Синхронная цифровая иерархия SDH (Synchronous Digital Hierarchy) – набор иерархических цифровых транспортных структур (циклов), стандартизированных для транспортировки соответственно адаптированной нагрузки для передачи через физическую сеть [5,6,7]. К иерархии цифровых структур относятся:

• синхронные транспортные модули STM-N (Synchronous Transport Module) порядка N = 0, 1, 4, 16, 64, 256;

• виртуальные контейнеры VC-n (Virtual Container) порядка n = 1, 2, 3, 4;

• административные блоки AU-n (Administrative Unit) порядка n = 3, 4;

• транспортные блоки TU-n (Tributary Unit) порядка n = 1, 2, 3;

• контейнеры С-n (Container) порядка n = 1, 2, 3, 4;

Эти цифровые структуры представлены во взаимной связи схемой мультиплексирования (рисунок 1.1).

STM представляет собой информационную структуру, используемую для соединения уровня секции передачи в сети SDH (рисунок 1.3). Базовая структура STM-N представлена тремя составляющими (рисунок 1.2):

• секционными заголовками SOH (Section Overhead);

• указателями административных блоков AU (Administration Unit pointers);

• информационной нагрузкой (Information Payload).

Такая структура образуется каждые 125 мкс и имеет емкость 270´ 9´ N байт (для N = 0 емкость 90´ 9 байт). Т.о. это цикл с байтовой структурой, который в технической литературе называют кадром или фреймом (frame).

В таблице 1.1 представлены иерархические уровни STM-N и соответствующие им скорости передачи.

Рисунок 1.1. Схема мультиплексирования SDH последнего поколения

Рисунок 1.2. Структура цикла STM-N

Таблица 1.1. Иерархия скоростей передачи в SDH

Уровень STM-N	Иерархическая битовая скорость (кбит/с)
0	51 840
1	155 520
4	622 080
16	2 488 320
64	9 953 280
256	39 813 120

Любая из иерархических скоростей STM-N вычисляется простой операцией умножения, например, STM-1 имеет емкость 270 ´ 9 = 2430 байт, которая повторяется 8000 раз за 1 секунду, а число бит составит бит/с. Другие иерархические скорости получаются умножением 155520000 ´N, т.е. на 4, 16, 64 и 256.

Усовершенствованным решением в последней стандартизации стало введение уровней STM-0 и STM-256, а также увеличение числа вариантов создания STM-N. При этом базовыми элементами остались виртуальные контейнеры, иерархия которых также расширилась за счет введения конкатенированных структур VC-4-4c, VC-4-16c, VC-4-64c и VC-4-256c, представленных в таблице 1.2.

С точки зрения стандартов на построение транспортных сетей STM-N и VC-n относятся к различным уровням сети (рисунок 1.3).

Таблица 1.2. Иерархия виртуальных контейнеров в SDH

Тип VC	Скоростной режим, кбит/с	Полезная емкость, кбит/с
VC-11	1664	1600
VC-12	2240	2176
VC-2	6848	6784
VC-3	48 960	48 384
VC-4	150 336	149 760
VC-4-4c	601 344	599 004
VC-4-16c	2 405 376	2 396 160
VC-4-64c	9 621 504	9 584 640
VC-4-256c	38 486 016	38 338 560

Рисунок 1.3. Уровневая модель транспортной сети SDH

В уровневой модели транспортной сети SDH представлены не все компоненты схемы мультиплексирования SDH (рисунок 1.1), т.к. схема мультиплексирования не полностью реализуема в европейских стандартах, например, применительно к контейнерам С-11, С-2, представляющих американские стандартны. Положение VC-3 в качестве тракта верхнего или нижнего порядка определяется схемой мультиплексирования. Если VC-3 входит по схеме в VC-4, то его относят к нижнему порядку. Если VC-3 входит в AU-3, то его относят к верхнему порядку.
При этом он служит основой формирования для STM-0.

Виртуальные контейнеры VC-n, как и STM-N, представляют собой цифровые циклические структуры с байтовым построением. VC-n отличаются не только емкостью (таблица 1.2), но и временем формирования и рядом других показателей, о которых сообщается ниже. На рисунке 1.4 представлены примеры структур виртуальных контейнеров VC-12, VC-3, VC-4. Заголовки VC-n служат созданию трактов (маршрутов) транспортировки пользовательской нагрузки. В них определяются уникальные адреса источников и приемников данных, контроль качества передачи, обслуживание, управление и защита от повреждений.

Административные (AU-n) и транспортные (TU-n) блоки служат средствами адаптации различных цифровых структур друг к другу. Центральным элементом этих блоков являются указатели, т.е. цифровые блоки данных в которых записываются адреса начали размещения адаптируемой нагрузки, например, VC-4 размещается в AU-4, а VC-12 размещается в TU-12. С помощью указателей (поинтеров, PTR) согласуются различные по скорости передачи цифровые блоки. Благодаря этому VC-12 может смещаться в TU-12 без ухудшения качества доставки информации пользователя и, аналогично, VC-3, VC-4 соответственно в AU-3 и AU-4.

Структуры транспортных и административных блоков представлены на рисунках 1.5, 1.6, 1.7 и 1.8.

Рисунок 1.4. Примеры структур виртуальных контейнеров

Рисунок 1.5. Транспортный блок TU-12

Рисунок 1.6. Транспортный блок TU-3

Рисунок 1.7. Административный блок AU-3

Рисунок 1.8. Административный блок AU-4

Административный блок AU-n представляет собой структуру для адаптации между уровнем тракта верхнего порядка и уровнем секции мультиплексирования. Транспортный блок TU-n представляет собой информационную структуру для адаптации между уровнями трактов верхнего и нижнего порядков. В процессы адаптации входят также процедуры размещения данных в контейнеры С-n (Container). Контейнеры представляют собой информационные структуры, в которые записываются пользовательские данные и производится согласование скоростей на уровне каналов. Составным элементом каждого вида адаптации (TU-n, AU-n) служит группообразование, т.е. формирование информационных структур:

• группового транспортного блока TUG-n, n = 2, 3 (Tributary Unit Group);

• группового административного блока AUG-N, N = 4, 16, 64, 256 (Administrative Unit Group).

На рисунках 1.9, 1.10 представлено формирование TUG-n и AUG-n.

Рисунок 1.9. Формирование TUG-2 и TUG-3

В первой колонке балласта TUG-3 три верхних байта (рисунок 1.9) образуют индикатор нулевого указателя (NPI, Null Pointer Indication) при мультиплексировании TUG-3 из TUG-2. Индикатор NPI представляет собой фиксированный двоичный код, который позволяет отличить TUG-3 от блока TU-3 (рисунок 1.44), загружаемого виртуальным контейнером VC-3.

Рисунок 1.10. Формирование AUG-4xN из 4AUG-Ns

Способ формирования TUG-2, TUG-3, AUG-N единый, представляющий собой синхронное побайтовое мультиплексирование в интервале времени 125 мкс. TUG-2 формируется из 3-х четвертинок TU-12. TUG-3 формируется из 7 TUG-2. AUG-N формируется из 4, 16, 64 или 256 AUG ступенями синхронно побайтно (рисунок 1.1). Присоединение к AUG-N секционных заголовков SOH (рисунок 1.2) создает STM-N. Секционные заголовки RSOH и MSOH, соответственно секций регенерации и мультиплексирования, обеспечивают служебные сигналы уровня среды передачи сети SDH (рисунок 1.3).

Принципы формирования конкатенированных (сцепленных) блоков нагрузки VC-4-4c, VC-4-16c, VC-4-64c, VC-4-256c рассмотрены в последующих разделах.

Конкатенированные контейнеры и контейнеры представляют информационные структуры, формируемые для переноса пользовательской нагрузки. Каждый контейнер С-n, C-X-nс поддерживает различные виды согласования скоростей при загрузке и выгрузке данных пользователя. Например, асинхронная загрузка, синхронная по битам нагрузки, синхронная по байтам нагрузки, синхронная по циклам нагрузки и т.д. Контейнеры отличаются от виртуальных контейнеров отсутствием маршрутных заголовков, обозначаемых в документах РОН (Path Overhead).

Пример взаимосвязи ряда рассмотренных блоков SDH в цепочке Е1(цифровой поток на скорости 2048кбит/с), С-12, VC-12, TU-12, TUG-2, TUG-3, VC-4, AU-4, AUG-1, STM-1 приведен на рисунке 1.11.

Рисунок 1.11. Мультиплексирование блоков данных в STM-1