Опубликован: 07.08.2007 | Уровень: специалист | Доступ: платный | ВУЗ: Московский физико-технический институт
Лекция 15:

Синхронные каналы SDH/SONET, технологические сети CAN, коммутируемая мультимегабитная информационная служба SMDS и протокол IEEE 802.17

< Лекция 14 || Лекция 15: 12345 || Лекция 16 >
Аннотация: Синхронная цифровая иерархия и PDH, виртуальные контейнеры, STM, архитектурные уровни SDH. Особенности протокола САN, алгоритм доступа, механизм синхронизации станций. Коммутируемая мультимегабитная информационная служба SMDS. Описание протокола адаптивных, кольцевых, высокоскоростных сетей IEEE 802.17.
Ключевые слова: мультиплексирование, иерархия, SDH, ATM, digital, hierarchy, ПО, SONET, optical networking, CATV, пропускная способность, STS-1, transport, PPP, STM, ANSI, PDH, plesiochronous, бит, байт, мультиплексор, информация, длина, вывод, Синхронный, чередование, кратность, CCITT, T-1, базис, ISDN, DS-0, digital signal, level, DS-1, T-2, T-3, OC-1, кадр, быстродействие, целое число, OC-3, OC-24, контейнер, объединение, относительный размер, точка-точка, interlock, топология, сеть, минимум, маршрут, photonic, каскадная схема, VC, overhead, POH, TUG, поле, MODULE, интерфейс, byte, interleaving, указатель, tributary, транспортировка, group, Размещение, килобайт, SNMP, interface, база данных, MIB, архитектура, CAN, controller area network, mac, LLC, кодировка, NRZ, return, SOF, Eof, надежность, CSMA/CD, carrier, multiple access, with, collision, detection, Ethernet, ISO, доступ, арбитраж, логический, адрес, идентификатор, remote, transmission, ID, IDE, Data, fixed-length code, DCL, CRC, контрольная сумма, ACK, значение, end, int, substitute, extension, поле битов, поле расширения, адресация, запрос, шина, модуль, пассивный, активность, выход, генератор, суперпозиция, активный, поток, разделитель полей, bit error, crc error, состояние канала, скорость передачи, разъем, layer, protocol, OASIS, silicon, media, SMDS, формат пакета, маршрутизатор, входной, пользователь, список, отправка, screening, функция, корпоративные сети, интранет, token, счетчик, загрузка, MAN, FDDI, распределение ресурсов, GE, STP, путь, дерево, протокол маршрутизации, RPR, связь, сервер, IEEE, 802.17, resilience, packet, DQDB, равенство, алгоритм, замкнутым маршрутом, класс, OC-12, провайдер, spatial, reuse, гранулярность, компонент, ресурс, Интернет, algorithm, планировщик , буфер, FIFO, очередь, mode, STQ, secondary, исключение, Aggressive Mode, перегрузка, вычисление, величина потока, таймер, параметр, размерность, Дополнение, интервал, емкостью канала, справедливая

Мультиплексирование потоков информации при формировании мощных региональных и межрегиональных каналов имеет два решения. Одно базируется на синхронном мультиплексировании и носит название синхронная цифровая иерархия SDH, (cм. Слепов Н.Н. Синхронные цифровые сети SDH. М.: ЭКО-ТРЕНДЗ, 1998), другое использует простой асинхронный пакетный обмен и носит название "асинхронный режим передачи" (ATM, см. "Интегрированные сети ISDN и ATM" данной главы).

Стандарт SDH (Synchronous Digital Hierarchy) разработан в Европе, предназначен для замены иерархии асинхронных линий E-1/E-3, применяется в настоящее время многими сетями и представляет собой модификацию американского стандарта на передачу данных по оптическим каналам связи SONET (Synchronous Optical NETwork). Несмотря на свое название, SONET не ограничивается исключительно оптическими каналами. Спецификация определяет требования для оптического одно. и мультимодового волокна, а также для 75-омного коаксиального кабеля CATV 75. Пропускная способность SONET начинается с 51,84 Мбит/с STS-1 (Synchronous Transport Signal-1). Более высокие скорости передачи информации в Sonet кратны этому значению. Стандартизованы следующие скорости передачи, которые кратны скорости 64 Кбит/с ( таблица 15.01.).

Соответствие каналов SONET и SDH приведено ниже (W. Simpson RFC-1619 PPP over SONET/SDH) (и тот и другой могут использоваться для организации связей по схеме PPP) ( таблица 15.02.):

Таблица 15.01.
STS-1 51,840 STS-18 933,120
STS-3 155,520 STS-24 1244,160
STS-9 466,560 STS-36 1866,240
STS-12 622,080 STS-48 2488,320
Таблица 15.02.
Sonet SDH
STS-3c STM -1
STS-12c STM -4
STS-48c STM -16

SONET (стандарт ANSI, предназначенный для замены NADH — North American Digital Hierarchy) использует улучшенную PDH — (Plesiochronous Digital Hierarchy — plesios — близкий (греч.)) схему мультиплексирования каналов. В плезиохронной (почти синхронной) иерархии используется мультиплексирование с чередованием бит, а не байт. Мультиплексор формирует из N входных потоков один выходной (сети, где разные часы сфазированы с разными стандартами, но все они привязаны к одной базовой частоте, называются плезиохронными). Так как скорости разных каналов могут не совпадать и нет структур, которые могли бы определить позиции битов для каждого из каналов, используется побитовая синхронизация. Здесь мультиплексор сам выравнивает скорости входных потоков путем введения (или изъятия) соответствующего числа бит. Информация о введенных и изъятых битах передается по служебным каналам. Помимо синхронизации на уровне мультиплексора происходит формирование кадров и мультикадров. Так, для канала Т2 (6312 Кбит/с) длина кадра равна 789 бит при частоте кадров 8 кГц. Мультикадр содержит 12 кадров. Помимо европейской и американской иерархии каналов, существует также японская. Каждая из этих иерархий имеет несколько уровней. Сравнение иерархий представлено в таблице 15.1.

Но добавление выравнивающих бит в PDH делает затруднительным идентификацию и вывод потоков 64 Кбит/с или 2 Мбит/с, замешанных в потоке 140 Мбит/с, без полного демультиплексирования и удаления выравнивающих бит. Если для цифровой телефонии PDH вполне эффективна, то для передачи данных она оказалась недостаточно гибкой. Именно это обстоятельство определило преимущество систем SONET/SDH. Эти виды иерархических систем позволяют оперировать потоками без необходимости сборки/разборки. Структура кадров позволяет не только выполнять маршрутизацию, но и осуществлять управление сетями любой топологии. Здесь использован чисто синхронный принцип передачи и побайтовое, а не побитовое чередование при мультиплексировании.

Таблица 15.1. Сравнение европейской и американской иерархии каналов
Уровень иерархии Скорости передачи для иерархий
Американская 1544 Кбит/c Европейская 2048 Кбит/c Японская 1544 Кбит/c
0 64 (DS0) 64 64
1 1544 (DS1) 2048 (Е1) 1544 (DS1)
2 6312 (DS2) 8448 (Е2) 6312 (DS2)
3 44736 (DS3) 34368 (Е3) 32064 (DSJ3)
4 274176 (Не входит в рекомендации МСЭ-Т) 139264 (Е4) 97728 (DSJ4)

Первичной скоростью SONET выбрана 50688 Кбит/с (ОС1). Число уровней иерархии значительно расширено (до 48). Кратность уровней иерархии равна номеру уровня.

CCITT выработал следующие рекомендации на эту тему: G.707, G.708 и G.709. CCITT разработал рекомендации для высокоскоростных каналов H ( таблица 15.11.):

Таблица 15.11.
H0 384 Кбит/с = 4*64 Кбит/с. 3*H0 = 1,544 Мбит/с
H1 H11 1536 Кбит/с
H12 1920 Кбит/с
H4 ~135 Мбит/с
H21 ~34 Мбит/с
H22 ~55 Мбит/с

На нижних уровнях SDH и SONET в некоторых деталях различаются. Внедрение стандарта SONET ликвидировало многие недостатки каналов T-1 (ограничения на размер максимальной полезной нагрузки, простота стыковки скоростных каналов связи). SONET хорошо согласуется с ATM, что создает фундаментальный базис для широкополосных сетей ISDN (B-ISDN). Следует учитывать, что SONET сохраняет совместимость с уже существующими каналами, убирая лишь некоторые присущие им недостатки. Одним из базовых каналов сегодня является T-1 (1544 Кбит/с для США). Он содержит в себе 24 субканала DS-0 (Digital Signal at zero level, 64 Кбит/с, США). Мультиплексирование 24 каналов DS-0 по времени формирует канал DS-1 (24 канала*64 Кбит/с) + 8 Кбит/с = 1544 Кбит/с, последнее слагаемое связано с заголовками информационных блоков). Этой величине соответствует в Европе 2048 Кбит/с (канал E-1 = 30*ds 0). Два канала T-1 образуют канал T-1c, четыре канала T-1 формируют канал T-2, а семь T-2 (28 T-1) образуют T-3. Для оптических систем связи в качестве базового принят канал OC-1, равный по пропускной способности T-3. А кадр STS-1 выбран в качестве основного в системе SONET. Кадр STS-1 имеет 9 строк и 90 столбцов (810 байт). Кадры передаются с частотой 8 кГц, что дает для канала STS-1 51840 Кбит/с = 8000Гц*810байт*8бит. Эта цифра характеризует физическую скорость обмена, включающую в себя передачу служебной информации (заголовков), эффективная информационная пропускная способность равна 50112 Кбит/с. Быстродействие каналов более высокого уровня SONET получается умножением пропускной способности STS-1 (51,84 Мбит/с) на целое число. Так, пропускная способность OC-3 будет равна 155,52 Мбит/с, а OC-24 — 1244,16 Мбит/с и т.д. Целью создателей SONET было прямая стыковка оптических каналов различных сервис.провайдеров (вспомним, что непосредственное соединение каналов T-1 и E-1 невозможно). SDH допускает сцепление нескольких контейнеров (в том числе и разных размеров), если в один контейнер данные не помещаются. Допускается объединение нескольких контейнеров равного размера в один большой. Хотя относительный размер заголовка виртуального контейнера невелик (~3,33%), его объем достаточен для передачи довольно больших объемов служебной информации (до 5,184 Мбит/с).

В SONET предусмотрено четыре варианта соединений: "точка-точка", "линейная цепочка" ("add-drop"), "простое кольцо" и "сцепленное кольцо" ("interlocking ring"). Линейные варианты используются для ответвлений от основного кольца сети. Наиболее распространенная топология — "самовосстанавливающееся кольцо". Такое кольцо состоит из ряда узлов, которые связаны между собой двухсторонними линиями связи, образующими кольцо и обеспечивающими передачу сообщений по и против часовой стрелки. Способность сетей SONET к самовосстановлению определяется не только топологией, но и средствами управления и контроля состояния. При повреждении трафик перенаправляется в обход, локально это приводит к возрастанию информационного потока, по этой причине для самовосстановления сеть должна иметь резерв пропускной способности (как минимум двойной). Но, проектируя сеть, нужно избегать схем, при которых основной и резервный маршрут проходят через одну и ту же точку, так как они могут быть, при некотором невезении, повреждены одновременно.

Сети SONETSDH) имеют 4 архитектурных уровня:

  • фотонный (photonic) — нижний уровень иерархии. Этот уровень определяет стандарты формы и преобразования оптических сигналов, электронно-оптических связей;
  • секционный (section) — предназначен для управления передачей STS-кадров (sonet) между терминалами и повторителями. В его функции входит контроль ошибок;
  • линейный (line) — служит для синхронизации и мультиплексирования, осуществляет связь между отдельными узлами сети и терминальным оборудованием, например линейными мультиплексорами, выполняет некоторые функции управления сетью;
  • маршрутный (path) — описывает реальные сетевые услуги (T-1 или T-3), предоставляемые пользователю на участке от одного терминального оборудования до другого.

Существующие PDH -сети мультиплексируют каналы, используя каскадную схему, показанную на рис. 15.1.

PDH-мультиплесирование

Рис. 15.1. PDH-мультиплесирование

SDH-иерархия распространяется до 2500 Мбит/с и может быть расширена вплоть до 13 Гбит/с (ограничение оптического кабеля). SDH предоставляет существенно улучшенную схему мультиплексирования каналов для быстродействующих интерфейсов с полосой 150 Мбит/с и выше:

  • обеспечивается единый стандарт для мультиплексирования и межсетевого соединения;
  • прямой доступ к низкоскоростным каналам без необходимости полного демультиплексирования сигнала;
  • простая схема управления сетью;
  • возможность использования новых протоколов по мере их появления (например ATM ).

При передаче по сети SDH информация вкладывается в специальные структуры, называемые виртуальными контейнерами ( VC ). Эти контейнеры состоят из двух частей:

  1. собственно контейнер (C), где лежит передаваемая информация;
  2. заголовок (Path OverheadPOH ), который содержит вспомогательную информацию о канале, управляющую информацию, связанную с маршрутом передачи.
< Лекция 14 || Лекция 15: 12345 || Лекция 16 >
Виталий Гордиевских
Виталий Гордиевских

Здравстивуйте, диплом о профессиональной переподготовке по программе "Сетевые технологии" дает право на ведение профессиональной деятельности в какой сфере? Что будет написано в дипломе? (В образце просто ничего неуказано)

Напимер мне нужно чтоб он подходил для направления 09.03.01 Информатика и вычислительная техника

Андрей Осипов
Андрей Осипов

Здравствуйте! Хотелось бы прояснить следующий вопрос: у МТИ приостановлена государственная аккредитация и когда будет восстановлена- неизвестно, а в диплом о профпереподготовке выдается на базе МТИ (как я понял). Как будет обстоять дело с получением диплома?

Вопрос важный и актуальный, потому что необходимо срочно пройти обучение и получить диплом и не хотелось бы тратить время и платить деньги зря (если диплом окажется недействительным и т.п.). Разъясните, пожалуйста, подробнее ситуацию.

Максим Жигай
Максим Жигай
Россия, г. Челябинск
дима щщщщщщщщщщщ
дима щщщщщщщщщщщ
Россия