الشبكات الضوئية المتزامنة - Synchronous Digital Hierarchy

تم تطوير المواصفات الأولية في عام 1985م في الولايات المتحدة الأمريكية تحت مصطلح (SONET) كنظام نقل بصري رقمي جديد وكان من المفترض أن توفر (SONET) مزايا رئيسية على التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن (PDH)، بينما لا تزال قادرة على نقل (PDH. ITU-T SDH) المعياري على أساس (SONET. SONET وSDH) قابلة للتشغيل المتبادل، وكان (SDH) مناسب كنظام إرسال لشبكة (ISDN) ذات النطاق العريض ولنقل خلايا (ATM) وإشارات (PDH) وتجميعات (Ethernet) وإشارات (SAN) وإشارات الاتصال الأخرى.

ما هي الشبكات الضوئية المتزامنة – SDH؟

الشبكات الضوئية المتزامنة (Synchronous Digital Hierarchy): هي تقنية قياسية لنقل البيانات المتزامن على الوسائط الضوئية وإنّها المكافئ الدولي للشبكة البصرية المتزامنة حيث توفر كلتا التقنيتين اتصالاً بينياً أسرع وأقل تكلفة من معدات (PDH) التقليدية أي التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن، في الإرسال الهاتفي الرقمي تعني كلمة متزامن أنّ البتات من مكالمة واحدة يتم نقلها في إطار إرسال واحد أو مكالمة يجب استخلاصها من أكثر من إطار إرسال واحد، ويستخدم (SDH) وحدات النقل المتزامن (STM) والمعدلات التالية: STM-1 التي تتتخدم 155 ميجابت في الثانية و STM-4 (التي تستخدم 622 ميجابت في الثانية وSTM-16 التي تستخدم 2.5 جيجابت في الثانية و STM-64 التي تستخدم 10 جيجابت في الثانية.

تُعد بأنّها تقنية تعدد الإرسال المستخدمة في الاتصالات حيث يسمح (SDH) بتدفق البيانات بمعدلات بت منخفضة ليتم دمجها في تدفقات البيانات عالية السرعة ونظراً لأنّ الشبكة بأكملها متزامنة فيمكن دمج تدفقات البت الفردية واستخراجها من تدفقات البيانات عالية السرعة بسهولة نسبياً.

الأداء الأساسي للشبكات الضوئية المتزامنة:

تجمع (SDH) إشارات (n) مع معدل بتات (b) لتكوين تدفقات بيانات بمعدلات بت تساوي (n×b) على شبكة ذات توقيت متزامن على عكس (PDH) تحتوي مسارات الإرسال الفردية على حد أدنى من التناقضات في الساعة حيث يسمح الوضع المتزامن للعملية بإدراج أنظمة تعدد الإرسال ذات الترتيب المنخفض، مثل: روابط الاتصال لأنظمة الهاتف وفي مستويات هرمية أعلى ثم إزالتها مرة أخرى عن طريق الإضافة والإفلات، وفقاً للمستويات المحددة بواسطة المعيار، يتعرف (SDH) على التسلسلات الهرمية المختلفة مثل (STM-1 أو STM-4 أو STM-16 أو STM-64 وحوالي 5% من إجمالي معدل البيانات محجوز لمهام (OAM) أي العمليات والإدارة والصيانة ويتم نقل البيانات بشفافية عبر شبكة (SDH) في حاويات.

استجابة للطلب على زيادة عرض النطاق الترددي والموثوقية والجودة العالية في الخدمة، تطورت (SDH) بشكل مطرد خلال الثمانينيات، ممّا أدّى إلى القضاء على العديد من العيوب الكامنة في (PDH) وفي المقابل بدأ مزودو الشبكات في الاستفادة من العديد من المزايا التكنولوجية والاقتصادية التي قدمتها هذه التكنولوجيا الجديدة.

مكونات SDH للطبقات المختلفة:

في الطبقة المادية يُستخدم التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن اتصالات تعتمد على الخطوط النحاسية أو الألياف البصرية أو روابط الراديو الموجهة عبر الأقمار الصناعية كما يمكن تحديث الإشارات المشوهة أو المكتومة عبر المُعادِلات، أمّا في الطبقة العليا تجمع معددات الإرسال الإشارات في تدفقات بيانات ذات معدل بت عالي، وتنقل الحاويات الافتراضية الحاويات الفردية للبيانات القابلة للاستخدام وتحكم في رسم الخرائط للإشارات المختلفة لمعدلات البت المختلفة.

استخدام SDH:

1. تم تطوير (SDH) لتحل محل نظام (PDH) لنقل كميات أكبر من المكالمات الهاتفية وحركة البيانات عبر الألياف نفسها دون مشاكل في المزامنة، كانت (PDH) تواجه مشكلة أساسية في القيام بذلك قبل ظهور (SDH) هي أنّ مصادر التزامن لهذه الدوائر كانت مختلفة وهذا يعني أنّ كل دائرة كانت تعمل فعلياً بمعدل مختلف قليلاً وبمرحلة مختلفة ويسمح (SDH) بالنقل المتزامن للعديد من الدوائر المختلفة ذات الأصل المختلف ضمن بروتوكول تأطير واحد، وأنّ (SDH) ليس في حد ذاته بروتوكول اتصالات في حد ذاته ولكنّه بروتوكول نقل.
   
2. تستخدم (SDH) في الثنائيات الباعثة للضوء أو الليزر لنقل تيار ثنائي من تسلسلات الضوء والضوء المنطفئ بمعدل ثابت، وفي الطرف البعيد تقوم المستشعرات الضوئية بتحويل نبضات الضوء إلى التمثيلات الكهربائية للمعلومات الثنائية.
   

المكونات الرئيسية لأنظمة النقل SDH:

1. معددات المحطة الطرفية:

تُستخدم معددات الإرسال الطرفية للجمع بين المدخلات المتزامنة والجمع بين الإشارات (STM-N) ذات معدل بت أعلى.

1. المجدد – Regenerator:

تقوم المُجددات بتمديد مسارات المسافات الطويلة بطريقة تشبه معظم المُجددات عن طريق تحويل الإشارة الضوئية التي قطعت بالفعل مسافة طويلة إلى تنسيق كهربائي ثم إعادة إرسال إشارة عالية الطاقة متجددة ومنذ أواخر التسعينيات تم استبدال المُجددات إلى حد كبير بمكبرات ضوئية وتم امتصاص بعض وظائف المُجددات بواسطة أجهزة الإرسال والاستقبال لأنظمة تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي.

3. إضافة أو إسقاط معددات الإرسال:

يمكن استخراج الإشارات المتزامنة غير المتزامنة وذات معدل البت المنخفض من أو تم إدخالها في تدفقات بت (SDH) عالية السرعة باستخدام معددات الإرسال والإفلات (ADM) وهذه الميزة تتيح إعداد هيكل الحلقة والذي يمكن تلقائيًا في حالة حدوث عطل تحويل مسار النسخ الاحتياطي باستخدام العناصر الموجودة في الحلقة.

4. نظام الاتصال:

إنّ نظام الاتصال الرقمي المتقاطع تدعم أنظمة التوصيل الرقمي الحديثة (DCS أوDXCs) والعديد من الإشارات عالية السرعة وتسمح بالتوصيل المتقاطع لـ (DS1s و DS3s و STS-3s / 12c) من أي إدخال إلى أي إخراج ويمكن أن تدعم (DCSs) المتقدمة العديد من الحلقات الفرعية في وقت واحد.

مزايا SDH:

• أسلوب أكثر بساطة لتعدد الإرسال وإزالة تعدد الإرسال.
  
• يدعم الشبكات المتزامنة والشبكات متعددة النقاط.
  
• القدرة على نقل إشارات (PDH) الموجودة.
  
• سهولة النمو إلى معدلات بت أعلى ممّا يعزز عملية الإدارة والصيانة.
  
• قادر على نقل إشارات النطاق العريض.
  
• إنه متعدد البائعين ويدعم مختلف المشغلين.
  
• يوفر خدمات نقل الشبكة على شبكة (LAN) مثل مؤتمرات الفيديو والوسائط المتعددة التفاعلية.
  
• يمكن زيادة عرض النطاق الترددي للألياف الضوئية بدون حدود في (SDH).
  
• توفر الحلقات تحويل الحماية إلى حركة المرور.
  
• يسمح (SDH) بالتعافي السريع من الفشل.
  

عيوب SDH:

• إنها توفر نسبة استخدام أقل لعرض النطاق الترددي مقارنة بـ (PDH) بسبب العديد من البيانات.
  
• يتم تحقيق إضافة أو إسقاط مباشر للإشارة ذات المعدل المنخفض باستخدام المؤشرات وهذا يزيد من تعقيد النظام.
  
• تستخدم البرامج بشكل كبير في نظام (SDH) ومن ثم فهي عرضة لفيروسات الكمبيوتر.
  
• يتطلب معدات (SDH) معقدة بسبب مجموعة متنوعة من أنواع وخيارات حركة مرور الإدارة.
  

الفرق بين SDH وSONET:

يتم استخدام SDH في جميع أنحاء العالم باستثناء الولايات المتحدة الأمريكية وكندا واليابان، حيث يتم استخدامها استخدام مواصفات تقنية نقل الشبكة الضوئية المتزامنة (SONET) المكافئ لـ(SDH) الذي بدأ في الولايات المتحدة الأمريكية خلال منتصف الثمانينيات ويحتوي (SONET) على جزء أساسي بمعدل (51.84 ميجابت في الثانية) والمسمى STS-1 (إشارة نقل متزامنة)، وعندما يتم إرسال معدل البت عبر نظام كبل بصري تسمى الإشارة (OC-1).