## Технологии передачи для транспортных сетей

Для построения современных транспортных и корпоративных сетей наибольшее применение находят сетевые технологии ПЦИ/ PDH, СЦИ/SDH и ATM. Технология ATM , в отличие от технологий PDH и SDH, охватывает не только уровень первичной или транспортной сети, но и объединяет уровни вторичных сетей и сетей доступа с первичной сетью. В последние годы получили развитие такие технологии как DWDM, IP поверх ATM и IP поверх SDH. В настоящее время наибольший прогресс достигнут в создании магистральных сетей на основе вышеназванных технологий. Появились новые технологии передачи IP-трафика с унифицированными соединениями IP-маршрутизаторов, использующими в качестве канальной среды такие технологии, как WDM, DWDM, SDH и ОВ в виде «темных волокон».
Технологии PDH, SDH и ATM широко применяются для построения транспортных сетей разного масштаба.
В транспортных сетях используется иерархия скоростей передачи в соответствии с международными рекомендациями ITU-T и получившим наибольшее распространение, европейским стандартом, который применяют на сетях связи России. Технология PDH поддерживает следующие уровни иерархии цифровых каналов: абонентский или основной канал Е0 (64 кбит/с) и пользовательские каналы уровней Е1 (2,048 Мбит/с), Е2 (8,448 Мбит/с), Е3 (34,368 Мбит/с), Е4 (139,264 Мбит/с). Уровень цифрового канала Е5 (564,992 Мбит/с) определен в рекомендациях ITU-T, но на практике его обычно не используют. Цифровые каналы PDH являются входными (полезной нагрузкой) для пользовательских интерфейсов сетей SDH. Применительно к европейскому стандарту интерфейсы передачи уровней Е1, Е3, Е4 PDH (в соответствии с Рек. G.703 ITU-T) являются входными каналами для транспортной сети SDH, в которой они передаются по сетевым трактам в магистралях сети в виде виртуальных контейнеров соответствующего уровня.
Современная цифровая первичная или транспортная сеть, как правило, строится на основе совокупности аппаратуры PDH и SDH. Цифровые каналы транспортной сети с пропускной способностью (скоростью передачи) от 64 кбит/с до 140 Мбит/с создаются на основе технологии SDH (табл.1, 2). Технологии PDH и SDH взаимодействуют друг с другом через процедуры мультиплексирования и демультиплексирования цифровых потоков Е1, Е3 и Е4 PDH в аппаратуре SDH. В табл.1 приведены общие характеристики основного цифрового канала Е0 и сетевых трактов Е1, Е2, Е3 и Е4 PDH.

Таблица 1. Общие характеристики основного цифрового канала и сетевых трактов.
Уровень PDH | Номинальная скорость передачи, кбит/с
E0 | 64
E1 | 2048
E2 | 8448
E3 | 34368
E4 | 139264

Таблица 2. Уровни иерархии и скорости передачи SDH.
Уровень PDH | Номинальная скорость передачи, Мбит/с
STM-0 | 51,84
STM-1 | 155,52
STM-4 | 622,08
STM-16 | 2488,32
STM-64 | 9953,28
STM-256 | 39813,12

В технологии PDH используют принцип плезиохронного (или почти синхронного) мультиплексирования, в соответствии с которым, например четыре потока Е1 мультиплексируются в один Е2 с выравниванием тактовых частот входных сигналов (процедура стаффинга). С учетом того, что общая синхронизация входных потоков (полезной нагрузки), подаваемых на мультиплексор от разных пользователей, отсутствует, в технологии PDH для второго и более высоких уровней применяют метод мультиплексирования с чередованием битов (а не байтов). Поэтому для цифровых потоков высшего уровня иерархии требуется пошаговое мультиплексирование и демультиплексирование в соответствии с принятыми в технологии PDH уровнями иерархии.
Основным отличием технологии SDH от PDH является переход на новый принцип мультиплексирования. Технология SDH является базовой сетевой технологией и представляет собой современную концепцию построения цифровой первичной или транспортной сети.
Технология SDH в окончательной версии поддерживает уровни иерархии каналов со скоростями передачи 155,62; 622,08; 2488,32; 9953,28; и 39813,12 Мбит/с. В транспортной сети пользовательские интерфейсы, соответствующие синхронным транспортным модулям STM-N более низкого уровня иерархии, могут служить полезной нагрузкой для сетевых элементов более высокого уровня. Технология SDH основана на полной синхронизации цифровых каналов и сетевых элементов пределах всей сети, что обеспечивается с помощью соответствующих систем синхронизации и управления транспортной сетью.
Технология SDH по сравнению с PDH имеет следующие особенности и преимущества:

- предусматривает синхронную передачу и мультиплексирование, что приводит к необходимости построения систем синхронизации сети;
- предусматривает прямое мультиплексирование и прямое демультиплексирование (ввод-вывод) цифровых потоков PDH;
- основана на стандартных оптических и электрических интерфейсах, что обеспечивает совместимость аппаратуры различных производителей;
- позволяет объединить системы PDH европейской и американской иерархии;
- обеспечивает полную совместимость с аппаратурой PDH, ATM и IP;
- обеспечивает многоуровневое управление и самодиагностику транспортной сети.
  Технология ATM, основанная на статистическом мультиплексировании различных входных сигналов, разрабатывалась сначала как часть широкополосной технологии B-ISDN. Она предназначена для высокоскоростной передачи разнородного трафика: голоса, данных, видео и мультмедиа, и ориентирована на использование физического уровня высокоскоростных сетевых технологий, таких как SDH, FDDI и др. В технологии ATM базовые значения скоростей передачи для интерфейсов доступа (пользовательских интерфейсов) соответствуют цифровым каналам Е0 (64 кбит/с), n?Е0, Е1 (2 Мбит/с), Е3 (34 Мбит/с), Е4 (140 Мбит/с) PDH, ATM (25 Мбит/с), Fast Ethernet, FDDI (100 Мбит/с) и некоторым другим, а базовые скорости линейных интерфейсов передачи соответствуют скоростям передачи цифровых каналов STM-N (N=1, 4, 16,64 (табл.2)) SDH.
  Технология SDH опирается на механизмы статистического мультиплексирования и подчиняется его законам. Разработчики технологии ATM стремились к компромиссу между механизмами мультиплексирования SyTDM и StTDM, стараясь взять все самое лучшее от обоих в надежде обеспечить однородную структуру сетей связи. Но эта технология обладает и некоторыми недостатками обоих механизмов мультиплексирования, но она была первой технологией, на основе которой вместо стандартных и многочисленных сетей телефонной, телеграфной, факсимильной связи и сетей передачи данных (каждая из которых рассчитана на обеспечение только одного вида связи со своим способом переноса информации) предполагалось построить единую цифровую сеть на базе широкого использования ВОЛС. Однако из-за высокой стоимости аппаратуры ATM и широкого проникновения протокола IP в сети глобальных масштабов, высокоскоростные интерфейсы для транспортировки которого появились в последние годы, не позволили осуществлению этих планов в полной мере.
  Технология IP является основой сети Интернет и представляет собой набор протоколов, называемый стеком протоколов TCP/IP, а протокол управления передачей IP – протоколом сети Интернет. Именно он реализует межсетевой обмен. Главным достоинством является то, что стек протоколов TCP/IP обеспечивает надежную связь между сетевым оборудованием различных производителей. Протоколы стека TCP/IP описывают формат сообщений и указывают, каким образом следует обрабатывать ошибки, предоставляют механизм передачи сообщений в сети независимо от типа применяемого оборудования.
  Однако за время существования стека протоколов TCP/IP выявились слабости и недостатки архитектуры протоколов TCP/IP. Во многих случаях IP-технология не может удовлетворить требованиям новых приложений. Прежде всего она должна обеспечивать более высокую пропускную способность, однако этого не достаточно. Требуется дополнить IP-технологию средствами управления пропускной способностью, которые бы гарантировали приложениям нужное им качество обслуживания QoS.
  В настоящее время семейство высокоскоростных сетевых технологий включает в себя технологии ATM, Gigabit Ethernet, Frame Relay, SDH, WDM, xDSL.
  Развитие инфотелекоммуникационных технологий постоянно стимулируется поиском возможностей и технологий, способных наиболее эффективно объединять сети, превращая их в мультисервисные широкополосные и сверхширокополосные. В настоящее время наибольший прогресс достигнут в создании глобальных магистральных сетей на основе технологий IP поверх ATM и IP поверх SDH. Появились новые технологии передачи IP-трафика, предусматривающие унифицированные соединения маршрутизаторов через системы и среды, такие как WDM, DWDM, «темное волокно». Примером такой технологии может быть предложенный в 1999г. компанией Cisco Systems протокол SRP (Spatial Reuse Protocol)который впоследствии стал называться DPT (Dynamic Packet Transport). В технологии DPT воплотились лучшие качества таких технологий как SDH, FDDI и др. Технология DPT позволяет избежать промежуточных протоколов других сетевых технологий, например, SDH и ATM при передаче трафика IP по волокну.
  К основным преимуществам технологии DPT можно отнести следующие. Применение формата SDH (уровня STM-1) позволяет передавать трафик DPT по сетям SDH, благодаря чему обеспечивается их совместимость. При этом магистральные тракты занимают полосу пропускания лишь между точками передачи и приема сигналов, что позволяет более эффективно использовать пропускную способность кольцевой топологии сети DPT. Технологии DPT присущи развитые возможности резервирования трафика за счет реализации механизмов восстановления в кольцевой топологии сети. Применение протокола IP позволяет реализовать сквозной мониторинг всей сети DPT, начиная от магистральной транспортной и заканчивая сетями доступа.