Zalety SDH nad PDH

Wprowadzenie: struktura SDH względem PDH

Przed standaryzacją SDH i SONET transport cyfrowy o dużej przepływności korzystał z Plezjochronicznej Hierarchii Cyfrowej (PDH). Poszczególne poziomy PDH miały własne przepływności i struktury ramek, a zegary strumieni były tylko zbliżone. Dostęp do pojedynczego kanału w strumieniu wyższego poziomu wymagał kolejnych operacji demultipleksacji. Zbiorczy strumień trzeba było otworzyć przez kolejne poziomy hierarchii przed uzyskaniem dostępu do sygnału niższego rzędu.

SDH uporządkowało te funkcje przez wspólne struktury ramek, wskaźniki kontenerów, przeplot bajtowy i pola narzutu. Elementy te ułatwiły dostęp do niższych poziomów, przekazywanie ruchu oraz monitorowanie odcinków i ścieżek. Wprowadzenie synchronicznej hierarchii i standardowych interfejsów ograniczyło liczbę konwersji między urządzeniami, a rozbudowany narzut udostępnił informacje potrzebne do zarządzania transmisją. Poniższe przykłady odnoszą te mechanizmy do konkretnych różnic między PDH i SDH. G.707 określa także mapowania sygnałów klienckich i funkcje narzutu dla interfejsu węzła SDH.

Zaleta 1: multipleksacja dodająco-odejmująca

SDH ułatwia dostęp do kanałów o niższej przepływności umieszczonych w strumieniu wyższego poziomu. W PDH taki dostęp wymagał kolejnych etapów demultipleksacji. Węzeł pobierający T1 z DS3 musiał więc przetworzyć poziomy DS3, DS2 i T1 przed wydzieleniem wybranego kanału.

Ograniczenie PDH: dostęp do niższych poziomów

Uzyskanie pojedynczego kanału E1 o przepływności 2,048 Mb/s ze strumienia E4 o przepływności 139,264 Mb/s wymagało w PDH pełnej, wielostopniowej demultipleksacji. Kolejne poziomy miały przepływności E3 34,368 Mb/s i E2 8,448 Mb/s:

1. Cały sygnał E4 o przepływności 139,264 Mb/s musiał zostać doprowadzony do demultipleksera.
2. Sygnał E4 był demultipleksowany na cztery składowe strumienie E3 po 34,368 Mb/s.
3. Właściwy strumień E3 był demultipleksowany na cztery strumienie E2 po 8,448 Mb/s.
4. Właściwy strumień E2 był demultipleksowany na cztery strumienie E1 po 2,048 Mb/s.
5. Dopiero wtedy można było wyodrębnić pożądany kanał E1.

Przekazanie pozostałego ruchu wymagało odtworzenia strumienia wyższego poziomu po zakończeniu demultipleksacji. W węzłach pośrednich stosowano więc zestawy multiplekserów i demultiplekserów, co zwiększało liczbę urządzeń oraz pracochłonność utrzymania.

Rozwiązanie SDH: wskaźniki i przeplot bajtowy

SDH wykorzystuje w tym celu dwa mechanizmy:

• Przeplot bajtowy: Sygnały o niższej przepływności są umieszczane w strukturze wyższego poziomu według ustalonej kolejności bajtów. Reguły przeplotu wyznaczają położenie elementów w każdej ramce.
• Wskaźniki: Wskaźniki AU i TU zawierają wartość przesunięcia początku VC względem ramki warstwy nadrzędnej. Urządzenie odbiorcze wykorzystuje ją do odszukania początku kontenera.

Multiplekser Dodająco-Odejmujący (ADM) odczytuje wskaźniki i może pobrać albo wstawić sygnał dopływowy w odpowiedniej warstwie. Pozostały ruch jest przekazywany przez element sieci. Ogranicza to liczbę etapów demultipleksacji i upraszcza budowę węzłów add-drop, także w topologiach pierścieniowych. Wskaźnik określa przesunięcie VC w ramce warstwy nadrzędnej, a ADM zmienia tylko wybrany sygnał dopływowy.

Zaleta 2: interoperacyjność między sieciami

Ograniczenie PDH: regionalne hierarchie

PDH rozwijało się regionalnie, a poszczególne systemy miały różne przepływności i struktury ramek:

• Europa i większość świata: System E-carrier, oparty na sygnale E1 $(2,048 \text{ Mb/s})$, z 30 kanałami głosowymi.
• Ameryka Północna: System T-carrier, oparty na sygnale T1 $(1,544 \text{ Mb/s})$, z 24 kanałami głosowymi. Japonia stosowała odrębne warianty hierarchii o przepływności 1,544 Mb/s.

Połączenie tych systemów wymagało urządzeń konwertujących przepływności i struktury ramek. Konwersja była potrzebna na styku hierarchii oraz przy przekazywaniu ruchu między sieciami różnych operatorów. Reguły ramek umieszczały także sygnalizację i informacje usługowe w odmiennych pozycjach.

Rozwiązanie SDH i SONET: zgodne przepływności

SONET definiuje bazową przepływność STS-1/OC-1 $(51,840 \text{ Mb/s})$, a jej trzykrotność wynosi $155,520 \text{ Mb/s}$. Tę samą przepływność ma SDH STM-1. OC-3 i STM-1 mają więc zgodną szybkość transportową, lecz nazwy pól oraz część struktur ramki wynikają z odrębnych specyfikacji. Interoperacyjność zapewniają określone mapowania i interfejsy. Zgodna szybkość linii wspiera współpracę, lecz o zgodności decydują także reguły mapowania ramek i pól.

Zaleta 3: zarządzanie i monitoring sieci

Ograniczenie PDH: monitoring i lokalizacja awarii

Sieci PDH udostępniały ograniczone informacje o stanie transmisji. Brak wspólnych pól monitorowania utrudniał ocenę parametrów, lokalizację błędów i zdalną obsługę elementów. Wykrycie usterki często wymagało pomiarów kolejnych odcinków za pomocą zewnętrznego sprzętu.

Rozwiązanie SDH i SONET: narzut OAM

SDH i SONET przenoszą funkcje Eksploatacji, Administracji i Utrzymania (OAM) w polach narzutu ramek. Zakres informacji zależy od warstwy. Narzut obejmuje między innymi pola B1, B2, DCC, APS, MS-RDI oraz B3.

• Monitorowanie wydajności: Bajt B1 służy do kontroli sekcji regeneratorowej, B2 do kontroli sekcji multiplekserowej, a B3 do kontroli ścieżki wyższego rzędu. Wartości BIP pozwalają wykrywać błędy na przypisanym poziomie.
• Kanały komunikacyjne (DCC): Bajty D1-D3 tworzą kanał sekcji regeneratorowej, a D4-D12 kanał sekcji multiplekserowej. Kanały mogą przenosić komunikację zarządzania między elementami SDH. Zakres routingu zależy od konfiguracji i warstwy sieci.
• Alarmy i sygnalizacja: AIS (Sygnał Wskazania Alarmu) oraz RDI (Zdalna Sygnalizacja Defektu) przekazują informację o stanie usługi i defekcie do sąsiednich elementów lub punktu zakończenia. Informacje te mogą być użyte jako kryteria działania ochrony.

Pola te pozwalają rozróżnić błędy sekcji od defektów ścieżki oraz przenosić dane sterujące wzdłuż odcinka transportowego.

Dodatkowe właściwości struktur SDH