GTA

SONET e SONET Next Generation

Guilherme Mello de Mouragmoura@gta.ufrj.br

GTA Introdução SONET (Synchronous Optical Network) é um

padrão para transporte óptico dos anos 80

Formulado pela ECSA (Exchange Carriers Standards Association) para o ANSI (American National Standards Association)

O padrão foi posteriormente englobado por sua versão internacional, o SDH (Synchronous Digital Hierarchy), pelo então CCITT

GTA Anseios do padrão Padronização industrial no setor de

telecomunicações americano Rede síncrona, concebida para transporte de voz a

taxas fixas (ineficiente para tráfegos em rajada) Administração centralizada (OAM&P) Posicionamento das redes para transporte dos

novos serviços da época, como o ATM

Falando resumidamente, o SONET define as taxas ópticas e seus equivalentes elétricos, os STS (Synchronous Transport Signals) na sua hierarquia de transmissão

GTA Taxas ópticas do SONET

GTA 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

GTA Byte Interleave Synchronous Multiplexer

A1A2A3

B1B2B3

C1C2C3

A3B3C3 A2B2C2 A1B1C1

GTA Características

O SONET opera com a taxa básica do STS-1, o que nos dá uma banda de 51,84 Mbps

Todas as outras taxas são obtidas através de múltiplos do STS-1, com um conceito chamado de concatenação contígua

GTA Concatenação contígua

Na concatenação contígua, os quadros STS-1 são dispostos sequencialmente para formar um sinal mais alto na hierarquia

(Ex).: Se precisarmos de uma banda de 150 Mbps, vamos colocar 3 canais STS-1 para formar um canal STS-3c (155.52 Mbps)

GTA Conseqüências Esquema inflexível: SONET tem granularidade fixa e

pula em fatores de 4 após o STS-3

Assim, se precisarmos de uma banda entre as taxas básicas estabelecidas, teremos que contratar da prestadora a taxa imediatamente superior, desperdiçando a diferença

GTA Padrão do quadro SONET

GTAPadrão do quadro SONET (continuação)

Com uma conta simples, obtemos a taxa do STS-1

90 colunas x 9 linhas x 8000 quadros/segundo = 51,84 Mbps

GTA O bloco de construção STS-1

O quadro STS-1 pode ser dividido em duas áreas: overhead de transporte e o envelope síncrono de carga (SPE), aonde os dados são carregados

O SPE pode ser dividido, ainda, em outras duas regiões: o overhead de caminho e a carga propriamente dita

GTA Ponteiros

Como já vimos, o SONET usa o conceito de ponteiro na sua área de overhead

O uso de ponteiros evita atrasos e perda de dados associados com o uso de buffers de sincronização

Os ponteiros também são usados para compensar desvios de fase entre os nós com relógios defasados

GTA Ponteiros (continuação) Assim, o valor do ponteiro pode ser

incrementado ou decrementado para manter uma sincronização

GTA Overhead

Como visto, o SONET reserva uma parte significativa do quadro para overhead

Permite alta capacidade administrativa (OAM&P)

Overhead de caminho: comunicações fim a fim Overhead de linha: comunicações entre os

multiplexadores Overhead de seção: comunicação entre elementos

adjacentes Overhead do tributário virtual: explicado mais adiante

GTA Next Generation SONET Na década de 90, a explosão da Internet trouxe a tona um

novo paradigma, o da transmissão de dados

O SONET foi concebido para tráfego de voz, a taxas fixas, sendo ineficiente para tráfegos em rajada, característica das redes de dados

Dessa forma, com altos volumes de dados passando em sua infraestrutura rígida, o SONET tentou se moldar ao novo paradigma

Surgimento de mecanismos de adaptação Tributários virtuais LCAS GFP

GTA Tributários virtuais Além do formato básico STS-1, o SONET

também define níveis sub-STS-1’s

O STS-1 pode ser subdividido em tributários virtuais, que são sinais usados para transmissões de baixa velocidade

GTA Tributários virtuais (continuação) Com o overhead do VT, podemos localizar o

envelope de carga do tributátio virtual

GTA Grupo de tributários virtuais Para acomodar combinações diferentes de VTs de forma

eficiente, o STS-1 é dividido em 7 grupos

Um grupo pode conter 1xVT-6, 3xVT-2s ou 4xVT-1.5s

Um grupo só pode conter um tipo de tributário virtual, mas grupos diferentes podem ser combinados no STS-1

GTAGrupo de tributários virtuais (continuação)

GTA Visibilidade dos VTs

Uma característica importante dos tributários virtuais é que eles ficam visíveis “de fora do quadro”

Assim, um tributário virtual pode ser retirado do quadro sem demultiplexarmos o quadro inteiro

GTA LCAS (Link Capacity Adjusment Scheme)

Projetado para melhorar os tributários virtuais

Flexibilidade: configuração dinâmica da banda (aumento ou diminuição) baseado num mecanismo de pedido e reconhecimento

A sincronização da capacidade do transmissor e do receptor é precedida por um pacote de controle

GTA Mensagens Mensagens do LCAS

Fixed: LCAS não suportado nesse STS-1 Add: requisição para adicionar esse STS-1

num canal, aumentando sua banda Norm: este STS-1 está em uso EOS: este é o último STS-1 da seqüência Idle: este STS-1 não é parte de um canal Do not use: este STS-1 deveria fazer parte de

um canal, masfoi removido por falha do link

GTA GFP (Generic Framing Procedure) Fornece um mecanismo genérico de

encapsulamento de dados das camadas mais altas

Taxas iguais a do Ethernet

Duas formas de GFP Frame-mapped: usado com tráfegos de tamanho de

carga variável. Mapeamento de quadros do cliente com quadros GFP

Transparente: usado com tráfegos de taxa constante. Mapeamente de todo o sinal do cliente em quadros GFP

GTA Técnicas automáticas de proteção contra falhas Uma das principais considerações para o

SONET é prover serviços confiáveis

Vários mecanismos foram desenvolvidos para tornar as redes ópticas “resistentes à falhas”

Velocidade de recuperação definida pelo SONET 50 ms (não percebida numa conversação)

GTAPor quê proteção na camada óptica?

Restauração em camadas superiores envolvem temporizações grandes

Explorar o re-roteamento de forma mais rápida

Vantagens Velocidade Eficiência

GTA 1º forma: 1+1 Origem transmite nas duas fibras simultaneamente

Receptor apenas escolhe sinal com melhor qualidade

Vantagens Nenhuma reconfiguração nem sinalização necessária Dispositivo eletrônico apenas escolhe o melhor sinal dos

dois (instantâneo)

Desvantagens Redundância Desperdício de banda

GTA 2º forma: 1:1 A origem transmite apenas pela fibra principal, deixando a

fibra de proteção inoperante ou com o tráfego de baixa prioridade

Quando a fibra principal falha, a origem passa a transferir os dados pela fibra de proteção

Vantagens Não há desperdício de banda

Desvantagens Necessita de um tempo maior para recuperação Sinalização necessária

GTA 3º forma: 1:n N fibras principais partilhando 1 fibra de

proteção

Vantagens/desvantagens As mesmas do caso anterior, só que a fibra

de proteção suporta no máximo uma fibra principal quebrada

GTAMecanismos de proteção de caminho

Se um link é cortado, então a origem e o destino re-roteiam o tráfego por um caminho alternativo

Restauração feita pela origem e o destino

GTA Mecanismo de proteção de linha Na proteção de linha, os nós adjacentes

à falha é que realizam a tarefa SPAN protection: se existir uma fibra

sobressalente Line switching: caso contrário

GTA Unidirectional path switched ring Para topologias em anel

Tráfego na fibra principal vai em sentido horário. Na fibra de proteção em sentido anti-horário

Utiliza estratégia 1+1 oara transmitir dados

Quando uma fibra quebra, a estação passa a receber pela fibra de proteção

GTA Unidirectional line switched ring Topologias em anel

Quando ocorre a falha, os nós adjacentes a ela fecham o loop entre a linha principal e a de proteção

Transparente para o emissor e para o receptor

GTA Conclusão Novas tecnologias fazem o SONET mais

palatável para o transporte de dados VT LCAS GFP

Evolução do padrão tenta preencher as lacunas que não foram pensadas na sua concepção

Ainda assim, o SONET é um padrão massivamente utilizado e garante uma ótima resistência à falhas

GTA Bibliografia Livro 1