Недостатки плезиохронной цифровой иерархии

Суть основных недостатков РDН в том, что добавление выравнивающих бит делает невозможным идентификацию и вывод, например, потока 64 кбит/с или 2 М, "зашитого" в поток" 140 М, без полного демультиплексирования или "расшивки" этого потока и удаления выравнивающих бит, Одно дело "гнать" поток междугородных или международных телефонных разговоров от одного телефонного узла к другому "сшивая" и "расшивая" их достаточно редко. Другое дело - связать несколько банков и/или их отделений с помощью РDН сети. В последнем случае часто приходится либо выводить поток 64 кбит/с или 2 М из потока 140 М, чтобы завести его, например, в отделения банка, либо наоборот выводить поток 64 кбит/с или 2 М из банка для ввода его обратно в поток 140 М. Осуществляя такой ввод/вывод, приходится проводить достаточно сложную операцию трехуровневого демультиплексирования ('расшивания") РDН сигнала с удалением/добавлением выравнивающих (на всех трех уровнях) бит и его последующего трехуровневого мультиплексирования ("сшивания") с добавлением новых выравнивающих бит.

Схема такой операции для одного пользователя (с потоком 2М) показана на рис. 1.12. При наличии многих пользователей, требующих ввода/вывода исходных (например, 2 М) потоков, для аппаратурной реализации сети требуется чрезмерно большое количество мультиплексоров, в результате эксплуатация сети становится экономически невыгодной.

Рис.1.12. Операция вывода / ввода потока пользователя 2 Мбит/с в поток 140 Мбит/с по схеме Р D Н

Другое узкое место технологии РDН - слабые возможности в организации служебных каналов для целей контроля и управления потоком в сети и практически полное отсутствие средств маршрутизации низовых мультиплексированных потоков, что крайне важно для использования в сетях передачи данных. Обычно для целей последующей идентификации и сигнализации поток разбивается на группы тайм-слотов, или фреймы, из которых затем компонуются группы из нескольких фреймов или мультифреймы. Последние, давая возможность идентифицировать на приемной стороне отдельные фреймы, снабжаются дополнительными битами циклических помехоустойчивых кодов и используемых систем сигнализации. Однако эти средства достаточно слабы, особенно на первых двух уровнях АС и ЯС иерархий. Например, мультифреймы Т 1 позволяют формировать кроме сигнала синхронизации, кодовую группу кода СRС -6 (6 бит контрольного кода на 4632 бита - 24 фрейма) и служебный канал данных со скоростью 4 кбит/с, используемый, в частности, для посылки сигнала потери синхронизации фрейма LFА. Мультифреймы Т 2 дают возможность формировать служебный канал той же емкости - 4 кбит/с и кодовую группу кода СRС -5 (5 бит контрольного кода на 3156 бит).

Рекомендация ITU-Т G. 703 вообще не предусматривает необходимые для нормальной маршрутизации заголовки. В связи с отсутствием специальных средств маршрутизации, при формировании РDН фреймов и мультифреймов увеличивается (при возрастании числа мультиплексирований и переключений потоков при маршрутизации) возможность ошибки в отслеживании "истории" текущих переключений, а значит увеличивается и возможность "потерять" сведения не только о текущем переключении, но и о его "истории" в целом, что приводит к нарушению схемы маршрутизации всего трафика.

Так, казалось бы существенное достоинство метода - небольшая "перегруженность заголовками" - на деле оборачивается еще одним серьезным недостатком, как только возникает необходимость в развитой маршрутизации, вызванная использованием сети Р D Н для передачи данных.

1.5.4. Синхронные иерархии SONET/SDН

Желание преодолеть указанные недостатки РDН привели к разработке в США еще одной иерархии - иерархии синхронной оптической сети SONET, а в Европе аналогичной синхронной цифровой иерархии SDН, предложенными для использования на волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС). Целью разработки была иерархия, которая позволила бы:

- выводить / вводить входные потоки без необходимости проводить их сборку/разборку (а значит иметь возможность определять положение каждого входного потока, составляющего общий поток);

- разработать новую структуру фреймов, позволяющую осуществлять не только развитую маршрутизацию, но и осуществлять в пределах иерархии управление сетями с топологией любой сложности;

- систематизировать иерархический ряд скоростей передачи и продолжить его (на перспективу) за пределы ряда РDН;

- разработать стандартные интерфейсы для облегчения стыковки оборудования.

Для достижения поставленных целей американскими разработчиками первоначально (начало 80-х годов) предлагалось:

– во-первых, использовать синхронную, а не асинхронную или плезиохронную схему передачи с побайтным (а не с побитным) чередованием при мультиплексировании;

– во-вторых, положить в основу иерархии SONET первичную скорость передачи OC 1 = 50.688 Мбит/с, основанную на использовании стандартного периода повторения фрейма 125 мкс. принимающего вид двумерной матрицы формата 3´264 байта (264´3´8´8000 = 50688000 бит/с) так как она позволяла продолжить американскую ветвь РDН иерархий, т.е. 1,5-6-45 Мбит/с, последний уровень которой, путем добавления необходимых заголовков, мог бы быть, преобразован в первый уровень новой иерархии ОС 1;

– в-третьих, включить в иерархию достаточное число (первоначально 48) уровней ОС 1… ОСn (в настоящее время она включает значительно больше уровней, см. ниже) и принять кратность последующих уровней иерархий равной номеру уровня, т.е. ОС 3 = 3´ ОС 1 = 3´50,688 = 152,064 Мбит/с;

– в-четвертых, использовать известную к тому времени технологию инкапсуляции данных предложив технологию виртуальных контейнеров, их упаковки и транспортировки, дающую возможность загружать и переносить в них фреймы РDН иерархии со скоростями 1,5; 6; 45 Мбит/с;

– в-пятых, ориентировать иерархию на использование оптических (а не электрических) сред передачи сигнала.

В 1984-86 годах, рассмотрев ряд альтернатив, комитет Т 1 (США) предложил использовать сигнал со скоростью передачи 50,688 Мбит/с в качестве основного синхронного транспортного сигнала STS -1. Однако, учитывая неудачу практического внедрения кросс-мультиплексирования существующих РDН иерархий, разработчики технологии SONEТ не могли не считаться с необходимостью облегчить процедуру взаимодействия американской и европейской РDН иерархий и не принять во внимание наличие стандартов СС I ТТ (МККТТ) на цифровую иерархию, охватывающую диапазон скоростей 1,5 140 М, а также аналогичной европейской разработки, названной SDН иерархией, или технологией SDН. В последней в качестве основного формата синхронного сигнала был принят синхронный транспортный модуль SТМ -1, имеющий скорость передачи 155,52 М и позволяющий инкапсулировать все фреймы европейской РDН иерархии, в том числе фрейм Е 4 (140 Мбит/с).

В результате комитет SОNЕТ в последствие отказался от внедрения ещё одной обособленной иерархии (т. е., собственно SONET) и разработал на ее основе новую синхронную цифровую иерархию, названную SONET/SDН, первый уровень которой ОС 1 принимался равным 51,84 М, что позволяло путем разработки развитой схемы мультиплексирования и кросс-мультиплексирования, предложить универсальный набор виртуальных контейнеров, позволяющий заключить в их оболочки все форматы фреймов стандартных уровней американской и европейской РDН иерархий.

Теперь синхронный транспортный модуль/сигнал SТМ -1 (155 М), предложенный для европейской версии РDН, с одной стороны, совпадал с новой скоростью SONET ОС 3 (51,84´3 = 155,52 М), а с другой - позволял включить в схему мультиплексирования максимальную скорость европейской РDН иерархии - 140 М.

Совместные усилия в этом направлении привели к разработке и публикации в Синей книге в 1989 году трех основополагающих рекомендаций ССIТТ / МККТТ (теперь ITU-Т) по SDН – Rес. G. 707, G. 708 и G. 709, а также параллельной публикации организациями ANSI и Bellсо r е аналогичных стандартов для технологии SONET.