В развитии современных сетевых технологий стандарты играют очень большую, если не сказать определяющую роль. Глобальные цифровые сети, в которых эти технологии используются, покрывают большие пространства и пересекают не одну государственную границу. Для их функционирования требуется высокая степень стандартизации оборудования.
Стандарты, описывающие принципы организации и функционирования синхронных цифровых сетей связи, первоначально разрабатывались в основном двумя организациями: Американским национальным институтом стандартов (Комитет Т1Х1) и Международным Консультативным Комитетом по Телеграфии и Телефонии. Последний представил свои результаты в 1988 году в виде серии рекомендаций (де-факто стандартов) G.700-G.7xx, рассмотренных на Пленарной Ассамблее Международного союза электросвязи в 1988 году и опубликованных в 1989 году в так называемой Синей книге - CCITT Blue Book. В настоящее время разработкой этих и сопутствующих стандартов занимаются несколько организаций:
- Американский национальный институт стандартов - ANSI;
- Объединение Европейских администраций почт и связи - СЕРТ;
- Международный консультативный комитет по радио и телевидению - CCIR (МККРТ);
- Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии - CCITT (MKKTT), до 28 февраля 1993 года;
- Международный союз электросвязи - ITU (МСЭ), куда входили комитеты CCIR и CCITT, имеет с 1 марта 1993 года сектор стандартизации в области электросвязи ITU-T (до 28 февраля 1993 года интересующие нас рекомендации выходили под эгидой CCITT, а с 1 марта 1993 года стали выходить как рекомендации ITU-T);
- Сектор по стандартизации Международного союза электросвязи - ITU-T (МСЭ-Т), начиная с 1 марта 1993 года;
- Европейский институт стандартов в области связи - ETSI;
- Международная электротехническая комиссия - IEC (МЭК);
- Международная организация по стандартизации - ISO.
Кроме этого корпоративные стандарты разрабатываются также рядом компаний, например, Bellcore, AT&T и другими.
Первая попытка разработки стандартов синхронных оптических сетей относится к 1984 году. Первый стандарт таких сетей "Syntran" базировался на скорости 45 Мбит/с (канал ТЗ), в это же время AT&T предложила использовать в качестве стандартной скорость 150 Мбит/с. В 1985 году Bellcore внесла в комитет Т1Х1 предложение на проработку стандарта синхронной оптической сети SONET. В 1986 году стандартом SONET заинтересовался комитет CCITT. Одна из его исследовательских групп (SG XVIII) и занялась разработкой стандарта SDH. Первоначально порождающие скорости SONET и SDH были разными и нецелократными (50 и 155 Мбит/с). В феврале 1988 года было принято согласованное решение по начальной скорости оптической несущей ОС (ОС-1 = 51.84 Мбит/с), при которой скорость синхронного транспортного модуля STM-1 равная 155.52 Мбит/с оказалась равной утроенной скорости ОС-1 или скорости ОС-3. Это решение привело к окончательной доработке технологии SDH, оформленной в виде трех рекомендаций G.707[16], G.708[17] и G.709[18], принятых в 1988 году и опубликованных в 1989 году в "Синей книге".
Рекомендации CCITT, получив всеобщее признание, стали фактически международными стандартами - отправным пунктом для разработчиков аппаратуры SDH. В 1990-1997 годах комитет CCITT, а затем его преемник - сектор по стандартизации ITU-T, продолжили разработку новых стандартов по SDH, в том числе и подвергая ревизии старые стандарты. В настоящее время группа стандартов, прямо или косвенно связанных с SDH, уже насчитывает несколько десятков. Есть смысл хотя бы перечислить их, тем более, что выше были описаны только основные из них.
4.1.1. Краткий обзор стандартов синхронных цифровых сетей
В этом обзоре мы ограничимся только рекомендациями ITU (МСЭ) серии G, но приведем не только стандарты по технологии SDH, но и некоторые сопутствующие стандарты по технологии PDH и волоконно-оптическим кабелям (ВОК).
Группа рекомендаций: G.650 [141], G.652 [142], G.653 [143], G.654 [144], G.655 [145] - описывает характеристики одномодовых ВОК, которые широко используются в сетях SDH. Характеристики отечественных оптических кабелей связи можно найти в [33], где приведены также ссылки на ТУ на отчественные оптические кабели.
Группа рекомендаций: G.661 [146], G.662 [147], G.663 [148], G.681 [149] - описывает характеристики таких оптических компонентов и подсистем линейных сетей SDH как оптические усилители.
Основная группа рекомендаций серии G.70x: G.702 [13], G.703 [14], G.707 [16], G.708 [17], G.709 [18], описывающая стандартные скорости иерархий PDH (G.702) и соответствующие им интерфейсы (G.703), а также стандартные скорости SDH иерархии (G.707), сетевой интерфейс и структуру мультиплексирования (G.708, G.709) - была достаточно подробно рассмотрена выше. Нужно иметь ввиду только, что самая последняя версия рекомендации G.707 [150] 1996 года заменяет сразу три рекомендации G.707, G.708 и G.709 версии 1993 года.
Рекомендация G.773 [89], описывающая стек протоколов для интерфейса Q, также подробно освещена в тексте выше.
Новая группа рекомендаций: G.774 [19], G.774.1 [151], G.774.2 [152], G.774.3 [153], G.774.4 [154], G.774.5 [155], G.774.7 [156] - посвящена информационной модели управления сетью SDH и ее элементами. Она описывает классы объектов сети управления TMN, требуемые для управления элементами и подсистемами сети SDH, а также для мониторинга их рабочих характеристик.
Группа рекомендаций: G.780 [157], G.781 [20], G.782 [21], G.783 [22], G.785 [158] - описывающих терминологию и оборудование сетей SDH, его типы, характеристики и выполняемые функции, была частично описана выше. Однако формализация логических функций, выполняемых оборудованием SDH, изложенная в рекомендации G.782, описана несколько более подробно ниже в п. 4.1.2. данного параграфа.
Рекомендация G.784 [23], посвященная системе управления сетью и оборудованием SDH, достаточно подробно описана в тексте выше.
Рекомендация G.803 [159] посвящена формализованному рассмотрению транспортных функций архитектуры сети SDH, основных функций защиты и самовосстановления сетей SDH, а также проектированию топологии сети синхронизации и взаимодействия сетей PDH и SDH. Рекомендация считается одной из основополагающих при рассмотрении проблем синхронизации SDH сетей. В ней вводится классификация цифровых сетей по степени поддержания синхронности распространения цифровой последовательности. Эта классификация основана на понятии "проскальзывание" (или "слип" (slip)). Его суть в том, что несинхронность работы локальных хронирующих источников, синхронизируемых различным способом (или вообще работающих автономно), приводит к тому, что частоты входных цифровых последовательностей и тактовой синхронизации в местах стыка границ участков, обслуживаемых различными хронирующими источниками, отличаются (хотя и на достаточно малую величину) друг от друга. Это приводит к появлению небольшой разностной скорости, или относительному движению, или проскальзыванию одной последовательности относительно другой. Накапливаясь за определенный промежуток времени, оно (движение) приводит к временному срыву синхронизации. Определенное влияние на этот процесс оказывает как дрожание фазы (jitter), так и медленный дрейф фазы (wander) указанных последовательностей.
Все сети, согласно рекомендации G.803, делятся на:
- синхронные, в которых (в идеале) отсутствует относительное проскальзывание (или "слипы") цифровых последовательностей на входах каналов доступа мультиплексоров PDH и SDH,
- псевдосинхронные, в которых регламентируется низкий уровень проскальзывания (например, не больше, чем 1 слип/70 дней [160]),
- плезиохронные, в которых допускается средний уровень проскальзывания (например, не больше, чем 1 слип/17 часов [160]),
- асинхронные, в которых допускается высокий уровень проскальзывания (например, не больше, чем 1 слип/7 сек [160]).
Указанная классификация принята за основу при создании Руководящих технических материалов (РТМ) [160], в которых рассматриваются вопросы формирования сети синхронизации для Взаимоувязанной сети связи (ВСС) РФ [137]. В частности, предлагается разбиение всей ВСС на 4 региона, в которых предполагается использовать описанную выше технологию принудительной синхронизации, использующей иерархическую структуру хронирующих источников в сочетании с парами "ведущий/ведомый" источников. При этом предполагается, что сеть ВСС РФ по классу синхронизации должна быть не хуже плезиохронной. Нужно заметить, что работы в этом направлении находятся пока на этапе становления, а ситуация в регионах такова, что цифровая сеть может классифицироваться в целом больше как асинхронная.Рекомендация G.803, в части требований к вторичным хронирующим источникам для оборудования SDH, поддержана новой рекомендацией G.813 [163].
В рекомендации G.804 [161] описан метод передачи ATM ячеек по существующим сетям PDH. В частности рассмотрен метод отображения ячеек на структуру кадров PDH для всех скоростей передачи PDH трибов европейской и американской иерархий и скорости 97.728 Мбит/с японской иерархии в соответствии с рекомендацией G.702 [13]. Метод отображения ячеек на структуру полезной нагрузки фреймов STM технологии SDH рассмотрен в рекомендации G.709 версии 1993 года [18] и частично освещен в [162].
Рекомендация G.825 [164] описывает схемы управления дрожанием фазы (jitter) и дрейфом фазы (wander) цифровых последовательностей в сетях SDH. Для измерения этих характеристик, а также других характеристик SDH оборудования, существует ряд приборов ведущих фирм, рассмотрение которых выходит за рамки данной книги.
Рекомендация G.831 [123] дополняет рекомендацию G.803 в части описания требований к административному управлению разбитой на уровни сети передачи. Она определяет процесс управления маршрутом (трактом) при использовании схем защиты, в частности те его аспекты, которые требуют поддержки при пересечении границ административных доменов.
В рекомендации G.832 [124] рассмотрена возможность транспортировки элементов структуры мультиплексирования SDH - TU-12, VC-3, TUG-2 и TUG-3, через сети PDH путем их размещения в поле полезной нагрузки фреймов, соответствующих кадрам стандартных каналов ЕЗ (34 Мбит/с), DS3 (45 Мбит/с), DSJ4 (98 Мбит/с) и Е4 (140 Мбит/с) европейской, американской и японской PDH иерархий. - Эти решения позволяют гибко сочетать сегменты PDH и SDH сетей при создании единой синхронной сети связи.
В рекомендации G.841 [125] рассмотрены типы и характеристики самовосстанавливающихся топологий архитектуры сетей SDH.
В новой рекомендации G.861 [126] рассмотрены вопросы интеграции спутникового, радиорелейного и наземного (кабельного) сегментов транспортных сетей SDH.
В рекомендациях G.957 [24] и G.958 [25] рассмотрены оптические интерфейсы оборудования и систем SDH (G.957), а также цифровые линейные системы SDH (G.958). В рекомендации G.957 представляет интерес широко применяемая классификация оптических интерфейсов, основанная на вариантах практического использования ВОК внутри станции или для стандартных короткой или длинной межстанционных регенераторных секций.
4.1.2. Систематизация логических функций оборудования SDH
Оборудование сетей SDH, рассмотренное выше, - мультиплексоры, кросс-коммутаторы, регенераторы и функциональные блоки, используемые в них, например, трибные интерфейсные блоки, блоки коммутации, управления, питания и т. д., выполняли определенные функции обработки цифрового потока или поддержания работоспособности системы в целом. На определенном этапе развития сетей SDH, главным образом в связи с формализацией задач управления такими сетями, появилась необходимость определить набор логических функций, выполняемых оборудованием SDH и провести их систематизацию. Это было сделано в рекомендации G.782 [21], где была приведена схема мультиплексирования (рис.4-1), составленная из обобщенных логических блоков, выполняющих определенную логическую функцию. Эта рекомендация была одобрена в июле 1990 года [3], затем подверглась существенной доработке в январе 1994 года [21] и была окончательно опубликована в феврале 1995 года.
Сокращенные обозначения функций, используемые на рисунке, расшифрованы ниже.
HCS контроль соединений на уровне виртуального контейнера верхнего уровня
НОА сборка виртуального контейнера верхнего уровня
HOI интерфейс сборки виртуального контейнера верхнего уровня
НРА адаптация к маршруту виртуального контейнера верхнего уровня
НРС соединение нескольких виртуальных контейнеров верхнего уровня
НРОМ мониторинг РОН виртуального контейнера верхнего уровня
НРТ начало/окончание маршрута виртуального контейнера верхнего уровня
HUG генерация незагруженного виртуального контейнера верхнего уровня
LCS контроль соединений на уровне виртуального контейнера нижнего уровня
LOI интерфейс сборки виртуального контейнера нижнего уровня
LPA адаптация к маршруту виртуального контейнера нижнего уровня
LPC соединение нескольких виртуальных контейнеров нижнего уровня
LPOM мониторинг РОН виртуального контейнера нижнего уровня
LPT начало/окончание маршрута виртуального контейнера нижнего уровня
LUG генерация незагруженного виртуального контейнера нижнего уровня
MCF функция передачи сообщения
MSA адаптация на уровне мультиплексной секции
MSP защита мультиплексной секции
MST начало/окончание мультиплексной секции
N опорная точка канала DCC для регенераторной секции
OHA функция доступа к заголовку SOH
P опорная точка канала DCC для мультиплексной секции
PPI физический интерфейс сигнала PDH
RST начало/окончание регенераторной секции
S опорная точка схемы представления системы административного управления
SEMF функция управления синхронным оборудованием
SETPI физический интерфейс хронирующего источника синхронного оборудования
SETS хронирующий источник синхронного оборудования
SPI физический интерфейс сигнала SDH
T опорная точка источника синхронизации
TTF функция окончания транспорта виртуального контейнера
U опорная точка доступа к заголовку SОН
Y опорная точка формирования статуса синхронизации
Замечание: SPI при этом имеет три опции: электрическую или оптическую внуЧри станции и оптическую между станциями.
Указанные обобщенные логические блоки в последнее время широко используются в руководствах по аппаратуре SDH различных компаний.