Uma breve visão geral da tecnologia SONET

Introduction

Este documento é um esboço amplo do que a tecnologia Synchronous Optical Network (SONET) é e de como ela funciona.

Prerequisites

Requirements

Não existem requisitos específicos para este documento.

Componentes Utilizados

Este documento não se restringe a versões de software e hardware específicas.

Conventions

For more information on document conventions, refer to the Cisco Technical Tips Conventions.

Fundamentos do SONET

SONET define sinais ópticos e uma estrutura síncrona de quadros para tráfego digital multiplexado. É um conjunto de padrões que definem as taxas e os formatos das redes ópticas especificadas em ANSI T1.105, ANSI T1.106 e ANSI T1.117.

Um padrão semelhante, Synchronous Digital Hierarchy (SDH), é usado na Europa pelo ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunications Standardization Setor, Setor de Padronização de Telecomunicações da União Internacional de Telecomunicações). O equipamento SONET é geralmente usado na América do Norte, e o equipamento SDH é geralmente aceito em qualquer lugar do mundo.

O SONET e o SDH são baseados em uma estrutura que tem um formato básico de quadro e velocidade. O formato de quadro usado pelo SONET é o sinal de transporte síncrono (STS), com STS-1 como sinal de nível de base a 51,84 Mbps. Um quadro STS-1 pode ser transportado em um sinal OC-1. O formato do quadro usado pelo SDH é o STM (Módulo de transporte síncrono), com STM-1 como o sinal de nível base em 155.52 Mbps. Um quadro STM-1 pode ser transportado em um sinal OC-3.

SONET e SDH têm uma hierarquia de velocidades de sinalização. Vários sinais de nível inferior podem ser multiplexados para formar sinais de nível superior. Por exemplo, três sinais STS-1 podem ser multiplexados juntos para formar um sinal STS-3 e quatro sinais STM-1 multiplexados juntos para formar um sinal STM-4.

SONET e SDH são padrões tecnicamente comparáveis. O termo SONET é normalmente usado para se referir a um dos seguintes.

Hierarquia de transporte SONET

Cada nível da hierarquia termina seus campos correspondentes no payload SONET, como tal:

Seção

Uma seção é um único lance de fibra que pode ser terminado por um elemento de rede (Linha ou Caminho) ou um regenerador óptico.

A principal função da camada de seção é formatar corretamente os quadros SONET e converter os sinais elétricos em sinais ópticos. O STE pode originar, acessar, modificar ou encerrar a carga adicional do cabeçalho de seção. (Um quadro STS-1 padrão é nove linhas por 90 bytes. Os três primeiros bytes de cada linha abrangem a sobrecarga dos cabeçalhos Section e Line.)

Linha

O LTE (Line-Terminating Equipment, Equipamento de Terminação de Linha) origina ou termina uma ou mais seções de um sinal de linha. O LTE faz a sincronização e a multiplexação das informações nos quadros do SONET. Vários sinais SONET de nível inferior podem ser misturados para formar sinais SONET de nível mais alto. Um ADM (Add/Drop Multiplexer, multiplexador de inserção/derivação) é um exemplo de LTE.

Caminho

Equipamento de Terminação de Caminho (PTE - Path Terminating Equipment) faz interface de equipamento não SONET para a rede SONET. Nessa camada, o payload é mapeado e descompactado no quadro SONET. Por exemplo, um STS PTE pode reunir 25 sinais DS1 de 1,544 Mbps e inserir a sobrecarga do caminho para formar um sinal STS-1.

Essa camada trata do transporte de dados de ponta a ponta.

Exemplo de configuração

As camadas de interface óptica têm uma relação hierárquica; cada camada se baseia nos serviços fornecidos pela próxima camada inferior. Cada camada se comunica com o equipamento par na mesma camada e processa informações e as passa para cima ou para baixo para a próxima camada. Como exemplo, considere dois nós de rede que devem trocar sinais DS1, como mostrado nesta figura:

No nó de origem, a camada de caminho (PTE) mapeia 28 sinais DS1 e overhead de caminho para formar um Envelope de payload síncrono (SPE) STS-1 e entrega isso à camada de linha.

A camada de linha (LTE) multiplexa sinais SPE do STS-1 e adiciona o overhead de linha. Esse sinal combinado é então passado para a camada da seção.

A camada de seção (STE) executa enquadramento e embaralhamento e adiciona a sobrecarga de seção para formar um sinal STS-n.

Finalmente, o sinal elétrico STS é convertido em um sinal óptico para a camada fotônica e transmitido através da fibra para o nó distante.

Através da rede SONET, o sinal é regenerado em regeneradores ópticos (dispositivos de nível STE), transmitido através de um ADM (um dispositivo de nível LTE) e eventualmente terminado em um nó (no nível PTE).

No nó distante, o processo é revertido da camada fotônica para a camada de caminho onde os sinais DS1 terminam.

SONET Framing

Um quadro STS-1 padrão é nove linhas por 90 bytes. Os primeiros três bytes de cada linha representam a carga adicional de Seção e de Linha. Estes bits de carga adicional incluem bits de enquadramento e ponteiros para diferentes partes do quadro SONET.

Há uma coluna de bytes no payload que representa a sobrecarga do caminho STS. Essa coluna frequentemente “flutua” pelo quadro. Sua localização no quadro é determinada por um ponteiro na sobrecarga da Seção e da Linha.

A combinação de overhead de Seção e de Linha compõe o overhead de transporte e o restante é o SPE.

Para STS-1, um único quadro SONET é transmitido em 125 microssegundos, ou 8.000 quadros por segundo. 8000 fps * 810 B/frame = 51,84 Mbs, do qual a carga é de aproximadamente 49,5 Mbs, suficiente para encapsular 28 DS-1s, um DS-3 completo ou 21 CEPT-1s.

Um STS-3 é muito semelhante ao STS-3c. O quadro tem nove linhas por 270 bytes. As nove primeiras colunas contêm a seção de overhead de transporte, e o restante é SPE. Para STS-3 e STS-3c, a sobrecarga de transporte (Linha e Seção) é a mesma.

Para um quadro STS-3, o SPE contém três payloads separados e três campos de overhead de caminho separados. Em essência, é o SPE de três STS-1s separados embalados juntos, um após o outro.

No STS-3c, há apenas um campo de overhead de caminho para todo o SPE. O SPE de um STS-3c é uma versão muito maior que um SPE de um STS-1 único.

STM-1 é o equivalente SDH (não-norte-americano) de um quadro STS-3 SONET (norte-americano) (STS-3c para ser exato). Para STM-1, um único quadro SDH também é transmitido em 125 microssegundos, mas o quadro tem 270 bytes de comprimento por nove linhas de largura, ou 155,52 Mbs, com um cabeçalho de nove bytes para cada linha. O cabeçalho de nove bytes contém a sobrecarga de Multiplexador e Regenerador. Isso é quase idêntico a carga adicional de linha e seção STS-3c. Na verdade, é aqui que os padrões SDH e SONET diferem.

SDH e SONET não são diretamente compatíveis, mas diferem apenas em alguns bytes de sobrecarga. É muito improvável que a Cisco use um framer que não ofereça suporte a ambos.

O SONET é amplamente implantado no espaço da empresa de telecomunicações e é frequentemente usado em uma configuração de anel. Dispositivos como ADMs se sentam no anel e se comportam como dispositivos da camada LTE; esses dispositivos removem os canais individuais e os transmitem para a camada PTE.

Todas as placas de linha e Adaptadores de Porta (PAs - Port Adapters) atuais da Cisco atuam como dispositivos da camada PTE; esses dispositivos terminam a sessão SONET completa e o encapsulamento L2. São placas POS (Packet Over SONET, pacote sobre SONET), que indicam transmissão serial de dados sobre quadros SONET. Há dois RFCs que descrevem o processo POS: RFC 1619, PPP sobre SONET/SDH e RFC 1662, PPP em enquadramento semelhante a HDLC.

Esses produtos da Cisco não podem se sentar diretamente em um anel SONET ou SDH. Um deles deve desligar algum dispositivo da camada LTE, como um ADM. Equipamentos como o Integrated SONET Router (ISR) têm funcionalidade PTE e LTE, para que possam terminar e passar dados.

Problemas de configuração

Esses parâmetros afetam a configuração dos dispositivos SONET:

• Clocking —O valor padrão de temporização é linha e é usado sempre que o relógio é derivado da rede. O comando interno de origem de tempo é normalmente usado quando dois Cisco 12000 Series Internet Routers estão conectados back-to-back ou estão conectados onde a temporização não está disponível. Em ambos os casos, cada dispositivo deve ter sua fonte de tempo definida como interna. Para obter uma explicação mais detalhada, consulte Configurando as configurações de relógio em interfaces de roteador POS.

• Loopback —Loopback é uma linha e um valor interno (DTE). Este é um loopback da seção SONET, se realizado no controlador. Se feito na interface individual, esses são loopbacks de caminho individual.

• Enquadramento —A maioria dos Cisco Framers suporta SONET e SDH.

• embaralhamento de payload — Esse valor é normalmente definido como On.

• flag S1S0—Este valor deve ser entre 0 e 3; o valor padrão é 0. Com SONET, s1so deve ser definido como 0 e com SDH deve ser definido como 2. O valor 3 corresponde ao Alarm Indication Signal (AIS) recebido.

• flag J0 - 0-255—Esta configuração é o identificador de rastreamento da seção. É necessário apenas para o rastreamento de seção.

• flag C2 - 0-255—Esta configuração especifica o rótulo do sinal de caminho STS (5 a 7 são configurados com o comando pos flag).

• Relatórios de alarmes — Os relatórios de alarmes permitem especificar quais alarmes são relatados. Os valores permitidos são b1-tca, b2-tca, sf-ber, sd-ber, los, lof, ais-l e rdi-l. (Esse valor é configurado com o comando pos report).

• Limiares de alarme —A configuração de limites de alarme especifica os limiares de Bit Error Rate (BER) que sinalizam um alarme. (Esse valor é configurado com o comando pos threshold).

Depuração

Fornecida nesta seção é uma captura de tela do comando show controllers pos x/y que exibe o status do controlador SONET.

Se o link estiver desativado/desativado, verifique se há alarmes e defeitos ativos. O Troubleshooting para esse caso é essencialmente igual ao Troubleshooting em série. Se você observar o controlador SONET (consulte o exemplo fornecido), ele pode fornecer muitas informações de L1 e SONET. Defeitos e alarmes no SONET são semelhantes aos mesmos alarmes quando você soluciona e diagnostica problemas de T1/E1 e T3/E3 (LOS, LOF, AIS (Blue Alarm, Alarme azul) e assim por diante).

Os campos de defeitos ativos e alarmes ativos mostram o status atual do controlador POS e apontam para o problema.

Os números de erros na Seção, Linha e Caminho são acumuladores e informam o número de vezes que a condição ocorreu; esses números não indicam se o erro está ocorrendo no momento.

Erros de Bit Interleaved Parity (BIP) são erros de paridade que correspondem a uma camada SONET específica: O BIP(B1) corresponde aos erros de paridade da camada de caminho, o BIP(B2) para a seção e o BIP(B3) para a linha.

Ao observar a saída do comando show controllers pos x/y, preste atenção a quais camadas SONET acumulam erros: Linha, seção ou caminho SONET. Ao solucionar problemas ou erros de SONET, a primeira coisa a fazer é isolar a seção ruim.

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