SONET原理讲座《网络兼容性》

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2  网络兼容性
这一部分定义了SONET网络和现存网络的兼容性要求。描述了现存网络例如PDH和系统性能与SONET之间的接口。
其中，2.1介绍了SONET网元接口的概念和基本要求，包括数字交叉系统接口、光纤线架接口、同步接口、网管接口、电源接口等，2.2讲述了端到端的性能监视。对可用性及可靠性、保护倒换性能、误码性能、抖动、传输延迟等性能的基本概念做了简要介绍。
适用于SONET和其它传送系统（例如异步光纤系统asynchronous fiber optic system或数字广播系统Digital Radio System）的一般标准，可以参见GR-499-CORE,Transport Systems Generic Requirements（TSGR）:Common Requirements。
        图2-1 SONET Section, Line and Path定义描述图
如图2-1和2-2，SONET使用术语：段（Section），线路（Line），通道（Path）描述传输网络的不同区段。关于对SONET网元诸如分插复用器（ADM）, 终端复用器（TM）, 数字交叉系统（DCS）,再生器（RGTR）的具体要求请参见相关的参考标准，例如GR-496,GR-2996.
         
        图2-2 段、线路、通道含义描述
【比较】SONET中SECTION,LINE分别和SDH的再生段和复用段概念相同，通道（path）的术语和概念是一致的。
2.1  SONET网元接口
2.1.1 数字交叉连接接口
SONET与其它网络的接口是电信号交叉连接系统。电信号交叉连接器的接口要求可参见GR-499-CORE，它们都基于ANSI T1.102, Digital Hierarchy-Electrical Interfaces, 以及ANSI T1.107,Digital Hierarchy-Formats Specifications。SONET网元也提供SONET电接口，并且与其它SONET信号在SONET电信号交叉连接系统上进行互联。
【注】这里提到的电信号交叉连接系统指北美电数字信号的交叉连接系统，例如DSX-1，DSX-1C，DSX-2，DSX-3 and DSX-4NA。硬连线并人工配置交叉连接的设备就是我们经常提到的配线架（DDF：Digital Distribution Frame），分别用于DS1C、DS2、DS3、DS4NA的信号交叉连接。北美数字信号体系包括PDH信号和SONET数字信号，例如DS1，DS2，STS-1，STS-3等。
SONET标准虽然大多没有规定一个网元应该提供的接口类型和数量（这通常取决于设备供应商、具体应用以及网元类型等因素），但对于提供OC-192接口和DS3/STS-1electrical接口的网元，GR253规定：支持一个或多个OC-192和DS3和EC-1接口的网元，必须支持48个这样的电接口（R2-1 [1100]）；并规定网元应该提供电信号数字交叉连接设施，这种设施应具备预留和监视插座作为业务恢复和重置用途。（R2-2 [1]）
【注】SONET信号中，将STS-1，STS-3格式对应的光信号称为OC-1,OC-3等，对应电信号称为STS-1 electrical，STS-3 electrical等（在Cisco设备中，简称为EC-1,EC-3等）。
【比较】SDH中，STM一般就指光口，如果是电口，则特别注明STM-1 electrical。另外，从上面的描述可以看出，SONET标准，尤其是GR系列标准对网元的要求更为具体。
2.1.1.1  电缆距离
SONET规定了从数字电信号交叉连接架（digital electrical signal cross-connect frame，以后将简称DDF）到信号终端之间的最大距离，例如DS1信号要求：当参考电缆是AT&T Technologies, Inc. 22ga. ABAM (或同等级别电缆)时，距离是0到655ft (199.6 m)。
2.1.1.2  维护信号的兼容性
为了防止不想要的告警信号的传播，方便故障隔离（Sectionlize Failure），并和现有网络保持一致，SONET提供了相应的维护信号，例如AIS等。
2.1.2 光纤线架接口
（Interface to Fiber Distributing Frame，和我们常提及的ODF含义一致，Optical Distribution Frame），具体的关于光纤线架的要求参见GR499。光纤线架（或者其它的光交叉连接系统）应该提供方便的连接或者断开光纤的手段，而无需操作光纤熔接器（splices）。在GR253规定，供应商应提供光纤线架接口数量、连接器类型、预留的额外光纤的储藏配置（R2-4 [3v2]）。
2.1.3 网管接口
与网管（OS: Operating Systems）接口的协议、语言、以及组网要求等内容可参见08节，接口的选择取决于网络提供商，例如命令行还是Qx接口等。
2.1.4 同步接口
通常，SONET采用同步网络，见于GR-436-CORE，Digital Network Synchronization Plan and ANSI T1.101, Synchronization Interface Standards for Digital Networks。目标是为了创建一个完全同步的光信号数字网，这样的同步网保证每个SONET网元定时跟踪一个主基准源（Primary Reference Source，PRS）。一个PRS是提供长期精度等于或者优于10-11的定时信号的设备，它根据UTC（Universal Time Coordinated）进行验证，PRS的定时信号用于网络内其它时钟的基准。虽然SONET网元的定时信号应该跟踪一个PRS，但这个网络的所有网元并没有必要跟踪一个PRS，也就是说，一个SONET网路可以有多个PRS。
给SONET网元提供的外部时钟是3级或更好的时钟（见于ANSI T1.101）,SONET网元通常应跟踪一个主基准源（PRS）（见于GR436,和ANSI T1.101）。
2.1.5 电源接口
绝大多数应用中，SONET网元接收外部提供的额定-48V直流电源，关于该电源的电压容限（voltage limit）、电噪声、漏电流（current drain）的要求参见GR499。

2.2 端到端的性能监视
2.2.1 可用性和可靠性
（Availability and Reliability），业务可用性（或生存性）和系统的可靠性是业务提供方及其客户关心的关键问题。设备提供商在设备设计和制造的各个阶段都要考虑这个问题，按照设计目标，必须确定单个设备的可靠性对端到端业务生存性的影响大小。
对于局间应用的系统可靠性标准，基本的潜在要求是双向可用性目标为99.98% (0.02%的不可用性或者105分钟/年的停机时间Downtime)。相应的，在环路传送的中心局（central office）和用户终端（customer's premises）之间的双向可用性为99.99%。前者针对于250公里范围宽带双向通道应用（例如DS3，STS-N或OC-N），后者针对窄带应用（例如DS0或者同等级信号）。这里给出的目标是针对于一个广泛区域的常规业务的长期平均值，例如环路客户的老式电话业务（plain old telephone service）。
为了实现这些目标，一种自顶向下的方法给一个通用的模型网络的不同部分分配最大停机时间，这个模型网络称为“假设参考电路”（hypothetical reference circuit）。由于业务提供商（service provider）可以混合和搭配不同厂家的设备，这样SONET系统提出了一个挑战性的问题：如何保证总的停机时间不会超过端到端目标？这种情况迫使停机时间分配到单独的网元。对于环网和城域网应用还需要特殊考虑。关于SONET可用性的全面讨论，包括专门的标准的相关原理，可以参见GR-418-CORE,Generic Reliability Assurance Requirements for Fiber Optic Transport Systems。专门的可用性标准参见该标准的Section 2.
2.2.2 保护倒换性能
APS系统(Automatic Protection Switching)利用保护线路（包括光发送器和接收器）替代故障线路，增强了系统的可用性。网元当在一段时间内接收到一个足够高的误码率或者失效的信号时，将产生错误的信令状态，并最终产生载波分组告警（CGA, Carrier Group Alarm）。因而，一个保护倒换系统必须在足够短的时间内识别这些状态，GR-499-CORE的Section 5包含了适用于光纤系统的保护倒换标准。
线路保护倒换的物理性能的特征是检测到基于BER的一定的倒换门限（switching thresholds），以及完成物理倒换的时间。05节关于LAPS的内容包括了关于SONET保护倒换的标准。
2.2.3 误码性能
误码性能主要指层次化接口速率（DS1，DS1C，DS2及DS3）上检测出的BER和误码秒（Errored Seconds）等。GR-499-CORE的Section 4给出了相关定义和要求。
2.2.4 抖动
定时抖动（Timing jitter）发生的原因是很多的。定时抖动被定义为短时间内数字信号的有效脉冲（significant instants）偏离理想位置的时间，这里的短时间（Short-term）意味着频率的相位振荡要大于某个边界频率（demarcation frequency）。05节包括了应用于SONET网元和系统的抖动标准。
2.2.5 传输延迟
对于交换接入网（exchange access network）的传输延迟的指南可以参见ANSI T1.506A-1992, Telecommunications Network Performance Specifications for Switched Exchange Network (Absolute Round-Trip Delay)
ANSI T1.508-1992, Telecommunications Network Performance Loss Plan for Evolving Digital Networks
ANSI T1.508A-1993, Telecommunications Network Performance -Loss Plan for Evolving Digital Networks。
特殊的SONET网元具有特殊的传输延迟标准，可以参见相关网元的GR,TR和TA标准。如果将SONET网元插入了一个传输的通道，那么由该网元及互联媒介产生的延迟都必须在上面列出的ANSI标准里纳入考虑。