Плезиохронная и синхронная цифровые иерархии

Плезиохронная цифровая иерархия (Plesiochronous Digital Hierarchy; PDH) была разработана около 40 лет назад в лаборатории Bell Labs и предназначалась для передачи голосовой информации через каналы связи. Разработчики рассчи­тывали получить значительное повышение эффективности связи в городах. Как видно из названия, при использовании этой технологии формируется иерархия из цифровых каналов (Digital Stream, DS), каждому из которых назначен уро­вень и номер. Цифровые потоки с меньшими номерами мультиплексируются в потоки с большими номерами с определенным сдвигом частоты.

Синхронная цифровая иерархия (Synchronous Digital Hierarchy, SDH) — это система передачи, определенная комитетом ITU (бывший CCITT) в 1988 году. Первоначально разработчики SDH предлагали рассматривать эту технологию в качестве всеобщего всемирного стандарта и заменить ею существующую и уже устаревшую передающую инфраструктуру национальных и интернациональных сетей. Спецификация SDH описывает передачу кадров на физическом уровне эталонной модели OSI и может использоваться как один из транспортных меха­низмов для технологии ATM.

В табл. 1.2 показаны уровни иерархии SDH.

Таблица 1.2. Уровни иерархии SDH

Уровень	Скорость передачи (Мбит/с)
STM-0 или STM-1/3	51.84
STM-1	155.52
STM-4	622.08
STM-16	2488.32

Основное достоинство SDH, по сравнению со старой структурой PDH, за­ключается в прозрачности процесса мультиплексирования. Это означает, что ба­зовый канал со скоростью 64 Кбит/с может быть выделен напрямую из уровней высшей иерархии SDH (в настоящее время 2.4 Гбит/с) и наоборот. По этой причине принцип функционирования сети SDH часто называется однофазным мультиплексированием, что отличается от сети PDH, в которой прямая локализа­ция определенного коммуникационного канала (например, канала со скоростью 64 Кбит/с) в мультиплексированных каналах второго или третьего уровня иерархии (например, 140 Мбит/с) невозможна. Плезиохронный мультиплексор должен демультиплексировать весь поток информации для выделения несколь­ких компонентов сигналов, а затем выполнить процедуру мультиплексирования заново. Мультиплексор SDH выделяет необходимые составляющие сигнала, не разбирая весь поток. При сравнении с технологией PDH, SDH позволяет избе­жать использования большого числа дорогих мультиплексирующих и демультиплексирующих устройств и разрабатывать более гибкую структуру сети.

Важными качествами SDH являются централизованное управление сетью с обеспечением полного мониторинга состояния каналов и узлов и автоматиче­ское исключение неисправного оборудования с перемаршрутизацией каналов, что резко повышает надежность сети в целом.

Мультиплексор SDH имеет две группы интерфейсов: пользовательскую и аг­регатную. Первая группа предназначена для создания пользовательской струк­туры, а агрегатная — для создания линейных межузловых соединений. Эти интерфейсы позволяют создать три топологии: кольцо, цепочка и точка-точка. На их основе можно строить сеть мультиплексоров практически любого масш­таба. В идеале такая сеть состоит из нескольких уровней. На первом уровне осуществляется доступ пользователей к сети, которые через согласующие устрой­ства (модемы) подключаются к мультиплексорам первого уровня. На данном уровне используются, как правило, мультиплексоры STM-1. Второй уровень построен на мультиплексорах STM-4 и отвечает за сбор потоков информации от первого уровня. Третий уровень выполняет транспортные функции и строится на мультиплексорах STM-16. Он собирает потоки информации от второго уров­ня и транспортирует их далее.

Первый уровень иерархии SDH известен как STM-1 и состоит из кадра дли­ной 2430 байт, который передается со скоростью 155.52 Мбит/с. Время, требуе­мое для передачи кадра STM-1, составляет 125 мс. Кадр STM-1 разделяется на девять рядов, каждый из которых имеет размер 270 байт. Первые девять байт каждого ряда занимает секционная служебная нагрузка (Section OverHead — SOH) (рис. 1.4). Байты SOH содержат информацию, которая служит для проверки правильности передачи между двумя узлами в сети SDH. Учитывая секционную служебную нагрузку, можно вычислить, что скорость передачи полезных данных в кадрах STM-1 составляет 150.34 Мбит/с.

В показанном на рис. 1.4 кадре STM-1 данные располагаются при передаче в так называемых контейнерах. Размер контейнера (9260 = 2340 байт) не кратен размеру ячейки. Поэтому отдельные ячейки могут располагаться в двух смеж­ных контейнерах. Ячейки заполняют контейнер слева направо, сверху вниз. Формирование кадра более высокого уровня происходит на более высоком уров­не мультиплексирования. В этом кадре как бы «сцепляются» несколько контей­неров с данными кадра STM-1.