarchy), который был опубликован в рекомендациях G.707, G.708, G.709. Этот стандарт был разработан для того, чтобы устранять разнобой в передаче сигналов по оптоволоконным линиям в области телефонии.

На первых порах каждая телефонная компания устанавливала свои стандарты TDM мультиплексирования по оптическим линиям. В настоящее время многие телефонные компании, в том числе и в России, используют стандарт SDH на своих магистральных линиях.

Ниже кратко перечислены цели и конструктивные особенности стандарта SONET. Создание этого стандарта преследовало четыре основные цели:

• позволить использовать разные физические среды в сети. Это требовало проработки стандартов на кодировку на физическом уровне, выбор длины волны, частоты, временных характеристик, структуры кадра.

• унифицировать американские, европейские и японские цифровые системы, которые используют каналы на 64 Кбит/сек c импульсно кодовой модуляцией, но по-разному.

• обеспечить иерархическое мультиплексирование нескольких цифровых каналов. На сегодня используют до уровня Т3, хотя стандарт определяет и Т4.

• определить правила функционирования, администрирования и поддержки оптических каналов связи.

С самого начала было принято решение использовать в SONET традиционное TDM мультиплексирование, где вся ширина оптоволоконной линии используется под один канал, который содержит временные слоты подканалов. Поэтому SONET создавали как синхронную систему. У нее есть главные часы, которые тактируют ее работу с частотой 10^-9 сек с высокой точностью. Биты на линии SONET имеют очень строго выверенную длительность, контролируемую едиными главными часами. Когда позднее для высокоскоростного ISDN был предложен метод передачи, где кадры могли поступать через нерегулярные интервалы времени, то этот метод, в противоположность SONET, был назван асимметричным и известен ныне как ATM.

Система SONET состоит из переключателей, мультиплексоров и повторителей, соединенных оптическими линиями. В терминологии SONET сплошной фрагмент оптоволоконного кабеля между двумя устройствами называется секцией. Канал, между двумя мультиплексорами, возможно с несколькими повторителями между ними, называется линией. Канал между двумя оконечными абонентами называется путем. На рис.2-38 показан путь в терминологии SONET.

SONET кадр содержит 810 бит и занимает 125 сек. SONET допускает топологию решетка, но чаще это двунаправленное кольцо. Так как SONET система синхронная, то кадры генерируются строго один за другим без перерывов в независимости от того, есть данные на передачу или нет. Скорость в 8000 кадров/сек. как раз соответствует каналам с ИКМ модуляцией, используемым в цифровой телефонии. Исходя из этого, не трудно подсчитать, что пропускная способность канала SONET 51.84 Мбит/сек.

Для описания кадра SONET представим его 810 байт в виде матрицы 9 строк на 90 столбцов, как показано на рис. 2-39. Каждый элемент матрицы – один байт. Первые три элемента в каждой строке – это служебная информация, используемая для администрирования и управления передачей. Первые три элемента первых трех строк образуют заголовок секции, в следующих 6 строках – заголовок линии. Заголовки секции генерируются и проверяются в начале и в конце каждой секции. Аналогичным образом поступают на каждой линии с заголовком линии. 8 000 SONET кадров в секунду образуют основной канал, называемый Synchronous Transport Signal-1 (STS-1).

Оставшиеся в 87 столбцах и 9 строках 783 байта приходятся на данные пользователей, которые образуют, так называемый, SPE конверт (Synchronous Payload Envelope). Учитывая, что в SONET генерируется 8 000 кадров в секунду, получаем, что полезная пропускная способность составит 8 0007838=50.112 Мбит/сек.

Мультиплексирование множественных потоков данных, называемых в SONET притоками, показано на рис. 2-40. Мультиплексирование происходит побайтно. Например, когда три STS-1 протокола объединяют в один STS-3 со скоростью 155.52 Мбит/сек, мультиплексор сначала берет 1-ый байт 1 притока, затем 1-ый байт 2 притока, затем 1-ый байт 3-его. Только после этого он переходит ко 2-ым байтам этих притоков. Кадр STS-3 состоит из 2709=2430 байтов и занимает 125 сек. Таким образом, на этом уровне битовая скорость равна 155.52 Мбит/сек. На рис 2-41 приведены основные данные иерархии мультиплексирования в SONET и SDH.

Из этой таблицы видно почему скорость в АТМ равна 155 Мбит/сек: для того, чтобы сделать SONET и SDH совместимыми с АТМ на ранних этапах мультиплексирования.

Наличие заголовков секций, линий и путей говорят о наличии в SONET нескольких уровней протоколов передачи. Их четыре. Они показаны на рис. 2-42. Это уровень фотонов или физический, уровень секций, линий и путей. Уровень фотонов определяет физические характеристики света и оптики. Уровень секции управляет передачей внутри секции, генерацией заголовка в начале секции и проверкой этого заголовка в конце секции.

Уровень линии отвечает за мультиплексирование нескольких притоков разных линий в поток на одной линии на одном конце и демультиплексированием на другом. Уровень пути управляет передачей между оконечными пользователями.