SONET原理讲座《SONET概述》

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1 SONET概述

1.1 同步传输技术的产生
    SONET和SDH都是一种同步传输的体制（协议），就象PDH—准同步数字传输体制一样，这种传输体制规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级，接口码型等特性。
    这里简要的对传统的PDH的传输体制特点列举一下 ：
1、接口方面：
1）现有的PDH存在三种地区性的电接口规范，欧洲系列、北美系列和日本系列。各种信号系列的电接口速率等级以及信号的帧结构、复用方式均不相同，造成了国际互通的困难。
2）没有世界性标准的光接口规范。各厂家各自采用自行开改的线路码型，典型的例子是mBnB码，导致不同厂家同一速率等级的光接口码型和速率也不一样，无法实现横向兼容。
2、复用方式
   PDH采用异步复用方式，复用/解复用时需要使用大量的“背靠背”设备，增加成本，而且使信号在复用/解复用过程中产生的损伤加大，使传输性能劣化。
3、运行维护方面
   PDH信号的帧结构里用于运维工作（OAM）的开销字节不多，这对完成传输网的分层管理、性能监控、业务的实时调度，传输带宽的控制，告警的分析定位是很不利的。
4、没有统一的网管接口
   这就使你买一套某厂家的设备，就需买一套该厂家的网管系统。容易形成网络的七国八制的局面，不利于形成统一的电信管理网。
   由于以上这种种缺陷，使PDH传输体制越来越不适应传输网的发展，于是美国贝尔通信研究所首先提出了用一整套分等级的标准数字传递结构组成的同步网络（SONET）体制，CCITT于1988年接受了SONET（Synchronous Optical Network）概念，并重命名为同步数字体系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy），使其成为不仅适用于光纤传输，也适用于微波和卫星传输的通用技术体制。SONET和SDH属于同步传输技术的不同体制，本书主要讲述SONET体制在光纤传输网上的应用。
       
1.2        同步传送网的特点
    同步传输体制是PDH传输体制进化而来的，它是不同于PDH体制的全新的一代传输体制，与PDH相比在技术体制上进行了根本的变革。
    SDH和SONET所具有的基本特点是相同的，以SONET为例表现在：
1、接口方面
1）电接口方面
   SONET体制对网络节点接口（NNI）作了统一的规范。规范的内容有数字信号速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理等。于是这就使SONET设备容易实现多厂家环境下互连，也就是说在同一条线路上可以安装不同厂家的设备，体现了横向兼容性。
   SONET体制基本的信号传输结构等级是同步传输模块－STS-1，相当于SDH中提出的STM-0，相应的速率是51.840Mb/s。高等级的数字信号系列例如：155Mb/s（STS-3）、622Mb/s（STS-12）、2.5Gb/s（STS-48）等，可通过将低速率等级的信息模块（例如STS-1）简单的通过字节间插复用而成（关于字节间插复用的概念可见于SDH原理相关书籍等）。
【比较】SDH基本信号传输结构等级是同步传输模块—STM-1，相应的速率是155Mb/s。高等级的数字信号系列有：622Mb/s（STM-4）、2.5Gb/s（STM-16）等，可通过将低速率等级信号通过字节间插同步复接而成，复接的个数是4的倍数。
2）光接口方面
   线路接口（这里指光口）采用世界性统一标准规范，SONET信号的线路编码仅对信号进行扰码，不在进行冗余码的插入。扰码的标准是世界统一的，这样对端设备仅需通过标准的解码器就可与不同厂家SONET设备进行光口互连。扰码的目的是使线路传输码的“1”比特和“0”比特出现的概率接近50％，便于从线路信号中提取时钟信号。由于线路信号仅通过扰码，所以SONET的线路信号速率与SONET电口标准信号速率相一致，这样就不会增加发端激光器的光功率代价。
【比较】和SDH也一样哦！
2、复用方式
   由于低速SONET信号是以字节间插方式复用进高速SONET信号的帧结构中的，这样就使低速SONET信号在高速SONET信号的帧中的位置是固定的、有规律性，也就是说有可预见性。这样就能从高速SONET信号例如2.5Gb/s（STS-48/STM-16）中直接插/分出低速SONET信号例如51.840Mb/s（STS-1/STM-0）。
   另外，由于采用了同步复用方式和灵活的映射结构，可将PDH低速支路信号（例如1.5Mb/s）映射到SONET信号的帧中去（STS-N），这样使低速支路信号在STS-N帧中的位置也是可预见的，于是可以从STS-N信号中直接分/插出低速支路信号，例如1.5Mb/s，2Mb/s，45Mb/s与140Mb/s等低速信号。
【比较】SDH和SONET的映射方式和复用方式基本是相同的。
3、运行维护方面
   SONET信号的开销字节数目和位置和SDH是相同的，帧结构中安排了丰富的用于运维（OAM）功能的开销比特，使网络的监控功能加强。PDH的信号中开销字节不多，以致于在对线路进行性能监控时，还要通过在线路编码时加入冗余比特来完成。
【比较】SDH和SONET的开销字节数目和位置是完全相同的。
4、兼容性
   SONET和SDH一样有很强的兼容性，可以用SONET网传送PDH业务，另外，异步转移模式的信号（ATM）、以太网（Ethernet）、FDDI信号等其他体制的信号也可用SONET网来传输。
   SONET和SDH一样，也存在其他方面的缺点，包括
1、频带利用率低
   SONET的信号中加入了大量的用于OAM功能的开销字节，使得在传输同样多有效信息的情况下，PDH信号所占用的频带（传输速率）要比SONET信号所占用的频带（传输速率）窄，即PDH信号所用的速率低。例如：SONET的STS-1信号可复用进28个1.5Mb/s或1个45Mb/s的PDH信号，它的信号速率是51.840Mb/s，速率要高于PDH同样信息容量的DS3信号（45Mb/s），也就是说STS－1所占用的传输频带要大于PDH DS3信号的传输频带（二者的信息容量是一样的）。
2、指针调整机理复杂
   指针功能的实现整加了系统的复杂性。最重要的是使系统产生光同步网的一种特有抖动－－由指针调整引起的结合抖动。这种抖动多发于网络边界处（SONET/PDH），其频率低，幅度大，会导致低速信号在拆出后性能劣化，这种抖动的滤除会相当困难。
3、软件的大量使用使系统易受计算机病毒侵害
    SONET的一大特点是OAM的自动化程度高，这也意味软件在系统中占用相当大的比重，这就使系统很容易受到计算机病毒的侵害，特别是在计算机病毒无处不在的今天。这样系统的安全性就成了很重的一个方面。
【比较】SONET和SDH都具备同步传送网的基本特点，包括优点和缺点。
1.3 SONET和SDH的差异
   从SONET到SDH，其实质和内容和主要规范并没有很大变化，而且随着国际标准化工作的不断进行，两者也越来越趋于一致，因此两者一般统称为（光）同步传输网。但由于SONET体制由ANSI（美国国家标准协会）主持制订，应用于美国和加拿大等北美地区以及亚洲的部分国家，SDH体制由ITU-T负责制订，应用于欧洲和亚洲部分地区。两者在部分细节规定上存在一些差别，从而导致两种体制不能完全互通和兼容。对于SONET体制，ANSI制订了一系列的标准，除此以外，众多通信厂家如LUCENT,CISCO等支持的Telcordia公司（原名Bellcore，前身即贝尔通信研究所）参考ANSI和ITU-T标准，根据实际商用情况制订了一套独立、完整SONET建议。我们下文所阐述的内容主要基于Telcordia建议，这是因为Telcordia建议比ANSI标准更为具体，实际可操作性强，而且在实际商用SONET产品中得到广泛支持。
   SDH和SONET同是同步传输体制，但两者不能完全兼容，我们有必要搞清楚究竟SDH和SONET的差异体现在哪里，这将是本文着重说明的内容。这里给出一个简要的比较：
1、速率等级不同，SONET的速率等级较多，SDH不支持SONET的STS-1(51.840Mb/s)和STS-24(1244.160Mb/s)；
2、STM-1速率上尽管帧格式一致，但指针安排和处理方法上略有不同，SONET映射路径也和SDH稍有不同。例如对于1.544Mb/s的T1信号，SONET的映射复用路径是T1->VT1.5->VTG->STS-1,相当于SDH的AU-3的映射方式，不同于SDH产品一般应用的AU-4方式。
3、两者在净荷类型安排上也存在不同，SDH不支持SONET的VT3，而SONET也不支持SDH的VC3；
4、两者在少数开销字节的定义、用法或规定有所不同，包括J0，J1，J2，N1等；
5、时钟规范目前也不能兼容，具体体现在对网络时钟规范的参数定义不同；
6、在各种网络保护协议的规定上也存在差别；对应于SDH的保护协议，线性MSP保护对应于SONET的LAPS(Line Automatic Protection Switching)，双向MSP环对应于SONET的BLSR（Bidirectional Line-Switched Ring）,SNCP保护对应于SONET的UPSR保护（Dual-fed Unidirectional Path-Switched Ring）,但在协议的处理和应用都有一些细微的差别，另外在SONET中，对冗余设备保护的要求作了一般性的规定（在GR253中的提法是circuit pack protection switching，而在实际北美设备中一般称为EPS, Equipment Protection Switching，类似于我们使用的TPS保护）。
7、PDH业务应用范围不同。SONET产品和SDH产品一般应用于相应地区标准的PDH体制。例如SONET产品一般支持北美地区的数字信号体系的PDH信号，例如DS1（1.5Mb/s）、DS3（45Mb/s）信号(又称为T1、T3等)，而SDH设备一般应用于欧洲PDH信号体系，例如E1、E3等。
8、一些具体应用标准不同，例如SONET的Telcordia标准规定了TL1通信接口，这在SDH中是没有的。