Wprowadzenie: Inteligentny System Nerwowy Sieci

Kluczowym powodem globalnego sukcesu SDH była nie tylko wysoka przepustowość, ale wbudowana inteligencja. W przeciwieństwie do swojego poprzednika, PDH, który był zasadniczo „prostą rurą do danych”, każdy sygnał SDH przenosi bogaty zestaw informacji dedykowanych do jego własnej Eksploatacji, Administracji i Utrzymania (OAM). Informacje te są przenoszone w bajtach Nagłówka (OH) każdej ramki.

Ta funkcjonalność OAM działa jak rozproszony system nerwowy sieci. Pozwala sieci na ciągłe monitorowanie własnego stanu, wykrywanie i raportowanie błędów w czasie rzeczywistym, komunikację między urządzeniami, a nawet na automatyczne „samoleczenie się” w przypadku awarii. Przekształciło to utrzymanie sieci z reaktywnego, ręcznego procesu w proaktywny i zautomatyzowany.

Warstwowy Model OAM: Monitorowanie w Każdej Skali

Filozofia zarządzania w SDH jest hierarchiczna, co odpowiada warstwowej strukturze samej sieci. Funkcje OAM są podzielone na trzy odrębne zakresy, z których każdy jest obsługiwany przez inną część nagłówka.

• Warstwa Sekcji Regeneratorowej: Najniższy poziom, dotyczący fizycznej transmisji sygnału STM w pojedynczym odcinku światłowodu między dwoma sąsiednimi urządzeniami (np. między dwoma regeneratorami lub regeneratorem a multiplekserem). OAM tej warstwy jest obsługiwany przez Nagłówek Sekcji Regeneratorowej (RSOH).
• Warstwa Sekcji Multiplekserowej: Ta warstwa dotyczy integralności grupy ładunków (AUG) podczas jej przechodzenia między dwoma multiplekserami. Sekcja multiplekserowa może obejmować wiele sekcji regeneratorowych. Jej OAM jest obsługiwany przez Nagłówek Sekcji Multiplekserowej (MSOH).
• Warstwa Ścieżki: Najwyższy poziom, dotyczący podróży konkretnego ładunku klienckiego (np. obwodu E1) od punktu wejścia do sieci SDH do punktu wyjścia. Jej OAM jest obsługiwany przez Nagłówek Ścieżki (POH), który podróżuje w sposób przezroczysty z ładunkiem przez sieć.

Monitorowanie Wydajności: Kontrola Kondycji Sieci

Najbardziej podstawową funkcją OAM jest ciągłe monitorowanie jakości transmisji. SDH realizuje to głównie za pomocą mechanizmu zwanego Parzystością z Przeplotem Bitowym (BIP).

Jak Działa BIP?

BIP to potężna metoda wykrywania błędów. Przed transmisją węzeł nadawczy oblicza parzystość danych, a węzeł odbiorczy wykonuje te same obliczenia. Jeśli wyniki się nie zgadzają, oznacza to, że wystąpił błąd. Zamiast jednego prostego bitu parzystości, BIP oblicza parzystość dla wielu „przeplatanych” strumieni bitów, co lepiej wykrywa błędy. Kod BIP-N oznacza, że dane są koncepcyjnie ułożone w N kolumn, a dla każdej kolumny obliczany jest osobny bit parzystości.

• B1 (BIP-8) – Kontrola Błędów Sekcji Regeneratorowej: Znajduje się w RSOH. Bajt B1 w ramce N+1 zawiera BIP-8 obliczony dla wszystkich bajtów całej ramki N (po skramblowaniu). Zapewnia szybką, odcinkową kontrolę integralności łącza fizycznego.
• B2 (BIP-N×24) – Kontrola Błędów Sekcji Multiplekserowej: Znajduje się w MSOH. Jest to znacznie bardziej solidna kontrola błędów. Dla STM-1 jest to BIP-24. Dla STM-4 jest to BIP-96 ($4 \times 24$). Sprawdza błędy na całym łączu między multiplekserami. Jest to podstawowa miara jakości linii.
• B3 (BIP-8) – Kontrola Błędów Ścieżki: Znajduje się w Nagłówku Ścieżki wyższego rzędu (np. VC-4). Jest obliczany tylko dla ładunku poprzedniej ramki Kontenera Wirtualnego. Pozwala to na monitorowanie wydajności konkretnej usługi od końca do końca, w izolacji od błędów na innych ścieżkach w tej samej linii.
• Bajt V5 (BIP-2) – Kontrola Błędów Ścieżki Niższego Rzędu: Dla ładunków o niskiej prędkości, jak E1 (w VC-12), używana jest prostsza, 2-bitowa kontrola BIP, przenoszona w bajcie V5 nagłówka POH niższego rzędu.

Komunikacja o Awariach: Alarmy i Pętle Sprzężenia Zwrotnego

Wykrycie błędu to tylko połowa sukcesu; sieć musi komunikować te awarie innym węzłom, aby można było podjąć działania naprawcze.

Zdalna Sygnalizacja Błędów (REI)

Ten mechanizm zapewnia kluczową pętlę sprzężenia zwrotnego. Gdy węzeł odbiorczy (koniec „zdalny”) używa swojej kontroli BIP (np. B2) i wykrywa błędy w przychodzącym sygnale, musi poinformować węzeł nadawczy (koniec „bliski”), że jest problem.

Czyni to, używając bajtu REI w ramce, którą wysyła z powrotem do źródła. Bajt M1 jest używany dla REI Sekcji Multiplekserowej, a bajt G1 dla REI Ścieżki. Informuje to węzeł nadawczy: „Sygnał, który do mnie wysyłasz, jest uszkodzony.”

Sygnał Wskazania Alarmu (AIS)

AIS to sygnał typu „utrzymania aktywności alarmu” lub „niebieski ekran”, używany do zapobiegania kaskadzie alarmów w sieci.

• Scenariusz: Kabel światłowodowy zostaje przecięty.
• Wykrycie: Pierwszy węzeł sieciowy bezpośrednio za przerwą wykrywa Utratę Sygnału (LOS).
• Działanie: Zamiast pozwolić, aby ta awaria propagowała się dalej, co spowodowałoby, że każdy kolejny węzeł również zgłosiłby alarm LOS, ten pierwszy węzeł generuje i przesyła dalej sygnał AIS. AIS to prawidłowy sygnał STM z poprawnym ramkowaniem, ale jego ładunek i niektóre bajty nagłówka są wypełnione wzorcem samych „1”.
• Efekt: Gdy dalsze węzły odbierają AIS, wiedzą, że awaria miała miejsce przed nimi. Tłumią swoje własne lokalne alarmy (jak LOS), ale raportują odbiór AIS, co pomaga administratorom sieci zlokalizować pierwotne miejsce przerwy.

Zdalna Sygnalizacja Defektu (RDI)

RDI to odpowiednik AIS dla kierunku „w górę rzeki”. Gdy węzeł wykryje awarię (jak LOS lub AIS) na swoim wejściu i zacznie wysyłać AIS „w dół rzeki”, musi również poinformować węzły przed nim, że połączenie jest przerwane. Czyni to, przesyłając sygnał RDI w kierunku przeciwnym. RDI jest przenoszony w bajcie K2 (dla linii) lub G1 (dla ścieżki). Razem AIS i RDI szybko informują całą sieć o lokalizacji i zasięgu awarii.

Wbudowane Kanały Zarządzania

SDH dedykuje znaczną część swojego nagłówka na tworzenie wbudowanych Kanałów Komunikacji Danych (DCC). Działają one jak prywatna, wbudowana sieć zarządzania, która działa równolegle z danymi użytkownika.

• DCC Regeneratora (DCCR): Wykorzystuje bajty D1-D3 do utworzenia kanału $192 \text{ kb/s}$ do zarządzania i sterowania regeneratorami.
• DCC Multipleksera (DCCM): Wykorzystuje bajty D4-D12 do utworzenia szybszego kanału $576 \text{ kb/s}$ do zarządzania bardziej złożonymi urządzeniami, jak ADM i DXC.

Kanały DCC zazwyczaj przenoszą standardowe protokoły sieciowe (takie jak IP), pozwalając centralnemu Systemowi Zarządzania Siecią (NMS) na zdalną konfigurację, monitorowanie i zbieranie alarmów z każdego pojedynczego urządzenia w sieci bez potrzeby tworzenia osobnej, fizycznej infrastruktury zarządzania. Był to rewolucyjny krok naprzód w zarządzalności sieci.