3.1.Предпосылки создания SDH. Преимущества SDH. Обобщенная схема мультиплексирования.

3.1.  Предпосылки создания SDH. Преимущества SDH. Обобщенная схема мультиплексирования.

Общие положения

Наиболее современной технологией, используемой в настоящее время для построения сетей связи, является синхронная цифровая иерархия (СЦИ) (Synchronous Digital Hierarchy - SDH). Она обладает существенными преимуществами по сравнению с системами предшествующих поколений, позволяет полностью реализовать возможности волоконно-оптических и радиорелейных линий, создавать гибкие, надежные, удобные для эксплуатации, контроля и управления сети, гарантируя высокое качество связи. Системы SDH обеспечивают скорости передачи от 155 Мбит/с и выше и могут транспортировать как сигналы существующих ЦСП, так и новых перспективных служб, в том числе широкополосных. Аппаратура SDH  является программно управляемой и интегрирует в себе средства преобразования, передачи, оперативного переключения, контроля, управления.

SDH это новые мощные системы передачи, но и не только. Это и принципиальные изменения в сетевой архитектуре, организации управления. Внедрение SDH будет иметь далеко идущие последствия и для сетевых операторов, и для пользователей, и для производителей оборудования.

Предпосылки создания SDH

Хотя ЦСП плезиохронной иерархии были значительным шагом в развитии связи по сравнению с аналоговыми системами, тем не менее ЦСП ПЦИ присущ ряд недостатков.

Во-первых, наличие трех различных иерархий (европейской, североамериканской и японской) крайне затрудняет организацию международной связи.

Во-вторых, в ЦСП ПЦИ затруднен ввод/вывод цифровых потоков в промежуточных пунктах и возникает парадоксальная ситуация, когда для выделения низкоскоростного потока требуется непропорционально большое количество сложного оборудования.

Данный недостаток становится особенно существенным при необходимости частого ввода/вывода цифровых потоков вдоль магистрали.

Кроме того, существенным недостатком ПЦИ является отсутствие средств сетевого автоматизированного контроля и управления, без которых невозможно создать сеть связи, удовлетворяющую современным требованиям к качеству обслуживания и надежности. Такие средства (в ограниченном объеме) имеются в ПЦИ лишь на уровне линий передачи, однако, они не стандартизированы, поэтому разработанные различными производителями оборудования ПЦИ системы контроля и управления линейных трактов несовместимы. Они не способны осуществлять контроль и управление групповыми трактами "из конца в конец" и тем более всей сетью.

При нарушениях синхронизации группового сигнала в ПЦИ сравнительно большое время требуется на многоступенное восстановление синхронизации компонентных потоков.

Преодолеть недостатки, оставаясь в рамках ПЦИ, было невозможно. Поэтому, когда в середине 80-х годов применение волоконно-оптических линий связи позволило существенно повысить скорости передачи, а внедрение цифровых коммутационных станций дало возможность создавать полностью цифровые синхронные сети, началась работа по переходу к SDH.

В качестве линий связи в SDH применяются ВОЛС. Неслучайно американский вариант СЦИ носит название SONET - от английских слов Synchronous Optical NETwork, что переводится как "синхронная оптическая сеть". В европейском варианте SDH возможно использование и радиорелейных линий, которые применяются довольно давно, поэтому достаточно хорошо известны специалистам.

Модель  транспортной сети SDH представлена тремя самостоятельными по своей организации уровнями: среды передачи, трактов (маршрутов передачи информации), каналов на (таблица 3.1).

                                                                                          

                                                                                                       Таблица 3.1  

Уровень кналов

Каналы Е1, Е3, Е4, Ethernet(10M, 100M, 1000M)

Уровень трактов

Нижний порядок VC-12 (LOV-C)

Верхний порядок VC-3, VC-4 (HOV-C)

Уровень среды передачи

Секции

Мультиплексирования

Регенерации

Среда передачи

 

Уровень среды передачи базируется преимущественно на оптоволоконных линиях (среда передачи), в которых создаются секции регенерации цифровых линейных сигналов и секции мультиплексирования цифровых данных. Среда передачи содержит: волоконные световоды в конструкциях различных кабелей; электрооптические преобразователи на передаче и оптоэлектронные преобразователи на приеме; оптические усилители, оптические аттенюаторы и компенсаторы дисперсии; разъёмные и неразъёмные оптические соединители; линейные кодеры и декодеры; оптические модуляторы и оптические детекторы.

Секцией мультиплексирования начинается и заканчивается участок волоконно-оптической системы передачи.

 Секция мультиплексирования может содержать от одного до нескольких участков — секций регенерации, которые необходимы для устранения искажений линейных импульсных сигналов и восстановления их формы и мощности. Секции регенерации и мультиплексирования являются предметом проектных расчетов, построений и технической эксплуатации. Для этого в рамках стандартизации SDH предусмотрены служебные сообщения по контролю качества передачи по битовым ошибкам, служебная связь, каналы управления и синхронизации. Секция мультиплексирования вместе с входящими в неё секциями регенерации может дублироваться с целью гарантированной защиты от повреждений. Для этого дублирующая (защитная) секция оснащается сигналами автоматического переключения за интервал времени не более 50 мс. Сигналы, передаваемые через физическую среду модели сети SDH, представляют собой циклы длительностью 125 мкс, называемые синхронными транспортными модулями STM-N (Synchronous Transport Module) порядка N = 0, 1, 4, 16, 64, 256. Порядок характеризует иерархический уровень и соответствующий скоростной режим передачи.

Уровень трактов сети SDH подразделён на два подуровня: высокого и низкого порядка, стандартно обозначаемых в технической литературе: HOVC (Higher Order Virtual Container)-виртуальный контейнер высшего порядка, и LOVC (Lower Order Virtual Container)-виртуальный контейнер низшего порядка. Виртуальные контейнеры высокого и низкого порядков представляют собой циклические цифровые ёмкости, предоставляемые под загрузку информационными данными с подходящими скоростями. Виртуальные контейнеры низкого порядка могут объединяться для размещения в виртуальные контейнеры высокого порядка.

Понятие «виртуальность» этим цифровым блокам присвоено из-за специальных данных, называемых заголовками, в которых: прописывается уникальный маршрутный идентификатор для адресного переноса каждого контейнера через транспортную сеть от источника информации до получателя; ведется контроль качества передачи из конца в конец и по отдельным участкам маршрута; вставляются сообщения о необходимости защитных переключений; вставляются сообщения о виде информационных данных; поддерживается служебная связь и т.д. Виртуальные контейнеры могут сцепляться для переноса нестандартных информационных нагрузок. Благодаря непрерывной циклической передаче виртуальных контейнеров может поддерживаться однонаправленное и двунаправленное транспортное соединение-тракт или маршрут, рассчитываемое на различную пропускную способность в интересах потребителей транспортных услуг. Эти соединения могут проходить через различные системы передачи SDH (волоконно-оптические и радиорелейные) с различными иерархическими уровнями STM-N.

Уровень каналов сети SDH обеспечивает интерфейсы для пользователей транспортной сети. Учитывая, что транспортная сеть SDH является частью первичной сети связи, на уровне каналов производится согласование с вторичными сетями (пользователями), например, с телефонными сетями через потоки цифровых данных 2,048 Мбит/с (Е1), с сетями Ethernet на скоростях передачи 10, 100 и 1000 Мбит/с через сцепки виртуальных контейнеров и протоколы согласования.

Все процедуры формирования цифровых блоков SDH происходят с использованием единого высокостабильного тактового механизма-тактовой сетевой синхронизации (ТСС). Создание и поддержка всех соединений в сети SDH и контроль всех функций обеспечиваются системой управления, имеющей сеть выделенных каналов связи и средства протокольного взаимодействия через эти каналы.