Redes ópticas síncronas

Redes ópticas síncronas (SONET) y Jerarquía digital síncrona (SDH) son protocolos estandarizados que transfieren múltiples flujos de bits digitales sincrónicamente a través de fibra óptica usando láseres o luz altamente coherente de diodos emisores de luz (LED). A velocidades de transmisión bajas, los datos también se pueden transferir a través de una interfaz eléctrica. El método fue desarrollado para reemplazar el sistema de jerarquía digital plesiócrona (PDH) para transportar grandes cantidades de llamadas telefónicas y tráfico de datos sobre la misma fibra sin problemas de sincronización.

SONET y SDH, que son esencialmente lo mismo, se diseñaron originalmente para transportar comunicaciones en modo de circuito (por ejemplo, DS1, DS3) desde una variedad de fuentes diferentes, pero se diseñaron principalmente para admitir comunicaciones de circuito sin comprimir en tiempo real. voz conmutada codificada en formato PCM. La principal dificultad para hacer esto antes de SONET/SDH era que las fuentes de sincronización de estos diversos circuitos eran diferentes. Esto significaba que cada circuito en realidad operaba a un ritmo ligeramente diferente y con una fase diferente. SONET/SDH permitió el transporte simultáneo de muchos circuitos diferentes de diferente origen dentro de un solo protocolo de trama. SONET/SDH no es un protocolo de comunicaciones completo en sí mismo, sino un protocolo de transporte (no un 'transporte' en el sentido del modelo OSI).

Debido a la neutralidad del protocolo esencial de SONET/SDH y las características orientadas al transporte, SONET/SDH era la opción obvia para transportar las tramas del modo de transferencia asíncrono (ATM) de longitud fija, también conocidas como celdas. Evolucionó rápidamente estructuras de mapeo y contenedores de carga útil concatenados para transportar conexiones ATM. En otras palabras, para ATM (y eventualmente otros protocolos como Ethernet), la compleja estructura interna utilizada anteriormente para transportar conexiones orientadas a circuitos se eliminó y reemplazó con un marco grande y concatenado (como STS-3c) en el que las celdas ATM, Se colocan paquetes IP o tramas Ethernet.

Racks of Alcatel STM-16 SDH add-drop multiplexers

Tanto SDH como SONET se utilizan ampliamente en la actualidad: SONET en los Estados Unidos y Canadá, y SDH en el resto del mundo. Aunque los estándares SONET se desarrollaron antes que SDH, se considera una variación de SDH debido a su mayor penetración en el mercado mundial. SONET se subdivide en cuatro subcapas con algún factor como la ruta, la línea, la sección y la capa física.

El estándar SDH fue definido originalmente por el Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI) y está formalizado como los estándares G.707, G.783, G.784 y G.803 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). El estándar SONET fue definido por Telcordia y el estándar T1.105 del American National Standards Institute (ANSI). que definen el conjunto de formatos de transmisión y velocidades de transmisión en el rango superior a 51.840 Mbit/s.

Diferencia de PDH

SDH se diferencia de la jerarquía digital plesiócrona (PDH) en que las velocidades exactas que se utilizan para transportar los datos en SONET/SDH están estrechamente sincronizadas en toda la red mediante relojes atómicos. Este sistema de sincronización permite que redes enteras entre países operen sincrónicamente, lo que reduce en gran medida la cantidad de almacenamiento en búfer requerido entre los elementos de la red. Tanto SONET como SDH se pueden usar para encapsular estándares de transmisión digital anteriores, como el estándar PDH, o se pueden usar para admitir directamente el modo de transferencia asíncrono (ATM) o el llamado paquete sobre redes SONET/SDH (POS). Por lo tanto, es incorrecto pensar en SDH o SONET como protocolos de comunicación en sí mismos; son contenedores de transporte genéricos y polivalentes para mover tanto voz como datos. El formato básico de una señal SONET/SDH le permite transportar muchos servicios diferentes en su contenedor virtual (VC), porque es flexible en cuanto al ancho de banda.

Descripción general del protocolo

SONET y SDH a menudo usan términos diferentes para describir características o funciones idénticas. Esto puede causar confusión y exagerar sus diferencias. Con algunas excepciones, SDH se puede considerar como un superconjunto de SONET.

SONET es un conjunto de contenedores de transporte que permiten la entrega de una variedad de protocolos, incluidos telefonía tradicional, ATM, Ethernet y tráfico TCP/IP. SONET, por lo tanto, no es en sí mismo un protocolo de comunicaciones nativo y no debe confundirse con estar necesariamente orientado a la conexión en la forma en que se usa normalmente ese término.

El protocolo es una estructura muy multiplexada, con el encabezado intercalado entre los datos de forma compleja. Esto permite que los datos encapsulados tengan su propia velocidad de fotogramas y puedan "flotar alrededor" en relación con la estructura y la velocidad de la trama SDH/SONET. Este intercalado permite una latencia muy baja para los datos encapsulados. Los datos que pasan a través del equipo pueden retrasarse como máximo 32 microsegundos (μs), en comparación con una velocidad de fotogramas de 125 μs; muchos protocolos de la competencia almacenan en búfer los datos durante dichos tránsitos durante al menos una trama o paquete antes de enviarlos. Se permite un relleno adicional para que los datos multiplexados se muevan dentro del marco general, ya que los datos se registran a una velocidad diferente a la velocidad de fotogramas. El protocolo se vuelve más complejo por la decisión de permitir este relleno en la mayoría de los niveles de la estructura de multiplexación, pero mejora el rendimiento general.

Unidad básica de transmisión

La unidad básica de trama en SDH es un STM-1 (Módulo de transporte síncrono, nivel 1), que opera a 155.520 megabits por segundo (Mbit/s). SONET se refiere a esta unidad básica como STS-3c (señal de transporte síncrona 3, concatenada). Cuando el STS-3c se transfiere sobre OC-3, a menudo se lo conoce coloquialmente como OC-3c, pero esta no es una designación oficial dentro del estándar SONET ya que no hay una diferencia de capa física (es decir, óptica) entre un STS-3c y 3 STS-1 transportados dentro de un OC-3.

SONET ofrece una unidad de transmisión básica adicional, la STS-1 (señal de transporte síncrona 1) u OC-1, que funciona a 51,84 Mbit/s, exactamente un tercio de una STM-1/STS-3c/OC-3c transportador. Esta velocidad está dictada por los requisitos de ancho de banda para las señales de voz telefónicas codificadas en PCM: a esta velocidad, un circuito STS-1/OC-1 puede transportar el ancho de banda equivalente a un canal DS-3 estándar, que puede transportar 672 64 kbit/ canales de voz de s. En SONET, la señal STS-3c se compone de tres señales STS-1 multiplexadas; el STS-3c puede transportarse en una señal OC-3. Algunos fabricantes también admiten el equivalente SDH de STS-1/OC-1, conocido como STM-0.

Encuadre

En la transmisión de datos orientada a paquetes, como Ethernet, una trama de paquete generalmente consta de un encabezado y una carga útil. El encabezado se transmite primero, seguido por la carga útil (y posiblemente un tráiler, como un CRC). En redes ópticas síncronas, esto se modifica ligeramente. El encabezado se denomina sobrecarga y, en lugar de transmitirse antes que la carga útil, se intercala con ella durante la transmisión. Se transmite parte de la sobrecarga, luego parte de la carga útil, luego la siguiente parte de la sobrecarga, luego la siguiente parte de la carga útil, hasta que se haya transmitido la trama completa.

En el caso de un STS-1, la trama tiene un tamaño de 810 octetos, mientras que la trama STM-1/STS-3c tiene un tamaño de 2430 octetos. Para STS-1, la trama se transmite como tres octetos de sobrecarga, seguida de 87 octetos de carga útil. Esto se repite nueve veces, hasta que se hayan transmitido 810 octetos, tardando 125 μs. En el caso de un STS-3c/STM-1, que funciona tres veces más rápido que un STS-1, se transmiten nueve octetos de sobrecarga, seguidos de 261 octetos de carga útil. Esto también se repite nueve veces hasta que se hayan transmitido 2430 octetos, también tomando 125 μs. Tanto para SONET como para SDH, esto suele representarse mostrando el marco gráficamente: como un bloque de 90 columnas y nueve filas para STS-1, y 270 columnas y nueve filas para STM1/STS-3c. Esta representación alinea todas las columnas de gastos generales, por lo que los gastos generales aparecen como un bloque contiguo, al igual que la carga útil.

La estructura interna de la sobrecarga y la carga útil dentro del marco difiere ligeramente entre SONET y SDH, y en los estándares se utilizan diferentes términos para describir estas estructuras. Sus estándares son extremadamente similares en la implementación, lo que facilita la interoperabilidad entre SDH y SONET en cualquier ancho de banda dado.

En la práctica, los términos STS-1 y OC-1 a veces se usan indistintamente, aunque la designación OC se refiere a la señal en su forma óptica. Por lo tanto, es incorrecto decir que un OC-3 contiene 3 OC-1's: se puede decir que un OC-3 contiene 3 STS-1's.

Trama SDH

Un marco STM-1. Las primeras nueve columnas contienen el sobrecabezamiento y los punteros. Por el bien de la simplicidad, el marco se muestra como una estructura rectangular de 270 columnas y nueve filas, pero el protocolo no transmite los bytes en este orden.

Por el bien de la simplicidad, el marco se muestra como una estructura rectangular de 270 columnas y nueve filas. Las tres primeras filas y nueve columnas contienen la sección del regenerador (RSOH) y las cinco últimas filas y nueve columnas contienen la sección de multiplex (MSOH). La cuarta fila de la parte superior contiene punteros.

La trama del módulo de transporte síncrono, nivel 1 (STM-1) es el formato de transmisión básico para SDH, el primer nivel de la jerarquía digital síncrona. La trama STM-1 se transmite en exactamente 125 μs, por lo tanto, hay 8000 tramas por segundo en un circuito de fibra óptica OC-3 de 155,52 Mbit/s. La trama STM-1 consta de sobrecarga y punteros más carga útil de información. Las primeras nueve columnas de cada marco conforman los punteros de unidades administrativas y gastos generales de la sección, y las últimas 261 columnas conforman la carga útil de información. Los punteros (bytes H1, H2, H3) identifican unidades administrativas (AU) dentro de la carga útil de información. Por lo tanto, un circuito OC-3 puede transportar 150,336 Mbit/s de carga útil, después de tener en cuenta la sobrecarga.

En la carga útil de información, que tiene su propia estructura de marco de nueve filas y 261 columnas, se encuentran unidades administrativas identificadas por punteros. También dentro de la unidad administrativa hay uno o más contenedores virtuales (VC). Los VC contienen sobrecarga de ruta y carga útil de VC. La primera columna es para la sobrecarga de ruta; le sigue el contenedor de carga útil, que a su vez puede transportar otros contenedores. Las unidades administrativas pueden tener cualquier alineación de fase dentro de la trama STM, y esta alineación se indica mediante el puntero en la fila cuatro.

La sobrecarga de sección (SOH) de una señal STM-1 se divide en dos partes: la sobrecarga de sección regeneradora (RSOH) y la sobrecarga de sección múltiplex (MSOH). Los encabezados contienen información del propio sistema de transmisión, que se utiliza para una amplia gama de funciones de gestión, como monitorear la calidad de la transmisión, detectar fallas, administrar alarmas, canales de comunicación de datos, canales de servicio, etc.

La trama STM es continua y se transmite en serie: byte a byte, fila a fila.

Transporte general

La sobrecarga de transporte se utiliza para señalar y medir las tasas de error de transmisión y se compone de la siguiente manera:

Sección de gastos generales

Sección de regenerador llamado overhead (RSOH) en terminología SDH: 27 octets que contienen información sobre la estructura de marco requerida por el equipo terminal.

Línea superior

Se llama multix sección overhead (MSOH) en SDH: 45 octets que contienen información sobre corrección de errores y mensajes de conmutación automática de protección (por ejemplo, alarmas y mensajes de mantenimiento) como puede ser requerido en la red. La corrección de error se incluye para STM-16 y superior.

Unidad administrativa (UA) puntero

Puntos a la ubicación del byte J1 en la carga útil (el primer byte en el contenedor virtual).

Sobre virtual de ruta

Los datos transmitidos de extremo a extremo se denominan datos de ruta. Se compone de dos componentes:

Sobrecarga de pago (POH)

9 octets usados para señalización de extremo a extremo y medición de errores.

Carga

Datos de usuario (774 bytes para STM-0/STS-1, o 2.430 octets para STM-1/STS-3c)

Para STS-1, la carga útil se denomina envolvente de carga útil síncrona (SPE), que a su vez tiene 18 bytes de relleno, lo que lleva a la capacidad de carga útil de STS-1 de 756 bytes.

La carga útil STS-1 está diseñada para transportar un marco PDH DS3 completo. Cuando el DS3 ingresa a una red SONET, se agrega la sobrecarga de ruta y se dice que ese elemento de red SONET (NE) es un generador y terminador de ruta. El SONET NE está terminando la línea si procesa la sobrecarga de la línea. Tenga en cuenta que donde termina la línea o la ruta, también termina la sección. Los regeneradores SONET terminan la sección, pero no los caminos o la línea.

Una carga útil STS-1 también se puede subdividir en siete grupos tributarios virtuales (VTG). Cada VTG se puede subdividir en cuatro señales VT1.5, cada una de las cuales puede transportar una señal PDH DS1. En cambio, un VTG puede subdividirse en tres señales VT2, cada una de las cuales puede transportar una señal PDH E1. El equivalente SDH de un VTG es un TUG-2; VT1.5 es equivalente a VC-11 y VT2 es equivalente a VC-12.

Se pueden multiplexar tres señales STS-1 mediante multiplexación por división de tiempo para formar el siguiente nivel de la jerarquía SONET, el OC-3 (STS-3), que se ejecuta a 155,52 Mbit/s. La señal se multiplexa intercalando los bytes de las tres tramas STS-1 para formar la trama STS-3, que contiene 2430 bytes y se transmite en 125 μs.

Los circuitos de mayor velocidad se forman agregando sucesivamente múltiplos de circuitos más lentos, siendo su velocidad siempre inmediatamente aparente a partir de su designación. Por ejemplo, se pueden agregar cuatro señales STS-3 o AU4 para formar una señal de 622,08 Mbit/s designada como OC-12 o STM-4.

La tasa más alta comúnmente implementada es el circuito OC-768 o STM-256, que opera a una tasa de poco menos de 38,5 Gbit/s. Cuando el agotamiento de la fibra es una preocupación, se pueden transportar múltiples señales SONET a través de múltiples longitudes de onda en un solo par de fibra por medio de multiplexación por división de longitud de onda, incluida la multiplexación por división de longitud de onda densa (DWDM) y la multiplexación por división de longitud de onda gruesa (CWDM). Los circuitos DWDM son la base de todos los sistemas de cable de comunicaciones submarinos modernos y otros circuitos de larga distancia.

SONET/SDH y relación con 10 Gigabit Ethernet

Otro tipo de circuito de red de datos de alta velocidad es 10 Gigabit Ethernet (10 GbE). La Gigabit Ethernet Alliance creó dos variantes de 10 Gigabit Ethernet: una variante de área local (LAN PHY) con una velocidad de línea de 10,3125 Gbit/s y una variante de área amplia (WAN PHY) con la misma velocidad de línea que OC-192/STM-64 (9.953.280 kbit/s). La variante WAN PHY encapsula los datos de Ethernet usando una trama SDH/SONET liviana, para que sea compatible a bajo nivel con equipos diseñados para transportar señales SDH/SONET, mientras que la variante LAN PHY encapsula los datos de Ethernet usando codificación de línea 64B/66B.

Sin embargo, 10 Gigabit Ethernet no proporciona explícitamente ninguna interoperabilidad a nivel de flujo de bits con otros sistemas SDH/SONET. Esto difiere de los transpondedores del sistema WDM, incluidos los sistemas de multiplexación por división de longitud de onda gruesa y densa (CWDM y DWDM) que actualmente admiten señales SONET OC-192, que normalmente pueden admitir Ethernet de 10 Gigabit con marco SONET delgado.

Velocidades de datos SONET/SDH

El rendimiento del usuario no debe deducir la sobrecarga de la ruta del ancho de banda de la carga útil, pero el ancho de banda de la sobrecarga de la ruta es variable según los tipos de interconexiones creadas en el sistema óptico.

Tenga en cuenta que la progresión de la velocidad de datos comienza en 155 Mbit/s y aumenta en múltiplos de cuatro. La única excepción es OC-24, que está estandarizado en ANSI T1.105, pero no es una tasa estándar SDH en ITU-T G.707. Otras tarifas, como OC-9, OC-18, OC-36, OC-96 y OC-1536, están definidas pero no se implementan comúnmente; la mayoría se consideran tasas huérfanas.

Capa física

La capa física hace referencia a la primera capa del modelo de redes OSI. Las capas ATM y SDH son el nivel de sección del regenerador, el nivel de línea digital, el nivel de ruta de transmisión, el nivel de ruta virtual y el nivel de canal virtual. La capa física se basa en tres entidades principales: la ruta de transmisión, la línea digital y la sección del regenerador. La sección del regenerador se refiere a la sección y capas fotónicas. La capa fotónica es la capa más baja de SONET y es la encargada de transmitir los bits al medio físico. La capa de sección es responsable de generar las tramas STS-N adecuadas que se transmitirán a través del medio físico. Se ocupa de cuestiones como el encuadre adecuado, el control de errores, el mantenimiento de la sección y el cable de pedido. La capa de línea asegura el transporte confiable de la carga útil y la sobrecarga generada por la capa de ruta. Proporciona sincronización y multiplexación para múltiples rutas. Modifica los bits de sobrecarga relacionados con el control de calidad. La capa de ruta es la capa de nivel más alto de SONET. Toma los datos que se van a transmitir y los transforma en señales requeridas por la capa de línea, y agrega o modifica los bits de sobrecarga de la ruta para la supervisión del rendimiento y la conmutación de protección.

Protocolos de gestión de red SONET/SDH

Funcionalidad general

Los sistemas de administración de red se utilizan para configurar y monitorear equipos SDH y SONET de forma local o remota.

Los sistemas constan de tres partes esenciales, cubiertas más adelante con más detalle:

• Software que se ejecuta en un terminal del sistema de gestión de red, por ejemplo, estación de trabajo, terminal tonta o portátil ubicado en una oficina central de intercambio.
• Transport of network management data between the 'network management system terminal' and the SONET/ SDH equipment e.g. using TL1/ Q3 protocols.
• Transport of network management data between SDH/ SONET equipment using 'dedicated embedded data communication channels' (DCCs) within the section and line overhead.

Las funciones principales de la gestión de red incluyen:

Prestación de servicios de red y de saneamiento

Para asignar ancho de banda a través de una red, cada elemento de red debe ser configurado. Aunque esto se puede hacer localmente, a través de una interfaz artesanal, normalmente se hace a través de un sistema de gestión de redes (ajustando a una capa superior) que a su vez opera a través de la red de gestión de redes SONET/SDH.

Actualización del software

Las actualizaciones de software de instalación se realizan principalmente a través de la red de gestión SONET/SDH en equipos modernos.

Gestión de la actuación profesional

Los elementos de la red tienen un conjunto muy amplio de normas para la gestión del desempeño. Los criterios de gestión de la actuación profesional permiten no sólo vigilar la salud de los distintos elementos de la red, sino aislar e identificar la mayoría de los defectos o interrupciones de la red. El software de monitoreo y gestión de redes de capas superiores permite el correcto filtrado y solución de problemas de la gestión del rendimiento en toda la red, de manera que los defectos y los outages pueden ser identificados y resueltos rápidamente.

Considere las tres partes definidas anteriormente:

Terminal del sistema de gestión de red

Interfaz de arte local

Los "craftspersons" locales (los ingenieros de red de teléfono) pueden acceder a un elemento de red SDH/ SONET en un "puerto artesanal" y emitir comandos a través de un programa de emulación terminal o terminal tonto que se ejecuta en un portátil. Esta interfaz también se puede conectar a un servidor de consolas, lo que permite la gestión remota fuera de banda y registro.

Sistema de gestión de redes (sentado a una capa superior)

Esto a menudo consistirá en un software que se ejecuta en una estación de trabajo que cubre una serie de elementos de red SDH/SONET

Protocolos TL1/Q3

TL1

Los equipos SONET a menudo se administran con el protocolo TL1. TL1 es un lenguaje de telecomunicaciones para administrar y reconfigurar elementos de red SONET. El lenguaje de comandos utilizado por un elemento de red SONET, como TL1, debe ser transportado por otros protocolos de gestión, como SNMP, CORBA o XML.

Q3

SDH se ha administrado principalmente mediante el conjunto de protocolos de interfaz Q3 definido en las recomendaciones ITU Q.811 y Q.812. Con la convergencia de SONET y SDH en la matriz de conmutación y la arquitectura de elementos de red, las implementaciones más recientes también han ofrecido TL1.

La mayoría de SONET NE tienen un número limitado de interfaces de administración definidas:

Interfaz eléctrica TL1

La interfaz eléctrica, a menudo un cable coaxial 50-ohm, envía comandos SONET TL1 de una red de gestión local alojada físicamente en la oficina central donde se encuentra el elemento de red SONET. Esto es para la gestión local de ese elemento de red y, posiblemente, la gestión remota de otros elementos de red SONET.

Canales de comunicación de datos integrados (DCC) dedicados

SONET y SDH tienen canales dedicados de comunicación de datos (DCCs) dentro de la sección y línea de sobrecabeza para el tráfico de gestión. Generalmente, sección superior (sección del regenerador en SDH) se utiliza. Según la UIT-T G.7712, existen tres modos de gestión:

• IP-only stack, use PPP as data-link
• Apilar solo OSI, usando LAP-D como enlace de datos
• Apilación doble (IP+OSI) utilizando PPP o LAP-D con funciones de túnel para comunicarse entre las pilas.

Para manejar todos los canales y señales de administración posibles, la mayoría de los elementos de red modernos contienen un enrutador para los comandos de red y los protocolos (datos) subyacentes.

Equipo

Con los avances en los conjuntos de chips SONET y SDH, las categorías tradicionales de elementos de red ya no son distintas. No obstante, dado que las arquitecturas de red se han mantenido relativamente constantes, incluso los equipos más nuevos (incluidas las plataformas de provisión de servicios múltiples) pueden examinarse a la luz de las arquitecturas que soportarán. Por lo tanto, vale la pena ver los equipos nuevos, así como los tradicionales, en términos de las categorías más antiguas.

Regenerador

Los regeneradores tradicionales terminan la parte superior de la sección, pero no la línea o la ruta. Los regeneradores amplían las rutas de larga distancia de forma similar a la mayoría de los regeneradores, convirtiendo una señal óptica que ya ha viajado una gran distancia en formato eléctrico y luego retransmitiendo una señal regenerada de alta potencia.

Desde finales de la década de 1990, los regeneradores han sido reemplazados en gran medida por amplificadores ópticos. Además, parte de la funcionalidad de los regeneradores ha sido absorbida por los transpondedores de los sistemas de multiplexación por división de longitud de onda.

Multiplexor y demultiplexor STS

El multiplexor y demultiplexor STS proporcionan la interfaz entre una red tributaria eléctrica y la red óptica.

Multiplexor de agregar y soltar

Los multiplexores Add-Drop (ADM) son el tipo más común de elementos de red. Los ADM tradicionales se diseñaron para admitir una de las arquitecturas de red, aunque los sistemas de nueva generación a menudo pueden admitir varias arquitecturas, a veces simultáneamente. Los ADM tradicionalmente tienen un lado de alta velocidad (donde se admite la señal de velocidad de línea completa) y un lado de baja velocidad, que puede constar de interfaces eléctricas y ópticas.. El lado de baja velocidad recibe señales de baja velocidad, que son multiplexadas por el elemento de red y enviadas desde el lado de alta velocidad, o viceversa.

Sistema de conexión cruzada digital

Los sistemas de conexión cruzada digitales recientes (DCS o DXC) admiten numerosas señales de alta velocidad y permiten la conexión cruzada de DS1, DS3 e incluso STS-3s/12c, etc., desde cualquier entrada a cualquier salida. Los DCS avanzados pueden admitir numerosos anillos secundarios simultáneamente.

Arquitecturas de red

SONET y SDH tienen un número limitado de arquitecturas definidas. Estas arquitecturas permiten el uso eficiente del ancho de banda, así como la protección (es decir, la capacidad de transmitir tráfico incluso cuando falla parte de la red), y son fundamentales para el despliegue mundial de SONET y SDH para mover el tráfico digital. Cada conexión SDH/SONET en la capa física óptica utiliza dos fibras ópticas, independientemente de la velocidad de transmisión.

Conmutación de protección automática lineal

La conmutación de protección automática lineal (APS), también conocida como 1+1, involucra cuatro fibras: dos fibras de trabajo (una en cada dirección) y dos fibras de protección. La conmutación se basa en el estado de la línea y puede ser unidireccional (con cada dirección conmutando de forma independiente) o bidireccional (donde los elementos de la red en cada extremo negocian para que ambas direcciones se transporten generalmente en el mismo par de fibras).

Anillo de conmutación de ruta unidireccional

En anillos de conmutación de ruta unidireccional (UPSR), se envían dos copias redundantes (a nivel de ruta) del tráfico protegido en cualquier dirección alrededor de un anillo. Un selector en el nodo de salida determina qué copia tiene la calidad más alta y utiliza esa copia, por lo que hace frente si una copia se deteriora debido a una fibra rota u otra falla. Los UPSR tienden a ubicarse más cerca del borde de una red y, como tales, a veces se les llama anillos colectores. Debido a que los mismos datos se envían alrededor del anillo en ambas direcciones, la capacidad total de un UPSR es igual a la tasa de línea N del anillo OC-N. Por ejemplo, en un anillo OC-3 con 3 STS-1 utilizados para transportar 3 DS-3 desde el nodo de entrada A al nodo de salida D, el 100 por ciento del anillo el ancho de banda (N=3) sería consumido por los nodos A y D. Cualquier otro nodo en el anillo solo podría actuar como nodo de paso. El equivalente SDH de UPSR es protección de conexión de subred (SNCP); SNCP no impone una topología de anillo, pero también puede usarse en topologías de malla.

Anillo de conmutación de línea bidireccional

El anillo de conmutación de línea bidireccional (BLSR) viene en dos variedades: BLSR de dos fibras y BLSR de cuatro fibras. Los BLSR cambian en la capa de línea. A diferencia de UPSR, BLSR no envía copias redundantes de entrada a salida. Más bien, los nodos de anillo adyacentes a la falla desvían el tráfico "por el camino largo" alrededor del anillo en las fibras de protección. Los BLSR cambian el costo y la complejidad por la eficiencia del ancho de banda, así como la capacidad de admitir "tráfico adicional" que se puede adelantar cuando ocurre un evento de conmutación de protección. En un anillo de cuatro fibras, se pueden admitir fallas de un solo nodo o fallas de varias líneas, ya que una falla o una acción de mantenimiento en una línea hace que se use la fibra de protección que conecta dos nodos en lugar de colocarla en bucle alrededor del anillo.

Los BLSR pueden operar dentro de una región metropolitana o, a menudo, moverán el tráfico entre municipios. Debido a que un BLSR no envía copias redundantes de entrada a salida, el ancho de banda total que puede admitir un BLSR no se limita a la velocidad de línea N del anillo OC-N, y en realidad puede ser mayor que N dependiendo del patrón de tráfico en el anillo. En el mejor de los casos, todo el tráfico es entre nodos adyacentes. El peor caso es cuando todo el tráfico en el anillo sale de un solo nodo, es decir, el BLSR está sirviendo como un anillo colector. En este caso, el ancho de banda que puede soportar el anillo es igual a la tasa de línea N del anillo OC-N. Esta es la razón por la cual los BLSR rara vez, o nunca, se implementan en anillos colectores, pero a menudo se implementan en anillos entre oficinas. El equivalente SDH de BLSR se denomina anillo de protección compartida de sección múltiplex (MS-SPRING).

Sincronización

Las fuentes de reloj utilizadas para la sincronización en las redes de telecomunicaciones se clasifican por calidad, lo que comúnmente se denomina estrato. Por lo general, un elemento de red utiliza el estrato de mayor calidad disponible, que se puede determinar al monitorear los mensajes de estado de sincronización (SSM) de las fuentes de reloj seleccionadas.

Las fuentes de sincronización disponibles para un elemento de red son:

Horas externas locales

Esto es generado por un reloj de cesio atómico o un reloj de satélite por un dispositivo en la misma oficina central que el elemento de red. La interfaz es a menudo un DS1, con mensajes sincronizados proporcionados por el reloj y colocados en la sobrecarga DS1.

Tiempo de entrega lineal

Un elemento de red puede elegir (o configurarse) para derivar su tiempo desde el nivel de línea, mediante el monitoreo de los bytes de sincronización S1 para garantizar la calidad.

Holdover

Como último recurso, en ausencia de un mayor tiempo de calidad, un elemento de red puede entrar en un modo de retención hasta que el tiempo externo de mayor calidad vuelva a estar disponible. En este modo, el elemento de red utiliza sus propios circuitos de sincronización como referencia.

Bucles de tiempo

Un bucle de tiempo se produce cuando cada uno de los elementos de red de una red deriva su tiempo de otros elementos de red, sin que ninguno de ellos sea un "maestro" fuente de temporización. Este bucle de red eventualmente verá su propio tiempo "flotar lejos" de cualquier red externa, lo que provoca errores de bit misteriosos y, en última instancia, en el peor de los casos, una pérdida masiva de tráfico. La fuente de este tipo de errores puede ser difícil de diagnosticar. En general, una red que se ha configurado correctamente nunca debería encontrarse en un ciclo de tiempo, pero algunas clases de fallas silenciosas podrían causar este problema.

SONET/SDH de próxima generación

El desarrollo de SONET/SDH se debió originalmente a la necesidad de transportar múltiples señales PDH, como DS1, E1, DS3 y E3, junto con otros grupos de tráfico de voz modulado por código de pulso multiplexado de 64 kbit/s. La capacidad de transportar tráfico ATM fue otra de las primeras aplicaciones. Para admitir grandes anchos de banda ATM, se desarrolló la concatenación, mediante la cual los contenedores de multiplexación más pequeños (p. ej., STS-1) se multiplexan inversamente para construir un contenedor más grande (p. ej., STS-3c) para admitir grandes tuberías orientadas a datos.

Un problema con la concatenación tradicional, sin embargo, es la inflexibilidad. Dependiendo de la combinación de tráfico de datos y voz que se deba transportar, puede quedar una gran cantidad de ancho de banda sin usar, debido a los tamaños fijos de los contenedores concatenados. Por ejemplo, instalar una conexión Fast Ethernet de 100 Mbit/s dentro de un contenedor STS-3c de 155 Mbit/s genera un desperdicio considerable. Más importante es la necesidad de que todos los elementos de red intermedios admitan tamaños de concatenación recientemente introducidos. Este problema se superó con la introducción de Virtual Concatenation.

La concatenación virtual (VCAT) permite un ensamblaje más arbitrario de contenedores de multiplexación de orden inferior, creando contenedores más grandes de tamaño bastante arbitrario (por ejemplo, 100 Mbit/s) sin la necesidad de elementos de red intermedios para admitir esta forma particular de concatenación.. La concatenación virtual aprovecha los protocolos X.86 o Generic Framing Procedure (GFP) para mapear cargas útiles de ancho de banda arbitrario en el contenedor virtualmente concatenado.

El esquema de ajuste de capacidad de enlace (LCAS) permite cambiar dinámicamente el ancho de banda a través de la concatenación virtual dinámica, multiplexando contenedores en función de las necesidades de ancho de banda a corto plazo en la red.

El conjunto de protocolos SONET/SDH de próxima generación que permiten el transporte Ethernet se conoce como Ethernet sobre SONET/SDH (EoS).

Fin de la vida y jubilación

SONET/SDH ya no es competitivo en el suministro de circuitos privados. El desarrollo se ha estancado durante la última década (2020) y tanto los proveedores de equipos como los operadores de redes SONET/SDH están migrando a otras tecnologías como OTN y Ethernet de área amplia.

British Telecom cerró recientemente (marzo de 2020) sus productos KiloStream y Mega Stream, que fueron los últimos usos a gran escala de BT SDH. BT también ha interrumpido las nuevas conexiones a su red SDH, lo que indica que los servicios se retirarán pronto.