Введение
SDH (Synchronous Digital Hierarchy) и SONET (Synchronous Optical Network) – это международные стандарты синхронной мультиплексной передачи цифровых данных по оптоволоконным каналам связи. SDH – европейский стандарт, принятый ITU-T (G.707), SONET – его североамериканский эквивалент, разработанный Bellcore (ныне Telcordia) и стандартизированный ANSI.
Оба стандарта обеспечивают синхронную передачу: данные передаются в строго определённые временные слоты с использованием единого тактового генератора. Это кардинально отличает SDH/SONET от асинхронных технологий PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), где накапливалось смещение тактовых частот.
История и контекст
До SDH/SONET операторы использовали технологию PDH (Плезиохронная цифровая иерархия), разработанную в 1960-х. PDH имел существенный недостаток: для доступа к низкоскоростным каналам внутри высокоскоростного потока требовалась полная демультиплексация всего сигнала.
В 1984 году Bellcore начала разработку SONET как решения для операторских сетей нового поколения. В 1988 году ITU-T адаптировал SONET в форму SDH, сделав его международным стандартом. В 1990-х SDH/SONET стал доминирующей технологией магистральных сетей во всём мире.
С появлением OTN (Optical Transport Network, ITU-T G.709) и технологии DWDM в 2000-е годы SDH/SONET начал вытесняться более эффективными решениями, однако по-прежнему широко используется в устаревших и переходных сетях.
Как это работает
SDH использует синхронную иерархию фреймов. Базовая единица – STM-1 (Synchronous Transport Module level 1) с пропускной способностью 155,52 Мбит/с. Более высокие уровни образуются мультиплексированием:
- STM-1 = 155,52 Мбит/с (эквивалент SONET OC-3/STS-3)
- STM-4 = 622,08 Мбит/с (OC-12)
- STM-16 = 2 488,32 Мбит/с = 2,5 Гбит/с (OC-48)
- STM-64 = 9 953,28 Мбит/с ≈ 10 Гбит/с (OC-192)
- STM-256 = 39 813,12 Мбит/с ≈ 40 Гбит/с (OC-768)
Базовая единица SONET – OC-1 (Optical Carrier level 1) = 51,84 Мбит/с, что составляет ⅓ от STM-1. Поэтому STM-1 = OC-3.
Каждый SDH-фрейм (STM-N) имеет структуру 270×N столбцов и 9 строк байтов. Фреймы повторяются с частотой 8000 раз/сек (период 125 мкс). Фрейм содержит заголовок SOH (Section Overhead) для управления и полезную нагрузку VC (Virtual Container).
Ключевые преимущества SDH перед PDH
- Прямой доступ к трибутарным сигналам – возможность добавления/выделения низкоскоростных каналов без полной демультиплексации (ADM – Add-Drop Multiplexer).
- Встроенное управление – богатый набор служебных каналов (OAM&P).
- Кольцевая защита – автоматическое переключение при отказе за 50 мс (MSP/APS).
- Синхронность – единый опорный тактовый сигнал исключает накопление ошибок.
- Стандартизированные оптические интерфейсы – оборудование разных производителей совместимо.
Где применяется
- Транспортные сети операторов – магистральные и региональные сети телекоммуникационных компаний.
- Корпоративные WAN – выделенные каналы для крупных предприятий.
- Передача телевизионного сигнала – транспорт видео в вещательных сетях.
- Синхронизация GSM/3G – тактирование базовых станций сотовой связи.
- Банки и финансовые организации – надёжные выделенные каналы для межбанковских операций.
Связь с другими понятиями
SDH/SONET является транспортным уровнем для множества протоколов: ATM использовал SDH как физический транспорт в 1990-е. Технология DWDM значительно увеличивает ёмкость физических волокон, поверх которых работает SDH. OTN (G.709) является следующим поколением, добавляющим FEC и поддержку Ethernet нативно. В России SDH-оборудование поставляли Huawei, Ericsson, Nokia, Cisco (ONS), ECI и отечественный НТЦ Протей.