2. Синхронная цифровая иерархия

В 1988 г. МККТТ принял концепцию построения ЦСП, получившую назва­ние "Синхронная Цифровая Иерархия" (СЦИ), разработанную с учетом миро­вого опыта создания цифровых сетей.

 Синхронная цифровая иерархия  это иерархический комплекс цифровых структур, предназначенный для транс­портирования специально адаптированной нагрузки по физическим сетям.

Эти цифровые структуры формируются в аппаратуре систем передачи СЦИ. Применение термина "транспортирование" означает, что в сети, помимо передачи информационных цифровых сигналов, обеспечивается выполнение функций контроля качества передачи, управления и обслуживания (Operation, Administration and Menegement - OAM).

Идея СЦИ предложена в 1984 году фирмой "Bellcore". Основой для СЦИ послужила синхронная оптическая сеть США "SONET" (synchronous optical network), в которой, наряду с каналами передачи 64 кбит/с и 2 Мбит/с, образуются ЦК с большими скоростями передачи сигналов.

Синхронная цифровая иерархия получила распространение благодаря развитию технологии волоконно-оптических кабелей, используемых в качестве среды распространения сигнала SDH. За основной формат сигнала SDH был принят синхронный транспортный модуль STM-1, имеющий скорость передачи 155,52 Мбит/с и позволяющий инкапсулировать все сигналы PDH. Выбор скорости передачи первого уровня в 155 Мбит/с обусловлен необходимостью сопряжения с уровнями американской сети SONET (51,84·3=155,52 Мбит/с) и европейской сети - Е4 (140 Мбит/с).

В системах передачи СЦИ, как и во всех существующих ЦСП, реализован иерархический (многоступенчатый) принцип построения (табл. 2). В настоящее время приняты пять уровней иерархии, классификационным признаком которых является скорость передачи многоканального сигнала.

Ступени СЦИ

Таблица 2

Уровень	STM-N	Скорость, кбит/с	Количество объединяемых потоков
			Е1	Е3	Е4
1	STM-1	155 520	63	3	1
2	STM-4	622 080	252	12	4
3	STM-16	2 448 320	1008	48	16
4	STM-64	9 953 280	4032	192	64
5	STM-256	39 813 120	16128	768	256

Термин "инкапсуляция" определяет принцип передачи сигналов в сети SDH и означает метод последовательных вложений. Транспортный модуль STM-n (n = 1, 4, 16, 64) представляется в виде некоторого контейнера стандартного размера имеющего заголовок (для управления и маршрутизации контейнером) и внутреннюю ёмкость для размещения полезной нагрузки, где размещаются контейнеры меньших размеров, имеющие свои заголовки.

Модуль STM-1 состоит из 2430 байт и обычно изображается в виде таблицы из 9 строк по 270 байт. Период повторения STM-1 составляет 125 мкс, что соответствует частоте повторения 8000 Гц. Каждый байт соответствует каналу со скоростью передачи 64 кбит/с.

STM-1 содержит три основные блока (Рис.3):

секционный заголовок SOH (Section Overhead)

блок нагрузки (payload)

указатель PTR (pointer)

Рис.3. Структура STM-1

Новые информационные структуры в СП-СЦИ:

-контейнер (Conteiner - С);

-виртуальный контейнер (Virtual Conteiner - VC);

-субблок (Tributary Unit - TU);

-групповой субблок (Tributary Unit Group - TUG);

-административный блок (Administrative Unit - AU);

-групповой административный блок (Administrative Unit Group - AUG);

-синхронный транспортный модуль (Synchronous Transport Module STM).

Все указанные структуры являются циклическими с фиксированным периодом повторения (рис. 4).

Первичной информационной структурой является контейнер, который формируется непосредственно из входного сигнала ПЦИ. Все последующие информационные структуры образуются путем добавления к контейнеру служебных сигналов, которые в СП-СЦИ называются «заголовки» (Over Head -ОН) и «указатели» (PoInteR - PTR). Именно с помощью заголовков и указателей реализуются функция контроля качества передачи, управления и обслуживания (ОАМ).

При разработке SDH преемственность технологий была соблюдена, то есть транспортировка потоков PDH поддерживается путем упаковки в стандартные контейнеры SDH.

Рис.4. Мультиплексирование в СЦИ

Системы передачи СЦИ имеют некоторые специфические особенности.

1. Синхронную передачу и мультиплексирование. Элементы сети используют один задающий генератор, поэтому вопросы построения системы синхронизации становятся особо важными.

2. Предусматривает прямой ввод/вывод потока Е1.

3. Надёжность и самовосстанавливаемость сети, обусловленные тем, что, во-первых, сеть использует волоконно-оптические кабели, передача по которым не подвержена действию электромагнитных помех, во-вторых, архитектура и гибкое управление сетями позволяет использовать защищенный режим работы, допускающий два альтернативных пути распространения сигнала с почти мгновенным переключением в случае повреждения одного из них, а также обход поврежденного узла сети, что делает эти сети самовосстанавливающимися.

4. Выделение полосы пропускания по требованию – услуга, которая раньше могла быть осуществлена только по заранее спланированной договоренности, теперь может быть предоставлена в считанные секунды путем переключения на другой канал.

5. Прозрачность для передачи любого трафика, что обусловлено использованием виртуальных контейнеров для передачи трафика, сформированного другими технологиями (АТМ, ISDN, Frame Relay).

6. Гибкость управления сетью, обусловленная наличием большого числа широкополосных каналов управления.

7. Особый способ формирования многоканального сигнала. Здесь в качестве исходных сигналов взяты сигналы ПЦИ.

8. Побайтное объединение входных сигналов.

9. Введен новый термин «мультиплексная секция» (Multiplexer Section - MS).

Недостатки СЦИ:

1. Более сложная технология из-за необходимости фиксации фазовых соотношений между нагрузкой и заголовком.

2. Побайтное выравнивание может приводить к большему джиттеру, чем побитное.

3. Отсутствует однозначный порядок преобразования сигналов всех ПЦИ, что требует дополнительной аппаратной поддержки.

В рамках СЦИ разработана не только новая иерархия скоростей передачи и система преобразования цифровых сигналов, но и перспективная концепция построения и развития сетей связи, поддерживаемая системой международных стандартов.

Концепция СЦИ предполагает использование разработанных методов взаимодействия открытых систем, разделение сетевых ресурсов на отдель­ные уровни, имеющие перспективные интерфейсы (стыки) и протоколы взаи­модействия, которые будут актуальны в условиях непрерывной модерниза­ции сетей электросвязи.

Применение СЦИ в сетях военной связи определено в качестве концепции развития системы управления ВС РФ.