Synchroniczna sieć optyczna
Synchroniczna sieć optyczna (Synchronous Optical NETwork – SONET) – standard transmisji optycznej używający laserów lub diod LED do przesyłania informacji cyfrowej poprzez światłowody. Został on wprowadzony, aby zastąpić PDH (ang. Plesiochronous Digital Hierarchy – Plezjochroniczna Hierarchia Cyfrowa) do przesyłania dużych ilości danych oraz aby pozwalał na bezkonfliktową współpracę urządzeń od różnych dostawców.
Standard ten został opracowany w USA przez firmy Bell-Core i ANSI w latach 80. XX wieku, stał się on najważniejszym standardem sieci światłowodowych w Ameryce Północnej. SONET został zdefiniowany dla charakterystycznych ramek 193-bitowych T-Carrier, więc nie można go było zastosować w warunkach europejskich, ponieważ ramka E-Carrier była 256-bitowa. SONET dostosowany do parametrów E-Carrier nosi nazwę SDH (ang. Synchronous Digital Hierarchy – Synchroniczna Hierarchia Cyfrowa).
Ramki edytuj
Standardowy pakiet składa się z nagłówka i części zasadniczej, w pierwszej kolejności przesyła się nagłówek a zaraz za nim część główną.
Porównanie SONET i SDH edytuj
| System Sygnałów | Symbol OC | Szybkość transmisji (Mbit/s) | |
| SONET | SDH | ||
|
|
|
|
Superramka / Koperta edytuj
| Nagłówek | Koperta danych | |
|---|---|---|
| 1 | 3 oktety | 87 oktetów |
| 2 | ||
| 3 | ||
| . | ||
| . | ||
| . | ||
| 9 |
Struktura SONET edytuj
Cała ramka STS-1 ma rozmiar 810 bajtów. Ramka STS-1 jest transmitowana dokładnie w 125 mikrosekund poprzez światłowód OC-1. W praktyce pojęcia STS-1 i OC-1 stosowane są zamiennie, jednak OC-x odnosi się tylko do sygnału optycznego. Jest więc nieprawidłowe mówić, że OC-3 zawiera 3 OC-1: OC-3 zawiera 3 STS-1.
Dwa główne składniki ramki STS-1 to:
- Nagłówek (27 bajtów, 9 rzędów po 3 oktety) – składa się z dwóch części:
-sekcja nagłówkowa
-linia nagłówka
Bajty te służą do sygnalizacji i mierzenia błędów transmisji.
- SPE (Synchronous payload envelope) synchroniczna koperta danych właściwych
Składa się z dwóch części:
- Nagłówek części zasadniczej (9 bajtów) służy do sygnalizowania końca fragmentu i mierzenia błędów
- Część zasadnicza (774 bajty)
Część zasadnicza ramkę STS-1 jest zaprojektowana by przenieść pełną ramkę PDH DS-3. Kiedy sygnał DS-3 wchodzi do sieci SONET ścieżka jest dodawana do nagłówka, i ten element sieci SONET, zwany SONET NE jest uważany za kończący ścieżkę. Kiedy wiele ścieżek DS-3 jest multiplexowane, wtedy SONET NE kończy linię. Obojętnie czy kończona jest linia lub ścieżka, cala sekcja jest kończona. SONET Regenerator kończy sekcje, ale nie ścieżkę lub linię.
Trzy sygnały OC-1 (STS-1) są multiplexerowane poprzez multiplexerowanie dzielone czasowo, aby stworzyć następny poziom OC-3 (STS-3), działający przy przepływności 155,52 Mbitów/s. Multiplexerowanie naprzemiennie wykorzystuje bajty każdej z trzech ramek STS-1 aby stworzyć ramkę STS-3 zawierającą 2430 bajtów i przesyłaną w czasie 125 mikrosekund.
Obwody o wyższych szybkościach są tworzone poprzez sukcesywne łączenie wolniejszych obwodów, ich szybkości są od razu widoczne. Np. cztery obwody OC-3 lub STM-1 mogą zostać zsumowane aby stworzyć obwód o szybkości 622,08 Mbit/s oznaczony jako OC-12, STS-12.
Największą wartością która jest najczęściej wykorzystywaną jest obwód OC-192, który działa z szybkością poniżej 10 Gbit/s. Prędkości powyżej 10 Gbit/s są technicznie możliwe, obecnie są w fazie testów. Gdzie duże wykorzystanie światłowodu jest poważnym problemem, wielokrotne sygnały SONET mogą być transportowane poprzez fale o różnych długościach poprzez jedną parę światłowodów wykorzystuje się technologię Dense Wave Division Multiplexing (DWDM). Takie obwody są podstawą transmisji transatlantyckiej i innych transmisji na duże odległości.
Związek SONET/SDH z 10 Gigabitowym Ethernetem edytuj
Kolejnym szybko rozwijającym się typem przesyłu danych jest 10 Gigabitowy Ethernet (10 GbE). Jest podobny szybkościowo do OC-192/STM-64, w wariancie sieci rozległej, enkapsuluje swoje dane używając ramki SDH/SONET co pozwala jej być kompatybilną z poprzednimi wersjami sprzętu zaprojektowanymi do przenoszenia sygnałów niższego poziomu
Jednak, 10 GbE wyraźnie nie dostarcza żadnej współpracy na poziomie strumienia bitów z innymi systemami SDH/SONET. To różni go od Transponderów Systemu WDM, zawierających systemy Coarse- i Dense-WDM (CWDM, DWDM), które obecnie obsługują sygnały SONET OC-192.
Architektura sieci SONET edytuj
Obecnie SONET(i SDH) mają niewielką liczbę zdefiniowanych architektur. Architektury te pozwalają na efektywne wykorzystanie przepustowości łącza, jak również do ochrony(np. przesyłanie danych w przypadku gdy fragment sieci jest uszkodzony), są one kluczem do zrozumienia wykorzystania SONET i SDH na całym świecie do transmisji danych. Trzy główne architektury to:
- Linear APS(Automatic Protection Switching) Składa się z 4 światłowodów: 2 działających w każdym kierunku, oraz dwóch ochronnych
- UPSR (Unidirectional Path Switched Ring)
- BLSR (Bidirectional Line Switched Ring).
Synchronizacja SONET edytuj
Synchronizacja sieci SONET (i SDH) jest trudnym zagadnieniem. Trzeba pamiętać, że SONET NE transportuje zmultiplexowane dane, które zostały zsynchronizowane za pomocą różnych zegarów. W dodatku SONET NE może mieć wiele różnych opcji synchronizacyjnych do wyboru, w niektórych przypadkach może zmieniać to dynamicznie w oparciu o Synch Status Messages i innych wskaźników.
Źródła synchronizacji SONET NE to:
- Local External Timing, czyli synchronizacja za pomocą zegara atomowego, lub zegara sterowanego satelitarnie. Najczęściej interfejsem w tym przypadku jest DS1.
- Line-derived timing, SONET NE może wybierać (lub być skonfigurowanym)żeby korzystać z synchronizacji z poziomu magistrali, poprzez monitorowanie bajtów synchronizujących S1 żeby zapewnić zgodność synchronizacji.
- Praca z podtrzymaniem. W konieczności z braku synchronizacji o wyższej jakości, SONET NE może przejść w stan „pracy z podtrzymaniem” dopóki wyższe jakościowo źródło zewnętrzne nie będzie dostępne. W tym trybie SONET NE używa własnych obwodów synchronizujących do sygnału SONET
Interesującymi i ciężkim do opisania problemem w sieci SONET jest problem pętli czasowych. W pętlach czasowych każdy z elementów korzysta z synchronizacji każdego innego elementu, jak i z elementu inicjalizującego, co obrazowo można przedstawić jako węża gryzącego się w ogon, sieć zauważa wtedy rozsynchronizowanie względem innych sieci zewnętrznych, co powoduje powstawanie „dziwnych” błędów których źródło jest ciężkie do zlokalizowania(chyba że zostanie odnaleziona pętla czasowa). W zasadzie w dobrze skonfigurowanej sieci SONET nie znajdzie się nigdy pętla czasowa, ale jest to trudne do osiągnięcia bez specjalistycznych narzędzi administracji siecią.
Bibliografia edytuj
- Synchronous Optical Network (SONET) tutorial, International Engineering Consortium, 2007
Linki zewnętrzne edytuj
- ATIS-0900105.2008 [pre-pub] Synchronous Optical Network (SONET) – Basic Description including Multiplexing Structure, Rates, and Formats
- ATIS-0900119.2006 Synchronous Optical Network (SONET): Operations, Administration, Maintenance, & Provisioning (OAM&P) Communications