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동기식 광통신망

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동기식 광통신망(Synchronous Optical Networking, SONET)과 동기식 디지털 계층(Synchronous Digital Hierarchy, SDH)은 여러 개의 디지털 비트 스트림을 광섬유를 통해 레이저 또는 발광 다이오드 (LED)에서 나오는 고도로 결맞는 빛을 사용하여 동기적으로 전송하는 표준화된 프로토콜이다. 낮은 전송 속도에서는 전기 인터페이스를 통해서도 데이터를 전송할 수 있다. 이 방법은 동기화 문제 없이 동일한 광섬유를 통해 대량의 전화 통화 및 자료 트래픽을 전송하기 위해 의사 동기식 디지털 계층 (PDH) 시스템을 대체하기 위해 개발되었다.

본질적으로 동일한 SONET과 SDH는 원래 다양한 소스의 회선 교환 통신(예: DS1, DS3)을 전송하도록 설계되었다. 그러나 주로 PCM 형식으로 인코딩된 실시간, 비압축, 회선 교환 음성 통신을 지원하도록 설계되었다.[1] SONET/SDH 이전에 이 작업을 수행하는 주요 어려움은 이러한 다양한 회로의 동기화 소스가 다르다는 것이었다. 이는 각 회로가 실제로 약간 다른 속도와 다른 위상으로 작동한다는 것을 의미했다. SONET/SDH는 단일 프레이밍 프로토콜 내에서 서로 다른 원본의 많은 회로를 동시에 전송할 수 있도록 했다. SONET/SDH는 그 자체로 완전한 통신 프로토콜이 아니라 전송 프로토콜이다 (OSI 모델 의미의 "전송"은 아니다).

SONET/SDH의 본질적인 프로토콜 중립성과 전송 지향적 기능 때문에, SONET/SDH는 셀이라고도 알려진 고정 길이 비동기 전송 방식 (ATM) 프레임을 전송하는 데 선택되었다. 이는 ATM 연결을 전송하기 위해 매핑 구조와 연결된 페이로드 컨테이너를 빠르게 진화시켰다. 즉, ATM (그리고 궁극적으로 이더넷과 같은 다른 프로토콜)의 경우, 이전에 회선 지향 연결을 전송하는 데 사용되었던 내부 복잡한 구조는 제거되고 ATM 셀, IP 패킷 또는 이더넷 프레임이 배치되는 크고 연결된 프레임(예: STS-3c)으로 대체되었다.

파일:SDH Racks.jpg
알카텔 STM-16 SDH 가감 다중화기 랙

SDH와 SONET 모두 오늘날 널리 사용된다: SONET은 미국과 캐나다에서, SDH는 전 세계 다른 지역에서 사용된다. SONET 표준은 SDH보다 먼저 개발되었지만, SDH의 전 세계 시장 점유율이 더 높기 때문에 SDH의 변형으로 간주된다. SONET은 경로, 회선, 섹션 및 물리 계층과 같은 요소로 4개의 하위 계층으로 나뉜다.

SDH 표준은 원래 유럽 전기 통신 표준 협회 (ETSI)에 의해 정의되었으며, 국제전기통신연합 (ITU) 표준 G.707,[2] G.783,[3] G.784,[4] 및 G.803.[5][6]으로 공식화되었다. SONET 표준은 텔코디아(Telcordia)[7]와 미국 국가표준 협회 (ANSI) 표준 T1.105.[6][8]에 의해 정의되었으며, 이는 51.840 Mbit/s 이상의 전송 형식 및 전송 속도 범위를 정의한다.

PDH와의 차이

SDH는 의사 동기식 디지털 계층 (PDH)과 다르다. SONET/SDH에서 데이터를 전송하는 데 사용되는 정확한 속도는 원자 시계를 사용하여 전체 네트워크에서 엄격하게 동기화된다. 이 통신 동기화 시스템은 전체 국가 간 네트워크가 동기적으로 작동하도록 하여 네트워크 요소 간에 필요한 버퍼링 양을 크게 줄인다. SONET과 SDH 모두 PDH 표준과 같은 이전 디지털 전송 표준을 캡슐화하는 데 사용될 수 있으며, 비동기 전송 방식 (ATM) 또는 소위 패킷 오버 SONET/SDH (POS) 네트워킹을 직접 지원하는 데 사용될 수 있다. 따라서 SDH 또는 SONET을 그 자체로 통신 프로토콜로 생각하는 것은 정확하지 않다. 이들은 음성 및 데이터 모두를 이동하기 위한 일반적인, 다목적 전송 컨테이너이다. SONET/SDH 신호의 기본 형식은 대역폭이 유연하기 때문에 가상 컨테이너(VC)에서 여러 가지 다른 서비스를 전송할 수 있도록 한다.

프로토콜 개요

SONET과 SDH는 종종 동일한 특징이나 기능을 설명하기 위해 다른 용어를 사용한다. 이는 혼란을 야기하고 그 차이를 과장할 수 있다. 몇 가지 예외를 제외하고 SDH는 SONET의 상위 집합으로 생각할 수 있다.

SONET은 전통적인 전화 통신, ATM, 이더넷, TCP/IP 트래픽을 포함한 다양한 프로토콜의 전달을 가능하게 하는 전송 컨테이너 세트이다. 따라서 SONET은 그 자체로 기본 통신 프로토콜이 아니며 일반적으로 사용되는 용어의 방식으로 반드시 연결 지향적이라고 혼동해서는 안 된다.

이 프로토콜은 헤더가 복잡한 방식으로 데이터 사이에 인터리빙된 고도로 다중화된 구조이다. 이는 캡슐화된 데이터가 자체 프레임 속도를 가지며 SDH/SONET 프레임 구조 및 속도에 상대적으로 "떠다닐" 수 있도록 한다. 이 인터리빙은 캡슐화된 데이터에 매우 낮은 지연을 허용한다. 장비를 통과하는 데이터는 최대 32 μs까지 지연될 수 있으며, 프레임 속도는 125 μs이다. 많은 경쟁 프로토콜에서는 데이터를 전송하기 전에 최소 한 프레임 또는 패킷 동안 데이터를 버퍼링한다. 데이터가 프레임 속도와 다른 속도로 클록되기 때문에 다중화된 데이터가 전체 프레임 내에서 이동할 수 있도록 추가 패딩이 허용된다. 이 프로토콜은 다중화 구조의 대부분의 수준에서 이 패딩을 허용하기로 결정함으로써 더 복잡해지지만, 전반적인 성능을 향상시킨다.

기본 전송 단위

SDH의 프레이밍 기본 단위는 STM-1(동기식 전송 모듈, 레벨 1)이며, 155.520 메가비트/초 (Mbit/s)로 작동한다. SONET은 이 기본 단위를 STS-3c(동기식 전송 신호 3, 연결)라고 부른다. STS-3c가 OC-3를 통해 전송될 때 종종 OC-3c라고 불리지만, 이는 SONET 표준 내의 공식 명칭이 아니다. 왜냐하면 STS-3c와 OC-3 내에서 전송되는 3개의 STS-1 사이에 물리 계층(즉, 광학) 차이가 없기 때문이다.

SONET은 추가적인 기본 전송 단위인 STS-1(동기식 전송 신호 1) 또는 OC-1을 제공하며, 51.84 Mbit/s로 작동한다. 이는 STM-1/STS-3c/OC-3c 캐리어의 정확히 1/3 속도이다. 이 속도는 PCM 인코딩된 전화 음성 신호의 대역폭 요구 사항에 따라 결정된다. 이 속도에서 STS-1/OC-1 회로는 표준 DS-3 채널에 해당하는 대역폭을 전송할 수 있으며, 이는 672개의 64kbit/s 음성 채널을 전송할 수 있다.[1] SONET에서 STS-3c 신호는 세 개의 다중화된 STS-1 신호로 구성되며, STS-3c는 OC-3 신호로 전송될 수 있다. 일부 제조업체는 STS-1/OC-1에 해당하는 SDH 표준인 STM-0도 지원한다.

프레이밍

이더넷과 같은 패킷 지향 데이터 전송에서 패킷 프레임은 일반적으로 헤더와 페이로드로 구성된다. 헤더가 먼저 전송된 후 페이로드(그리고 CRC와 같은 트레일러가 있을 수 있음)가 이어진다. 동기식 광통신망에서는 약간 수정된다. 헤더는 오버헤드라고 불리며, 페이로드 전에 전송되는 대신 전송 중에 페이로드와 인터리빙된다. 오버헤드의 일부가 전송되고, 페이로드의 일부, 그 다음 오버헤드의 다음 부분, 그 다음 페이로드의 다음 부분이 전송되어 전체 프레임이 전송될 때까지 반복된다.

STS-1의 경우 프레임 크기는 810 옥텟이고, STM-1/STS-3c 프레임 크기는 2,430 옥텟이다. STS-1의 경우 3 옥텟의 오버헤드 뒤에 87 옥텟의 페이로드가 전송된다. 이는 810 옥텟이 전송될 때까지 9회 반복되며, 125 μs가 소요된다. STS-3c/STM-1의 경우, STS-1보다 3배 빠르게 작동하며, 9 옥텟의 오버헤드가 전송된 후 261 옥텟의 페이로드가 이어진다. 이것도 2,430 옥텟이 전송될 때까지 9회 반복되며, 역시 125 μs가 소요된다. SONET과 SDH 모두에서 이는 프레임을 그래픽으로 표시하여 표현된다. STS-1의 경우 90개의 열과 9개의 행으로 된 블록으로, STM1/STS-3c의 경우 270개의 열과 9개의 행으로 된 블록으로 표시된다. 이 표현은 모든 오버헤드 열을 정렬하여 오버헤드가 연속적인 블록으로 나타나고 페이로드도 마찬가지로 나타난다.

프레임 내의 오버헤드와 페이로드의 내부 구조는 SONET과 SDH 사이에 약간 다르며, 이러한 구조를 설명하는 데 표준에서 다른 용어가 사용된다. 구현에 있어서 그들의 표준은 매우 유사하여 주어진 대역폭에서 SDH와 SONET 간의 상호 운용이 용이하다.

실제로 STS-1과 OC-1은 때때로 상호 교환적으로 사용되지만, OC 지정은 광학 형태의 신호를 나타낸다. 따라서 OC-3에 3개의 OC-1이 포함되어 있다고 말하는 것은 올바르지 않다. OC-3는 3개의 STS-1을 포함하고 있다고 말할 수 있다.

SDH 프레임

파일:SDH STM1 Frame.svg
STM-1 프레임. 첫 9개의 열은 오버헤드와 포인터를 포함한다. 간단히 하기 위해 프레임은 270개의 열과 9개의 행으로 된 직사각형 구조로 표시되었지만, 프로토콜은 바이트를 이 순서로 전송하지 않는다.
파일:Stm 1.jpg
간단히 하기 위해 프레임은 270개의 열과 9개의 행으로 된 직사각형 구조로 표시된다. 상위 3개 행과 9개 열에는 재생기 섹션 오버헤드(RSOH)가 포함되어 있고, 하위 5개 행과 9개 열에는 다중화 섹션 오버헤드(MSOH)가 포함되어 있다. 상위 4번째 행에는 포인터가 포함되어 있다.

동기식 전송 모듈 레벨 1 (STM-1) 프레임은 SDH의 기본 전송 형식으로, 동기식 디지털 계층의 첫 번째 레벨이다. STM-1 프레임은 정확히 125 μs 내에 전송되므로, 155.52 Mbit/s OC-3 광섬유 회로에서는 초당 8,000 프레임이 전송된다.[nb 1] STM-1 프레임은 오버헤드와 포인터 및 정보 페이로드로 구성된다. 각 프레임의 첫 9개 열은 섹션 오버헤드와 관리 단위 포인터를 구성하며, 나머지 261개 열은 정보 페이로드를 구성한다. 포인터(H1, H2, H3 바이트)는 정보 페이로드 내의 관리 단위(AU)를 식별한다. 따라서 OC-3 회로는 오버헤드를 제외하고 150.336 Mbit/s의 페이로드를 전송할 수 있다.[nb 2]

자체적으로 9개의 행과 261개의 열로 구성된 프레임 구조를 가진 정보 페이로드 내에는 포인터로 식별되는 관리 단위가 있다. 또한 관리 단위 내에는 하나 이상의 가상 컨테이너(VC)가 있다. VC에는 경로 오버헤드와 VC 페이로드가 포함된다. 첫 번째 열은 경로 오버헤드를 위한 것이며, 그 다음에는 자체적으로 다른 컨테이너를 운반할 수 있는 페이로드 컨테이너가 이어진다. 관리 단위는 STM 프레임 내에서 어떤 위상 정렬도 가질 수 있으며, 이 정렬은 네 번째 행의 포인터로 표시된다.

STM-1 신호의 섹션 오버헤드(SOH)는 재생기 섹션 오버헤드(RSOH)와 다중화 섹션 오버헤드(MSOH)의 두 부분으로 나뉜다. 오버헤드는 전송 시스템 자체의 정보를 포함하며, 이는 전송 품질 모니터링, 오류 감지, 알람 관리, 데이터 전송 채널, 서비스 채널 등과 같은 광범위한 관리 기능에 사용된다.

STM 프레임은 연속적이며 바이트별, 행별로 직렬 방식으로 전송된다.

전송 오버헤드

전송 오버헤드는 신호 처리 및 전송 오류율 측정을 위해 사용되며, 다음과 같이 구성된다.

섹션 오버헤드
SDH 용어에서는 재생기 섹션 오버헤드(RSOH)라고 불리며, 종단 장비에 필요한 프레임 구조에 대한 정보를 포함하는 27 옥텟으로 구성된다.
회선 오버헤드
SDH에서는 다중화 섹션 오버헤드(MSOH)라고 불리며, 네트워크 내에서 필요할 수 있는 오류 수정 및 자동 보호 스위칭 메시지(예: 알람 및 유지보수 메시지)에 대한 정보를 포함하는 45 옥텟으로 구성된다. 오류 수정은 STM-16 이상에 포함된다.[9]
관리 단위(AU) 포인터
페이로드 내 J1 바이트(가상 컨테이너의 첫 번째 바이트)의 위치를 가리킨다.[10]

경로 가상 엔벨로프

종단 간 전송되는 데이터를 경로 데이터라고 한다. 이는 두 가지 구성 요소로 이루어져 있다.

페이로드 오버헤드(POH)
종단 간 신호 처리 및 오류 측정에 사용되는 9 옥텟.
페이로드
사용자 데이터 (STM-0/STS-1의 경우 774 바이트, STM-1/STS-3c의 경우 2,430 옥텟)

STS-1의 경우, 페이로드는 동기식 페이로드 엔벨로프(SPE)라고 불리며, 이는 18개의 스터핑 바이트를 포함하여 STS-1 페이로드 용량은 756 바이트가 된다.[11]

STS-1 페이로드는 완전한 PDH DS3 프레임을 전송하도록 설계되었다. DS3가 SONET 네트워크에 진입하면 경로 오버헤드가 추가되며, 해당 SONET 네트워크 요소(NE)는 경로 생성기 및 종단 장치로 간주된다. SONET NE는 회선 오버헤드를 처리하는 경우 회선 종단 장치이다. 회선 또는 경로가 종단되는 곳마다 섹션도 종단된다는 점에 유의한다. SONET 재생기는 섹션을 종단하지만 경로 또는 회선은 종단하지 않는다.

STS-1 페이로드는 또한 7개의 가상 지선 그룹(VTG)으로 세분화될 수 있다. 각 VTG는 다시 4개의 VT1.5 신호로 세분화될 수 있으며, 각 신호는 PDH DS1 신호를 전송할 수 있다. VTG는 대신 3개의 VT2 신호로 세분화될 수 있으며, 각 신호는 PDH E1 신호를 전송할 수 있다. VTG의 SDH 등가물은 TUG-2이며, VT1.5는 VC-11에 해당하고 VT2는 VC-12에 해당한다.

3개의 STS-1 신호는 시분할 다중화를 통해 다중화되어 SONET 계층의 다음 레벨인 155.52 Mbit/s로 작동하는 OC-3 (STS-3)를 형성할 수 있다. 신호는 3개의 STS-1 프레임의 바이트를 인터리빙하여 STS-3 프레임을 형성하며, 2,430 바이트를 포함하고 125 μs 내에 전송된다.

고속 회로는 저속 회로의 배수를 연속적으로 집합하여 형성되며, 그 속도는 항상 명칭에서 즉시 알 수 있다. 예를 들어, 4개의 STS-3 또는 AU4 신호는 집합되어 622.08 Mbit/s 신호인 OC-12 또는 STM-4를 형성할 수 있다.

가장 일반적으로 배포되는 최고 속도 회로는 약 38.5 Gbit/s 미만의 속도로 작동하는 OC-768 또는 STM-256 회로이다.[12] 광섬유 고갈이 우려되는 경우, 파장 분할 다중을 통해 단일 광섬유 쌍에서 여러 파장으로 여러 SONET 신호를 전송할 수 있다. 여기에는 고밀도 파장 분할 다중화(DWDM) 및 거친 파장 분할 다중화(CWDM)가 포함된다. DWDM 회로는 모든 현대 해저 통신 케이블 시스템 및 기타 장거리 회로의 기반이다.[13]

SONET/SDH와 10 기가비트 이더넷의 관계

또 다른 고속 데이터 네트워킹 회로 유형은 10 기가비트 이더넷 (10GbE)이다. 이더넷 얼라이언스는 두 가지 10 기가비트 이더넷 변형을 만들었다: 10.3125 Gbit/s의 회선 속도를 가진 근거리 통신망 변형(LAN PHY)과 OC-192/STM-64와 동일한 회선 속도(9,953,280 kbit/s)를 가진 광역 통신망 변형(WAN PHY).[14]

WAN PHY 변형은 가벼운 SDH/SONET 프레임을 사용하여 이더넷 데이터를 캡슐화하므로 SDH/SONET 신호를 전송하도록 설계된 장비와 낮은 수준에서 호환된다. 반면 LAN PHY 변형은 64B/66B 회선 코딩을 사용하여 이더넷 데이터를 캡슐화한다.

그러나 10기가비트 이더넷은 다른 SDH/SONET 시스템과 비트스트림 수준에서 어떠한 상호 운용성도 명시적으로 제공하지 않는다. 이는 OC-192 SONET 신호를 현재 지원하는 CWDM 및 DWDM 시스템을 포함한 WDM 시스템 트랜스폰더와는 다르다. 이들은 일반적으로 씬-SONET 프레임의 10기가비트 이더넷을 지원할 수 있다.

SONET/SDH 데이터 속도

SONET/SDH 명칭 및 대역폭
SONET 광 캐리어 레벨 SONET 프레임 형식 SDH 레벨 및 프레임 형식 페이로드 대역폭[nb 3] (kbit/s) 회선 속도 (kbit/s)
OC-1 STS-1 STM-0 50,112 51,840
OC-3 STS-3 STM-1 150,336 155,520
OC-12 STS-12 STM-4 601,344 622,080
OC-24 STS-24 – 1,202,688 1,244,160
OC-48 STS-48 STM-16 2,405,376 2,488,320
OC-192 STS-192 STM-64 9,621,504 9,953,280
OC-768 STS-768 STM-256 38,486,016 39,813,120

사용자 처리량은 페이로드 대역폭에서 경로 오버헤드를 공제해서는 안 되지만, 경로 오버헤드 대역폭은 광 시스템에 구축된 교차 연결 유형에 따라 가변적이다.

데이터 전송 속도는 155 Mbit/s에서 시작하여 4배수로 증가한다. 유일한 예외는 ANSI T1.105에 표준화되어 있지만 ITU-T G.707[2][8]의 SDH 표준 속도가 아닌 OC-24이다. OC-9, OC-18, OC-36, OC-96, OC-1536과 같은 다른 속도들도 정의되어 있지만 일반적으로 배포되지 않으며, 대부분 고립된 속도로 간주된다.[1][15][16]

물리 계층

물리 계층은 OSI 네트워킹 모델의 첫 번째 계층을 의미한다.[17] ATM 및 SDH 계층은 재생기 섹션 레벨, 디지털 회선 레벨, 전송 경로 레벨, 가상 경로 레벨 및 가상 채널 레벨이다.[18] 물리 계층은 전송 경로, 디지털 회선 및 재생기 섹션의 세 가지 주요 개체를 기반으로 모델링된다.[19] 재생기 섹션은 섹션 및 광자 계층을 의미한다. 광자 계층은 가장 낮은 SONET 계층이며 물리 매체로 비트를 전송하는 역할을 한다. 섹션 계층은 물리 매체를 통해 전송될 적절한 STS-N 프레임을 생성하는 역할을 한다. 이는 적절한 프레이밍, 오류 모니터링, 섹션 유지보수 및 오더와이어와 같은 문제를 다룬다.

회선 계층은 경로 계층에서 생성된 페이로드 및 오버헤드의 안정적인 전송을 보장한다. 이는 여러 경로에 대한 동기화 및 다중화를 제공한다. 품질 제어와 관련된 오버헤드 비트를 수정한다. 경로 계층은 SONET의 최고 수준 계층이다. 이는 전송할 데이터를 가져와 회선 계층에 필요한 신호로 변환하고, 성능 모니터링 및 보호 스위칭을 위해 경로 오버헤드 비트를 추가하거나 수정한다.[20]

SONET/SDH 네트워크 관리 프로토콜

섬네일을 만드는 중 오류 발생:  통신 관리 네트워크 문서를 참고하십시오.

전반적인 기능

네트워크 관리 시스템은 SDH 및 SONET 장비를 로컬 또는 원격으로 구성하고 모니터링하는 데 사용된다.

이 시스템은 나중에 더 자세히 다룰 세 가지 필수 부분으로 구성된다.

  • 네트워크 관리 시스템 터미널(예: 교환국/중앙 사무실에 있는 워크스테이션, 덤 터미널 또는 노트북)에서 실행되는 소프트웨어.
  • 네트워크 관리 시스템 터미널과 SONET/SDH 장비 간의 네트워크 관리 데이터 전송(예: TL1/Q3 프로토콜 사용).
  • 섹션 및 회선 오버헤드 내 전용 임베디드 데이터 통신 채널(DCC)을 사용한 SDH/SONET 장비 간의 네트워크 관리 데이터 전송.

따라서 네트워크 관리의 주요 기능은 다음과 같다.

네트워크 및 네트워크 요소 프로비저닝
네트워크 전체에 대역폭을 할당하기 위해 각 네트워크 요소는 구성되어야 한다. 이는 크래프트 인터페이스를 통해 로컬에서 수행될 수 있지만, 일반적으로 SONET/SDH 네트워크 관리 네트워크를 통해 작동하는 상위 계층의 네트워크 관리 시스템을 통해 수행된다.
소프트웨어 업그레이드
네트워크 요소 소프트웨어 업그레이드는 현대 장비에서 대부분 SONET/SDH 관리 네트워크를 통해 수행된다.
성능 관리
네트워크 요소에는 성능 관리를 위한 매우 큰 표준 세트가 있다. 성능 관리 기준은 개별 네트워크 요소의 상태를 모니터링할 뿐만 아니라 대부분의 네트워크 결함이나 중단을 격리하고 식별할 수 있도록 한다. 상위 계층 네트워크 모니터링 및 관리 소프트웨어는 네트워크 전반의 성능 관리의 적절한 필터링 및 문제 해결을 가능하게 하여 결함 및 중단을 신속하게 식별하고 해결할 수 있도록 한다.

위에 정의된 세 가지 부분을 고려해보자.

네트워크 관리 시스템 터미널

로컬 크래프트 인터페이스
로컬 "전문가"(전화망 엔지니어)는 "크래프트 포트"를 통해 SDH/SONET 네트워크 요소에 액세스하고 노트북에서 실행되는 덤 터미널 또는 터미널 에뮬레이션 프로그램을 통해 명령을 내릴 수 있다. 이 인터페이스는 콘솔 서버에도 연결되어 원격 대역외 관리 및 로깅을 허용할 수 있다.
네트워크 관리 시스템(상위 계층에 위치)

이는 종종 여러 SDH/SONET 네트워크 요소를 다루는 워크스테이션에서 실행되는 소프트웨어로 구성된다.

TL1/Q3 프로토콜

TL1

SONET 장비는 종종 TL1 프로토콜로 관리된다. TL1은 SONET 네트워크 요소를 관리하고 재구성하기 위한 통신 언어이다. TL1과 같은 SONET 네트워크 요소에서 사용되는 명령 언어는 SNMP, CORBA 또는 XML과 같은 다른 관리 프로토콜에 의해 전송되어야 한다.

Q3

SDH는 주로 ITU 권고 Q.811 및 Q.812에 정의된 Q3 인터페이스 프로토콜 스위트를 사용하여 관리되었다. 스위칭 매트릭스와 네트워크 요소 아키텍처에서 SONET과 SDH가 통합되면서, 최신 구현에서도 TL1을 제공하고 있다.[21]

대부분의 SONET NE는 제한된 수의 관리 인터페이스를 정의한다.

TL1 전기 인터페이스
전기 인터페이스(종종 50옴 동축 케이블)는 SONET 네트워크 요소가 위치한 중앙 사무실에 물리적으로 설치된 로컬 관리 네트워크에서 SONET TL1 명령을 전송한다. 이는 해당 네트워크 요소의 로컬 관리 및, 가능하면, 다른 SONET 네트워크 요소의 원격 관리를 위한 것이다.

전용 임베디드 데이터 통신 채널 (DCC)

SONET 및 SDH는 관리 트래픽을 위해 섹션 및 회선 오버헤드 내에 전용 데이터 통신 채널(DCC)을 가지고 있다. 일반적으로 섹션 오버헤드(SDH에서는 재생기 섹션)가 사용된다. ITU-T G.7712에 따르면 관리에는 세 가지 모드가 사용된다.[22]
  • IP 전용 스택, 데이터 링크로 PPP 사용
  • OSI 전용 스택, 데이터 링크로 LAP-D 사용
  • 스택 간 통신을 위해 PPP 또는 LAP-D와 터널링 기능을 사용하는 듀얼(IP+OSI) 스택.

가능한 모든 관리 채널 및 신호를 처리하기 위해 대부분의 최신 네트워크 요소에는 네트워크 명령 및 기본(데이터) 프로토콜을 위한 라우터가 포함되어 있다.

장비

SONET 및 SDH 칩셋의 발전과 함께 전통적인 네트워크 요소 범주는 더 이상 명확하게 구분되지 않는다. 그럼에도 불구하고 네트워크 아키텍처는 비교적 일정하게 유지되었으므로, 최신 장비(포함 멀티 서비스 프로비저닝 플랫폼)도 지원할 아키텍처를 고려하여 검토할 수 있다. 따라서 새 장비뿐만 아니라 전통적인 장비도 이전 범주에 비추어 보는 것이 가치가 있다.

재생기

전통적인 재생기는 섹션 오버헤드를 종료하지만 회선이나 경로는 종료하지 않는다. 재생기는 대부분의 재생기와 유사하게 장거리 이동한 광 신호를 전기 형식으로 변환한 다음 재생된 고출력 신호를 재전송하여 장거리 경로를 확장한다.

1990년대 후반부터 재생기는 광 증폭기로 크게 대체되었다. 또한 재생기의 일부 기능은 파장 분할 다중화 시스템의 트랜스폰더에 흡수되었다.

STS 다중화기 및 역다중화기

STS 다중화기 및 역다중화기는 전기 지선 네트워크와 광 네트워크 간의 인터페이스를 제공한다.

가감 다중화기

가감 다중화기(ADM)는 가장 일반적인 유형의 네트워크 요소이다. 전통적인 ADM은 하나의 네트워크 아키텍처를 지원하도록 설계되었지만, 새로운 세대 시스템은 종종 여러 아키텍처를 동시에 지원할 수 있다. ADM은 전통적으로 고속 측(전체 회선 속도 신호를 지원하는 곳)과 저속 측으로 구성되며, 저속 측은 전기 및 광 인터페이스를 모두 포함할 수 있다. 저속 측은 네트워크 요소에 의해 다중화되어 고속 측으로 전송되거나 그 반대로 작동하는 저속 신호를 수신한다.

디지털 교차 연결 시스템

최신 디지털 교차 연결 시스템(DCS 또는 DXC)은 수많은 고속 신호를 지원하며, DS1, DS3 및 심지어 STS-3s/12c 등을 임의의 입력에서 임의의 출력으로 교차 연결할 수 있도록 한다. 고급 DCS는 여러 개의 서브텐딩 링을 동시에 지원할 수 있다.

네트워크 아키텍처

SONET과 SDH는 제한된 수의 아키텍처를 정의한다. 이러한 아키텍처는 효율적인 대역폭 사용뿐만 아니라 보호 기능, 즉 네트워크의 일부가 고장난 경우에도 트래픽을 전송할 수 있는 기능을 제공하며, 디지털 트래픽 이동을 위한 SONET 및 SDH의 전 세계적인 배포에 필수적이다. 광 물리 계층의 모든 SDH/SONET 연결은 전송 속도와 관계없이 두 개의 광섬유를 사용한다.

선형 자동 보호 스위칭

선형 자동 보호 스위칭 (APS), 일명 1+1은 네 개의 광섬유를 사용한다. 두 개의 작동 광섬유(각 방향에 하나씩)와 두 개의 보호 광섬유이다. 스위칭은 회선 상태를 기반으로 하며, 단방향(각 방향이 독립적으로 스위칭됨) 또는 양방향(각 끝의 네트워크 요소가 협상하여 두 방향이 일반적으로 동일한 광섬유 쌍으로 전송됨)일 수 있다.

단방향 경로 전환 링

단방향 경로 전환 링(UPSR)에서는 보호 트래픽의 두 개의 중복(경로 수준) 복사본이 링 주위를 양방향으로 전송된다. 출구 노드의 선택기는 어떤 복사본이 가장 높은 품질을 가졌는지 결정하고 해당 복사본을 사용하므로, 광섬유 파손이나 다른 고장으로 인해 한 복사본이 저하될 경우에 대처할 수 있다.

UPSR은 네트워크의 가장자리에 가까이 위치하는 경향이 있으며, 따라서 때때로 수집기 링이라고 불린다. 동일한 데이터가 링을 따라 양방향으로 전송되므로 UPSR의 총 용량은 OC-N 링의 회선 속도 N과 같다.[23] 예를 들어, 3개의 STS-1이 3개의 DS-3를 입력 노드 A에서 출력 노드 D로 전송하는 데 사용되는 OC-3 링에서 링 대역폭의 100%(N=3)는 노드 A와 D에 의해 소비될 것이다. 링의 다른 노드는 통과 노드 역할만 할 수 있다. UPSR의 SDH 등가물은 subnetwork connection protection (SNCP)이다. SNCP는 링 토폴로지를 강제하지 않지만, 메시 토폴로지에서도 사용될 수 있다.

양방향 회선 전환 링

양방향 회선 전환 링(BLSR)은 두 가지 종류가 있다: 두 개의 광섬유 BLSR과 네 개의 광섬유 BLSR. BLSR은 회선 계층에서 전환된다. UPSR과 달리 BLSR은 중복 복사본을 입력에서 출력으로 보내지 않는다. 오히려 장애에 인접한 링 노드가 보호 광섬유를 통해 링 주위로 트래픽을 "먼 길"로 다시 라우팅한다. BLSR은 보호 스위칭 이벤트가 발생할 때 선점될 수 있는 "추가 트래픽"을 지원하는 기능뿐만 아니라 대역폭 효율성을 위해 비용과 복잡성을 교환한다. 4개의 광섬유 링에서는 단일 노드 고장 또는 다중 회선 고장을 지원할 수 있다. 왜냐하면 한 회선에서 고장 또는 유지보수 작업이 발생하면 링을 따라 루프하는 대신 두 노드를 연결하는 보호 광섬유가 사용되기 때문이다.

BLSR은 도시 지역 내에서 작동하거나, 종종 지방 자치 단체 간에 트래픽을 이동시킨다. BLSR은 입력에서 출력으로 중복 복사본을 보내지 않으므로 BLSR이 지원할 수 있는 총 대역폭은 OC-N 링의 회선 속도 N으로 제한되지 않으며, 링의 트래픽 패턴에 따라 N보다 실제로 더 클 수 있다.[24]

가장 좋은 경우, 모든 트래픽은 인접 노드 간에 발생한다. 가장 나쁜 경우는 링의 모든 트래픽이 단일 노드에서 나가는 경우, 즉 BLSR이 수집기 링으로 작동하는 경우이다. 이 경우 링이 지원할 수 있는 대역폭은 OC-N 링의 회선 속도 N과 같다. 이것이 BLSR이 수집기 링에 거의 배포되지 않고, 종종 사무실 간 링에 배포되는 이유이다. BLSR의 SDH 등가물은 다중 섹션 공유 보호 링(MS-SPRING)이라고 불린다.

동기화

통신 네트워크에서 동기화를 위해 사용되는 클럭 소스는 품질에 따라 등급이 매겨지며, 일반적으로 스트래텀이라고 불린다.[25] 일반적으로 네트워크 요소는 사용 가능한 최고 품질의 스트래텀을 사용하며, 이는 선택된 클럭 소스의 동기화 상태 메시지(SSM)를 모니터링하여 결정할 수 있다.

네트워크 요소에서 사용 가능한 동기화 소스는 다음과 같다.

로컬 외부 타이밍
이는 네트워크 요소와 동일한 중앙 사무실에 있는 장치에 의해 원자 세슘 시계 또는 위성에서 파생된 시계에 의해 생성된다. 인터페이스는 종종 DS1이며, 시계에서 제공되고 DS1 오버헤드에 배치된 동기화 상태 메시지를 포함한다.
회선 파생 타이밍
네트워크 요소는 S1 동기화 상태 바이트를 모니터링하여 품질을 보장함으로써 회선 수준에서 타이밍을 파생하도록 선택(또는 구성)할 수 있다.
홀드오버
최후의 수단으로, 더 높은 품질의 타이밍이 없는 경우, 네트워크 요소는 더 높은 품질의 외부 타이밍이 다시 사용 가능해질 때까지 홀드오버 모드로 전환될 수 있다. 이 모드에서 네트워크 요소는 자체 타이밍 회로를 참조로 사용한다.

타이밍 루프

타이밍 루프는 네트워크의 각 네트워크 요소가 서로 다른 네트워크 요소로부터 타이밍을 파생하고 있으며, 그 중 어느 것도 "마스터" 타이밍 소스가 아닐 때 발생한다. 이 네트워크 루프는 결국 외부 네트워크로부터 자체 타이밍이 "멀리 표류"하는 것을 보게 될 것이며, 이는 알 수 없는 비트 오류를 유발하고 궁극적으로 최악의 경우 대규모 트래픽 손실로 이어진다. 이러한 종류의 오류 원인은 진단하기 어려울 수 있다.[26] 일반적으로 제대로 구성된 네트워크는 타이밍 루프에 빠지지 않아야 하지만, 일부 종류의 무음 고장은 그럼에도 불구하고 이 문제를 야기할 수 있다.

차세대 SONET/SDH

SONET/SDH 개발은 원래 DS1, E1, DS3, E3와 같은 여러 PDH 신호와 다른 그룹의 다중화된 64 kbit/s 펄스 부호 변조 음성 트래픽을 전송해야 하는 필요성에서 비롯되었다. ATM 트래픽을 전송하는 능력도 초기 응용 분야 중 하나였다. 대규모 ATM 대역폭을 지원하기 위해 연결(concatenation)이 개발되었는데, 이는 더 작은 다중화 컨테이너(예: STS-1)를 역다중화하여 대규모 데이터 지향 파이프를 지원하는 더 큰 컨테이너(예: STS-3c)를 구축하는 방식이다.

그러나 전통적인 연결 방식의 한 가지 문제는 유연성 부족이다. 전송해야 하는 데이터 및 음성 트래픽 혼합에 따라 연결된 컨테이너의 고정 크기 때문에 많은 양의 사용되지 않는 대역폭이 남을 수 있다. 예를 들어, 100 Mbit/s 고속 이더넷 연결을 155 Mbit/s STS-3c 컨테이너에 맞추면 상당한 낭비가 발생한다. 더 중요한 것은 모든 중간 네트워크 요소가 새로 도입된 연결 크기를 지원해야 한다는 필요성이다. 이 문제는 가상 연결(Virtual Concatenation)의 도입으로 해결되었다.

가상 연결 (VCAT)은 더 낮은 순서의 다중화 컨테이너를 보다 임의적으로 조립하여, 중간 네트워크 요소가 이 특정 형태의 연결을 지원할 필요 없이 상당히 임의적인 크기(예: 100 Mbit/s)의 더 큰 컨테이너를 구축할 수 있도록 한다. 가상 연결은 X.86 또는 Generic Framing Procedure (GFP) 프로토콜을 활용하여 임의 대역폭의 페이로드를 가상 연결 컨테이너에 매핑한다.

Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS)는 네트워크의 단기 대역폭 요구 사항에 따라 다중화 컨테이너를 동적으로 가상 연결하여 대역폭을 동적으로 변경할 수 있도록 한다.

이더넷 전송을 가능하게 하는 차세대 SONET/SDH 프로토콜 세트를 이더넷 오버 SONET/SDH (EoS)라고 한다.

수명 종료 및 퇴역

SONET/SDH는 대형 고객을 위한 인터넷 접속 공급업체에서 사용되었으며, 더 이상 사설 회로 공급에서 경쟁력이 없다. 지난 10년 동안(2020년) 개발이 정체되었으며, 장비 공급업체와 SONET/SDH 네트워크 운영자 모두 OTN 및 광역 이더넷과 같은 다른 기술로 전환하고 있다.

브리티시 텔레콤(British Telecom)은 최근(2020년 3월) 자사의 KiloStream 및 MegaStream 제품을 중단했는데, 이는 BT SDH의 마지막 대규모 사용 사례였다. BT는 또한 SDH 네트워크에 대한 신규 연결을 중단했으며, 이는 곧 서비스 철회를 의미한다.[27][28][29]

같이 보기

내용주

  1. ↑ 프레임당 2,430 옥텟 × 옥텟당 8비트 × 초당 8,000 프레임 = 155.52 Mbit/s
  2. ↑ 프레임당 2,349 옥텟의 페이로드 × 옥텟당 8비트 × 초당 8,000 프레임 = 150.336 Mbit/s
  3. ↑ 회선 및 섹션 오버헤드의 대역폭을 제외한 회선 속도

각주

  1. ↑ 가 나 다 Horak, Ray (2007). 《Telecommunications and Data Communications Handbook》. Wiley-Interscience. 476쪽. ISBN 978-0-470-04141-3. 
  2. ↑ 가 나 《ITU-T Rec. G.707/Y.1322, Network node interface for the synchronous digital hierarchy (SDH).》, Geneva: International Telecommunication Union, January 2007, 2010년 11월 3일에 확인함 
  3. ↑ 《ITU-T Rec. G.783, Characteristics of synchronous digital hierarchy (SDH) equipment functional blocks.》, Geneva: International Telecommunication Union, March 2006, 2010년 11월 3일에 확인함 
  4. ↑ 《ITU-T Rec. G.784, Management aspects of the synchronous digital hierarchy (SDH) transport network element.》, Geneva: International Telecommunication Union, March 2008, 2010년 11월 3일에 확인함 
  5. ↑ 《ITU-T Rec. G.803, Architecture of transport networks based on the synchronous digital hierarchy (SDH).》, Geneva: International Telecommunication Union, March 2000, 2010년 11월 3일에 확인함 
  6. ↑ 가 나 “SONET/SDH Technical Summary”. 《TechFest》. TechFest.com. 2002. 1999년 1월 27일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2010년 11월 13일에 확인함. 
  7. ↑ Telcordia GR-253-CORE, Synchronous Optical Network (SONET) Transport Systems: Common Generic Criteria (October 2009). Issue 5.
  8. ↑ 가 나 《ANSI T1.105.07-1996 (R2005), Synchronous Optical Network (SONET) – Sub-STS-1 Interface Rates and Formats Specification.》, New York: American National Standards Institute, 1996, 2012년 3월 6일에 원본 문서에서 보존된 문서 
  9. ↑ “Forward error correction in optical networks” (PDF). 《Conexant Systems, Inc.》. 2014년 12월 10일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2014년 12월 10일에 확인함. 
  10. ↑ “Synchronous Digital Hierarchy (SDH) Graphical Overview”. 《Cisco》. San Jose, California: Cisco indiA Systems. 2006년 10월 1일. 2010년 11월 14일에 확인함. 
  11. ↑ “Synchronous Optical Network (SONET)”. 《Web ProForums》. International Engineering Consortium. 2007. 2008년 4월 7일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2007년 4월 21일에 확인함. 
  12. ↑ “OC 768 Internet Connection”. 《GCG》. Global Communications Group. 2009. 2010년 9월 20일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2010년 11월 14일에 확인함. 
  13. ↑ DWDM Network Technology
  14. ↑ IEEE Std 802.3bv-2017
  15. ↑ Tozer, Edwin Paul J. (2004). 〈1.8.11 Synchronous Digital Hierarchy (SDH)〉. 《Broadcast Engineer's Reference Book》. Focal Press. 97쪽. ISBN 978-0-240-51908-1. 
  16. ↑ Elbert, Bruce R. (2008). 《Introduction to Satellite Communication》 3판. Artech House space applications series. Artech House. 73쪽. ISBN 978-1-59693-210-4. 
  17. ↑ Tyson, Jeff. "How OSI Works" HowStuffWorks.com. <http://computer.howstuffworks.com/osi.htm> 2 December 2011.
  18. ↑ Black, Uyless D. Emerging Communications Technologies. Englewood Cliffs, NJ: PTR Prentice Hall, 1994. 298-99. Print.
  19. ↑ Hassan, Rosilah, James Irvine, and Ian Glover. "Design and Analysis of Virtual Bus Transport Using Synchronous Digital Hierarchy/Synchronous Optical Networking." Journal of Computer Science 4.12 (2008): 1003-011. Print.
  20. ↑ "SONET: How Does SONET Work?" Capybara.Org. Web. 2 December 2011. <[1]>.
  21. ↑ “Framework for the Integrated Management of Hybrid Circuit/Packet Networks”. 《www.ietf.org》. 2003. 2023년 6월 15일에 확인함. 
  22. ↑ 《ITU-T Rec. G.7712/Y.1703, Architecture and Specification of Data Communication Network.》, Geneva: International Telecommunication Union, 2007년 3월 30일 
  23. ↑ “Understanding SONET UPSRs”. 《SONET Homepage》. 2010년 11월 14일에 확인함. 
  24. ↑ “Understanding SONET BLSRs”. 《SONET Homepage》. 2010년 11월 14일에 확인함. 
  25. ↑ 매튜 가스트 (August 2001). 〈Chapter 5: Timing, Clocking, and Synchronization in the T-carrier System〉. 《T1: A Survival Guide》. "오라일리 미디어". ISBN 0-596-00127-4. 2001년 8월 18일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 9월 28일에 확인함. 
  26. ↑ 〈Why is a timing loop so bad, and why is it so difficult to fix?〉. 《Optical Timing: Frequently Asked Questions》. 시스코 시스템즈. 2005년 12월 2일. 2012년 9월 28일에 확인함. 
  27. ↑ KiloStream Retirement
  28. ↑ SDH to OTN Migration
  29. ↑ “MegaStream Withdrawal”. 2020년 7월 5일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2020년 7월 4일에 확인함. 

외부 링크

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