Синхрона дигитална хијерархија

С Википедије, слободне енциклопедије

Синхрона дигитална хијерархија (СДХ) представља доминантну технологију за мултиплексирање и пренос дигиталних сигнала у транспортној мрежи, од говора и података до видео сигнала. Настала из потребе да се претходна ПДХ (Плесиохрона дигитална хијерархија) технологија замени јефтинијим и флексибилнијим решењима када су у питању мултиплексирање /демултиплексирање основних дигиталних сигнала (притока), централизовани надзор и управљање, компатибилност рада уређаја од различитих произвођача итд.[1]

Иако је данас СДХ технологија доминантна, са годишњом продајом уређаја у вредности већој од 10 милијарди УС долара, већ се говори о даљој перспективи ове технологије.

Основне карактеристике СДХ технике[уреди | уреди извор]

СДХ технологију карактерише низ посебних решења, специфичних функција и специфичних феномена. У овом делу рада биће кратко размотрене основне карактеристике које се односе на следеће:

Стандардизација СДХ[уреди | уреди извор]

Процес стандардизације СДХ технологоије започела је јуна 1986. године Студијска група XVIII међународног комитета ЦЦИТТ (данашњег УИТ-Т) са циљем да се уведу глобални стандарди које морају да испуне синхрони мултиплексни системи у интерфејсној тачки мрежног чвора. Тај процес је завршен тек новембра 1988. године пошто су претходно експерти Америке, Европе и Азије усаглашавали различите варијанте, углавном засноване на америчком концепту СОНЕТ (Сyнцхроноус Оптицал Нетwорк) са основним протоком од 50 Мб/с. Наиме, тада је коначно усвојен стандард који у суштини подржава СОНЕТ, али код кога основни проток износи 155 Мб/с. У наредној деценији процес стандардизације се ширио од основног решења мултиплексирања ка решењима од значаја за комплетну телекомуникациону транспортну мрежу базирану на СДХ. Данас се може говорити о врло високом нивоу стандардизације који у оквиру ИТУ-Т препорука обухвата следеће :

  • Протоци и начин мултиплексирања: Г.707;
  • Електрични и оптички интерфејси: Г.703, Г.957, Г.958;
  • Функције и протоколи за синхронизацију: Г.781, Г.810, Г.811, Г.812, Г.813;
  • Функционалне целине у уређају: Г.783;
  • СДХ управљање: Г.784, Г.831, M.3000;
  • Архитектура СДХ мрежа: Г.803;
  • Џитер и вондер: Г.825, Г.783;
  • Перформансе преноса: Г.826;
  • Механизми заштите саобраћаја: Г.841;
  • Одржавање: M.2101, M.2110, M.2120.

Још детаљнији ниво стандардизације је подржан од Европског Института за стандардизацију (ЕТСИ).

Структура рама СТМ-1[уреди | уреди извор]

Поред корисног сигнала, преноси се и велики број додатних бајтова (РСОХ, МСОХ, патх оверхеад итд.) чија је функција различита: од надзора и управљања, бајтова за слободну употребу до поинтера (нпр. АУ и ТУ поинтери) за показивање почетка сваког контејнера (нпр. ВЦ-4 и ВЦ-12). Структура рама је направљена на бази принципа временске расподеле канала, трајање рама је 125с, што значи да се заузима фиксни пропусни опсег који зависи од додељеног канала (контејнера) а не од тренутног саобраћаја као код пакетског преноса.

  • Поступак мултиплексирања до основног нивоа СТМ-1 (155Мбит/с). Приточни сигнали (2,34,140 Мбит/с, АТМ итд.), које треба пренети кроз СДХ мрежу, најпре се поступком мапирања смештају у контејнере (нпр. Ц12) чиме се уствари доводе на заједнички такт мреже. Додавањем заглавља пута (патх оверхеад) добијају се виртуелни контејнери (нпр. ВЦ-12) а додавањем поинтера, ТУ групе (нпр. ТУ-12). Даље удруживање се обавља према приказаној шеми. Рамови вишег реда: СТМ-4 (622Мбит/с), СТМ-16 (2.48 Гбит/с), СТМ-64 (10 Гбит/с) се добијају простим учешљавањем бајтова из рамова нижег реда.
  • поинтери

У структури рама СДХ сигнала се поред бајта за синхронизацију рама, оверхеад бајтова и корисног сигнала (паyлоад) налазе и поинтерски бајтови који показују где је почетак корисног сигнала и то посебни поинтери за сваки од контејнера. Тај почетак није фиксан у односу на почетак рама већ се може мењати у зависности од стабилности тактова у НЕ -има. Наиме, поинтери служе да се по принципу изравнања на нивоу бајтова компензује разлика (оффсет) фреквенција и фаза између два НЕ-та тј. да се пређе са једног на други такт.

За пренос 2Мбит/с сигнала, као нејчешће коришћеног интерфејса на улазу у СДХ мрежу, одговоран је ТУ12 поинтер тј. он показује где је почетак корисног сигнала (ВЦ12) унутар ТУ рама (део СДХ рама) а такође и АУ4 поинтер који показује где је почетак корисног сигнала (ВЦ-4) унутар СТМ-1 рама. Овај почетак се може мењати скоковито (један бајт тј. осам бита за ТУ поинтер, односно 24 бајта за АУ поинтер). Ако није у уређајима употребљен довољно добар алгоритам за филтрирање овог скока, може да дође до појаве џитера или вандера у излазном сигналу 2Мбит/с.

Синхронизација[уреди | уреди извор]

СДХ мрежа је базирана на синхроном мултиплексирању/демултиплексирању притока тако да је за њен исправан рад потребно да сви чворови буду међусобно синхронизовани. Најчешће (за сада увек) се мрежа синхронизује по методи мастер-славе када се подређени генератори такта синхронизују на мастер такт. При томе, у мрежи постоје четири нивоа квалитета такта за синхронизацију. ПРЦ (Примарy референце цлоцк) је мастер такт чија тачност треба да буде боља од 10-11 (ИТУ-Т Г.811). Овај такт се дистрибуира до подређених генератора такта ССУ (Сyнцхронизатион супплy унит) који могу имати два нивоа квалитета (ИТУ-Т Г.812), за транзитне чворове (ССУ-Т) или за локалне чворове (ССУ-L), као и до подређених генератора такта најнижег нивоа СЕЦ (СДХ еqуипмент цлоцк).

Џитер и вандер[уреди | уреди извор]

Излазни сигнал из СДХ мреже мора да буде идентичан улазном сигналу по садржају али не и по временским карактеристикама. Наиме, мрежа може да буде сложенија ако се користе адд/дроп мултиплексери и цросс-цоннецт уређаји. Тада виртуелни контејнери који носе сигнал од интереса могу да се, при пролазу кроз НЕ-те, пребацују са једног такта на други (нпр. због холдовер или фрее-рунинг режим рада појединих чворова) што у комбинацији са мапирањем и поинтерским акцијама може да доведе до појаве џитера или вандера на излазу СДХ мреже. Под вандером се подразумева спори џитер, чија је фреквенција испод 10 Хз.

Разликују се две врсте џитера:

  1. џитер и вандер услед мапирања

Сигнал притоке која долази на улаз СДХ мреже је има такт који је у општем случају независан од такта с којим ради цела СДХ мрежа тј. различите су фреквенције (фазе) а такође улазни сигнал може да садржи џитер и вандер. Такође, и различите притоке могу да имају међусобно потпуно независне тактове (асинхрони сигнали). Да би се извршио процес мултиплексирања претходно морају све притоке да се синхронизују на референтни такт. Због тога се, при уписивању притоке у контејнер, прибегава методи изравнања (бит-јустифицатион или бит-стуффинг) убацивањем слепих бита или додатних информационих бита (+/0/- метода изравнања) у зависности од знака разлике фреквенција. При демапирању слепи бити се избацују а уместо њих остају празнине (“гап”) које се нерегуларно јављају (у зависности од фреквенцијске разлике тактова) и услед којих се јавља џитер и вандер који је немогуће у потпуности елиминисати.

  1. џитер и вандер услед поинтера

Као што је већ речено, у СДХ уређајима се користи синхроно мултиплексирање/демултиплексирање сигнала што захтева да сви уређаји у мрежи раде са усаглашеним тактом. Међутим, у неким случајевима може да дође до губитка синхронизације у једном или више чворова када они прелазе у холдовер или фее-руннинг мод рада. Такође, због варијације карактеристика преносног медијума (оптичко влакно) долази до акумулације фазних разлика између чворова мреже. За компензацију ових ефеката користи се механизам поинтера који у основи представља исти начин изравнања, описан код мапирања притока (+/0/- изравнање), за прелазак сигнала са једног такта на други. Једина разлика је што се овде врши изравнање на нивоу бајтова а не бита. То има за последицу да се на пријему јављају “гапови” који су веома изражени. Нпр. код АУ поинтера фазни скок је 3 бајта (24 бита), код ТУ поинера 1 бајт (8 бита) па самим тим ефекат је знатно озбиљнији. С обзиром да се поинтерске акције у принципу дешавају ретко, спектар џитера има превасходно НФ компоненте које је немогуће елиминисати колима за издвајање такта (нпр. ПЛЛ-фазно синхронизована петља). Другим речима, поинтерске акције доводе до појаве џитера али превасходно вандера у СДХ мрежама, чија амплитуда, ако се не контролише, може да створи одређене проблеме у преносу сигнала. Нпр. при преносу видео сигнала (МПЕГ-2) овај ефекат може да изазове “замрзавање” слике или “мозаик” слику.

Оптички интерфејси[уреди | уреди извор]

За све протоке се користи НРЗ (Нон-ретурн-то-зеро) код, чији је облик сигнала на оптичком нивоу дефинисан. Излазна снага и осетљивост пријемника су такође дефинисани за три врсте растојања: мала, средња и велика. Радна таласна дужина је 1310нм или 1550нм. На оптичком нивоу су дефинисани и дозвољени излазни џитер и максимални улазни џитер.

Топологија мрежа[уреди | уреди извор]

СДХ мрежа се може посматрати као транспортна мрежа за коју су карактеристичне следеће особине: Мрежа се најчешће састоји од чворова (НЕ - Нетwорк Елемент) који су повезани везама “тачка-тачка”, прстеновима (рингс) или петљастом структуром (месх струцтурес) и који су сви синхронизовани на такт високе тачности.

Ефикасни механизми за заштиту саобраћаја[уреди | уреди извор]

Сви механизми за заштиту саобраћаја су базирани на увођењу алтернативних путева и/или удвајању хардвера уређаја. Алтернативни путеви се остварују на нивоу:

  • целе мултиплексне секције у варијантама са два или четири влакна, у везама тачка-тачка, унидирекционим или бидерикционим прстеновима;
  • на нивоу виртуелног контејнера (било који пут вишег или нижег реда) у свим структурама укључујући и петљасту мрежу (месх);
  • дела мреже (подмреже) када се штити саобраћај, на нивоу виртуелног контејнера, на само неком делу пута између две тачке.

За све ове механизме су развијени протоколи за аутоматску заштиту. Циљ већине протокола је да се механизми заштите остваре у времену краћем од 50мс.

Постоје два типа заштите: 1+1 и 1:н (1:1). У првом случају, и по радним и по резервним каналима се преноси исти саобраћај а избор на пријему се врши на основу дефинисаних критеријума квалитета. У другом случају, по резервним каналима се преноси саобраћај који се губи приликом активирања механизама заштите.

Сви набројани механизми за заштиту саобраћаја омогућавају “самоизлечивост” и “преживљивост” мреже у случајевима отказа на деоницама (прекид оптичког кабла) или отказа појединих делова уређаја, што СДХ мрежу сврстава у мреже са врло високом расположивошћу..

Управљање[уреди | уреди извор]

СДХ надзор и управљање се врши према стандардима за ТМН (Телецоммуницатионс Манагемент Нетwорк) тј. уз помоћ стандардизованих протокола и интерфејса. Главне функције надзора и управљања су:

  • приказивање аларма са ознакама нивоа озбиљности (приоритета) и локације
  • постављање нивоа приоритета аларма
  • приказивање историје аларма
  • управљање дијагностиком квара (испад, сметња)
  • надзор перформанси са постављањем прагова за перформанс аларме
  • управљање конфигурацијом уређаја и осталим ресурсима (рутирање саобраћаја, заштита саобраћаја)
  • управљање сигурношћу

Примена[уреди | уреди извор]

СДХ оптички системи су нашли своју примену у свим нивоима модерне транспортне мреже, од магистралних веза до локалних и приступних веза. При томе, највиши протоци (2.5 Гбит/с и 10 Гбит/с) раније резервисани за магистралне нивое, све више се користе и на локалном нивоу. Нпр. локални београдски прстен ради на 2.5 Гбит/с. Иако је тенденција да се користе прстенасте структуре са СДХ уређајима типа адд/дроп мултиплексер или цросс-цоннецт мултиплексер, велики број веза се остварује и везама “тачка-тачка” са терминалним мултиплексерима. [2]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ СОНЕТ/СДХ а Соурцебоок оф Сyнцхроноус Нетwоркинг. ИЕЕЕ Пресс. 1996. 
  2. ^ Цаверидисх (2000). Еволутион оф Оптицал Транспорт Тецхнологиес: Фром СОНЕТ/СДХ то WДМ. ИЕЕЕ Цомм. Магазине. стр. 164—172. 

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Стандарди[уреди | уреди извор]

Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Sinhrona_digitalna_hijerarhija&oldid=26785172”