В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
История SDH (Synchronous Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия) началась в 80-х гг. прошлого века, когда участники телекоммуникационного рынка осознали преимущества синхронных цифровых сетей. До этого для передачи информации в оцифрованном виде использовалась технология PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy – плезиохронная цифровая иерархия), в основе которой лежал принцип плезиохронного (или "почти синхронного") мультиплексирования. Эта технология пришла на смену аналоговым системам связи и изначально разрабатывалась для передачи голоса между АТС в виде цифровых сигналов с импульсно-кодовой модуляцией. Физической средой для распространения сигналов являлся коаксиальный кабель, коэффициент затухания которого возрастал по мере увеличения тактовой частоты импульсов и, как следствие, скорости передачи трафика. Чтобы поднять скорость обмена информацией, операторам связи приходилось увеличивать на сети количество регенераторов сигнала, одновременно уменьшая протяженность участков между ними. Это приводило к существенному увеличению не только капитальных, но и эксплуатационных затрат.
С появлением в середине 1980-х гг. волоконно-оптических кабелей связистам стали доступны более высокие скорости передачи трафика, однако для их достижения потребовался переход на новый, синхронный принцип мультиплексирования сигнала. Но в отсутствие единого международного стандарта в этой области производители телекоммуникационного оборудования действовали разобщенно, что привело к тому, что их системы связи, поддерживающие синхронное мультиплексирование, оказались не совместимы друг с другом. Чтобы исправить сложившуюся ситуацию, Международный союз электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) в 1986 г. инициировал разработку спецификаций SDH, которые позволили бы стандартизировать синхронные волоконно-оптические сети и обеспечить сопряжение систем связи различных производителей на уровне оптических интерфейсов. На это ушло два года, и только в 1988 г. началась массовая стандартизация SDH-оборудования.
Сети с синхронной цифровой иерархией основаны на принципе коммутации каналов с использованием синхронного мультиплексирования с разделением времени (Time Division Multiplexing, TDM). При этом технология SDH позволяет гибко формировать цифровые каналы широкого диапазона скоростей в зависимости от уровня иерархии. Базовым уровнем SDH является STM-1 со скоростью 155,52 Мбит/с, а скорости более высоких уровней определяются умножением этого значения на соответствующий порядковый номер уровня: 622,08 Мбит/с (STM-4), 2,488 Гбит/с (STM-16), 9,953 Гбит/с (STM-64) и 39 813,12 Гбит/с (STM-256).
Так же как и PDH, технология SDH создавалась прежде всего для передачи голоса. Однако ее основным отличием от предшественницы стал переход на новый принцип синхронного мультиплексирования, благодаря которому отдельные низкоскоростные сигналы могут мультиплексироваться непосредственно в высокоскоростные сигналы SDH без промежуточных стадий. Из этого свойства вытекают все основные преимущества технологии SDH перед PDH. В частности, она значительно упростила организацию канала гарантированного качества со строго регламентированными задержками передачи информации. Кроме того, в рамках SDH, помимо ужесточения требований к качеству синхронизации, а также параметрам среды и систем передачи сигналов, предусмотрено много служебной информации, позволяющей контролировать всю сеть в целом, осуществлять дистанционные контроль и диагностику, своевременно обнаруживать и устранять неисправности и тем самым повышать качество предоставляемых услуг. Важным стимулом перехода с PDH на технологию SDH стало то, что она была приспособлена для всех уровней сетевой инфраструктуры, включая абонентские сети доступа, сети местной и дальней связи, а также сети кабельного телевидения.
При помощи SDH был найден способ преодолеть недостатки импульсно-кодовой модуляции и плезиохрон-ных систем, а также существенно снизить накладные расходы на передачу информации и увеличить ее скорость.
По мере постепенной информатизации общества в мире назревала потребность в организации эффективного обмена данными. Поэтому параллельно с развитием голосовых услуг связи стали появляться технологии, ориентированные на передачу других видов электронной информации. Для решения этой задачи в локальных сетях с подачи компаний Digital Equipment Corporation, Intel и Xerox стала использоваться пакетная технология Ethernet, закрепленная в 1983 г. в рамках международного стандарта IEEE 802.3. Простота и дешевизна реализации очень быстро сделали ее технологией номер один для локально-вычислительных сетей, а после достижения гигабитных скоростей стандарт Ethernet распространился и на смежные области, такие как сети хранения данных, абонентские сети доступа, распределенные корпоративные и городские сети (Metro Ethernet), а также глобальные сети дальней связи.
В 90-х гг. прошлого века на рынке связи появились "первые ласточки" IP-телефонии – программы, которые позволяли пользователям компьютеров общаться друг с другом голосом при помощи пакетной передачи данных поверх сети Интернет. После этого производители телекоммуникационного оборудования всерьез задумались над тем, как при помощи Ethernet создавать сети операторского класса, способные передавать любые виды трафика по одной физической среде.
Главная трудность заключалась в том, что Ethernet – это пакетная технология, которая изначально не предусматривала передачу голоса. В отличие от сети SDH между абонентами Ethernet-сети не формируется выделенный канал: пакеты данных могут путешествовать по сетевой инфраструктуре произвольными маршрутами и поэтому точно спрогнозировать время, необходимое на их передачу и сборку в нужной последовательности, невозможно, равно как невозможно и гарантировать отсутствие потерь пакетов при передаче. Для голосового же трафика любые задержки или сбои в сети очень критичны и неминуемо сказываются на качестве соответствующего сервиса. С появлением такой разновидности "тяжелого" трафика, как потоковое видео, не менее критичного к качеству и скорости передачи, а также концепции Triple Play (передача голоса, видео и данных по одной сети) задача оптимизации пакетных технологий и сетей стала еще более актуальной.
В свете стремительного роста объемов IP-трафика некогда безальтернативная технология SDH превратилась в слабое звено оптической инфраструктуры. Организация передачи видео и данных с ее помощью требовала слишком значительных инвестиций, не укладывающихся принцип разумной достаточности.
Однако классические Ethernet-решения обладали рядом недостатков, которые не позволяли применять их в сетях операторского класса. Поэтому производители оборудования усовершенствовали и масштабировали их до уровня операторских сетей, сохранив при этом экономичность и простоту. Полученные рекомендации для расширения функционала Ether-net-решений были сформулированы организацией Metro Ethernet Forum и названы Carrier Ethernet, или "Ethernet операторского класса". Решения Carrier Ethernet характеризуются пятью ключевыми атрибутами, отличающими их от классического Ethernet: стандартизированными сетевыми сервисами, масштабируемостью, управлением сервисами, надежностью операторского класса и поддержкой Quality of Services (QoS). Но, несмотря на это, по ряду аспектов (например, по времени восстановления каналов и услуг сети связи в зоне ответственности оператора) Carrier Ethernet все еще уступает SDH.
После появления Carrier Ethernet операторы связи продолжили эксплуатировать уже существующую SDH-инфраструктуру, но при строительстве новых сетей они стали все чаще отдавать предпочтение технологии Ethernet. Оказалось, что если закрыть глаза на качество, в котором Carrier Ethernet все же уступает SDH, то на базе этой технологии можно быстро и недорого реализовать любые телекоммуникационные услуги. К тому же у операторов связи возникло вполне естественное желание прийти к какому-то инфраструктурному единообразию, чтобы упростить и удешевить сети. Поэтому решения SDH стали вытесняться в те ниши, для которых в первую очередь важно гарантированное качество передачи данных. В частности, представители нефтегазодобывающей промышленности в основной массе предпочитают строить корпоративные сети голосовой связи именно на базе SDH.
По прогнозу аналитиков, годовой объем IP-трафика в мире к 2013 г. вырастет более чем в 5 раз, что будет способствовать увеличению уровня пиковых нагрузок в сетях операторов связи. При этом рост трафика опережает по темпам рост доходов операторов, которые сталкиваются с необходимостью вкладывать значительные средства в модернизацию сетевой инфраструктуры. Именно поэтому решения Ethernet операторского класса за счет экономичности и универсальности все более востребованы рынком. Дальнейшие перспективы распространения этой технологии связаны с принятием в середине 2010 г. стандарта 100 Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ba), поднявшего планку пропускной способности Ethernet-сетей до недостижимой для SDH отметки в 100 Гбит/с.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #4, 2010
Посещений: 10413
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
