SDH je mezinárodní standard pro synchronní optickou přenosovou síť, který poskytuje strukturovaný, multiplexovaný rámec pro vytvoření vysokorychlostní, spolehlivé páteřní sítě pro mobilní sítě, jako jsou rozhraní 3GPP RAN a core.

Popis

Synchronous Digital Hierarchy (SDH), standardizovaná ITU-T, je komplexní technologie pro přenos více digitálních bitových toků po optickém vlákně pomocí laserů nebo LED diod. Jejím základním principem je synchronní multiplexování, kdy jsou signály s nižší přenosovou rychlostí (tributary) strukturovaným, bajtově prokládaným způsobem kombinovány do signálu s vyšší rychlostí v rámci pevně definované rámcové struktury. To je v protikladu ke starší Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH), která používala bitové prokládání a vyžadovala složité kroky multiplexování/demultiplexování. Základním stavebním blokem SDH je Synchronous Transport Module úrovně 1 (STM-1), který pracuje na rychlosti 155,52 Mbit/s. Vyšší rychlosti jsou definovány jako STM-N, kde N je celé číslo (např. STM-4 na 622 Mbit/s, STM-16 na 2,5 Gbit/s, STM-64 na 10 Gbit/s), dosažené bajtovým prokládáním N rámců STM-1.

Rámcová struktura SDH je vysoce organizovaná a skládá se z přenosových (payload) a servisních (overhead) bajtů. Servisní část je rozdělena na Section Overhead (SOH) a Path Overhead (POH). SOH, dále rozdělená na Regenerator Section Overhead (RSOH) a Multiplex Section Overhead (MSOH), poskytuje funkce pro zarovnání rámce, monitorování chyb (pomocí Bit Interleaved Parity, BIP) a datové komunikační kanály (DCC) pro správu sítě. POH je asociována s přenosovým kontejnerem (Virtual Container, VC) a zajišťuje end-to-end monitorování výkonu a trasování cesty. Tato bohatá servisní část umožňuje rozsáhlé funkce správy, provozu a údržby (OAM), což umožňuje rychlou detekci poruch, automatické ochranné přepínání (např. pomocí Multiplex Section Protection, MSP) a monitorování výkonu bez přerušení služby.

V kontextu sítí 3GPP je SDH (a její severoamerický protějšek SONET) specifikována jako možnost přenosu fyzické vrstvy pro různá rozhraní. Poskytuje spolehlivý, vysokokapacitní ‘přenosový kanál’ pro přenos provozu mezi síťovými prvky. Například v rádiové přístupové síti mohou být SDH linky použity v backhaul síti pro připojení NodeB nebo eNodeB k Radio Network Controllerům (RNC) nebo přímo do core sítě. V core síti může přenášet provoz mezi přepínacími centry. Její standardizovaná multiplexní hierarchie umožňuje efektivní sdružování více nízkorychlostních TDM kanálů (jako jsou linky E1/T1 přenášející lub nebo lu-cs provoz) do vysokorychlostních optických spojů, čímž optimalizuje využití vlákna. Zatímco přenos založený na paketech (jako Ethernet/IP) je nyní dominantní, robustnost a možnosti správy SDH zajistily její dlouhodobou roli v poskytování spolehlivosti na úrovni operátora pro infrastrukturu mobilních sítí.

K čemu slouží

SDH byla vyvinuta za účelem překonání významných omezení svého předchůdce, Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH). Sítě PDH byly složité na správu, obtížně se multiplexovaly a demultiplexovaly, nabízely omezené a výrobci specifické možnosti OAM a měly neefektivní využití šířky pásma. Rozmach digitálních služeb a optických vláken v 80. letech 20. století si vyžádal robustnější, flexibilnější a lépe spravovatelný přenosový standard.

Vytvoření SDH bylo motivováno potřebou synchronní, globálně standardizované hierarchie, která zjednodušuje síťové operace. Jejím klíčovým účelem bylo umožnit přímé přidávání/odebírání nízkorychlostních signálů bez nutnosti demultiplexovat celý vysokorychlostní tok (pomocí Add-Drop Multiplexerů), poskytnout výkonné, standardizované OAM pro rychlou izolaci a obnovu po poruše, zajistit kompatibilitu mezi zařízeními různých výrobců (mid-span meet) a nabídnout škálovatelnou šířku pásma prostřednictvím jasné multiplexní cesty. Pro sítě 3GPP, zejména od 3G (R99) dále, poskytovala SDH spolehlivou, vysokokapacitní a spravovatelnou přenosovou vrstvu potřebnou pro podporu rostoucích požadavků na šířku pásma a přísné požadavky na dostupnost mobilních hlasových a datových služeb, čímž tvořila kritickou část síťové infrastruktury.

Klíčové vlastnosti

• Synchronní, bajtově prokládané multiplexování (hierarchie STM-N)
• Komplexní servisní část (overhead) pro OAM, monitorování výkonu a DCC
• Podpora automatického ochranného přepínání (např. 1+1 MSP)
• Schopnost přímého přidávání/odebírání multiplexování zjednodušující síťovou architekturu
• Kompatibilita mezi zařízeními více výrobců (mid-span meet)
• Přenos různých klientských signálů (PDH, ATM, Ethernet přes GFP)

Související pojmy

• SONET – Synchronous Optical Networking
• PDH – Plesiochronous Digital Hierarchy
• OAM – Operations, Administration, and Maintenance

Definující specifikace

• TR 21.905 (Rel-19) — 3GPP Technical Terms and Definitions
• TS 25.411 (Rel-19) — Iu Interface Layer 1 Specification
• TR 26.942 (Rel-19) — Study on Media Energy Consumption Exposure & Evaluation
• TS 29.202 (Rel-19) — SS7 Signalling Transport Protocol Architectures
• TS 29.332 (Rel-19) — MGCF-IM-MGW Interface Protocol (Mn)
• TS 29.424 (Rel-8) — H.248 Profile for Trunking Media Gateways
• TS 32.101 (Rel-19) — Management principles and high-level requirements
• TS 32.102 (Rel-19) — Telecom Management Physical Architecture Framework
• TS 32.854 (Rel-11) — FMC Federated Network Information Model

📖 Anglický originál a plná specifikace: SDH na 3GPP Explorer