SONET e SONET Next Generation GTA Guilherme Mello

SONET e SONET Next Generation GTA Guilherme Mello de Moura gmoura@gta. ufrj. br

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

Anseios do padrão GTA n Padronização industrial no setor de telecomunicações americano n n 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

Terminologia GTA n Seção n n Linha n n Fibra conectando diretamente um dispositivo a outro Conexão entre dois multiplexadores Caminho n Conexão entre origem e destino Multiplexador Repetidor Seção Multiplexador Seção Linha Repetidor Caminho Demultiplexador Seção Linha

GTA Byte Interleave Synchronous Multiplexer A 3 A 2 A 1 B 3 B 2 B 1 C 3 C 2 C 1 C 3 B 3 A 3 C 2 B 2 A 2 C 1 B 1 A 1

GTA n n 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 n 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-3 c (155. 52 Mbps)

GTA n n 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

GTA n 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

GTA n n 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 n n n 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 n Ponteiros (continuação) Assim, o valor do ponteiro pode ser incrementado ou decrementado para manter uma sincronização

Overhead GTA n n Como visto, o SONET reserva uma parte significativa do quadro para overhead Permite alta capacidade administrativa (OAM&P) n n 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 GTA n n 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 n n n Tributários virtuais LCAS GFP

GTA n n 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 n Tributários virtuais (continuação) Com o overhead do VT, podemos localizar o envelope de carga do tributátio virtual

GTA n n n 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 1 x. VT-6, 3 x. VT-2 s ou 4 x. VT-1. 5 s Um grupo só pode conter um tipo de tributário virtual, mas grupos diferentes podem ser combinados no STS-1

GTA Grupo de tributários virtuais (continuação)

GTA n n 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 n n n 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 GTA n Mensagens do LCAS n n n 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) GTA n Fornece um mecanismo genérico de encapsulamento de dados das camadas mais altas n Taxas iguais a do Ethernet n Duas formas de GFP n n 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 n n n 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 n 50 ms (não percebida numa conversação)

Por quê proteção na camada óptica? GTA n n n Restauração em camadas superiores envolvem temporizações grandes Explorar o re-roteamento de forma mais rápida Vantagens n n Velocidade Eficiência

1º forma: 1+1 GTA n Origem transmite nas duas fibras simultaneamente n Receptor apenas escolhe sinal com melhor qualidade n Vantagens n n n Nenhuma reconfiguração nem sinalização necessária Dispositivo eletrônico apenas escolhe o melhor sinal dos dois (instantâneo) Desvantagens n n Redundância Desperdício de banda

2º forma: 1: 1 GTA n n n 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 n n Não há desperdício de banda Desvantagens n n Necessita de um tempo maior para recuperação Sinalização necessária

3º forma: 1: n GTA n n N fibras principais partilhando 1 fibra de proteção Vantagens/desvantagens n As mesmas do caso anterior, só que a fibra de proteção suporta no máximo uma fibra principal quebrada

GTA n n 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 GTA n Na proteção de linha, os nós adjacentes à falha é que realizam a tarefa n n SPAN protection: se existir uma fibra sobressalente Line switching: caso contrário

GTA n n 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 n n n 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 GTA n Novas tecnologias fazem o SONET mais palatável para o transporte de dados n n n 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 n Bibliografia Livro 1