1 Συγχρονισμένο Οπτικό Δίκτυο (Synchronous Optical Network, SONET)

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στο κεφάλαιο αυτό καθορίζουμε το SONET και εξηγούμε την έννοια του συγχρονισμού, τα οφέλη του SONET, το σχήμα των πλαισίων που χρησιμοποιείται, και τις προσαυξήσεις που έχουν γίνει στο SONET για την μετατροπή του σε OAM&P. Κατόπιν, μετατοπίζουμε την εστίασή μας στις διάφορες πτυχές της δικτύωσης SONET κάνοντας ιδιαίτερη έμφαση σε δικτυακές εφαρμογές οι οποίες συνήθως δεν καλύπτονται από τα παραδοσιακά βιβλία που ασχολούνται με τα πρότυπα του SONET Ένα τμήμα που συμπεριλαμβάνεται επίσης σε αυτό το κεφάλαιο περιγράφει την Διεθνή Συγχρονισμένη Ψηφιακή Ιεραρχία (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) και την σχέση της με το SONET.

3 ΤΙ ΕΙΝΑΙ TO SONET; Το SONET (συγχρονισμένο οπτικό δίκτυο) είναι ένα σύστημα προδιαγραφών για την οπτική μεταφορά δεδομένων το οποίο μορφοποιήθηκε από τον οργανισμό Exchange Carriers Standards Association (ECSA) και τον οργανισμό American National Standards Institute (ANSI), και το οποίο καθορίζει τα πρότυπα βιομηχανίας στις ΗΠΑ για οπτικές τηλεπικοινωνίες και άλλες βιομηχανικές εφαρμογές. Αυτά τα πρότυπα έχουν ενσωματωθεί επίσης στη Συγχρονισμένη Ψηφιακή Ιεραρχία (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) της συμβουλευτικής Επιτροπής σχετικά με την Διεθνή Τηλεγραφία και Τηλεφωνία (Consultative Committee on International Telegraph and Telephone, CCITT)

4 ΛΟΓΟΙ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΘΗΚΑΝ OI ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΤΟΥ SONET Να παρέχουν συμβατότητα του εξοπλισμού από όλους τους προμηθευτές που κατασκευάζουν στα πρότυπα. Για την δημιουργία της Συγχρονισμένης Δικτύωσης. Για την ενίσχυση του OAM&P (operations, administration, maintenance, and provisioning)(δηλαδή Διαδικασίες Διαχείρισης, Συντήρησης, και Παροχοποίησης) Για την αποδοτικότερη add/drop πολυπλεξία (add/drop multiplexing, ADM) Για τον ακριβή προσδιορισμό ενός δικτύου όσον αφορά τη μετάδοση διαφόρων νέων υπηρεσιών, όπως για παράδειγμα το ATM

5 Η ΒΑΣΗ ΤΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ SONET H τεχνολογία SONET καθορίζει τα οπτικά επίπεδα και τα ηλεκτρικά συγχρονισμένα σήματα μετάδοσης μέσω οπτικών ινών. Τα τυποποιημένα rates των γραμμών SONET και τα ισοδύναμα σήματα συγχρονισμένης μετάδοσης παρουσιάζονται στο παρακάτω πίνακα Τα rates για τα αντίστοιχα των ηλεκτρικών συχνοτήτων φαίνονται στην δεύτερη στήλη. Όσο για τα rates που υποστηρίζονται ευρύτατα και από τους προμηθευτές fiber-optics αλλά και από τους προμηθευτές δικτύων αυτά φαίνονται στην Τρίτη στήλη.

6 ΠΙΝΑΚΑΣ RATES ΓΙΑ ΤΟ SONET

7 Η Πολυπλεξία SONET Το επόμενο σχήμα επεξηγεί τη βασική δομή της πολυπλεξίας SONET. Το SONET χρησιμοποιώντας διαφορετικούς τύπους προσαρμογέων υπηρεσίων (service adapters) μπορεί να δεχθεί οποιοσδήποτε τύπο υπηρεσιών, που κυμαίνονται από υπηρεσίες φωνής ως και τα δεδομένα και video υψηλών ταχυτήτων. Ένας προσαρμογέας υπηρεσιών χαρτογραφεί το σήμα σε ένα φάκελο ωφέλιμου φορτίου (payload envelope). Σε αυτόν το «φάκελο» μπορούν επίσης να προστεθούν νέες υπηρεσίες και σηματοδοτήσεις με την συμμετοχή νέων προσαρμογέων υπηρεσιών.

8 ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΕΙΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ SONET

9 ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΕΙΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ SONET-ΣΥΝΕΧΕΙΑ Όλες οι εισαγωγές μετατρέπονται τελικά σε μια βασική μορφοποίηση ενός συγχρονισμένου σήματος STS-1 (συχνότητας 51,84 Mbps ή υψηλότερης). Οι εισαγωγές χαμηλότερης ταχύτητας όπως είναι τα σήματα DS-1s πολυπλέκονται σε φαινομενικά υπο-ρεύματα ή υπο-κανάλια σηματοδότησης (virtual tributaries). Πολλά μαζί συγχρονισμένα σήματα STS-1 μετά πολυπλέκονται μαζί σε μια διαδικασία ενός ή δύο σταδίων για να διαμορφώσουν ένα ηλεκτρικό σήμα STS-n (όπου το n σημαίνει ένα ή περισσότερα).

10 ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΕΙΣ ΥΠΗΡΕΣΙΩΝ SONET-ΣΥΝΕΧΕΙΑ Η πολυπλεξία STS-n εκτελείται σε ένα Byte Interleave Synchronous Multiplexer. Βασικά, τα bytes μεταξύ τους παρεμβάλλονται σε ένα μόρφωμα έτσι ώστε τα σήματα χαμηλής συχνότητας να είναι ορατά. Ωστόσο καμία πρόσθετη επεξεργασία σήματος δεν εμφανίζεται εκτός από μια άμεση μετατροπή του σήματος από ηλεκτρικό σε οπτικό για την διαμόρφωση ενός σήματος OC-n. Η πολυπλεξία STS-n εκτελείται σε ένα Byte Interleave Synchronous Multiplexer. Βασικά, τα bytes μεταξύ τους παρεμβάλλονται σε ένα μόρφωμα έτσι ώστε τα σήματα χαμηλής συχνότητας να είναι ορατά. Ωστόσο καμία πρόσθετη επεξεργασία σήματος δεν εμφανίζεται εκτός από μια άμεση μετατροπή του σήματος από ηλεκτρικό σε οπτικό για την διαμόρφωση ενός σήματος OC-n.

11 Μετάδοση στο Broadband-ISDN Η τεχνολογία ISDN παρέχει ένα δίκτυο το οποίο μπορεί να μεταδώσει φωνή, δεδομένα, και βίντεο. Αν και το ISDN έχει εφαρμοστεί στον narrowband κόσμο της τηλεφωνίας, ένα ευρυζωνικό δίκτυο ISDN (Broadband-ISDN) αποτελείται από τα ευρυζωνικά- switches και τα τερματικά ISDN που μπορούν να συγχωνεύσουν τα LANs υψηλής ταχύτητας με την ψηφιακή TV και άλλες τηλεοπτικές υπηρεσίες, τις συσκευές για την μετάδοση δεδομένων, τον εξοπλισμό τηλεμετρίας και την φωνή εντός ενός δικτύου. Η τεχνολογία SONET παρέχει το απαραίτητο εύρος ζώνης για να μεταδώσει αυτές τις πληροφορίες από ένα B-ISDN switch (ή τερματικό) σε ένα άλλο. Παραδείγματος χάριν, ένα rate Oc-3 (δηλαδή 155 Mbps) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μεταδώσει ένα H4 ψηφιακό ευρυζωνικό κανάλι που μεταφέρει μια ραδιοφωνική μετάδοση ενός ποιοτικού σήματος TV. Το ευρυζωνικό ISDN θα χρησιμοποιήσει στο εγγύτατο μέλλον επίσης τον τρόπο ασύγχρονης μετάδοσης ATM. Στο μέλλον, τα δημόσια και ιδιωτικά δίκτυα θα βασιστούν στην τεχνολογία του ATM/cell-relay.

12 Κανάλια ISDN (CCITT)

13 Το δικτυακό σενάριο για το Broadband-ISDN

14 Μορφοποίηση των πλαισίων στο SONET Η τεχνολογία SONET χρησιμοποιεί ένα βασικό rate μετάδοσης ισοδύναμο με το STS-1 συχνότητας 51,84 Mbps. Τα σήματα υψηλοτέρων επιπέδων είναι ακέραια πολλαπλάσια του βασικού rate που είπαμε για το STS-1. Παραδείγματος χάριν, to STS-3 είναι τρεις φορές το rate του STS-1 (δηλαδή 3 X 51,84 = Mbps). Το rate STS-12 είναι 12 X 51,84 = Mbps.

15 Η δομική μονάδα STS-1 Γενικά, το πλαίσιο μπορεί να διαιρεθεί σε δύο βασικές περιοχές: –στο header της μετάδοσης και στο –συγχρονισμένο φάκελο του ωφέλιμου φορτίου (synchronous payload envelope SPE). Ο συγχρονισμένος φάκελος του ωφέλιμου φορτίου διαιρείται επίσης σε δύο μέρη: –στο header του μονοπατιού STS και στο –ωφέλιμο φορτίο. Το ωφέλιμο φορτίο είναι το βασικό και ουσιώδες κομμάτι της κυκλοφορίας το οποίο μεταδίδεται και δρομολογείται δια μέσω του δικτύου SONET. Μόλις το ωφέλιμο φορτίο πολυπλεχτεί στο συγχρονισμένο φάκελο ωφέλιμων φορτίων, μπορεί να μεταφερθεί και να υποστεί μεταγωγή μέσω του SONET χωρίς να πρέπει να ελεγχθεί και ενδεχομένως να από-διαμορφωθεί σε ενδιάμεσους κόμβους. Κατά συνέπεια, το SONET λέγεται ότι είναι μια τεχνολογία ανεξάρτητη-υπηρεσιών ή διαφανής.

16 Ικανότητα Μεταφοράς δεδομένων του STS-1 Το STS-1 ωφέλιμο φορτίο έχει την ικανότητα να μεταφέρει μέχρι το πολύ: –28 DS-1s –1 DS-3 και –21 CEPT- 1s (σήμα τύπου CCITT συχνότητας Mbps) ή συνδυασμούς των ανωτέρω καναλιών.

17 Η μορφοποίηση ενός πλαισίου SONET Το πλαίσιο STS-1 απεικονίζεται συνήθως ως μια μήτρα εννέα σειρών μεγέθους 90- bytes η καθεμιά όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το πλαίσιο STS-1 απεικονίζεται συνήθως ως μια μήτρα εννέα σειρών μεγέθους 90- bytes η καθεμιά όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το σήμα όμως διαβιβάζεται byte-προς- byte ξεκινώντας από το πρώτο byte και σαρώνοντας από τα αριστερά προς τα δεξιά από την σειρά 1 έως την σειρά 9. Το σήμα όμως διαβιβάζεται byte-προς- byte ξεκινώντας από το πρώτο byte και σαρώνοντας από τα αριστερά προς τα δεξιά από την σειρά 1 έως την σειρά 9. Ολόκληρο το πλαίσιο διαβιβάζεται μέσα σε 125 μικροδευτερόλεπτα. (μsec).

18 Η μορφοποίηση ενός πλαισίου SONET

19 Το Sonet-Header Το SONET παρέχει ουσιαστικές πληροφορίες στο header που βοηθούν στην απλούστερη πολυπλεξία και στην δυνατότητα της ενσωμάτωσης των ιδιοτήτων ΟAM&P. Οι πληροφορίες του header έχουν αρκετά στρώματα, τα οποία παρουσιάζονται στο επόμενο διάγραμμα Το κομμάτι του header για το path μεταφέρεται από την αρχή ως το τέλος. Αυτό προστίθεται στα σήματα DS-1 όταν αυτά χαρτογραφούνται σε εικονικά υπο-κανάλια μαζί με τα STS-1 ωφέλιμα φορτία τα οποία ταξιδεύουν δίπλα δίπλα. Υπάρχει ένα overhead για την γραμμή σηματοδότησης ανάμεσα στα multiplexers. Αυτό το overhead χρησιμοποιείται για τις επικοινωνίες μεταξύ των παρακείμενων δεδομένων των δικτύων, όπως για παράδειγμα είναι οι αναγεννητές του οπτικού σήματος (regenerators).

20 Η πολυπλεξία SONET

21 Μορφοποιήσεις των Διαφορετικών Headers στο Sonet Το section Header κάνει τα εξής: – έλεγχος της απόδοσης (σήμα STS-n) – σειρά καλωδίωσης σε τοπικό επίπεδο – κανάλια μεταδόσεων δεδομένων για την μεταφορά πληροφοριών OAM&P –διαμόρφωση σε πλαίσια Το Line Header κάνει τα εξής: – έλεγχος απόδοσης καθενός από τα μεμονωμένα STS-1 – παρουσίαση της τοπικής καλωδίωσης – κανάλια δεδομένων για OAM&P – δείκτης που δείχνει την έναρξη του συγχρονισμένου φακέλου ωφέλιμων φορτίων – πληροφορίες για την προστασία του switching – σήμα ένδειξης συναγερμού των γραμμών (alarm indication signal, AIS) – σήμα ένδειξης αποτυχίας μακρινών γραμμών (far-end receive failure, FERF)

22 Μορφοποιήσεις των Διαφορετικών Headers στο Sonet-Συνέχεια To STS Path Header κάνει τα εξής: –έλεγχος απόδοσης των SPE και STS –ετικέτα σημάτων (εξοπλισμού ή μη εξοπλισμού) –κατάσταση των πορειών –ίχνος πορειών To VT Path Header κάνει τα εξής: –έλεγχος απόδοσης (επίπεδο εικονικό υπο- καναλιών) –ετικέτα σημάτων (εξοπλισμού ή μη εξοπλισμού) –κατάσταση των πορειών –δείκτης (που εξαρτάται από τον τύπο VT)

23 Μορφοποιήσεις των Διαφορετικών Headers στο Sonet-Συνέχεια Επιπροσθέτως, στην βασική μορφοποίηση του STS-1, το SONET καθορίζει επίσης τις συγχρονισμένες μορφοποιήσεις στα υπο-επίπεδα του STS-1. Το ωφέλιμο φορτίο του STS-1 μπορεί να υποδιαιρεθεί σε εικονικά υπο-κανάλια (virtual tributaries, VT) Τα VT είναι συγχρονισμένα σήματα που χρησιμοποιούνται για να μεταφέρουν τις μεταδόσεις χαμηλής-ταχύτητας. Υπάρχουν τρία μεγέθη VTs όπως φαίνεται και στον παρακάτω πίνακα: