Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Проще всего описать кадр SONET из 810 байт в виде прямоугольника из 9 рядов по 90 колонок. Тогда очевидно, что 8 х 810 = 6480 бит передаются 8000 раз в секунду, что дает скорость передачи 51,84 Мбит/с. Это основной канал SONET, называющийся STS-1( Synchronous Transport Signal — синхронный транспортный сигнал). Все магистрали SONET кратны STS-1.

Первые три колонки каждого кадра зарезервированы под системную управляющую информацию, как показано на рис. 2.35. Первые три ряда содержат заголовок раздела, следующие шесть рядов — заголовок линии. Заголовок секции генерируется и проверяется в начале и конце каждого раздела, тогда как заголовок линии генерируется и проверяется в начале и конце каждой линии.

Передатчик SONET посылает соседние кадры по 810 байт без межкадровых промежутков, даже если данных для передачи нет (в этом случае посылаются фиктивные байты). С точки зрения приемника это выглядит как бесконечный битовый поток. Как же он узнает, где находится граница каждого кадра? Дело в том, что первые два байта кадра содержат фиксированную последовательность, которую приемник и старается найти. Если в большом количестве последовательно принятых кадров обнаруживается одна и та же комбинация нулей и единиц, то логично предположить,

что это граница кадра и приемник считает себя синхронизированным с передатчиком. Теоретически пользователь может регулярно вставлять служебную последовательность в поток, но на практике это не может сбить с толку приемник, так как данные, отправляемые несколькими пользователями, подвергаются уплотнению и по другим причинам.

Рис. 2.35. Два соседних кадра системы SONET

В оставшихся 87 столбцах содержатся данные пользователя. Они передаются со скоростью 87 х 9 х 8 х 8000 = 50,112 Мбит/с. Эти данные могут быть и голосовыми отсчетами, которые T1 и другие каналы берут целиком, и пакетами. SONET — это просто удобный контейнер для транспортировки битов. На самом деле данные пользователя, называемые синхронным полезным пакетом, SPE (Synchronous Payload Envelope), не всегда начинаются с первой строки и четвертой колонки. SPE может начинаться где угодно в пределах кадра. А указатель на его первый байт хранится в первой строке заголовка линии. Первой колонкой SPE является заголовок пути (то есть заголовок для сквозного протокола подуровня).

Возможность начинать SPE в любом месте кадра SONET и даже занимать соседние два кадра, как показано на рис. 2.35, придает системе дополнительную гибкость. Например, если данные пользователя прибывают на источник, в то время как пустой кадр SONET уже передается, то они могут быть вставлены в текущий кадр, а не ждать начала следующего кадра.

Иерархическая система мультиплексирования SONET/SDH показана в табл. 2.5. Определены скорости для синхронных транспортных сигналов от STS-1 до STS-768, в пределах примерно от канала T3 до 40 Гбит/с. Еще более высокие скорости будут, конечно, определены со временем, канал OC-3072 на 160 Гбит/с будет следующей моделью, когда это станет технологически выполнимым. Оптический канал (OC, Optical Carrier), соответствующий и-му синхронному транспортному сигналу (STS-w), называется OC-и и совпадает с STS-и с точностью до бита, с той разницей, что для синхронизации требуется некоторая перестановка битов. Названия SDH отличаются — они начинаются с OC-3, так как системы на основе рекомендаций ITU не имеют

стандартизованной скорости 51,84 Мбит/с. Мы показали обычные скорости, которые, начиная с ОС-3, кратны 4. В общую скорость потоков данных включены все управляющие сигналы. В скорость передачи полезной нагрузки SPE не входят заголовки линий и разделов. В скорость передачи данных пользователя включаются только 87 полезных колонок кадра.

Если какой-нибудь из данных каналов, например OC-3, не является мультиплексным, а переносит данные от одного источника, то к его названию добавляется латинская буква «с», означающая concatenated (объединенный). Таким образом, OC-3 означает 155,52-Мбитный канал, состоящий из трех отдельных каналов OC-1, а OC-3c означает передачу потока данных от одного источника со скоростью 155,52 Мбит/с. Три потока ОС-1 в составе потока ОС-3с разделяются одной колонкой. Первая колонка 1 отделяет поток 1, затем колонка 1 — поток 2, колонка 1 — поток 3, затем колонка 2 — поток 1 и так далее до конца кадра шириной 270 колонок и глубиной 9 строк.

Таблица 2.5.Скорости мультиплексирования SONET и SDH

SONET

SDH

Скорость передачи данных, Мбит/с

Электрические

Оптические

Оптические

Общая

SPE

Пользователя

STS-1

OC-1

51,84

50,112

49,536

STS-3

OC-3

STM-1

155,52

150,336

148,608

STS-9

OC-9

STM-3

466,56

451,008

445,824

STS-12

OC-12

STM-4

622,08

601,344

594,432

STS-48

OC-48

STM-16

2488,32

2405,376

2377,728

STS-192

ОС-192

STM-64

9953,28

9621,504

9510,912

STS-768

ОС-768

STM-256

39813,12

38486,06

38043,648

Спектральное уплотнение

В оптоволоконных каналах используется особый вариант частотного уплотнения. Он называется спектральным уплотнением( WDM, Wavelength-Division Multiplexing).

Способ реализации частотного уплотнения в оптоволоконных линиях показан на рис. 2.36. Здесь четыре кабеля подходят к одному сумматору, и по каждому из них идет сигнал со своей энергией в своем частотном диапазоне. Четыре луча объединяются и дальше распространяются по одному волокну. На противоположном конце они расщепляются разветвителем. На каждом выходном кабеле имеется короткий специальный участок внутреннего слоя, который является фильтром, пропускающим сигнал только одной длины волны. Получающиеся сигналы могут быть направлены их месту назначения или повторно объединены разными способами для дальнейшей мультиплексной передачи.

Данный метод не представляет собой ничего нового. Это просто частотное уплотнение на очень высоких частотах. Этот способ работы является просто мультиплексированием разделения частоты в очень высоких частотах, в терминах WDM оптические волоконные каналы описываются их длиной волны или «цветом», а не частотой. Поскольку каждый сигнал передается в своем частотном диапазоне, и эти диапазоны успешно разделяются, подобный вариант мультиплексирования может применяться для передачи на большие расстояния. Единственным отличием от электрического частотного уплотнения является в данном случае то, что система, использующаяся для уплотнения, то есть призма или дифракционная решетка, является абсолютно пассивным, а следовательно, чрезвычайно надежным элементом.