SDH - существующая технология

Магистраль "Астана - Кокшетау " имеет протяженность в 310 км, пересекает Республику Казахстан с юга на север, вдоль магистральной дороги А-1. Так же есть другой путь с протяженностью 418 км через М-36 и R-214. На yчастках "Астана - Кокшетау" существует система передачи SDH STM-16 с общей пропускной способностью 2488,32 мбит/с, которой не хватает пользователям сотового оператора, по причине стремительного роста объема трафика передачи данных и передача голоса. В итоге, данная технология не до конца удовлетворяет и не будет удовлетворять условиям в дальнейшем будущем, что и послужило причиной модернизации.

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) - синхронная цифровая иерархия - технология передачи высокоскоростных данных на большие расстояния с использованием в качестве физической среды проводных, оптических и радиолиний связи. Данная технология пришла на смену PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), которая обладала существенным недостатком: сложностью выделения из высокоскоростных потоков низкоскоростных трибутарных каналов. Причина заключается в том, что потоки более высокого уровня в PDH получаются путем последовательного мультиплексирования. Соответственно, для выделения потока необходимо развертывать весь поток, т.е. проводить операцию демультиплексирования. При этом придется устанавливать дорогостоящее оборудование в каждом пункте, где необходима такая процедур, что значительно увеличивает стоимость строительства и эксплуатации высокоскоростных линий PDH. Технология SDH призвана решить эту проблему. Скорости для SDH уже не ограничиваются 500 Мбит/сек, как это было в PDH. Пример сети SDH с промежуточным извлечением потока Е1 из потока STM-4 показан на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 Схема построения сети SDH

Рассмотрим принципы построения синхронной цифровой иерархии. Скорость самого медленного цифрового потока в SDH, получившего название STM-1, составляет 155,52 Мбит/сек. Вся полезная нагрузка передается в, так называемом, виртуальном контейнере VC. Информация может быть загружена либо непосредственно в контейнер, либо если речь идет о потоках PDH, то используются дополнительные промежуточные контейнеры, возможно не с одним уровнем вложения. В любом случае в итоге, вся информация должна быть размещена в пределах виртуального контейнера STM-1.

К каждому виртуальному контейнеру добавляется заголовок, который несет в себе служебную информацию: адресную информацию, информацию для обнаружения ошибок, данные о полезной нагрузке и т.д. Контейнеры всегда имеют фиксированную длину. Для получения более высокой скорости применяется мультиплексирование 4-х потоков STM-1 в один поток STM-4.

Таким образом, удается получить скорость 622,08 Мбит/сек. Для получения еще большей скорости применяется еще одно мультиплексирование четырех STM-4 в один поток STM-16, для передачи которого требуется скорость 2488,32 Мбит/сек и т.д. Общая схема увеличения скорости: четыре STM-N мультиплексируются в один STM-4хN. В отличие от PDH общая схема мультиплексирования неизменна для любых скоростей. В таблице 1 ниже представлены первые шесть уровней иерархии SDH на таблице 1.1.[2]

Таблица 1.1 - Уровни иерархии SDH

Причем SDH не ограничена STM-1024. На текущий момент основным ограничением для повышения скорости SDH являются максимально возможные скорости существующих технологий передачи данных. Теоретически, цифровую синхронную иерархию можно продолжать и дальше до бесконечности.

Обоснование выбора топологии сети или проблема с отказоустойчивостью

Требования выдвигаемые к зоновым сетям связи не могут быть удовлетворены сетями с древовидной и звездообразной топологией, т.к. именно на этом уровне риск повреждения кабеля и как следствие перерыва связи очень велик. По этой причине, соединения между отдельными станциями удваиваются и направляются по различным путям прохождения сигнала. Соединение станций, показанное на рисунке 2.2, образует кольцо.

Рисунок 2.2 Одинарное кольцо

Соединение внутри кольца устанавливается, путем информирования соответствующей станции, какая часть STM-N сигнала (какой тайм-слот), будет использована для установления соединения.

Проблема перерыва связи в результате обрыва кабеля может быть решена созданием второго кольца, при этом передается та же самая информация, но в противоположном направлении.

Рисунок 2.3 Двойное кольцо

Так как при такой конфигурации, каждая станция принимает и передает одну и ту же информацию с двух направлений (горячий резерв), то при обрыве на линии, станции остается лишь переключить трафик на резервный путь на рисунке 2.3. Это должно производится автоматически и так быстро, чтобы полная работоспособность кольца сохранялась.

Рисунок 2.4 Разорванное двойное кольцо

Если такое повреждение, как обрыв кабеля, восстанавливается сетью самостоятельно, то эта сеть называется самовосстанавливающейся. Подобные самовосстанавливающиеся топологии могут применяться и на сетях связи большой протяженности на рисунке 2.4.

Рисунок 2.5 Соединение двух двойных колец

Надежность и удобство эксплуатации сети передачи, это два важнейших аспекта, которые следует учитывать при установке SDH мультиплексоров на рисунке 2.5. К сожалению ограничивающим фактором для повышения надежности сетей связи является избыточность, а как следствие и удорожание строительства сети. Под избыточностью понимается необходимость резервирования определенных участков сети, которое в зависимости от типа, может охватывать аппаратуру передачи в целом, отдельные блоки мультиплексора, линейное хозяйство. Это производится автоматически и так быстро, чтобы полная работоспособность кольца сохранялась. соединения между отдельными станциями удваиваются и направляются по различным путям прохождения сигнала.[3]