Мультиплексирование с разделением времени позволяет нескольким каналам T1 быть мультиплексированными в каналы высшего порядка. Рисунок 2.34 показывает, как это может быть сделано. Слева мы видим четыре канала T1, объединяемых в один канал Т2. Мультиплексирование в канале Т2 и каналах более высоких порядков выполняется побитно, а не побайтно, причем 24 голосовых канала составляют один кадр T1. Четыре потока T1 по 1,544 Мбит/с образуют 6,176 Мбит/с, однако реально в канале Т2 используется скорость передачи, равная 6,312 Мбит/с. Дополнительные биты используются для синхронизации кадров и восстановления в случае сбоя канала. T1 и T3 активно используются рядовыми пользователями, тогда как T2 и T4 можно найти только внутри телефонной системы, поэтому они не столь известны.
Рис. 2.34. Мультиплексирование потоков T1 на каналах высших порядков
На следующем уровне семь каналов Т2 объединяются побитно в канал Т3. Затем шесть потоков Т3 формируют поток Т4. На каждом этапе добавляется небольшое количество избыточной информации для синхронизации кадров.
Между США и остальным миром нет почти никаких договоренностей по поводу основного канала, а также о том, каким образом они должны мультиплексироваться в каналы более высоких уровней. Американская схема объединения по 4, 7 и 6 не затрагивает остальных, и, например, стандарты ITU предполагают мультиплексирование по четыре потока в один поток на каждом уровне. Кроме того, данные о структурировании и восстановлении отличаются в США и в стандартах ITU. Иерархия ITU объединяет по 32, 128, 512, 2048 и 8192 канала, соответственно работающих на скоростях 2,048, 8,848, 34,304, 139,264 и 565,148 Мбит/с.
SONET/SDH
Когда оптоволоконная связь только появилась, у каждой телефонной компании была своя собственная система мультиплексирования с разделением времени. После раздела в 1984 году корпорации AT&T местным телефонным компаниям пришлось подключаться к различным междугородным линиям с различными оптическими системами TDM. Появилась очевидная потребность в стандартизации. В 1985 году исследовательское подразделение региональных телефонных компаний Bellcore начало разработку стандарта SONET (Synchronous Optical Network — синхронная оптическая сеть).
Позднее к этой работе подключился ITU, что привело в 1989 году к созданию стандарта SONET, а также набора параллельных рекомендаций ITU (G.707, G708 и G709). Рекомендации ITU, получившие название SDH (Synchronous Digital Hierarchy — синхронная цифровая иерархия), отличаются от стандарта SONET небольшими деталями. Практически все телефонные линии дальней связи в США и во многих других странах сегодня используют SONET на физическом уровне. Дополнительную информацию см. в книгах (Bellamy, 2000; Goralsky, 2000; Shepard, 2001).
При разработке системы SONET ставились четыре главные цели. Во-первых, SONET должен был обеспечивать объединение сетей, построенных на различных носителях. Для достижения этой цели потребовалось определить общий стандарт, описывающий длины волн, синхронизацию, структуру кадра и другие вопросы.
Во-вторых, требовалось средство объединения цифровых систем США, Европы и Японии, построенных на 64 Кбит/с каналах с импульсно-кодовой модуляцией, но использующих эти каналы различными (и не совместимыми друг с другом) способами.
В-третьих, SONET должен был предоставить способ объединения нескольких цифровых каналов. Во время разработки системы SONET наиболее быстрым широко используемым в США каналом был T3 со скоростью 44,736 Мбит/с. Стандарт Т4 уже был описан, но мало использовался, а стандарта выше Т4 определено не было. Одной из задач SONET было продолжить иерархию до скоростей, измеряющихся в гигабитах в секунду. Также нужен был стандартный способ объединения нескольких медленных каналов в один канал SONET.
В-четвертых, SONET должен был обеспечить поддержку операций, администрирования и обслуживания (OAM, Operation, Administration, Maintenance). Предыдущие системы справлялись с этой задачей не слишком хорошо.
Вначале было решено реализовать SONET на основе традиционной системы мультиплексирования с разделением времени, при этом вся пропускная способность оптоволоконного кабеля выделялась одному каналу, который разбивался на интервалы времени, выделяемые подканалам. SONET как таковая является синхронной системой. Интервалы между посылаемыми битами управляются таймером с точностью 10-9. Биты отсылаются в линию также в строго определенные моменты времени, контролируемые главным таймером.