Особенности построения синхронной иерархии SONET/SDH
Рассмотрим общие особенности построения синхронной цифровой иерархии. Сети SONET/SDH, несмотря на их очевидные преимущества перед сетями PDH, не имели бы такого успеха, если бы не обеспечивали преемственность и поддержку стандартов PDH обоих иерархий – американского и европейского.
Так, мультиплексоры сетей SONET/SDH, через которые осуществляется доступ в сеть, рассчитаны на поддержку только тех каналов доступа, скорость передачи которых соответствует объединеному стандартному ряду АС и ЕС иерархий PDH, а именно: 1,5; 2; 6; 34; 45; 140 Мбит/с, или Т1, Е1, Т2, Е3, Т3, Е4. Цифровые потоки сигналов, скорость передачи которых соответствует этому ряду, будем называть трибами PDH или компонентными сигналами, а сигналы, скорость передачи которых соответствует стандартному ряду скоростей SONET/SDH – трибами SONET/SDH. Из трибов PDH был исключен триб Е2, а триб Т2, хотя и остался в общей схеме мультиплексирования, поддерживается только версией ITU-T и исключен из версии ETSI.
Итак, первая особенность иерархии SONET/SDH – поддержка в качестве входных сигналов каналов доступа только трибов PDH и SONET/SDH.
Другая особенность – процедура формирования структуры фрейма.
Два правила относятся к разряду общих:
1. при наличии иерархии структур структура верхнего уровня может строиться из структур нижнего уровня,
2. несколько структур того же уровня могут быть объединены в одну более общую структуру.
Остальные правила отражают специфику технологии. Например, если на входе мультиплексора имеем трибы PDH, которые должны быть упакованы в модуль STM-N так, чтобы их можно было вывести в нужном месте, то модуль должен иметь вид контейнера стандартного размера (в силу синхронности сети его размеры не должны меняться), имеющего сопровождающую документацию – заголовок, где собраны все необходимые для его управления и маршрутизации сведения, и внутреннюю емкость достаточную для размещения полезной нагрузки – однотипных контейнеров меньшего размера, которые также должны иметь заголовок и полезную нагрузку и т. д. (по принципу матрешки, или по методу последовательных вложений, или инкапсуляций).
Для реализации этого метода было предложено использовать понятие контейнер, в который и упаковывается триб. По типоразмеру контейнеры делятся на 4 уровня, соответствующие уровням PDH. На контейнер должен наклеиваться ярлык, содержащий управляющую информацию для сбора статистики прохождения контейнера. Контейнер с таким ярлыком используется для переноса информации, т.е. является логическим, а не физическим объектом, поэтому его называют виртуальным контейнером.
Итак, вторая особенность иерархии SDH – трибы должны быть упакованы в стандартные помеченные контейнеры, размеры которых определяются уровнем триба в иерархии PDH.
Виртуальные контейнеры могут объединяться в группы двумя различными способами. Контейнеры нижних уровней могут, например, мультиплексироваться (т. е. составляться вместе) и использоваться в качестве полезной нагрузки контейнеров верхних уровней (т.е. большего размера), которые, в свою очередь, служат полезной нагрузкой контейнера самого верхнего уровня (самого большого размера) – фрейма STM-1.
Такое группирование может осуществляться по жесткой синхронной схеме, при которой место отдельного контейнера в поле для размещения нагрузки строго фиксировано. С другой стороны, из нескольких фреймов могут быть составлены новые (более крупные) образования – мультифреймы.
В результате возможных различий в типе составляющих контейнеров и временных флуктуаций в процессе загрузки фрейма положение контейнеров внутри мультифрейма может быть, строго говоря, меняться, что может привести к ошибке при вводе/выводе контейнера. Для устранения этого факта на каждый виртуальный контейнер заводится указатель, содержащий фактический адрес начала виртуального контейнера на карте поля, отведенного под полезную нагрузку. Указатель дает контейнеру некоторую степень свободы, т.е. возможность “плавать" под действием непредвиденных временных задержек, но при этом гарантирует, что он не будет потерян.
Итак, третья особенность иерархии SDH – положение виртуального контейнера может определяться с помощью указателей, позволяющих устранить противоречие между фактом синхронности обработки и возможным изменением положения контейнера внутри поля полезной нагрузки.
Хотя размеры контейнеров различны, а емкость контейнеров верхних уровней достаточно велика, может оказаться так, что, либо она все равно недостаточна, либо под нагрузку лучше выделить несколько (в том числе и с дробной частью) контейнеров меньшего размера. Для этого в SDH технологии предусмотрена возможность сцепления или стыковки контейнеров (составление нескольких контейнеров вместе в одну структуру, называемую составным контейнером или сцепкой). Составной контейнер отличается от основного наличием индекса С и рассматривается (с точки зрения размещения нагрузки) как один большой контейнер. Указанная возможность позволяет, с одной стороны, оптимизировать использование имеющейся номенклатуры контейнеров для размещения нестандартной полезной нагрузки, с другой – позволяет легко приспособить технологию к передаче новых типов нагрузок, не известных на момент ее разработки.
Итак, четвертая особенность иерархии SDH – несколько контейнеров одного уровня могут быть составлены вместе и рассматриваться как один непрерывный контейнер.
Пятая особенность иерархии SDH состоит в том, что в ней предусмотрено формирование отдельного поля заголовков размером 9х9=81 байт. Хотя перегруженность общим заголовком невелика и составляет всего 3,33%, он достаточно большой, чтобы разместить необходимую управляющую информацию и отвести часть байт для организации необходимых внутренних (служебных) каналов передачи данных. Учитывая, что передача каждого байта в структуре фрейма эквивалентна потоку данных со скоростью 64 кбит/с, передача указанного заголовка соответствует организации потока служебной информации, эквивалентного 5,184 Мбит/с.
При построении любой иерархии должен быть определен либо ряд стандартных скоростей этой иерархии, либо правило его формирования и первый (порождающий) член ряда. Для SDH его значение было получено с учетом того, что его полезная нагрузка должна была вмещать максимальный по размеру виртуальный контейнер VC-4, формируемый при инкапсуляции триба 140 Мбит/с. Поэтому с учетом поля заголовков размер синхронного транспортного модуля STM-1 составил 9х270=2430 байт, что при частоте повторения 8000 Гц дало скорость порождающего члена ряда иерархии SDH: 19440х8000=155.52 Мбит/с. Остальные скорости были выбраны кратными коэффициенту мультиплексирования 4 (стандартному для ЕС иерархий). Таким образом, стандартный ряд приближенных значений скоростей SDH иерархии состоит из 5 скоростей: 155 и 622 Мбит/с, 2,5; 10 и 40 Гбит/с, точные значения указаны в нижнем ряду табл. 2, где помещены для сравнения также реализованные уровни оптической несущей ОС, используемые в технологии SONET.
Таблица
| Модуль STM (SDH) | Несущая OC (SONET) | Скорость, Мбит/с |
| — STM-1 STM-4 — STM-16 — STM-64 — STM-256 | OC-1 (STS-1) OC-3 (STS-3) OC-12 OC-24 OC-48 OC-96 OC-192 OC-384 OC-768 | 51,84 155,52 622,08 1244,16 2488,32 4976,64 9953,28 19906,56 39813,12 |
В стандарте SDH все уровни скоростей (и, соответственно, форматы кадров для этих уровней) имеют общее название: Synchronous Transport Module level N (STM-N).
В технологии SONET существует два обозначения для уровней скоростей: Synchronous Transport Signal level N (STS-N) в случае передачи данных в виде электрического сигнала, и Optical Carrier level N (OC-N) в случае передачи данных по волоконно-оптическому кабелю.
Уровень OC-1 иногда обозначают как STM-0 и реализуют мультиплексорами SDH, хотя его нет в стандарте G.707. Тем более в стандарте нет промежуточных уровней STM-2, 8, 32, 128, которые соответствовали бы уровням OC-6, 24, 96, 384.