SONET e SONET Next Generation
GTA
Guilherme Mello de Moura
[email protected]
GTA
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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)
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O padrão foi posteriormente englobado por
sua versão internacional, o SDH
(Synchronous Digital Hierarchy), pelo então
CCITT
Anseios do padrão
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Padronização industrial no setor de
telecomunicações americano
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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
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Taxas ópticas do SONET
Terminologia
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Seção
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Linha
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Fibra conectando diretamente um dispositivo a outro
Conexão entre dois multiplexadores
Caminho
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Conexão entre origem e destino
Multiplexador
Repetidor
Seção
Multiplexador
Seção
Seção
Linha
Repetidor
Caminho
Demultiplexador
Seção
Linha
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Byte Interleave Synchronous Multiplexer
A3 A2 A1
B3 B2 B1
C3 C2 C1
C3 B3 A3 C2 B2 A2 C1 B1 A1
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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
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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)
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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
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Padrão do quadro SONET
GTA
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Padrão 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
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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
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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
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Ponteiros (continuação)
Assim, o valor do ponteiro pode ser incrementado ou
decrementado para manter uma sincronização
Overhead
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Como visto, o SONET reserva uma parte
significativa do quadro para overhead
Permite alta capacidade administrativa
(OAM&P)
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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
Next Generation SONET
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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
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Tributários virtuais
LCAS
GFP
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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
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Tributários virtuais (continuação)
Com o overhead do VT, podemos localizar o envelope
de carga do tributátio virtual
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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
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Grupo de tributários virtuais (continuação)
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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
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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
Mensagens
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Mensagens do LCAS
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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
GFP (Generic Framing Procedure)
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Fornece um mecanismo genérico de encapsulamento
de dados das camadas mais altas
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Taxas iguais a do Ethernet
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Duas formas de GFP
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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
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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
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50 ms (não percebida numa conversação)
Por quê proteção na camada óptica?
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Restauração em camadas superiores
envolvem temporizações grandes
Explorar o re-roteamento de forma mais
rápida
Vantagens
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Velocidade
Eficiência
1º forma: 1+1
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Origem transmite nas duas fibras simultaneamente
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Receptor apenas escolhe sinal com melhor qualidade
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Vantagens
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Nenhuma reconfiguração nem sinalização necessária
Dispositivo eletrônico apenas escolhe o melhor sinal dos dois
(instantâneo)
Desvantagens
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Redundância
Desperdício de banda
2º forma: 1:1
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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
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Não há desperdício de banda
Desvantagens
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Necessita de um tempo maior para recuperação
Sinalização necessária
3º forma: 1:n
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N fibras principais partilhando 1 fibra de
proteção
Vantagens/desvantagens
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As mesmas do caso anterior, só que a fibra de
proteção suporta no máximo uma fibra principal
quebrada
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Mecanismos 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
Mecanismo de proteção de linha
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Na proteção de linha, os nós adjacentes à
falha é que realizam a tarefa
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SPAN protection: se existir uma fibra
sobressalente
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Line switching: caso contrário
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Unidirectional path switched ring
Para topologias em anel
Tráfego na fibra principal vai em sentido
horário. Na fibra de proteção em sentido antihorário
Utiliza estratégia 1+1 oara transmitir dados
Quando uma fibra quebra, a estação passa a
receber pela fibra de proteção
GTA
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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
Conclusão
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Novas tecnologias fazem o SONET mais palatável
para o transporte de dados
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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
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Bibliografia
Livro 1