La technologie SDH

La demande croissante de la part des opérateurs pour de nouveaux services de télécom à large bande a été à l'origine des travaux sur les réseaux optiques synchrones dès 1984. Les premiers résultats concernant les réseaux optiques synchrones (SONET : Synchronous Optical NETwork) ont été publiés aux Etats-Unis fin 1986, à l'initiative de BELLCORE (BELL COmmunication REsearch).

Toute la difficulté de la normalisation a été de trouver un compromis entre les intérêts américains, européens et japonais afin de garantir l'interconnexion des différents réseaux des opérateurs.
C'est finalement un débit de 51,84 Mb/s qui a été retenu pour former le premier niveau : STS -1 (Synchronous Transport Signal, level 1). Les niveaux au-dessus du niveau 1 (STS - n) sont des multiples du niveau de base.
C'est en février 1988, à Séoul en Corée, que des accords internationaux ont abouti à une nouvelle série de recommandations :

- G.707 (Synchronous digital bit rate),
- G.708 (Network Node Interface for the synchronous digital hierarchy),
- G.709 (Synchronous multiplexing structure).

Ces accords sur la SDH furent ratifiés par le CCITT, à Melbourne en novembre 1988.

Pour la norme SONET, les niveaux sont classés en OC : Optical Container.
Pour la norme SDH, les niveaux sont organisés hierarchiquement en STM - n (Synchronous Transport Module, niveau n).
La hierarchie de la norme SDH correspond à celle de SONET pour les interfaces ATM.
Le niveau 1 de SDH (155,52 Mb/s) est le niveau 3 de SONET et le niveau 2 de SDH (622,08 Mb/s) est le niveau 12 de SONET.

Les réseaux SDH les plus déployés sont aujourd'hui des réseaux combinant les niveaux STM 1, STM 4 et STM 16. Le niveau STM 256 devrait commencer à être déployé à la fin de l'année 2000. On distingue : du côté réseau d'opérateur, les agrégats, du côté réseau d'abonné, les affluents :

Examinons maintenant les caractéristiques de la trame d'un signal SDH.

Afin de conserver toutes les informations d'un signal analogique original, en vue de sa numérisation, il est nécessaire (théorème de Shannon) de l'échantillonner à intervalles réguliers avec une fréquence supérieure à deux fois la fréquence significative la plus haute. Si nous prenons la voix dont la bande passante est environ de 50 - 4000 Hz, il faut donc l'échantilloner au moins 8000 fois par seconde (soit 8 KHz). Or, 1 / 8 KHz = 125 microseconde, est bien le temps de base de la trame synchrone émise par SDH, chaque trame étant composée de 9 fois 270 octets (2430 octets). On retrouve bien le débit du STM 1, soit : 9 x 270 x 8 b x 8000 /s = 155,52 Mb/s.

Les 9 fois 270 octets sont représentés sous la forme de 9 rangées de 270 octets, sachant que les 9 premiers octets constituent la zone de supervision de SDH qui contient des informations sur la gestion du réseau (on parle alors de "surdébit") et les 261 octets suivants la zone d'informations à transmettre :

Les signaux à transporter proviennent de liaisons qui peuvent être synchrones ou asynchrones. Pour faciliter leur transport on les accumule dans un container virtuel (VC : Virtual Container). Ce packaging est appelé adaptation. Il y a différents containers virtuels pour chaque type de signaux à transmettre. Par exemple, pour le 2 Mb/s et le 155 Mb/s, les containers virtuels sont les VC-2 et VC-4. Le transport de ces containers sur les trames STM 1 et STM 16 s'effectue par un multiplexage temporel :

Le conteneur virtuel avec le pointeur forment une unité administrative AU (Administrative Unit).
Les unités administratives sont de deux niveaux possibles : AU3 et AU4 en fonction du débit. Le niveau STM 4 et STM 16 est formé respectivement de 4 et 16 trames de base STM 1.

Les architectures peuvent être réalisées en bus, en anneau, en étoile, ou encore maillées et peuvent être combinées entre elles permettant aux opérateurs de résoudre un grand nombre de cas pratiques.

Un réseau en anneau est une chaîne, repliée sur elle-même et refermée, constituée uniquement de noeuds ADM et ne possédant pas de noeud terminal. Ce type de réseau joue un rôle clé en SDH/SONET grâce aux mécanismes performants d'autocicatrisation (délai de rétablissement < 50 ms) du réseau en cas de défaillance (par exemple: câble coupé, panne d'électricité ou incendie dans un noeud du réseau). Les applications des réseaux en anneau sont nombreuses : réseaux d'accès aux réseaux nationaux, en passant par les réseaux locaux et régionaux.

Les réseaux auto-cicatrisants sont divisés en deux catégiories :
- les anneaux unidirectionnels,
- les anneaux bidirectionnels.

Il existe aussi des anneaux bidirectionnels à 4 fibres. Dans ce dernier cas, une paire de fibres est réservée pour la protection. Cette paire de fibres peut être éventuellement utilisée pour un trafic non prioritaire et pour de la protection entre noeuds voisins.

Il existe deux mécanismes de protection d'anneau :
- la protection de conduit,
- la protection de section de multiplexage.

Les anneaux unidirectionnels sont des anneaux à deux fibres et peuvent être à protection de section ou protection de conduit.
Les anneaux bidirectionnels sont uniquement à protection de section et peuvent être à 2 ou 4 fibres.
Le choix du type d'anneau et de son mécanisme de protection associé dépend de plusieurs paramètres, tels que la taille du réseau et le type de trafic sur le réseau. Néanmoins, les anneaux bidirectionnels conviennent mieux pour des trafics équilibrés entre chaque noeud (réseau national par exemple) et que les anneaux unidirectionnels à protection de conduits sont plus adaptés à des trafics dirigés vers un noeud particulier (hub par exemple). Cette dernière architecture est celle retenue par NAXOS pour son réseau haut-débit en Ile-de-France.

La technologie SDH/SONET offre la possibilité de transmettre dans une même trame des services de types et débits différents, tels que les conversations téléphoniques, les données informatiques, notamment Internet, et la vidéo numérique.

A titre d'exemple, avec un codage de la parole à 64 Kb/s, le nombre de communications téléphoniques simultanées pouvant être transportées est de :

30 : pour un 2 Mb/s
1890 : pour un 155 Mb/s
30 240 : pour un 2,5 Gb/s
120 960 : pour un 10 Gb/s

Les principaux avantages de la technologie SDH par rapport aux systèmes traditionnels PDH concernent :

- la normalisation internationale,
- la fiabilité des transmissions réalisées (possibilité de reconfiguration automatique pour les systèmes à double cheminement),
- le prix de revient du Mb/s transmis,
- l'exploitation à distance des équipements et la supervision du réseau,
- la flexibilité et l'évolutivité du réseau.

Exemple de l'architecture SDH / PDH permettant de disposer de 4 X 2 Mb/s dans chaque station du métro :

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