ส่งข้อมูล SDH

เครือข่ายความเร็วสูง SDH (Synchronous Digital Hierarchy)

SDH เป็นคำศัพท์ที่กำลังได้รับการกล่าวถึงอย่างมากทางหน้าหนังสือพิมพ์ หลายคนคงอยากรู้ถึงเทคโนโลยีเครือข่าย SDH ว่ามีลักษณะอย่างไร มีความเป็นมาหรือแนวโน้มที่น่าสนใจอะไรบ้าง

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) เป็นเทคโนโลยีมาตรฐาน สำหรับการส่งผ่านข้อมูลแบบ synchronous บนตัวกลางใยแก้ว และเทียบได้มาตรฐานสากลของ Synchronous Optical Network แต่เทคโนโลยีทั้งสองให้ความเร็วมากกว่า และถูกกว่าเครือข่ายติดต่อภายใน เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)

SDH ย่อมาจาก Synchronous Digital Heirarchy SDH เป็นคำศัพท์ที่มีความหมายถึงการวางลำดับการสื่อสารแบบซิงโครนัสในตัวกลางความเร็วสูง ซึ่งโดยปกติใช้สายใยแก้วเป็นตัวนำสัญญาณ การสื่อสารภายในเป็นแบบซิงโครนัส คือส่งเป็นเฟรม และมีการซิงค์บอกตำแหน่ง เริ่มต้นเฟรมเพื่อให้อุปกรณ์รับตรวจสอบสัญญาณข้อมูลได้ถูกต้อง มีการรวมเฟรมเป็นช่องสัญญาณที่แถบกว้างความเร็วสูงขึ้น และจัดรวมกันเป็นลำดับ เพื่อใช้ช่องสื่อสารบนเส้นใยแก้วนำแสง

ความเป็นมาของ SDH มีมายาวนานแล้ว เริ่มจากการจัดการโครงข่ายสายโทรศัพท์ ซึ่งสัญญาณโทรศัพท์ได้เปลี่ยนเป็นดิจิตอล โดยช่องสัญญาณเสียงหนึ่งช่องใช้สัญญาณแถบกว้าง 64 กิโลบิต แต่ในอดีตการจัดมาตรฐานลำดับชั้นของเครือข่ายสัญญาณเสียงยังแตกต่างกัน เช่นในสหรัฐอเมริกา มีการจัดกลุ่มสัญญาณเสียง 24 ช่อง เป็น 1.54 เมกะบิต หรือที่เรารู้จักกันในนาม T1 และระดับต่อไปเป็น 63.1, 447.3 เมกะบิต แต่ทางกลุ่มยุโรปใช้ 64 กิโลบิตต่อหนึ่งสัญญาณเสียง และจัดกลุ่มต่อไปเป็น 32 ช่องเสียงคือ 2.048 เมกะบิต ที่รู้จักกันในนาม E1 และจัดกลุ่มใหญ่ขึ้นเป็น 8.44, 34.36 เมกะบิต

การวางมาตรฐานใหม่สำหรับเครือข่ายความเร็วสูงจะต้องรองรับการใช้งานต่าง ๆ ทั้งเครือข่ายสัญญาณโทรศัพท์ และสัญญาณมัลติมีเดียอื่น ๆ เช่น สัญญาณโทรทัศน์ ข้อมูลบนอินเทอร์เน็ต และที่จะเกิดขึ้นในอนาคตอีกได้ คณะกรรมการจัดการมาตรฐาน SDH จึงรวมแนวทางต่าง ๆ ในลักษณะให้ยอมรับกันได้ โดยที่สหรัฐอเมริกา เรียกว่า SONET ดังนั้นจึงอาจรวมเรียกว่า SDH/SONET การเน้น SDH/SONET ให้เป็นกลางที่ทำให้เครือข่ายประยุกต์ใช้งานต่าง ๆ วิ่งลงตัวได้จึงเป็นเรื่องสำคัญ

เนื่องจากโครงข่ายของ SDH/SONET ใช้เส้นใยแก้วนำแสงเป็นหลัก โดยวางแถบกว้าง พื้นฐานระดับต่ำสุดไว้ที่ 51.84 เมกะบิต โดยที่ภายในแถบกว้างนี้จะเป็นเฟรมข้อมูลที่สามารถนำช่องสัญญาณเสียงโทรศัพท์ หรือการประยุกต์อื่นใดเข้าไปรวมได้ และยังรวมระดับช่องสัญญาณต่ำสุด 51.84 เมกะบิตนี้ให้สูงขึ้น เช่นถ้าเพิ่มเป็นสามเท่าของ 51.84 ก็จะได้ 155.52 ซึ่งเป็นแถบกว้างของเครือข่าย ATM

โมเดลของ SDH แบ่งออกเป็นสี่ชั้น เพื่อให้มีการออกแบบและประยุกต์เชื่อมต่อได้ตาม มาตรฐานหลัก
ชั้นแรก เรียกว่าโฟโตนิก เป็นชั้นทางฟิสิคัลที่เกี่ยวกับการเชื่อมเส้นใยแก้วนำแสง และอุปกรณ์ประกอบทางด้านแสง
ชั้นที่สอง เป็นชั้นของการแปลงสัญญาณแสง เป็นสัญญาณไฟฟ้า หรือในทางกลับกัน เมื่อแปลงแล้วจะส่งสัญญาณไฟฟ้าเชื่อมกับอุปกรณ์สื่อสารอื่น ๆ ชั้นนี้ยังรวมถึงการจัดรูปแบบเฟรมข้อมูล ซึ่งเป็นเฟรมมาตรฐาน แต่ละเฟรมมีลักษณะชัดเจนที่ให้อุปกรณ์ตัวรับและตัวส่งสามารถซิงโครไนซ์เวลากันได้ เราจึงเรียกระบบนี้ว่า ซิงโครนัส
ชั้นที่สาม เป็นชั้นที่ว่าด้วยการรวมและการแยกสัญญาณ ซึ่งได้แก่วิธีการมัลติเพล็กซ์ และดีมัลติเพล็กซ์ เพราะข้อมูลที่เป็นเฟรมนั้นจะนำเข้ามารวมกัน หรือต้องแยกออกจากกัน การกระทำต้องมีระบบซิงโครไนซ์ระหว่างกันด้วย
ชั้นที่สี่ เป็นชั้นเชื่อมโยงขนส่งข้อมูลระหว่างปลายทางด้านหนึ่งไปยังปลายทางอีกด้านหนึ่ง เพื่อทำให้เกิดวงจรการสื่อสารที่สมบูรณ์ ในการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกอุปกรณ์หนึ่งจึงเสมือนเชื่อมโยงถึงกันในระดับนี้

เพื่อให้การรับส่งระหว่างปลายทางด้านหนึ่งไปยังอีกปลายทางด้านหนึ่งมีลักษณะสื่อสารไปกลับได้สมบูรณ์ การรับส่งจึงมีการกำหนดแอดเดรสของเฟรมเพื่อให้การรับส่งเป็นไปอย่างถูกต้อง กำหนดโมดูลการรับส่งแบบซิงโครนัส ที่เรียกว่า STM - Synchronous Transmission Module โดย เฟรมของ STM พื้นฐาน มีขนาด 2430 ไบต์ โดยส่วนกำหนดหัวเฟรม 81 ไบต์ ขนาดแถบกว้างของการรับส่งตามรูปแบบ STM จึงเริ่มจาก 155.52 เมกะบิตต่อวินาที ไปเป็น 622.08 และ 2488.32 เมกะบิตต่อวินาที จะเห็นว่า STM ระดับแรกมีความเร็ว 155.52 เมกะบิตต่อวินาที ซึ่งเป็น 3 เท่าของแถบกว้างพื้นฐานของ SDH ที่ 51.84 เมกะบิตต่อวินาที STM จึงเป็นส่วนหนึ่งที่อยู่ภายใน SDH ด้วย

ในการส่งผ่านแบบดิจิตอล "synchronous" หมายถึง บิตจากการเรียก 1 ครั้งได้รับการนำภายใน 1 frame ของการส่ง Plesiochronous หมายถึง "เกือบจะ synchronous" หรือ การเรียก 1 ครั้งต้องดึงจาก frame การส่งมากกว่า 1 frame

SDH ใช้ตาม Synchronous Transport Modules (STM) และอัตรา คือ STM-1 (155 megabits ต่อวินาที), STM-4 (622 Mbps), STM-16 (2.5 gigabits ต่อวินาที), และ STM-64 (10 Gbps)

เมื่อพิจารณาให้ดีจะเห็นว่า ผู้ออกแบบมาตรฐาน SDH ต้องการให้เป็นทางด่วนข้อมูลข่าวสาร ที่จะรองรับระบบเครือข่ายโทรศัพท์ที่มีอัตราการส่งสัญญาณกันเป็น T1, T3, หรือ E1, E3 ขณะเดียวกันก็รองรับเครือข่าย ATM (Asynchronous Transfer Mode) ที่ใช้ความเร็วตามมาตรฐาน STM ดังที่กล่าวแล้ว โดยที่ SDH สามารถเป็นเส้นทางให้กับเครือข่าย ATM ได้หลาย ๆ ช่องของ ATM ในขณะเดียวกัน
SDH จึงเสมือนถนนของข้อมูลที่ใช้เส้นใยแก้วนำแสงเพื่อรองรับแถบกว้างของสัญญาณสูง ขณะเดียวกันก็ใช้งานโดยการรวมสัญญาณข้อมูลต่าง ๆ เข้ามาร่วมใช้ทางวิ่งเดียวกันได้
SDH จึงเป็นโครงสร้างพื้นฐาน เสมือนหนึ่งเป็นถนนเชื่อมโยงที่ต่าง ๆ เข้าด้วยกัน ที่สำคัญคือ ถนนเหล่านี้จะเป็นทางด่วนที่รองรับการประยุกต์ใช้งานในอนาคต
SDH หรือทางด่วนข้อมูล จะเกิดได้หรือไม่ คงต้องคอยดูกันต่อไป

SDH เป็นเทคโนโลยีในการ Multiplex สัญญาณรูปแบบใหม่(ไม่ค่อยใหม่แล้ว)ที่เพิ่มความคล่องตัวในการ multiplex/demultiplex สัญญาณให้ทำได้ง่ายขึ้น ต่างจากระบบเดิมคือ PDH ซึ่งต้องทำการ multiplex เป็น step หลายๆขั้นตอนจากความเร็วต่ำไปสู่ความเร็วสูง กล่าวคือ ถ้าต้องการ multiplex สัญญาณ 2 Mbps ไปเป็นสัญญาณ 140 Mbps ก็ต้อง multiplex จาก 2->8->34->140 สามขั้นตอน หรือในทางกลับกัน ถ้าเราได้รับสัญญาณ 140 Mbps มาและต้องการถอดเอาสัญญาณ 2 Mbps ออกมา เราจะถอดตรงๆไม่ได้ต้อง demultiplex 3 ขั้นตอนเช่นกัน

ในระบบ SDH ปัญหาลักษระนี้จะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากเราสามารถ multiplex สัญญาณ 2 Mbps ไปเป็น 155 Mbps ได้โดยตรง ในทางกลับกันเมื่อเราได้รับสัญญาณ 155 Mbps มาก็สามารถถอดเอาสัญญาณ 2 Mbps ออกมาได้ทันทีเช่นกัน ทำให้การทำงานง่ายขึ้น นอกจากนี้ SDH ยังรองรับสัญญาณได้หลายระดับพร้อมกัน กล่าวคือเราสามารถ multiplex สัญญาณ 1.5,2,6,8,34,45,140 ไปเป็น 155 Mbps ได้โดยตรง นอกจากนี้ SDH ถูกออกแบบมาเพื่อใช้กับการสื่อสารทางแสงทำให้สามารถส่งสัญญาณที่ความเร็วสูงมากๆเช่น STM-1 (155Mbps), STM-4(622Mbps), STM-16, STM-64 เป็นต้น ไปบนสาย fiber optic คู่เดียว เป็นการสะดวกและลดต้นทุนในส่วนของสาย fiber optic ด้วย