Synchronous Optical NETwork (SONET)

eNext-generation SONET

Rafael P. Laufer

rlaufer@gta.ufrj.br

Prof. Otto

Poli – Escola PolitécnicaCOPPE – Programa de Engenharia Elétrica

Universidade Federal do Rio de Janeiro

Introdução

• Synchronous Optical NETwork (SONET)– Sistemas TDM (Time Division Multiplexing)

proprietários– Conexão de companhias telefônicas

• Necessidade de uma padronização• Criação de um sistema TDM padronizado

– Iniciada por:• Exchange Carriers Standards Association (ECSA)• American National Standards Institute (ANSI)

– ITU-T, na época CCITT, aderiu a elaboração da proposta• Synchronous Digital Hierarchy (SDH)• Recomendações G.707, G.708 e G.709

Objetivos

• Interconectar as companhias telefônicas• Unificar sistemas digitais dos EUA, Europa e Japão• Multiplexar diversos canais digitais

– Taxa mais alta usada era T3 (44.736 Mbps)– Nada acima de T4 estava definido

• Suportar Operações, Administração e Manutenção (OAM)

Sistema SONET

• Constituído por:– Comutadores– Multiplexadores / Demultiplexadores– Repetidores

Terminologia

• Seção– Fibra conectando diretamente um dispositivo a outro

• Linha– Conexão entre dois multiplexadores

• Caminho– Conexão entre origem e destino

Multiplexador Repetidor Multiplexador Repetidor Demultiplexador

SeçãoSeção SeçãoSeçãoLinhaLinha

Caminho

Quadro SONET

• Taxa Básica (Synchronous Transport Signal-1)– 810 bytes, colocado a cada 125 μs 51.84 Mbps– 8000 quadros/segundo taxa de amostragem PCM

• Envio contínuo de quadros, mesmo sem dados do usuário

.....

.....

87 colunas3 col.overhead

9 linhas

125 μs

250 μs

Seção

Linha

Caminho

Dados do usuário

Multiplexação

• Byte-interleaving

A1A2A3

B1B2B3

C1C2C3

A3B3C3 A2B2C2 A1B1C1

Multiplexação

• Exemplo de multiplexação no SONET

T1T1..

T1

STS-1

STS-1

STS-1

STS-3

STS-3

STS-3

STS-3

STS-12 OC-12

MisturadorConversor

elétrico-óptico

Hierarquia de Multiplexação

SONET SDH Taxa (Mbps)

Elétrico

Óptico

Óptico

Total Dados

Usuário

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-18 OC-18 STM-6 933.12 902.016 891.648

STS-24 OC-24 STM-8 1244.16 1202.688 1188.864

STS-36 OC-36 STM-12 1866.24 1804.032 1783.296

STS-48 OC-48 STM-16 2488.32 2405.376 2377.728

Camada física

• Dividida em 4 subcamadas– Fotônica propriedades físicas da luz e fibra– Seção geração e recepção de quadros– Linha multiplexação– Caminho problemas fim-a-fim

SeçãoSeção SeçãoLinhaLinha

Caminho

Caminho

LinhaSeção

Fotônica

Next-generation SONET/SDH

• SONET– Objetivo inicial de transportar sinais de voz usando

TDM – Não apresenta a flexibilidade da comutação de

pacotes

• Objetivos do Next-generation SONET/SDH– Permitir o transporte de protocolos não-SONET como

Gigabit Ethernet, Fibre Channel– Flexibilizar o uso da banda para aplicações de dados– Continuar a prover serviços TDM

Padrões

• ITU-T G.7041 Generic Framing Procedure (GFP)• ITU-T G.707/783 Virtual Concatenation (VCAT)• ITU-T G.7042 Link Capacity Adjustment Scheme

(LCAS)• IEEE 802.17 Resilient Packet Ring (RPR)

Generic Framing Procedure (GFP)

• Mecanismo de encapsulamento de dados– Aceitar e transportar protocolos de dados nativos– Objetivo de parar a proliferação de protocolos de

mapeamento do SONET– Dois tipos:

• Transparent GFP (GFP-T)− Mapeamento de todo o sinal do cliente em quadros GFP

• Frame-based GFP (GFP-F)− Mapeamento de quadros do cliente em quadros GFP

Virtual Concatenation (VCAT)

• “Adequação do tamanho” de canais SONET/SDH• Agrupamento de canais de menor banda

– Exemplo: taxa do cliente de 1 Gbps• Normalmente, seria usado o STS-48c (2.488 Gbps)

Eficiência 1000/2488 = 40%• Agrupando 21 canais STS-1 (51.8 Mbps)

Eficiência 1000/(21 x 51.8) = 92%

Link Capacity Adjustment Scheme

• Configuração dinâmica dos grupos virtuais• Aumento ou diminuição da banda do canal• Mecanismo de pedido/reconhecimento• Trabalha unidirecionalmente

– Permite a criação de bandas assimétricas

Resilient Packet Ring (RPR)

• Protocolo de controle de acesso ao meio (MAC)– Cadeia de enalces ponto-a-ponto meio

compartilhado virtual

• Tráfego não destinado ao nó simplesmente passa direto

• Camada MAC realiza três funções:– Adiciona (add)– Descarta (drop)– Passa (pass)

Resilient Packet Ring (RPR)

• Possibilita banda dedicada para tráfego de alta prioridade

• Multiplexação estatística e overbooking para tráfego de baixa prioridade

• Garantia de tempo proteção e restauração < 50 ms– Dois mecanismos (steering e wrapping)

Steering Wrapping

Referências

• A. S. Tanenbaum, Computer Networks, 3ª edição. Upper Saddle River, NJ. Prentice Hall, 1996.

• Nortel Networks, White paper: Next-generation SONET for Cable MSOS: Technical Overview.

• E. Hernadez-Valencia, G. Rodenfeld, The Building Blocks of a Data-Aware Transport Network: Deploying Viable Ethernet and Virtual Wire Services via Multiservice ADMs, IEEE Communications Magazine, páginas 104-111, vol. 42, no. 3, Março de 2004.