Synchronní digitální hierarchie

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 7. února 2019; kontroly vyžadují 26 úprav .

Synchronní digitální hierarchie (SDH: SDH  - Synchronous Digital Hierarchy , SONET) je systém přenosu dat založený na časové synchronizaci vysílacích a přijímacích zařízení . Standardy SDH definují vlastnosti digitálních signálů , včetně struktury rámců (cyklů), metody multiplexování , hierarchie digitální rychlosti a vzorů kódu rozhraní atd.

Rozhraní

Elektrická rozhraní

Standardizace rozhraní určuje možnost připojení různých zařízení od různých výrobců. Systém SDH poskytuje univerzální standardy pro rozhraní síťových uzlů , včetně standardů na úrovni bitové rychlosti , struktury rámce, metody multiplexování, linkových rozhraní, monitorování a řízení . Proto lze zařízení SDH od různých výrobců snadno připojit a nainstalovat do jedné linky, což nejlépe demonstruje kompatibilitu systému.

Systém SDH poskytuje standardní úrovně informačních struktur, tj. soubor standardních sazeb. Základní úroveň rychlosti je STM-1 (155,52 Mbps ) [1] . Vyšší přenosové rychlosti jsou určeny vynásobením přenosové rychlosti STM-1 4, 16, 64 atd.: STM-4 (622 Mb/s ), STM-16 (2,5 Gb/s ), STM-64 (10 Gb/s ) a STM-256 (40 Gb/s ).

Optická rozhraní

Lineární (optická) rozhraní fungují pomocí univerzálních standardů. Linkový signál je pouze kódovaný ( angl.  scrambled  - encrypt , mix), nedochází k vkládání redundantního kódu.

Kódovací standard  je univerzální. Proto musí být standardní scrambler a descrambler používán jak při příjmu, tak při vysílání. Účelem kódování je přiblížit pravděpodobnost výskytu bitu "1" a bitu "0" 50 %, aby bylo snazší extrahovat hodinový signál z linkového signálu. Protože linkový signál je pouze zakódovaný, odpovídá linková rychlost signálu SDH standardní rychlosti signálu na elektrickém rozhraní SDH. Spotřeba optického výkonu vysílacími lasery tak zůstává nezměněna, je však sníženo jejich uvolňování tepla (jelikož je vyloučena možnost sledování velkého počtu „1“ za sebou), což zvyšuje jejich zdroje . Dalším důvodem, proč se používá kódování, je to, že dlouhá sekvence „1“ („0“) je smyčkou automatického řízení zisku vnímána jako zvýšení (snížení) úrovně vstupního signálu, což může vést k nesprávnému nastavení.

Jak funguje SDH

Procedura omezení zatížení

Veškeré informace v systému SDH jsou přenášeny v kontejnerech. Kontejner jsou strukturovaná data, která jsou předávána v systému. Pokud systém PDH generuje provoz, který je třeba přenést přes systém SDH, pak jsou data PDH, stejně jako SDH, nejprve strukturována do kontejnerů a poté jsou do kontejneru přidány záhlaví a ukazatele, což vede k synchronnímu přenosu STM-1. modul. Kontejnery STM-1 jsou přenášeny po síti v systému SDH různých úrovní (STM-n), ale ve všech případech lze rozpuštěný STM-1 kombinovat pouze s jiným transportním modulem, to znamená, že dochází k multiplexování transportních modulů .

Koncept virtuálního kontejneru

Dalším důležitým konceptem, který přímo souvisí s obecným chápáním technologie SDH, je koncept virtuálního kontejneru VC . V důsledku přidání záhlaví cesty (trasy) do kontejneru se získá virtuální kontejner. Virtuální kontejnery jsou v ideovém a technologickém propojení s kontejnery tak, že kontejner C-12 odpovídá virtuálnímu kontejneru VC-12 ( E1 stream přenos ), C-3  - VC-3 ( E3 stream přenos ), C-4 - VC -4  kontejner (přenos proudu STM-1).

Koncepce trasy

Metoda multiplexování

Protože signály PDH s nízkou rychlostí jsou multiplexovány do struktury rámce vysokorychlostních signálů SDH metodou bajtového multiplexování, je jejich umístění v rámci vysokorychlostního signálu pevné a definované nebo, řekněme, předvídatelné. Signál SDH s nízkou rychlostí, jako je 155 Mbps (STM-1), lze tedy přímo přidat nebo odečíst od signálu s vysokou rychlostí, jako je 2,5 Gbps (STM-16). To zjednodušuje proces multiplexování a demultiplexování signálu a činí hierarchii SDH zvláště vhodnou pro vysokorychlostní a vysokokapacitní přenosové systémy z optických vláken.

Protože byla přijata metoda synchronního multiplexování a flexibilního strukturního mapování, mohou být signály PDH s nízkou rychlostí (např. 2 Mbps) multiplexovány do signálu SDH (STM-N). Jejich umístění v rámci STM-N je také předvídatelné. Proto může být nízkorychlostní přítokový signál (až do signálu DS-0, tj. jeden časový slot PDH , 64 kb/s) přímo přidán nebo extrahován ze signálu STM-N. Všimněte si, že to není totéž jako výše uvedený proces přidávání/extrahování signálu SDH s nízkou rychlostí do/z signálu SDH s vysokou rychlostí. Zde se jedná o přímé přidání/odebrání nízkorychlostního přítokového signálu, jako je 2 Mb/s, 34 Mb/s a 140 Mb/s, do/ze signálu SDH. To eliminuje potřebu velkého počtu zařízení pro multiplexování / demultiplexování (propojených), zlepšuje spolehlivost a snižuje možnost degradace signálu, snižuje náklady, spotřebu energie a složitost zařízení. Přidávání/výběr služeb je dále zjednodušeno.

Tato technika multiplexování pomáhá provádět funkci digitálního křížového propojení ( DXC ) a poskytuje síti výkonnou funkci samoopravy. Účastníky lze dynamicky připojovat podle potřeb a lze provádět monitorování provozu v reálném čase.

Provoz, správa a údržba

Pro funkce provozu, správy a údržby (OAM) je v rámcové struktuře signálu SDH organizováno mnoho bitů . To značně usnadňuje funkci monitorování sítě, tedy automatickou údržbu. Během kódování linky je nutné přidat několik redundantních bitů, aby bylo možné sledovat výkon linky, protože v signálu PDH je organizováno velmi málo bajtů. Například ve struktuře signálového rámce PCM30/32 jsou pro funkce OAM použity pouze bity v TSO a TS16.

Vícenásobné záhlaví v signálech SDH tvoří 1/20 celkového počtu bajtů v rámci. To značně usnadňuje funkci OAM a snižuje náklady na systém údržby, což je velmi důležité, protože představuje významnou část celkových nákladů na zařízení.

Kompatibilita

SDH má vysokou kompatibilitu. To znamená, že přenosová síť SDH a ​​stávající síť PDH mohou spolupracovat při vytvoření přenosové sítě SDH. Síť SDH lze použít k přenosu služeb PDH a také signálů z jiných hierarchií, jako je ATM , Ethernet ( Ethernet over SDH , 10GBASE-W ) a FDDI .

Základní transportní modul (STM-1) pojme tři typy signálů PDH a také signály ATM, FDDI, DQDB. To zajišťuje obousměrnou kompatibilitu a zajišťuje bezproblémový přechod z PDH na SDH az SDH na ATM. Aby se přizpůsobily signály těchto hierarchií, SDH multiplexuje nízkorychlostní signály různých hierarchií do struktury signálového rámce STM-1 na okraji sítě (počáteční bod - vstupní bod) a poté je demultiplexuje na okraji sítě (koncový bod - výstupní bod). Tímto způsobem lze přes přenosovou síť SDH přenášet digitální signály různých hierarchií.

Obrana

V systémech SDH se termín „zabezpečení“ používá k popisu způsobu, jak zlepšit spolehlivost sítě. K tomu se snaží vybudovat všechny sítě SDH ve formě uzavřených kruhů, jejichž přenos probíhá současně v obou směrech. V tomto případě v případě poruchy kabelu síť pokračuje v práci. Na rozdíl od všeobecného přesvědčení jsou tyto funkce dostupné také u zařízení PDH od některých výrobců.

Nevýhodou tohoto zvýšení spolehlivosti je snížení počtu redundantních optických vláken v síťových kabelech.

SONET a SDH používají schémata ochrany: 1+1, 1:N, UPSR, SNCP , BLSR / MS-SPRing [2] .

Poznámky

  1. ↑ Yu. A. Semenov (ITEF-MIPT). 4.3.6 Synchronní spojení SDH/SONET . Získáno 8. září 2017. Archivováno z originálu 10. září 2017.
  2. ↑ Ramaswami, Sivarajan, 2002 , str. 542.

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích