delidumrul

SONET / SDH Ring

SONET (Synchronous Optical Network) özellikle telefon iletişiminde optik ağlar için geliştirilmiş bir standartlar dizisidir.
SONET bir Amerikan standardıdır ve bunun Avrupa karşılığı SDH (Synchronous Digital Hierarchy)'dir.
SONET / SDH Ring'e duyulan gereksinim için telefon sistemlerinin dijital sistemle tanışmasının başlangıcı olan 1960'lı yıllara kadar gidebiliriz. 64 Kb/sn PCM (Pulse Code Modulation) ile yapılan telefon konuşmaları için ortak bir abone hattı oranı (subscriber line rate-SLR) olarak belirlenmişti. Fakat yüksek bant genişliğine sahip ana hat (trunk) bağlantılarına birden çok telefon konuşmasının bağlanması için farklı bölgelerde farklı stratejiler benimsenmişti. Avrupa'da bu hız 2Mb/sn civarlarında ve 30 ses kanalını kullanırken, Amerika'da 1.5Mb/sn hız ve 24 ses kanalı bulunuyordu. Daha hızlı bant genişliği gerektiğinde de bu temel hızlar daha ileri aşamalarda daha farklı oranlar kullanılarak çoklanıyor ve Amerika, Avrupa ülkeleri ve diğer milli iletişim ağlarının standartları arasında oldukça önemli farklılıklar oluşuyordu.
Tablo 2.1'de bu durum kolaylıkla gözlenebilir. Bu nedenle iki farklı ağı birbirine bağlamak oldukça zor ve masraflı oluyordu. İki ağ arasındaki geçit kapılarında (gateway) veri akışları önce çoklanıyor sonra tekrar birleştiriliyor, bu arada iki sistem arasındaki hız farklılıklarından dolayı fazladan bitlerle doldurma yapmak gerekiyordu. Dolayısıyla daha fazla çoklama oranına sahip bir alandan tek bir ses kanalını çekip çıkarmak hiç de kolay bir iş olmuyordu.


Uluslararası ağların bu şekilde olan karmaşık ilişkileri PDH sistemi ile gerçekleştiriliyordu. SONET olarak adlandırılan sistem ise yeni ve birbirinden bağımsız ağlar arasında optik ağ arayüz standardı oluşturmanın artık kaçınılmaz olduğunun iyice kendini hissettirmesi ve Amerika'da 1984 yılında Bell şirketlerinin ayrılmasıyla ortaya çıkmaya başladı. SONET pek çok aynı tür çerçevelerden gelen baytları bir süper çerçeve içerisine beraber koyarak bant genişliği ile ölçeklenebilecek bit akış hızı ve çerçeve biçimlerinin hiyerarşisini tanımladı. Önemli diğer bir özelliği ise çerçeve içerisindeki verinin yerini gösteren işaretçileri kullanmasıydı. Bu sayede ağda farklı uzunluktaki veriler (payload) ve faz farkları daha kolay işleme tabi tutulabiliyordu. SDH, SONET üzerine bina edilmişti. Ancak Avrupa'daki ağ operatörleri ağ omurgasında zaten 140Mb/sn hıza ulaşan çoklama teknolojisini kullanmaktaydı ki, bu hız SONET'in 51.84Mb/sn hızına göre oldukça yüksekti. Bu nedenle SDH'nin baz hızı 155.52Mb/sn yani SONET'in yaklaşık üç katı olarak tanımlandı. Çerçeve yapısı ise SONET'in STS-3 çerçevesi ile uyumlu idi. Başka bir deyişle SDH'nin bir temel seviye çerçevesi, STM-1 SONET'in üç temel seviye çerçevesinin STS-3 birlikte çoklanmasına karşılık geliyordu. İki standardın başlık bilgileri arasında ufak tefek bazı farklılıklar olmakla birlikte bu farklılıklar SONET ve SDH ağları arasındaki geçit kapılarında kolayca dönüştürülebiliyordu.
Kısaca özetleyecek olursak 80'li yılların ortasında fiber optik teknoloji gelişti ve uzun mesafe hızlı trafik için uygun hale geldi. Bunun üzerine Bellcore 1985'te ilk defa SONET fikrini ortaya attı. 1985'te ANSI T1 komitesi bu konuyla ilgilendi. 1986 yazında CCITT (şimdi ITU-T) bu komitenin kararlarını da göz önüne alarak bazı standartlar yayınladı (G.707, G.708, G.709). Ancak Avrupa ve Amerika arasında hala sayı hiyerarşilerinden kaynaklanan bazı anlaşmazlıklar bulunuyordu. 1987'de Bellcore CCITT'ye SONET'i sundu. 1988'de CCITT, 1989 sonlarında ise ANSI T1 komitesi SONET standart'larını onayladı.
Farklı standartların ortak bir standarda geçmesi için şu konularda anlaşma sağlandı :

• SONET için taban hız 51.840 Mb/sn olarak belirlendi, böylece OAMP için daha çok bant genişliği ayrılmış oldu
• Avrupalılar 2 ve 3'üncü seviyelerin doğrudan desteklenmesi isteğinden vazgeçti.
• SONET / SDH DS-3 ve CEPT-4 hızlarında birleşti.

Eş Zamanlılık

Geleneksel olarak, iletim sistemleri eş zamanlı olmayan düzende kurulurlar ve ağ üstündeki her bir uç birim, zamanlama işlemi için kendi saatini kullanır. Sayısal iletim söz konusu olduğunda ise zamanlama işlemi, üzerinde dikkatle durulması gereken en önemli konudur. Aslında zamanlama; veri sabitlerinin bit oranlarını koruyabilmek için birçok kez tekrarlanmış/tekrarlanan darbelerin kullanımı ve sıfırlar ile birlerin veri akışı içinde nasıl ve nerede konumlandıklarını belirtmek demektir.
İşte burada da karşımıza çıkıyor ki; kullanılan saatlerin tamamen serbest çalışması onların eş zamanlı olmadığı ya da daha doğru bir ifadeyle eş zamanlı olma olasılığını beraberinde getirir. Yani eş zamanlı olma kesinliği aslında yoktur. Saatler nedeniyle ortaya çıkan zamanlama farklılıkları, işaret biti oranını da etkiler. Somut örnek olması açısından DS-3 işareti, 44.736 Mbps'de tanımlanır ve milyon başına düşen kısım sayısı 20 olarak göz önünde bulundurulursa gelen bir DS-3 ile bir diğeri arasında 1789 bps'ye kadar çıkan bir fark oluşacak demektir.
SONET'teki gibi bir eş zamanlı sistemde, sistem dahilindeki tüm saatlerin ortalama titreşimi ya aynı olacaktır ya da hemen hemen aynı olacaktır. Her saat, geriye doğru takip edildiğinde oldukça yüksek kararlılıktaki bir kaynağa dayanır. Bunun da bir sonucu olarak, STS-1 oranı, sözde 51.84 Mbps'de kalırken, birçok eş zamanlı STS-1 işaretinin çoğullandığı anda fazladan bit eklenmesi yapılmadan birlikte yığılabileceğini gösterir. İşte bu sebeple STS-1'in STS-N ailesinin daha yüksek seviyeli bir diğer üyesine erişmesini olanaklı kılar.
Düşük hızlı eş zamanlı sanal kol VT işaretleri, boş sayfalara ekleme ve yüksek oranda taşıma işlemleri için gerekli basitliktedir. Düşük hızlarda ise DS-1'ler eş zamanlı VT 1.5 işaretleri tarafından 1.28 Mbps'lik sabit bir oranda taşınırlar. Tek adımlık çoklama STS-1'e dek fazladan bit ekleme gerektirmez ve VT'lere kolayca erişim sağlanır.
Sayısal anahtarlar ve çapraz bağlanmış sayısal sistemler genelde sayısal ağları eş zamanlı hale getirme hiyerarşisinde görevlidirler. Ağ, bir birincil konum ile ikincil konum ilişkisine göre düzenlenir ki; bu ilişkide düşük seviyeli düğümleri eş zamanlı hale getirme işlemi daha yüksek seviyedeki düğümlerin zamanlama işaretleri ile beslenmeleri ile gerçeklenebilir.
Bir SONET uç biriminin dahili saati, anahtarlama sistemleri ve diğer ekipmanlar tarafından kullanılan, yapıya tümleştirilmiş zamanlama kaynağı olan BITS tarafından türetilir. Sonuç olarak, bu uç birim diğer SONET düğümleri için bir birincil öncelikli durum dahilinde hizmet verecektir ve yine bu sırada dışarı verdiği OC-N işaretini (STS-N'in optik karşılığı) de sağlamış olacaktır. Diğer SONET düğümleri çevrim zamanlaması diye bilinen ikincil kipte işlevlerini, demin bahsedilen OC-N işareti tarafından dahili saatlerini zamanlamak suretiyle yürütürler. Şu andaki ölçütler, bir SONET ağının kendi zamanlama işaretlerinin bir Stratum 3 veya daha yüksek seviyeli bir saat tarafından üretilebilmesi gerekliliğini de beraberinde getirmektedir.
SONET çerçevesinin biçim olarak yapısı

SONET, STS-1'in 51.84 Mbps eşdeğerindeki bir temel iletim oranını kullanmaktadır. Daha yüksek seviyeli işaretler de STS-1'in tam katları temsil edilir ve geçerli oran da ilgili tam katın 51.84 Mbps ile çarpılması ile hesaplanır. Somut örnek olması açısından; STS-48 işareti, (51.840 x 48 =) 2,488.320 Mbps oranındadır.
Genelde, çerçeve iki temel alanda incelenir; taşıma başlık bilgisi ve eş zamanlı veri kısım zarfı.
Eş zamanlı veri kısım zarfı da kendi içinde STS yol başlığı ve veri kısmı olarak iki alt dala daha ayrılır. Veri kısmı, bir kez eş zamanlı veri kızım zarfına çoklandığı takdirde artık aktarıma hazır hale gelmiş demektir ve incelenmesine, denetlenmesine gerek kalmadan SONET boyunca anahtarlanabilir. Bu sırada da muhtemel olarak, her ana düğümde de çoklanmış halinden eski haline geri döndürülür. Sonuç olarak SONET'in hizmetten bağımsız olduğu ya da kolay taşınabilir olduğu bu açıdan rahatlıkla söylenebilir.
Taşıma başlığı; kısım başlığı ve hat başlığından oluşur. STS-1 yol başlığı da eş zamanlı kısım zarfının bir parçasıdır. STS-1 veri kısmı 28 adet DS-1'i, 1 adet DS-3'ü, 21 adet 2.048 Mbps'lik işareti ve bunların her birinin değişik dizilimli olasılıklarını taşıma sığasına sahiptir.
STS-1 çerçeve yapısı, 90 sütunlu ve 9 satırlı bir tablo görünümündedir. Çerçeve uzunluğu 125 mikrosaniye olarak belirlenmiştir ki, bu da saniyede 8000 çerçeveye karşılık düşmektedir. Tüm bunlar bir araya geldiğinde STS-1'in neden 51.840 Mbps'lik bir orana sahip olduğu kolayca anlaşılmaktadır.
9 satır x 90 sütun = 810 hücre, 1 hücre=1 bayt=8 bit,1 çerçeve=125 mikro saniye, 1 saniye = 8000 çerçeve;9 x 90 x 8 x 8000 = 51,840,000 bps = 51.840 MbpsBu çerçevenin iletim sırası ise, göz önünde bulundurulan tabloya göre, en üst en sol köşeden en alt en sağ köşeye çizilen sanal köşegen ile belirtilebilir. Yani, her satırın en anlamlı biti en önce okunur.
STS-1 çerçevesinin ilk üç sütunu, taşıma başlığı olarak ayrılmıştır ve çerçevenin boyutu 9 satır olduğundan her üç sütun boylamasına 9'ar bayt içerir. Bu 9'ar baytların bir 9'u kısım katmanı için gereken başlığı, geri kalan 18 baytı ise hat katmanı için gereken başlığı içerir. Bu başlık kısmından geriye kalan 87 sütun ise STS-1 zarf sığasını (87 x 9 = 783 bayt) belirler. STS-1'in 51.840 Mbps'lik oranının optik karşılığı OC-1 olarak bilinir ve fiber üstünden iletimi anlatmak için kullanılır.
Başlık dışında kalan 87 sütun ise SPE (Synchronous Payload Envelope)'dir. SPE çerçeve içinde herhangi bir yerde konumlanmış olabilir. Bunun yararına ileride değineceğiz. Ancak bu "herhangi bir yer"i diğer yerlerden ayırmak gerekmektedir. İşte bu amaçla hat başlığının H1 ve H2 isimli göstergeçleri kullanılır.
SPE daha önceden de hesapladığımız üzere 783 bayttır. Başladığı kabul edilen 1 numaralı sütun 9 bayt içerir ve STS POH için tanımlanmış alanı ifade eder. 30 ve 59 numaralı sütunlar her ne kadar veri için kullanılmıyor olsalar dahi serbest olarak doldurulabilir nitelikteki sütunlar için tasarlanmıştır. Böylece 3 adet de zarf içi tahsis edilmiş sütun bulunmaktadır. Geriye ise 84 adet tahsis edilmemiş sütun kalır. İşte bu geri kalan 84 adet sütun veri sığası için kullanılır. Bu nedenledir ki bir çerçeve içindeki SPE yerleşimi her zaman çerçevenin zarf alanının ilk konumundan başlamaz ve bunun da bir sonucu olarak çerçevenin sahip olduğu sınır noktasında da bitmez. Bir çerçevede başlangıcı bulunuyorken bir sonraki darbede gelen çerçeve içinde tamamlanır ve böylece sürer.
Temel işaret olan STS-1 için alınan tüm bu yapılar STS-N ailesinin her ferdi için de oldukça kolay olarak biçimi bozulmadan yalnızca ilgili üyenin dahil olduğu N sayısı kadar katarlar oluşturularak gerçeklenebilir.
Başlıklar

SONET, gerçekten esaslı bir başlık bilgisi içerir ki; bu, daha kolay çoklama işlemini olanaklı kılar ve çok üst düzeyde işlemlere, yönetimlere, koruma ve temin etme yeteneklerini beraberinde getirir. Başlık bilgisi farklı katmanları içermektedir.
Yol seviyesi başlığı, bir uçtan diğer uca taşınır, DS-1 işaretlerine, uçtan uca taşınan STS-1 verileri için VT'ler içinde haritalandıkları zaman eklenirler. Hat başlığı STS-N çoğullayıcıları arasındaki STS-N işaretleri içindir. Kısım başlığı ise yeniden üreticiler gibi birbirine çok yakın bulunan ağ üyeleri arası iletişimde kullanılırlar. Tüm bunlar göz önüne alındığında başlık içindeki bilgilerin, ağın işlemesi ve bir akıllı ağ denetleyicisi ile bir tekil düğümün OAM&P haberleşmesi yapmasına müsaade etmek kadar yeterli olduğu görülür.
Kısım başlığı, kısım sonlandırma teçhizatı tarafından işlenen işaretler ve erişilen taşıma başlığının 9 baytlık kısmını içerir. STS-N işaretinin başarımını izlemede, OAM&P için veri haberleşme kanallarında taşıma yapma ve çerçeveleme işlevlerini içerir. Kısım başlığı, taşıma başlığı kısmının ilk üç satırında yerleşik haldedir.
Hat başlığı ise kısım başlığından dışında, arta kalan taşıma başlığının son (en alt kısmında bulunan) altı satırında konumlanmıştır. Doğal olarak hat sonlandırma ekipmanı tarafından işlenen ve erişilen 18 baytlık başlığı kapsar. Bununla birlikte SPE'nin çerçeve içindeki yerleşimini belirlemede, işaretleri arka arkaya sıralamada veya çoklamada, başarımı izlemede, kendiliğinden koruma anahtarlaması işleminde ve hat muhafazasında kullanılır.
STS yol başlığı, her 125 mikrosaniyede bir düzenli şekilde yerleştirilmiş POH baytlarından oluşur ve STS SPE'nin ilk baytından itibaren başlar. STS POH, bir STS SPE'nin oluşturulduğu nokta ile çözüldüğü nokta arasındaki iletişimi sağlar. Ayrıca SPE'nin başarımının izlenmesinde, işaret etiketlemede, yol takibinde de görevlidir.
Göstericiler

SONET'in titreşim ve faz farklılıklarını denkleştirmek ve bir şekilde ortadan kaldırmak için kullandığı yöntemler bütününe denir. Bu dengeleme unsuru sayesinde yakın zamanlı sınırlardan eş zamanlı veri zarflarının geçirgen ve kolay taşınımı olanaklı hale gelir. Göstericilerin kullanımı, eş zamanlılık ayarlamasında kullanılan büyük tamponların kullanımı ile de bağlantılı olan verilerin kaybının ve gecikmelerinin ortadan kalkmasını sağlar. Aslında daha da açık şekilde göstericilerin, STS ve VT verilerinin faz yerleşimini devingen ama aynı zamanda esnek biçimde sağlayan yapılardır. Bu suretle, bu verileri silmede, aralara eklemede ve ağ içinde çapraz bağlantı oluşturmada olanaklı hale getirilebilmektedir.
Aslında STS-1 SPE'nin başlangıcının yani çerçeve içi yerleşiminin başladığı yeri tespit eden H1 ve H2 hücreleri (baytları) bir çeşit kayıklıkla (offset) bu işlemi yapmaktadırlar. İşte bu kayıklık aslında gösterici değeridir. STS-1 ile SPE arasında faz ya da titreşim farkı oluştuğunda gösterici değeri eş zamanlılığı koruyacak şekilde artırılıp, azaltılır.
Virtual kollar (Virtual Tributary - VT), SONET'in en önemli ilkelerinden biri olan "çoğullama"nın bel kemiği sayabiliriz. Özellikle çoklama hiyerarşisinde de karşımıza çıkacak olan düşük seviyeli farklı aktarımların ana yapısı VT'lerdir. Daha önce SONET çerçevesinden bahsederken ilgili veri kısmının çeşitli içeriklerde olabileceğine değinmiştik. VT'lerin yapısının daha kolay anlaşılması açısından 87 sütunluk bu kısmın 1, 30, 59 numaralı sütunlarının "boş" olarak atandığını söylemiştik. Bu üç atanmış kısımların veri alanından eksiltilmesi ile geriye 84 sütunluk bir alan kaldığı açık bir şekilde görülmektedir. Şimdi bu ayrıntıdan sonra ileriye dönük açıklamalar için VT'lerin tür-yapı-boyut ilişkisini gözden geçirelim:
Yukarıdaki tablodaki veriler doğal olarak bu az evvel açıklamaya çalıştığımız 84 sütun ile doğrudan bağlantılıdır. Bir STS-1 veri kısım zarfının çeşitli grupları içerebileceğini evvelce belirtmiştik. Ancak burada en önemli nokta; bir zarf her ne kadar çeşitli grupları içerse de bir grup, asla başka türden VT içeremez, Şimdi bu ifade ile ilgili grup tanımının yapılması gerekmektedir. Grup, veri kısım zarfının kullanılabilen kısmının (1, 30 ve 59 numaralı sütunları gözden çıkarılmıştır) 12'şer adet sütunlara bölünmesi ile oluşan yapının adıdır. Bu tanıma göre her tahsis edilmemiş 12 sütu
n bir grubu ifade ettiğine göre bir zarf içine 7 grup (farklı ya da aynı türden) sığdırılabilir Bu tanım dahilinde zarf içi bir grup için geçerli tür olasılıkları da şöyle olur :

• 1 grup 4 adet VT 1.5 türü,
• 1 grup 3 adet VT 2 türü,
• 1 grup 2 adet VT 3 türü,
• 1 grup 1 adet VT 6 türü içerebilir.

Ancak demin bahsi geçen durumların bir sonucu olarak grupların birbiri ile ardışık olması durumu zorunluluğu yoktur. Çünkü boş olarak atanmış 3 adet sütun bulunmaktadır. Bu sütunlara gelindiğinde grup bozulmadan bir sonraki tahsis edilmemiş sütuna yerleşim sağlanır. Her ne kadar grupların yerleşiminde bir ardışıllık söz konusu değilse de, grup içi VT türlerinin bulunduğu sütunlar da ardışık olarak yerleştirilmezler. Yani aynı türe ait VT'lerin yerleştikleri sütunlar da ardışık değildir. Bunun anlaşılması için veri kısım zarfının içinde örnek olarak 2 numaralı grubun yerleşim alanlarını yazalım:
3, 10, 17, 24, 32, 39, 46, 53, 61, 68, 75, 82 şeklindedir. 7'şer artan bir dizi gibi görünse de 4. üye ile 5. üye arasında (aynı şekilde 8. ve 9. üyeler arasında) geçişte 8'lik bir atlama söz konusudur. İlk 8'lik atlamada 30 numaralı sütunun tahsis edilmiş sıkıştırma sütunu, ikinci atlamada ise 59 numaralı atanmış sıkıştırma sütunu sayılmıştır. Fark buradan kaynaklanmaktadır. 2 numaralı grubun ilk sütunu 3 numaralı sütunla belirtilmiştir. Çünkü zarfın ilk sütunu POH'a ayrılmış ve 2 numaralı sütunu da bir önceki grup olan 1 numaralı gruba tahsis edilmiştir. Sonuç olarak VT'ler, SONET çoklanmasında oldukça işe yarayan yapılardır.
SONET'in en üstün olan taraflarından birisi de her ne kadar büyük boyuttaki verileri taşıyabilmesi ise de şu anda kullanılan sayısal hiyerarşideki işaretleri de gayet başarılı biçimde taşıyabilmektedir. Ancak bunu yaparken kendisine özgü donanımları ve kullandığı yapıları değiştirmeye gereksinim duymaz.
Bu esaslı özelliğini de yerine getirirken, az evvel bahsedilen VT yapılarını kullanır. VT'ler STS-1'den daha küçük orandaki verilerin taşınıp, anahtarlanması amacıyla kullanılırlar. Bunun da kıstası, yani hangi ölçüte göre VT kullanılıp, kullanılmayacağı DS-3 ile sabittir. DS-3 oranının altında kalan tüm hizmetler SONET'te VT yapıları ile taşınır.
Taşınacak herhangi bir hizmet sesten, yüksek hızlı veri ve görüntüye doğru giden bir sırada sınıflandırılır ve hizmet bağdaştırıcıları tarafından değerlendirilir. Hizmet bağdaştırıcı da bu işareti (STS-1 kullanılıyorsa STS-1'in; VT yapısı kullanılıyor ise VT'nin) veri kısım zarfına haritalar. Gerçi sonuçta tüm arka arkaya eklenmiş işaret katarları temel işaret olan STS-1'e çevrilecektir ama düşük seviyeli işaretler yani DS-1 türü işaretler önce VT'lere daha sonra VT gruplarına ve oradan da temel işaret olan STS-1'e çoklanır. Ancak DS-1 gibi düşük işaretli olmayan eş zamanlı STS-1 gibi işaretler ya doğrudan STS-1'e ya da çoğullanıp ilgili katar boyutunca (en başta STS-N ailesinde belirtmeye çalıştığım N kez dizilmiş STS-1'ler yani STS-N) STS-3'e (ya da daha üst seviyeye) aktarılır. Çoklama işlemi elektriksel darbelerle yapılır ama iletim aktarım unsurundan ışık aracılığı ile olacağından gerekli dönüşümden sonra OC-N ailesi fertlerinden birine dönüştürülür.

__________________
Birgün içki dolu vücudum
Musalla taşına konursa
Sen bilirsin meyhaneci O'nu nasıl sevdiğimi
Namazım kılınır da
Merhumu nasıl bilirsinizi diye sorulursa
Tek suçu aşka inanmaktı
İyi biliriz dersin değil mi ?