Устройство SDH сети – терминология, особенности топологии и элементы сети

Основной элемент в такой сети - мультиплексор. Это устройство оснащается определенным количеством портов SDH и PDH. К примеру, такая конфигурация: несколько портов SDH STM-1 (155 Мбит/с) и STM-4 (622 Мбит/с), и порты PDH на 45/34/2 Мбит/с. Порты в SDH мультиплексоре делят на трибутарные и агрегатные. Первые еще называют портами вывода/ввода, а вторые - линейными. Такая терминология выражает концепцию топологии SDH сети, где есть четко определенная магистраль (цепь, или кольцо), по которой идут потоки данных, исходящие от пользователей через порты вывода/ввода (то есть, данные втекают в общий поток, откуда и пошло tributary - "приток").

Мультиплексоры технологии SDH можно разделить на Add-drop Multiplexor (с интерфейсом ввода/вывода, ADM) и Terminal Multiplexor (терминальный, ТМ). Отличаются они не составом портов, а расположением мультиплексора в SDH сети. Терминальный мультиплексор предназначается для завершения агрегатных каналов, мультиплексируя (соединяя) трибутарные потоки. Мультиплексор "ввод/вывод" находится на промежутке сети (смешанная топология, цепь или кольцо) и транзитно передает агрегатные каналы. Все данные трибутарных каналов при этом вводятся/выводятся из агрегатного канала. Агрегатные порты в мультиплексоре могут работать на скорости, максимальной для описанной модели (STM-N) и ее значение характеризует мультиплексор в целом (например, мультиплексор STM-64 или же STM-4).

Так же в сетях SDH желательно размещать регенераторы, которые нужны для преодоления максимальных расстояний между мультиплексорами (потому как  работа TM и ADM зависит от затуханий оптоволоконного кабеля, чувствительности конкретных приемников и мощности оптопередатчиков самих мультиплексоров). Регенератор позволяет преобразовать оптосигнал в электрический и сделать обратное, восстановив временные свойства и форму сигнала, которые приходят в слегка искаженном виде. Но, SDH регенераторы - не частое явление, так как их стоимость почти сравнивается с мультиплексорами, а функционал совершенно разный.

Разобрать стек протоколов в SDH сетях можно на 4 уровня.

1. Физический уровень. Название в стандарте - фотонный (photonic); производит кодирование бит информации при помощи модуляции света. Кодируется оптический сигнал с применением потенциального кода NRZ, плюс которого - самосинхронизация сигнала.

2. Section - уровень секции. Сохраняет целостность физики сети. В технологии SDH секция - это прямой (непрерывный) отрезок оптоволоконного кабеля, которым пара SDH/SONET устройств соединяется друг с другом (к примеру, регенератор и мультиплексор, или пара "регенератор-регенератор"). Часто встречается название "регенераторная секция", так как от конечных устройств на этом уровне не требуется мультиплексирование потока. В регенераторных частях протокол тестирует секцию и производит административный контроль при помощи анализа служебной информации  части заголовка кадра (RSOH-части, заголовка регенераторной секции).

3. Line - уровень линии. Передает данные между двумя мультиплексирующими устройствами в сети. На линии протокол обрабатывает кадры на уровнях STS-n, выполняя разные операции по демультиплексированию и мультиплексированию, а так же удаляя или вставляя пользовательские данные. Так же протокол позволяет произвести операцию по реконфигурированию сети при отказе определенного элемента - порта, оптоволокна или мультиплексора, что дает возможность свести к минимуму простой сети в каких-либо ситуациях. Эту линию часто называют мультиплексной частью.

4. Path - уровень тракта. Производит контроль доставки данных между конечными пользователями в SDH сети. Такой путь (тракт) - это виртуальное составное соединение между определенными пользователями. Протокол тракта принимает данные пользователя, к примеру, в E1 формате, и преобразовывает их в STM-N синхронные кадры.

Для сетей SDH характерны различные топологии связи, например, кольцо или шина, однако чаще всего встречается топология ячеек, как наиболее близкая к полносвязной.

SDH кольцо состоит из мультиплексоров вывода/ввода, имеющих минимум два агрегатных порта. Ввод/вывод пользовательских потоков происходит через трибутарные порты, составляя соединения "точка-точка" (примеров таких соединений - множество, и их легко найти в сети). Кольцо - это классическая топология, отличающаяся постоянной работой и практически 100%-ной отказоустойчивостью - вывод из строя мультиплексора или обрыв кабеля не скажется на соединении (если после этого перенаправить поток в противоположном направлении). Стандартное кольцо по рекомендуемым инструкциям строится на основе кабеля с двумя оптическими волокнами, но иногда в силу надежности и увеличения пропускной способности применяют четыре оптоволокна.

Шина - это последовательное соединение мультиплексоров. Два оконечных мультиплексора шины - терминальные, остальные, входящие в сеть - мультиплексоры ввода/вывода. Обычно применение сети с шинной топологией обусловливается географическим расположением узлов, к примеру, если они идут вдоль трубопровода или железной дороги. Хотя, в таком случае для достижения более высокого уровня отказоустойчивости можно применить плоское кольцо, поскольку его плюсами являются два дополнительных волокна в кабеле магистрали и по одному добавочному агрегатному порту в терминальных мультиплексорах.

Часто описанные выше базовые топологии комбинируются при создании разветвленной многоуровневой SDH сети, в которой могут появиться и радиально-кольцевые топологии, и соединения "кольцо-кольцо" и прочие инженерные решения. В больших сетях SDH применяется ячеистая топология, в которой между мультиплексорами имеется много взаимосвязей, а надежность и производительность сети становится в разы выше.