PROTOCOLOS DE ALTA VELOCIDADE (3)

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PROTOCOLOS DE ALTA VELOCIDADE (3)
Autor : Welton Sthel Duque

No começo dos anos 90 começaram a aparecer as redes operando a velocidade de gigabits. A primeira reação das pessoas foi de usar protocolos antigos nessas redes, mas logo surgiram vários problemas. Vamos discutir nesta seção esses problemas e como os novos protocolos devem ser implementados para solucioná-los.

O primeiro problema é que muitos protocolos utilizam números de seqüência de 16 ou 32 bits. Antigamente, 2³² era um valor praticamente infinito. Contudo, com as novas taxas de Gbps, são necessários cerca de 32s somente para transmitir 2³² bytes. Se os números de seqüência se referirem a bytes, como ocorre na rede TCP, então eles passam a se repetir a cada 32 segundos. Na Internet, por exemplo, o tempo máximo de vida dos pacotes é de 120 segundos. Logo, poderá haver repetição de número de seqüência de bytes que ainda não foram confirmados pelo receptor.

O problema é que muitos projetistas de protocolos assumiram que o tempo total para a utilização de toda a faixa numérica das seqüências é muito maior que que o tempo de vida máximo de um pacote. Em uma velocidade de Gigabits, essa suposição caiu por terra.

Um segundo problema é que a velocidade dos meios de comunicação tem melhorado com maior rapidez do que a velocidade dos computadores. Logo, os protocolos estão exigindo mais das CPU’s em termos de processamento e, para que isto não gere um colapso nos sistemas futuros, os protocolos precisam ser mais simples para exigirem menos processamento das CPU’s. Só para se ter uma idéia, em 1970, a ARPANET operava a 56Kbps, com computadores de 1 MIPS (Mega Instruções por Segundo). Os quadros possuíam 1008 bits. Assim eram processadores 56 pacotes por segundo, com 18ms disponíveis para cada pacote, sendo que um host poderia usar 18.000 instruções para processar um pacote. Isto ocuparia toda a CPU, logo, seria possível usar 9.000 instruções por segundo para deixar metade da CPU alocada para outros trabalhos pesados.

Agora, com os modernos computadores de 100 MIPS, o fluxo de pacotes é de 30.000 p/s e, portanto, o pacote deve ser processado em 15ms para preservarmos metade da CPU somente para tratar dos protocolos. Em 15ms um computador de 100 MIPS executa 1.500 instruções por segundo, o que equivale a 1/6 do que os hosts antigos tinham disponível. Além disso, as modernas instruções RISC fazem menos do que as instruções CISC, o que significa que o problema é ainda maior.

Um terceiro problema é que o protocolo go-back-n tem um desempenho ruim em linhas com um grande produto da largura de banda pelo retardo. Considere, por exemplo, uma linha de 4.000 km operando a 1 Gbps. O tempo de transmissão de ida e volta é de 40ms, durante o qual um transmissor pode enviar 5 Mbytes. Se algum erro for detectado, serão necessários pelo menos 40ms para o transmissor ser informado. Se o go-back-n for utilizado, o transmissor terá de enviar novamente não só o pacote com problemas, mas todos os 5 megabytes subseqüentes. Isto significa um enorme desperdício de recursos da rede.

largura de banda em linha de gigabits não produz qualquer efeito em termos de performance, pois o tempo de retardo é extremamente elevado se comparado com o tempo que o transmissor gasta para inserir os bits no cabo. A 1 Gbps, o retardo de 40ms da viagem de ida e volta domina o 1ms necessário para colocar os bits no cabo de fibra ótica.

A figura a seguir demonstra que os protocolos stop-and-wait, como o RPC, têm um limite superior inerente em seu desempenho. Esse limite é ditado pela velocidade de luz. Não há progresso tecnológico em termos de ótica que possa melhorar isso (novas leis da física, entretanto, poderiam ajudar).

Um quinto problema que vale a pena mencionar não é tecnológico nem proveniente dos protocolos, e sim um resultado das novas aplicações multimídia que operam em gigabits, cujas variações nos tempos de chegada dos pacotes é tão importante quanto o próprio retardo médio. Uma taxa de transferência baixa mas constante é quase sempre melhor do que uma taxa alta mas flutuante.

O axioma que todos os projetistas de redes de gigabits deveriam saber de cor é o seguinte:

“Crie projetos para obter mais velocidade e não para otimizar a largura de banda.”

Antigamente, os protocolos eram projetados para diminuir o número de bits no cabo. Hoje em dia, há largura de banda suficiente. O problema está no processamento dos protocolos que devem ser projetos para ser o menor possível. Uma maneira de aumentar a velocidade é usar interfaces rápidas de rede. Contudo, isto encareceria estas interfaces. Logo, utilizam-se interfaces mais lentas e baratas. Para que a CPU principal não fique muito ociosa enquanto a placa de rede trata do recebimento dos bits do cabo, o ideal é simplificar os protocolos e fazer com que a CPU principal realize o trabalho.

Outro fator a ser levado em consideração na implementação dos protocolos de alta velocidade é o “feedback”. Como o tempo de retardo nas linhas de alta velocidade é muito alto, então o “feedback” deve ser evitado. Leva muito tempo para o receptor enviar um sinal para o transmissor. Um exemplo de “feedback” é controlar a taxa de transmissão através de um protocolo de janela deslizante. Para evitar os longos retardos, é melhor usar um protocolo baseado na taxa. Nesse protocolo, um transmissor pode enviar tudo o que quiser, desde que nunca mais rápido que uma taxa negociada previamente com o receptor.

Um outro exemplo de “feedback” é o algoritmo de início lento de Jacobson, que promove várias investigações para descobrir qual o volume de tráfego que uma rede pode escoar. Isto desperdiça um grande volume de largura de banda. Um esquema eficiente é fazer com o que o transmissor e o receptor reservem os recursos necessários no momento do estabelecimento da conexão. Em resumo, buscar altas velocidades leva o projeto a uma operação voltada a conexão.

O leiaute dos pacotes é uma questão importante nas redes de gigabits. O cabeçalho deve ter um mínimo de campos possível para reduzir o tempo de processamento. Estes campos devem ser grandes o suficiente para facilitar o processamento e o alinhamento de palavras, e não deve haver problemas como a repetição de números de seqüência enquanto pacotes antigos ainda estiverem circulando pela rede. O cabeçalho e os dados devem ter soma de verificação distintas para que os dados sejam extraídos se e somente se o checksum do cabeçalho estiver correto.

O tamanho máximo dos dados deve ser grande de forma que permita uma operação eficiente mesmo com longos retardos. Além disso, quanto maior for o bloco de dados, menor será o “overhead” da rede e maior a eficiência de transmissão.

Outra característica valiosa é a possibilidade de enviar um volume normal de dados junto com a solicitação de conexão. Assim, economiza-se o tempo de uma viagem de ida e volta.

Por fim, é interessante fazer algumas considerações quanto ao software do protocolo. Um procedimento chave é concentrar-se em um caso bem sucedido. Muitos protocolos antigos tendem a enfatizar o que fazer se algo der errado, por exemplo, quando um pacote é perdido. Para tornar os protocolos mais rápidos, o projetista deve se empenhar em minimizar o tempo de processamento e tomar como importância secundária um erro de perda pacote.

Uma segunda questão relacionada com o software do protocolo é minimizar o tempo de cópia dos dados da memória da interface de rede para a memória do computador. Deve-se usar blocos contíguos de dados e, em vez de usar rotinas de loops para a cópia, deve-se usar uma seqüência enfileirada de instruções MOVE com tantas instruções quanto for o tamanho em bytes do bloco de dados, ou seja, deve haver uma instrução MOVE para cada byte a ser copiado. A rotina de cópia deve ser cuidadosamente desenhada em código assembly, pois ela é uma das funções mais usadas pelo protocolo.

No final dos anos 80, houve um pequeno arroubo de interesse em protocolos rápidos e de uso especial, como o NETBLT (Clark et al., 1987), o VTMP (Cheriton e Williamson, 1989) e o XTP (Chesson, 1989). Pode-se encontrar uma pesquisa em Doeringer et al., 1990. A tendência atual, entretanto, é simplificar os protocolos de uso geral para torná-los rápidos também. O ATM já apresenta muitas das características que foram discutidas anteriormente, e o Ipv6 também.

Os protocolos baseados em reserva foram desenvolvidos inicialmente para redes de satélites. Essas redes têm de lidar com um atraso de propagação grande, quando comparado com o de uma rede local ou metropolitana, fazendo com que a razão entre o tempo de propagação e o tempo de transmissão do quadro (parâmetro a) possua um valor alto, o que limita o desempenho dos métodos de acesso sensíveis a variações nesse parâmetro, por exemplo, os métodos baseados em contenção e em passagem de permissão explícita. Para contornar o problema, em algumas redes de satélites, as estações que possuem quadros para transmitir fazem reservas no ciclo corrente para transmitir no próximo. Os ciclos usualmente possuem tamanho fixo.

O aumento na velocidade e na distância dos enlaces das redes locais e metropolitanas fez com que as condições dessas redes se tornassem semelhantes às das redes de satélites. Nas redes locais de alta velocidade e nas redes metropolitanas, o parâmetro “a” também possui valores elevados. Assim, muitas das idéias usadas nos protocolos desenvolvidos para redes de satélite foram adaptadas às redes de alta velocidade e distâncias metropolitanas.

Os componentes eletrônicos usuais operam em taxas de transmissão da ordem de poucas dezenas de Gbps (Gigabits por segundo = 10⁹ bps). Componentes óticos possuem potencial para no futuro suportar taxas da ordem de Tbps (Terabits por segundo = 10¹² bps) [van As 94b]. As redes óticas atualmente disponíveis desdobram a enorme banda passante do meio de transmissão ótico (cerca de 30 Thz [Sudhaker 94]) através de Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda (Wavelength - WDM). O uso da técnica WDM tem se tornado possível graças aos recentes avanços na tecnologia fotônica (photonic technology) [Ramaswami 93]. Utilizando os novos dispositivos óticos, é possível multiplexar e demultiplexar dezenas ou mesmo centenas de canais de alta velocidade (por exemplo 1 Gbps) com comprimentos de onda diferentes, em uma única fibra ótica. Segue uma apresentação resumida de alguns dos métodos de acesso propostos para esse tipo de rede.

O método de acesso Slotted-Aloha/PA (Polite Access) [Sudhaker 94] foi proposto para redes óticas multicanais com topologia em estrela passiva.

Em uma rede em estrela passiva ideal, a energia do sinal luminoso recebido através de uma das portas de entrada do nó central é dividida igualmente entre as portas de saída. Dessa forma, o acoplador da estrela passiva atua como um meio de difusão do sinal.

O método presume que os dispositivos transmissores e receptores podem ser sintonizados em qualquer canal multiplexado da rede. São utilizados N canais para transmissão de dados e um canal de controle. Cada canal é fisicamente implementado em um dos comprimentos de onda do conjunto {l_1,l_2,..._,l_N } e o canal de controle é associado ao comprimento de onda l₀. Todos os receptores ociosos monitoram o canal de controle l₀. Os nós da rede podem transmitir e receber em qualquer um dos canais de dados e no canal de controle. Para que ocorra uma comunicação, o receptor deve ser informado sobre o canal que será usado pelo transmissor para lhe enviar um quadro.

O método de controle de acesso TDMA-C (Time Division Multiple Access With a Control Channel) [Bogineni 92] foi também desenvolvido para a topologia em estrela passiva.

O TDMA-C pressupõe que os nós possuam um transmissor sintonizável e dois receptores, sendo um para monitorar um canal de controle e o outro para ser sintonizado em um dos canais de comprimento de onda usados para transmitir dados.

Cada nó adicionalmente possui um mini-slot dedicado, em um ciclo no canal de controle. Um mini-slot carrega o endereço do destinatário e o número do canal no qual um quadro será transmitido. Os quadros possuem tamanho variável. Cada nó tem permissão para transmitir um quadro por ciclo.

Todos os nós mantêm duas tabelas que refletem o estado dos nós de destino e dos canais de comprimento de onda, respectivamente. Essa informação é deduzida da observação dos mini-slots no canal de controle.

Depois de inspecionar suas tabelas, um nó que deseja transmitir, inicialmente, sintoniza no canal de controle e preenche seu mini-slot no sentido de avisar o nó receptor que irá lhe enviar um quadro através do canal especificado no mini-slot. Depois disso, o transmissor sintoniza no canal de comprimento de onda selecionado e transmite um quadro.

Um nó, ao identificar seu endereço em um mini-slot no canal de controle, lê no mesmo mini-slot a identificação do canal de comprimento de onda que será usado pelo transmissor para lhe enviar um quadro e ajusta seu receptor para o referido comprimento de onda.

A rede AMTRAC é também multicanal, utilizando a topologia em barra dobrada [Chlamtac 88].

Cada nó ajusta seu receptor em um canal de comprimento de onda fixo. Um canal de recepção pode ser de uso exclusivo de um nó ou compartilhado por alguns poucos nós.

Para transmitir, os nós selecionam o canal do destinatário. O controle do acesso simultâneo a um mesmo canal é feito através de um mecanismo semelhante ao usado no CSMA/CA. O acesso é controlado por ciclos com duração constante consistindo em vários mini-slots ou pontos de escalonamento. Um nó possui um mini-slot em cada canal, embora a posição do mini-slot seja diferente em cada um deles. Os nós só podem começar a transmitir nos pontos de escalonamento definidos por seus mini-slots. Quando chega a vez de um nó, ele escuta o meio de TX e, se o canal onde ele deseja transmitir estiver livre, inicia sua transmissão. Se, por outro lado, o canal selecionado estiver ocupado, devido a uma transmissão realizada por outro nó cujo mini-slot está posicionado anteriormente no ciclo, a estação não transmite e espera o próximo ciclo para verificar o estado do canal. Nesse ínterim, o nó pode tentar transmitir em outro canal para outro destinatário.

Na rede em anel Pipeline (Chlamtac 93], cada nó transmite em um comprimento de onda específico. A recepção é realizada através da sintonização no canal de comprimento de onda apropriado (definido pelo transmissor). A transmissão ocorre em slots.

Subcanais de controle com baixa taxa de transmissão são usados para evitar que dois quadros endereçados ao mesmo destinatário sejam transmitidos em canais de transmissão diferentes simultaneamente. A informação transmitida nos subcanais de controle também é utilizada para instruir o receptor sobre o comprimento de onda que ele deve sintonizar para receber o próximo quadro.

Os subcanais de controle podem ficar dentro de um canal de comprimento de onda compartilhado por todos os nós, ou podem ficar espalhados nos canais de comprimento de onda dedicados dos nós. O acesso aos subcanais de controle é baseado em slots que têm a mesma duração de tempo que os slots de dados.

Se um nó deseja transmitir, ele deve monitorar os slots de controle do destinatário alvo no subcanal de controle desse nó. Quando encontra um slot vazio, ele escreve nesse slot a informação de sintonização (o comprimento de onda de seu canal de transmissão), transmitindo um segmento de dados no próximo slot de seu canal de transmissão.

O receptor ao receber a identificação de um canal de transmissão em um de seus slots de controle, sintoniza seu dispositivo de recepção no comprimento de onda desse canal e lê o quadro transportado no próximo slot do canal.

Nos tópicos a seguir será feita uma descrição dos principais protocolos de alta velocidade usados em redes de telecomunicações.

Protocolo síncrono desenvolvido pela IBM em 1974 para atender a arquitetura SNA (Systems Network Architeture) em transmissões half ou full-duplex, com configurações ponto a ponto ou multiponto, em linhas comutadas ou permanentes, trabalhando com uma estrutura de quadros (ou frames), no formato abaixo :

FLAG

8 BITS

ENDEREÇO

8 BITS

CONTROLE

8 BITS

INFORMAÇÃO

8 BITS

FCS

16 BITS

FLAG

8 BITS

Tal protocolo proporciona uma melhor utilização do canal de comunicação por poder operar em full-duplex, permitindo o envio de até 7 quadros consecutivos sem a necessidade de confirmação individual de recebimento de cada quadro por parte da estação receptora (mecanismo de janela de transmissão) . Isso não acontece em protocolos half-duplex (ex: protocolo BSC), onde, para cada mensagem enviada, a estação transmissora fica esperando uma confirmação (positiva ou negativa) da estação receptora. Este tempo de espera do transmissor por uma resposta do receptor é reduzido significativamente em protocolos full-duplex .

- Recuperação de erros através de retransmissão (requisitada ou por decurso de tempo) .

Protocolo desenvolvido pela ISO em 1979 com o objetivo de padronizar um protocolo orientado a bit para transmissão de dados síncronos half ou full-duplex, com configuração ponto a ponto ou multiponto, em linhas comutadas ou permanentes .

- O campo de controle de supervisão, além dos comandos RR, RNR e REJ, possui o comando SREJ (Selective Reject - Rejeição Seletiva) com os bits 3 e 4 assumindo os valores 11 .

- O campo de informações possui tamanho variável, não necessariamente múltiplo de 8 bits, podendo conter de 1 bit até um tamanho máximo em torno de 2 Kbytes .

Internamente à rede RDSI-FL (Rede Digital de Serviços Integrados – Faixa Larga), há a dificuldade da técnica de comutação a ser utilizada. Como os serviços da RDSI-FL possuem as mais variadas características e taxas de transmissão, apesar de todo o desenvolvimento das técnicas de comutação de circuitos, a tecnologia PDH não é capaz de suportar os mais diversos requisitos da RDSI-FL. Por isso, com o desenvolvimento de tecnologia de comutação rápida de pacotes, esta se torna mais adequada à RDSI-FL. Outro problema enfrentado pela RDSI-FL é a diferença das hierarquias (telefônicas) japonesas, americana e européia, de forma a dificultar a interligação entre suar redes telefônicas.

A digitalização do sistema telefônico utiliza o método PCM (Modulação Codificada por Pulsos), que consiste em amostrar o sinal de voz limitado em 4 kHz a uma taxa de 8 kHz (taxa de Nyquist) e representar a amplitude dessas amostras por 8 bits. Assim, é gerada uma taxa de 8000 x 8 = 64 Kbps. Para aproveitar a capacidade de transmissão dos canais disponíveis (que geralmente é maior que 64 Kbps), é utilizada uma técnica de multiplexação no tempo (TDM - Time Division Multiplexing), onde vários sinais podem ser transportados por um único meio físico, intercalando-se bytes (ou octetos) de cada sinal durante o intervalo de transmissão. Por exemplo, a hierarquia européia de 2 Mbps resulta do agrupamento de 30 canais de voz de 64 Kbps (e mais 2 canais de controle) em um único canal de 2048 Kbps. À medida que a demanda telefônica foi crescendo, foram sendo criados novos níveis de multiplexação, formando uma verdadeira hierarquia de multiplexação/transmissão.

Existem diferenças entre as hierarquias americana, européia e japonesa. Multiplicando-se a taxa de transmissão de um nível pelo número de canais a serem agregados, a taxa de transmissão do nível imediatamente superior não é um múltiplo exato da taxa inferior. Isto ocorre devido ao fato de que são inclusos canais de controle, bits de ajuste e de sincronização. Um dos grandes inconvenientes do sistema TDM é que os sinais são provenientes de fontes diferentes, ocorrendo assim uma diferença de sincronismo entre eles, impedindo a multiplexação direta dos tributários (tributários são os canais que carregam sinais dos usuários) e se fazendo necessária a inclusão de bits de ajuste (enchimento ou “stuffing”) pelo multiplexador para compatibilizar a fase e a taxa de transmissão dos canais de voz. Como há esta diferença de freqüência de amostragem entre os sinais, surge o termo Hierarquia Digital Plesiócrona (PDH) - plesios vem do grego "próximo", ou seja, “quase síncrono”. Existem algumas desvantagens que limitam a utilização do PDH como tecnologia de transmissão.

- Dificuldade de inserção e extração de tributários. Para se inserir ou extrair tributários de um sistema PDH é necessária toda uma operação de multiplexação e demultiplexação, tornando-a uma técnica pouco flexível e cara;

- Pouca capacidade de gerenciamento de rede (0,5%) [Brito 96]. Atualmente, devido à necessidade de uma grande capacidade de flexibilidade da rede (devido aos novos serviços), tem-se uma mudança de enfoque nos sistemas de telecomunicações. Migrou-se de uma filosofia baseada na eficiência, onde a avaliação de um sistema era dado em função da sua capacidade de transporte de informações efetivas, para uma filosofia de gerenciamento, onde parte da capacidade de transmissão do sistema é utilizado para a transmissão de informações de gerência, sacrificando-se, assim, a eficiência da rede de forma a ter uma maior confiança e segurança no sistema;

- Falta de padronização. A pouca padronização dos equipamentos utilizados em PDH faz com que a interconexão de sistemas se torne cara e ineficiente.

Devido a esses problemas, procurou-se criar um sistema mais flexível, mas que fosse compatível com o PDH já existente. Esse sistema é o SDH (Synchronous Digital Hierarquy). Paralelamente aos esforços do ITU-T para definir a nova hierarquia de transmissão, as pressões do mercado nos Estados Unidos fizeram com que a Bellcore (Bell Communications Research) apresentasse um padrão para as interfaces utilizadas nas redes telefônicas ópticas. Esse sistema funciona a 51,84 Mbps e se chama SONET (Synchronous Optical Network). Logo depois, o SDH foi padronizado com uma taxa padrão para interface NNI (Network Network Interface) de 155,52 Mbps, mantendo compatibilidade com o SONET.

Veja “APÊNDICE A – Hierarquias Digitais Plesiócronas (PDH) Americana e Européia , Pág. 28 ”

O SDH está alinhado com o SONET em velocidades acima de 155 Mbps e é destinado a network operators (operadores de telecomunicações). Desenhado a pensar no ATM, o SDH possui muitas vantagens sobre as atuais tecnologias de transmissão, incluindo a flexibilidade na gestão da transmissão, a reconfiguração e o controle de comutação de taxas superiores a 622 Mbps (até 10 Gbps). Contrariamente ao SONET, as taxas de transmissão do SDH são baseadas em múltiplos exatos de 155 Mbps. O padrão SDH possui como principais características

- arquitetura flexível, capaz de se adaptar às futuras aplicações (como RDSI-FL) com taxas variáveis;

- inclui no padrão funções de extensão, operação e manutenção (OAM - Operation and Maintenance);

- simplificação da interface com comutadores e multiplexadores devido à sua estrutura síncrona;

O quadro básico SDH possui 2430 bytes transmitidos a cada 125 μs, resultando em uma taxa de 155,52 Mbps (2430 bytes/quadro x 8 bits/quadro x 8000 quadros/seg. = 155,52 Mbps). Logicamente, o quadro pode ser considerado uma matriz de 9 filas de 270 bytes cada, sendo que cada fila é transmitida por vez. Como já vimos anteriormente, em um sistema telefônico convencional, para se incluir ou retirar um tributário, há todo um processo de demultiplexação. Para facilitar isso, o SDH faz uso de apontadores para acessar, remover e inserir informações em um canal. Esses ponteiros estão contidos no cabeçalho do quadro (porém não fazem parte deste) e possuem referências à estrutura de multiplexação dos canais neste quadro. O Virtual Container (VC) é utilizado para o transporte dos tributários. Ele é transmitido fim-a-fim na rede, sendo montado e desmontado apenas uma vez. O Virtual Container é formado pelo Container (C-4) e pelo Path Overhead. O Container (C-4) possui uma capacidade de 149,76 Mbps (para o caso do transporte de um tributário de 140 Mbps) e pode conter também Path Overhead 's de mais baixa ordem (caso transmita outros tipos de tributários diferentes, de taxas menores). O Path Overhead (de alta ordem) provê serviços de monitoração de alarme e monitoração de performance. O Section Overhead é um cabeçalho que provê facilidades para suportar e manter o transporte de um VC na rede, sendo que pode sofrer alterações ao longo do percurso.

Os mapeamentos SDH são baseados em ponteiros. Um ponteiro com informações sobre a diferença de fase entre um VC e o STM-1 ou entre o início de um VC e o VC de ordem superior é incluído em cada VC. O ajuste também é realizado por meio de ponteiros.

Nível físico, inclui especificações sobre o tipo da fibra óptica utilizada, detalhes sobre a potência mínima necessária, características de dispersão dos laseres transmissores e a sensibilidade necessária dos receptores. É responsável, ainda, pela conversão eletro-óptica dos sinais.

Responsável pela criação dos quadros SDH, embaralhamento e controle de erro. É processada por todos equipamentos, inclusive os regeneradores.

Cuida da sincronização, multiplexação dos quadros e comutação. É responsável, ainda, pela delimitação de estruturas internas ao envelope de carga. Seu processamento ocorre em todos os equipamentos, exceto os regeneradores.

Responsável pelo transporte de dados fim-a-fim e da sinalização apropriada. Processada apenas nos terminais.

Camadas OSI	Camadas SDH
SESSÃO/APRESENTAÇÃO/APLICAÇÃO	CAMINHO
REDE/TRANSPORTE	LINHA
ENLACE	SESSÃO
FÍSICO	FOTÔNICA

Uma sessão representa, como no SNA, um link estabelecido entre dois receptores e transmissores (porém aqui esses links são ópticos). Para distâncias pequenas, a fibra pode ser ligada diretamente entre usuários, mas se a distância for maior, há a necessidade da utilização de regeneradores. Uma linha é composta de uma ou mais sessões (de modo que a estrutura do canal permanece a mesma), e o path (caminho) é o circuito completo, fim-a-fim.

O Sonet é um standard americano para a transmissão de telecomunicações através de cabos de fibra óptica. Fornece um ambiente de funcionamento standard com protocolos definidos para gestão operacional, aprovisionamento e garantia de performance.

Começando em 51.84 Mbps, a velocidade de transmissão pode ir crescendo em diversos níveis múltiplos desta velocidade (chamados Optical Carrier – OC – levels) até atingir velocidades de 10 Gbits/s (OC-192 – 9953,28 Mbps). As taxas de transmissão mais freqüentes são: 51.84 Mbps (OC-1), 155.52 Mbps (OC-3), 622.08 Mbps (OC-12), 2,488.32 Mbps (OC-48). Existe um esquema equivalente para fios de cobre que se chama STS-1.

Utilizando tecnologia síncrona multiplexada, o padrão define um conjunto de taxas de transmissão, sinais e interfaces para a transmissão sobre fibra óptica.

O SONET foi proposto em meados dos anos 80 pela Bellcore e foi desenvolvido pelo Committee T1 como um sistema universal de transporte. O ITU-T adotou o SONET como a base para o sistema de transporte SDH (Synchronous Digital Hierarchy). Atualmente o SONET é o subconjunto americano do SDH.

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