1-1 مقدمه

SONET (آمریکای شمالی) و SDH (بقیه جهان) پروتکل‌های استاندارد شده برای انتقال دیتا هستند که چندین داده دیجیتال را از طریق لینک ‎های الکتریکی (مسافت ‏های کوتاه‎ تر)، فیبر نوری (مسافت‌های بسیار طولانی با سرعت داده‌های بالا) و یا مایکروویو انتقال می‌دهند.

SDH و SONET اساساً یکسان هستند. آنها در اصل برای انتقال ارتباطات سوئیچ‎ شده مداری (تلفن) طراحی شده بودند که از سیگنال‎های صوتی سوئیچ مداری بلادرنگ و غیرفشرده که در PCM (یک روش دیجیتال ‌کردن سیگنال‌های آنالوگ) کدگذاری شده بود پشتیبانی می‎کردند. SDH/SONET کانال‌های قطعی و دترمینیستیک را برای انواع مختلف سرویس‎ها فراهم می‎کند. امروزه این پروتکل‌ها سیگنال‌های TDM و سرویس‎های قدیمی‎تر را منتقل می­کنند. در این سیستم­ها سیگنال STM-1 با نرخ 52/155Mbps سیگنال پایه است. فریم SDH به دو بخش کلی تقسیم می­شود: سرباره ها و پیلود (محموله).

سرباره ­ها بايت ­هايي هستند كه حاوي اطلاعات مربوط به مديريت و مانيتورينگ شبكه هستند. بخش پیلود قسمت اصلي فريم است كه در آن ترافيك شبكه حمل می‌شود. اين قسمت از مالتی پلکس سـيگنال­ هاي رده‌پایین‌تر به‌صورت بايت به بايت تشكيل می‌شود. بدین منظور به هر سيگنال، متناظر بـا نـرخ بيت آن، بخشي از ظرفيت فريم اختصاص داده می‌شود كه در اصطلاح به آن حامل مجـازي (VC) می­گویند. به‌عنوان‌مثال براي سـيگنال E1، 36 بايـت از ظرفيـت فـريم STM‐1 در نظر گرفته شده است. اين فضا VC‐12 نام دارد. به همين ترتيب به سیگنال‌های E3 ،E2 و E4 به ترتيب حامل‌های مجازي VC‐3 ،VC‐2 و VC-4 اختصاص‌داده‌شده است. با اضافه‌شدن بايـت­ هاي اشاره­‌گر به حامل­ هاي مجازي واحد جديدي به نام TU تشكيل می‌شود. از ادغام چندين TU يـك TUG به وجود می­آید. سپس TUGها در VC هاي مراتب بالاتر قرار گرفته و پیلود را می­سازند. با اضافه‌شدن بايت­ هاي اشاره­گر مرتبه بالا به محموله، AU درست می‌شود و AU به همراه بايت­هاي سرباره، فريم SDH را تشكيل مي­دهند. در این باره بعداً توضیحات بیشتری ارائه خواهد شد.

 لطفاً مقاله "SDH پاسخی از گذشته تا به امروز" را مطالعه بفرمایید.

1-2 مزایای تکنولوژی SDH

1-2-1 عملیات ADD/DROP آسان­تر:

در مقايسه با سيستم­ هاي PDH قديمي، قراردادن يا خارج‌کردن كانـال­ هـاي سـطح پـايين ­تـر در جريان­ هاي داده سرعت بالا SDH خيلي آسـان­تر اسـت زيـرا، ديگـر به‌هیچ‌وجه لازم نيسـت كـه بـراي جداسازي يك سيگنال مرتبه پايين تمام ساختار PDH را جدا كرده و پس از استخراج سيگنال موردنظر باقي سيگنال­ها را دوباره مالتی پلکس كرد.

1-2-2 تطابق ظرفیت و دسترسی آسان:

تأمین‌کنندگان شبكه با بهره‌گیری از تكنولوژي SDH خيلـي سـريع­تر و آسـان­تر مـي­تواننـد بـه درخواست مشتركانشان پاسخ دهند. براي مثال در چند دقيقه می‌توان يك خط اجـاره­اي را سـوئيچ كـرد. تأمین‌کننده شبكه می‌تواند ا­ز عناصر شبكه استانداردي استفاده كند كه قابليت كنترل از يك مقر مركزي را به‌وسیله سيستم­هاي مديريت شبكه يا TMN دارد.

1-2-3 ضریب اطمینان بالاتر:

سيستم­هاي جديد SDH شامل مكانيسم­ هاي بازسازي و پشـتيباني خودكـار بسـياري در هنگـام رخ‌دادن اشكالات احتمالي در ارتباطات هستند. ازاین‌رو اشكال در يك ارتباط و يا در يك عنصر شـبكه به مشكلی در تمام شبكه كه يك معضل براي تأمین‌کنندة آن مي باشد منجـر نخواهـد شـد. تمـام ايـن مدارات پشتيباني به‌وسیله يك سيستم مديريتي مركزي تحت‌نظر قرار مي­گيرند.

1-3 اجزا شبکه SDH

یک شبکه SDH را ­عناصری از قبیل مالتی­ پلکسر، تکرارکننده، مالتی­ پلکسر ADM و اتصال­ دهنده ضربدری تشکیل می­ دهند که در ادامه با آنها آشنا می­شویم.

1-3-1 ­پلکسر

پايانه مالتی‌پلکسر ساده­ترين المان يك شبكه SDH مي­باشد و ساده­ترين مثال از يـك توپولـوژي
در شبكه SDH نیز دو پايانه مالتي­ پلكسر است كه به‌وسیلة فيبر به هم متصل شده­ اند كه اين لینک می‌تواند با تکرارکننده و يا بدون تكراركننده باشد. شکل 1 يك پايانه مالتي ­پلكسر را نشان می‏دهد.

شکل 1 پایانه مالتی ­پلکسر

1-3-2 تکرارکننده

یک تکرارکننده زمانی برای شبکه موردنیاز خواهد بود که به علت فاصله زیاد بین مالتی ­پلکسرها، سیگنال در فیبر نوری به‌شدت تضعیف شود. یک تکرارکننده سیگنال ضعیف شده را دریافت کرده و سپس آن را دوباره ارسال می­کند. سرباره های مربوط به تکرارکننده تغییر می‌کند؛ اما سرباره‌های مالتی­ پلکسر و مسیر و همچنین پیلود بدون تغییر باقی می­ماند. شکل 2 نمادی از یک تکرارکننده است.

شکل 2 تکرارکننده

این نکته نیز خالی‌ازلطف نیست که در حال حاضر استفاده از دستگاه­های SDH به‌عنوان یک تکرارکننده مقرون‌به‌صرفه نیست و برای تقویت سیگنال ­های ارسالی، از تقویت­ کننده های نوری استفاده می­شود.

1-3-3 مالتی­ پلکسر ADM

یکی از مزیت­ها و نقاط تمایز SDH امکان اضافه و یا خارج‌کردن مستقیم داده ­های رده‌پایین از داده­های رده‌بالا است. بدین منظور از مالتی ­پلکسرهای Add-Drop که با ADM نشان می­دهند، استفاده می­شود. استفاده از این المان است که به شبکه SDH امکان بهره برد از توپولوژی­ های حلقوی و مش را فراهم می­کند. شکل 3 یک شمای کلی از این المان­ها را نشان می­دهد.

شکل 3مالتی­ پلکسر ADM

1-3-4 اتصال ­دهنده ضربدری یا cross connect

این المان­ها امکان هرگونه اتصالی را بین پورت­های ورودی و خروجی فراهم می­کند. در سیستم SDH این قابلیت برای حامل ­های مجازی نیز مهیاست بدین معنا که ترتیب پورت­های ورودی و خروجی می­توانند تغییر کنند. شکل 4-8 یک اتصال­ دهنده ضربدری را نشان می­دهد.

شکل 4 اتصال ­دهنده ضربدری یا cross connect

البته ممکن است که این قابلیت در یک سیستم مجزا نباشد و به کمک ماژول­های یک مالتی ­پلکسر یا مالتی­ پلکسر ADM بتواند اتصال ضربدری را برقرار کند. پس از آشنایی با اجزا تشکیل­دهنده شبکه SDH، توپولوژی­ های گوناگون این شبکه را معرفی می­کنیم.

1-4 توپولوژی­ های مختلف شبکه SDH

1-4-1 توپولوژی نقطه‌به‌نقطه

ساده­ترین توپولوژی در این شبکه­ ها، نقطه‌به‌نقطه است که به‌وسیله اتصال دو مالتی ­پلکسر به یکدیگر ایجاد می­شود. شکل 4-9 این نوع توپولوژی را نشان می­دهد.

شکل 5 توپولوژی نقطه‌به‌نقطه با دو پایانه مالتی ­پلکسر

1-4-2 توپولوژی با استفاده از تکرارکننده (تقویت­کننده)

اگر فاصله بین دو نقطه ه­ای که ارتباطشان توسط مالتی ­پلکسرها ایجاد شده است، آن‌قدر طولانی باشد که سیگنال نوری تضعیف شود و اطلاعات آن را نتوان در مقصد برداشت کرد، در بین مسیر این دو مالتی­ پلکسر یک تکرارکننده قرار داده می­شود. (شکل 6)

شکل 6 توپولوژی نقطه‌به‌نقطه به کمک تکرارکننده

1-4-3 توپولوژی خطی با مالتی­ پلکسر و مالتی­ پلکسر ADM

زمانی که تعداد گره­ها در یک ساختار خطی از 2 بیشتر شود، در بین مسیر از مالتی­ پلکسرهای ADM استفاده می­شود تا بتوان در گره های میانی سیگنالی را اضافه یا برداشت کرد. البته اگر نیازی به تکرارکننده و یا اتصال ضربدری بود، از آنها استفاده می­شود. شکل 7 این ساختار را نشان می­دهد.

شکل 7 توپولوژی خطی با مالتی ­پلکسر و مالتی ­پلکسرهای ADM دربین مسیر

1-4-4 توپولوژی حلقوی یا رینگ

مهم ­ترين بخش سازنده شبكه­ هاي حلقوي SDH مولتي ­پلكسرهاي ADM هسـتند. چنـدين ADM مي­توانند با يكديگر شبكه حلقوي یک‌طرفه يا دوطرفه تشكيل دهند كه متداول­ترين ساختار در شبكه­هـاي SDH می‌باشد. مزيت اصلي شبكه­ هاي حلقوي پايداري و قابل‌اعتماد بودن آنهاست. به­ طوري­كه در شكل 4-12 مشـهود است، اگر يك فيبر نوري قطع شود مسير داده از طريق فيبر جايگزين بـدون وقفـه برقـرار مي­گـردد. ضـريب اطمينان بالاي شبكه ­هاي حلقوي، سهولت مرتب‌کردن و چينش اين شبكه­ها و تنظيم راحت وظايف هر گره، شبكه­ هاي حلقوي را متداول­ترين شبكة مورداستفاده در شبكه­ هاي انتقال SDH گردانيده است. انواع مختلفي از شبکه‌های حلقوي قابل‌پیاده‌سازی مي­باشد. به‌عنوان‌مثال حلقه با يـك تـارفيبر نوري، حلقه با 2 تار فيبر نوري، حلقه‌های با 4 تار فيبر نوري. همچنين مکانیسم‌های حفاظتي مختلفي در ساختارهاي حلقوي قابل‌پیاده‌سازی است که در بحث حفاظت شبکه SDH به طور مفصل درباره این طرح­ها صحبت خواهیم کرد.

شکل 8 توپولوژی حلقوی شبکه SDH

1-4-5 توپولوژی چندنقطه‌ای مش

در این ساختار از هر گره اتصالات مختلفی به گره­های دیگر شبکه مطابق شکل 4-13 وجود دارد.

شکل 9 توپولوژی چند نقطه­ای مش

اين توپولوژي پيچيده ­ترين و از لحاظ ايمني بهترين ساختار شبكه مـي­باشـد ولـي نيـاز بـه منـابع زيادي دارد. تعداد بيشتر سيستم­ هاي مورداستفاده، تعداد زياد تار فيبر نوري موردنیاز و پيچيدگي طراحي و نگهداري شبكه از جمله آنهاست.

شکل 10 یک ساختار سلسله مراتبی شبکه SDH

در شکل 10 يك مثال آرايش شبكه آورده شـده اسـت. البتـه يـك شـبكه مخابراتي مبتني بر استاندارد SDH می‌تواند شامل تمامي توپولوژي ­هاي فوق باشد و از يـك سـاختار سلسله‌مراتبی تشكيل شده باشد به‌طوری‌که در سطح مركزي يك يا چند حلقـه در سـطح STM‐16/64 تشـكيل شده باشد و در سطوح پایین‌تر از حلقه يا اتصالات نقطه‌به‌نقطه و مـش در سـطوح STM‐1/4 برخـوردار باشد.

 ادامه مقاله