Согласно определению рекомендации G.707, SDH – это цифровая транспортная структура, стандартизированная для переноса через физические сети адаптированной нагрузки (трафика) в виде синхронных транспортных блоков (модулей) STM (Synchronous Transport Module) а также интерфейсы узлов сети.

SDH обеспечивает мультиплексирование низкоскоростных цифровых сигналов в высокоскоростные и передачу информации с высокой эффективностью. Системы SDH могут транспортировать сигналы PDH, а также всех действующих и перспективных служб, в том числе широкополосной цифровой сети с интеграцией услуг (Broadband Integrated Services Digital Network, В-ISDN), использующей асинхронный способ переноса (Asynchronous Transfer Mode, АТМ).

Аппаратура SDH является программно управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления. SDH – это не только новые мощные системы передачи, но и принципиальные изменения в сетевой архитектуре, организации управления. Внедрение SDH произвело далеко идущие последствия и для сетевых операторов, и для пользователей, и для производителей оборудования.

Можно выделить пять основных достоинств SDH.

1. Современная компонентная база

Развитие SDH неразрывно связано с научно-техническим прогрессом. Все передовые научные достижения – высококачественные оптические волокна, эффективные приемники и передатчики оптического излучения (полупроводниковые лазеры и высокочувствительные фотодиоды), пленочные интегральные микросхемы, новейшие программы для работы чипов, оптические безинерционные коммутаторы используются в синхронных сетях SDH.

С развитием оптической связи наибольшее применение получил диапазон, называемый ближней инфракрасной зоной, который имеет границы 0,81,6 мкм [4].

Вычислим граничные частоты данного диапазона и по формуле

, (1.1)

где с – скорость света в вакууме, округляемая до величины 3·10⁸ м/с;

– граничная длина волны, м.

Гц

Гц

Определим полосу пропускания данного диапазона по формуле

(1.2)

=3.75·10¹⁴–1.875·10¹⁴ = 1.875·10¹⁴200·10¹² Гц = 200 ТГц.

Рассчитаем число каналов тональной частоты (Δf_ТЧ=4 кГц) в данной полосе

(1.3)

То есть в используемой части оптического диапазона можно теоретически обеспечить около 50 миллиардов каналов. Хотя на данный момент реальной скоростью передачи является 10 Тбит/с, можно сказать, что скорость передачи практически перестала быть ограниченной. При необходимости можно обеспечивать каналы с очень высокой пропускной способностью.

При этом длина регенерационного участка является значительно большей, чем при использовании металлических кабелей: l_РУ 60120 êм, а при использовании оптических усилителей до 250 км.

2. Большая емкость дополнительных информационных каналов

В системах SDH организовано огромное число дополнительных информационных каналов. Которые используют глубокую автоматизацию функций контроля, управления и обслуживания (Operation Administration & Maintenance; OAM) сети, что повышает надежность и достоверность передачи информации по сети с одновременным снижением эксплуатационных затрат при этом делая сеть более живучей.

Данные каналы выполняют множество функций: управление конфигурацией сети, отслеживание и регистрация аварийных ситуаций, а также средства поддержки тестирования каналов. Обеспечивается лучшее управление и самодиагностика первичной сети. Наличие служебных битов позволяет: контролировать прохождение потоков по сети и обеспечивать качество услуги "абонент-абонент"; контролировать состояние элементов сети; организовывать управление сетью (реконфигурация, функции самовосстанавливающейся сети при авариях).

Также технология SDH является неотъемлемой частью сети управления со встроенными каналами управления и функциями управления, предусмотренными отдельной концепцией ITU-T TMN (Telecommunication Management Network – сеть управления электросвязью).

3. Синхронная передача и мультиплексирование

Все элементы сети SDH работают от одного высокостабильного тактового генератора. Разработана единая тактовая сетевая синхронизация, при этом все сетевые элементы SDH получают эталонную частоту, высокой стабильности. Каждый сетевой элемент SDH может использовать несколько сигналов в качестве источников сигналов синхронизации, что дает при нарушении синхронизации быстрое и безболезненное ее восстановление. Все это способствует применению синхронной передачи. При этом процедуры мультиплексирования в технологии SDH являются синхронными и побайтовыми.

Системы SDH отличает простота процесса мультиплексирования. В SDH предусматривается прямое мультиплексирование и демультиплексирование потоков PDH, называемое также процедурой ввода-вывода. На любом уровне иерархии SDH можно выделять загруженный поток PDH без процедуры пошагового демультиплексирования характерного для систем PDH. На рисунке 1.1 приведено сравнение процедур мультиплексирования и демультиплексирования в системах PDH и SDH на примере выделения в промежуточном пункте компонентного потока E1 из агрегатных потоков E4 и STM-1 соответственно.

Рисунок 1.1. Сравнение процедур мультиплексирования и демультиплексирования в системах PDH и SDH

Система PDH использует принцип плезиохронного мультиплексирования, согласно которому для мультиплексирования, например, четырех потоков Е1 в один поток Е2 производится процедура выравнивания тактовых частот приходящих сигналов методом стаффинга. В результате при демультиплексировании необходимо производить пошаговый процесс восстановления исходных каналов. Для выделения потока E1 в сети PDH из тракта E4 необходимо сначала провести пошаговое демультиплексирование E4-ЕЗ-Е2-Е1, а затем - пошаговое мультиплексирование Е1-Е2-ЕЗ-E4 в каждом пункте выделения потока Е1.

В системе SDH производится синхронное мультиплексирование/ демультиплексирование, которое позволяет организовывать непосредственный доступ к каналам PDH, которые передаются в сети SDH. То есть поток E1 можно выделить непосредственно из потока STM-1 без использования пошаговых преобразований.

В результате применения систем SDH произошло существенное упрощение схемы построения сети и сокращение числа требуемого оборудования, что стало возможным благодаря тому, что SDH-мультиплексор заменил собой по функциональным возможностям стойку мультиплексоров PDH.

Применяемый в SDH принцип формирования цифровых потоков позволяет осуществлять их ввод/вывод в любом необходимом пункте без преобразований всего массива передаваемой полезной информации; выполнять кросс-коммутацию потоков на различных уровнях согласно планируемой конфигурации сети. Синхронная структура блока данных и техника мультиплексирования чередующихся байтов обеспечивают прямой доступ к низкоскоростным каналам. Можно добавлять индивидуальные каналы, ликвидировать или перестраивать их без перерыва трафика, осуществлять местную коммутацию с помощью операторов или выполнять последовательное демультиплексирование. Результатом является быстрое реагирование на запросы заказчика и значительное сокращение оборудования и обслуживающего персонала

4. Высокий уровень стандартизации

Важную роль в технологии SDH играют рекомендации ISU-T серией G.XXX. SDH имеют стандартизированные интерфейсы и структуру мультиплексирования.

Интерфейс – это определенная стандартами граница взаимодействия различных устройств, представленная аппаратно-программными средствами. В SDH используются стандартные электрические (G.703) и оптические (G.957) интерфейсы.

Синхронное мультиплексирование стандартизировано следующими рекомендациями:

G.707 – скорости передачи SDH;

G.708 – интерфейс сетевого узла SDH;

G.709 – структура синхронного мультиплексирования

Высокий уровень стандартизации SDH-технологии позволяет использовать оборудование разных фирм-производителей в одной сети, так называемая "горизонтальная совместимость". При этом стандартные оптические и электрические интерфейсы обеспечивают лучшую совместимость оборудования различных фирм-производителей

Посредством SDH можно легко устанавливать международные подключения и осуществлять гибкое мультиплексирование различной информации. Также стандартизация позволяет объединять системы PDH всех существующих иерархий и обеспечивает с ними полную совместимость.

Также если в первых рекомендациях G.707-709 были стандартизированы только способы размещения сигналов PDH, то в 1993 году в эти рекомендации добавлены способы размещения ячеек ATM. По мере развития SDH и расширении области ее применения добавлялись новые виды сигналов, такие как MAN (Metropolitan Area Network), FDDI LAN (Fibre Distributed Data Interface Local Area Network), HDLC (High-level Data Link Control) (формат, используемый для транспортирования сигналов различных LAN, пакетов IP и других сигналов), что существенно расширяет транспортные возможности SDH.

5. Надежная защита трафика

В ЦСП SDH реализуются высокая степень резервирования линейных трактов и основных блоков.

Обычно, линейный тракт в системах SDH резервируется по схеме 1+1 (один рабочий и один резервный), а блоки по схеме 1:n (один резервный на несколько работающих), в том числе, самые важные по схеме 1:1. При этом обеспечивается высокая надежность сети. В SDH применяется централизованное управление сетью, при помощи которого обеспечивается полный мониторинг состояния каналов и узлов. Системы иерархии SDH образованы таким образом, что можно создавать особые конфигурации проектируемой сети (например, в форме кольца), позволяющие защитить трафик в случае повреждения аппаратуры или линий связи, используя автоматическую перемаршрутизацию каналов при любых аварийных ситуациях на резервный путь.

Также, сети с ЦСП SDH используют, в основном, волоконно-оптические кабели, передача по которым практически не подвергается действию электромагнитных помех.

Выводы по подразделу

SDH позволяет организовать универсальную транспортную систему, охватывающую все участки сети и выполняющую функции как передачи информации, так и контроля и управления. Она рассчитана на транспортирование сигналов PDH, а также всех действующих и перспективных служб, в том числе широкополосной цифровой сети с интеграцией услуг (В-ISDN), использующей асинхронный способ переноса (АТМ).

ЦСП SDH, работающие по оптическому кабелю значительно повышают скорость передачи цифровой информации, при достаточно большой длине регенерационного участка. SDH обеспечивает огромное число дополнительных информационных каналов, при этом технология SDH является неотъемлемой частью сети управления TMN. В SDH применяется синхронная передача и мультиплексирование, обусловленные синхронизмом от одного стабильного тактового генератора. Осуществляется прямое мультиплексирование потоков PDH таким образом, что их можно выделить на любом уровне иерархии. Технология SDH обладает высоким уровнем стандартизации, что позволяет легко устанавливать международные подключения и осуществлять гибкое мультиплексирование различной информации. В ЦСП SDH обеспечивается надежная защита трафика путем резервирования линейных трактов и основных блоков.

Фактически, при помощи, имеющихся средств SDH, строится сразу три сети:

- информационная, несущая полезную нагрузку;

- управляющая, в соответствии с принципами TMN;

- синхронизирующая, передающая сигналы синхронизации