PDHとSDH：相違点と共通点を理解する
プレシオリズミカル分割多重化（PDH）と同期デジタルハイアラーキ（SDH）は、電気通信ネットワークにおけるデジタル信号の多重化と伝送に広く使用されている2つの技術です。PDHとSDHにはそれぞれ長所と短所があり、ネットワーク固有のニーズに応じて異なる場面で使用されます。本記事では、PDHとSDHを取り上げ、その相違点と共通点を比較し、どちらの技術がご利用のネットワークに最適かを理解するための参考情報を提供します。
PDHとは？
準同期デジタルハイアラーキ（PDH）は、数十年にわたり使用されてきた電気通信技術です。準同期タイミング方式に基づいており、ネットワーク内の各装置のクロック速度にはわずかな差が生じることがあります。この特性により、より簡素で費用対効果の高い機器を使用できます。ただし、こうしたタイミングの差により、同時に多重化できるチャネルの最大数も制限されます。
PDHシステムは、ビットインターリーブと呼ばれる手法を用いて、複数の低速データチャネルを単一の高速チャネルに統合します。この処理では、各低速チャネルのビットを高速ストリーム内に交互に配置し、ビットを織り交ぜることで安定したデータの流れを維持します。
PDH規格では、2 Mbps（E1）、8 Mbps（E3）、34 Mbps（E4）など、複数のデータレートおよび多重化能力の階層が定義されています。階層が上がるごとに帯域容量が増加し、単一の通信回線でより多くのデータを同時に伝送できます。
この技術は、同期デジタルハイアラーキ（SDH）や光トランスポートネットワーク（OTN）などの、より高度なシステムと比べるとやや旧式ですが、高額なインフラ変更が実施困難な特定の用途では、引き続き有用です。
SDHとは？
同期デジタルハイアラーキ（SDH）は、従来の準同期デジタルハイアラーキ（PDH）に内在する制約を克服するために設計された高度な電気通信規格です。SDHの基本は同期タイミングの枠組みにあり、ネットワーク内のすべての装置が共通のクロック源に正確に同期するようにします。この同期によりネットワーク効率が大幅に向上し、より多くのチャネルを同時に多重化できるとともに、帯域の利用効率を最適化できます。
SDHは多重化にバイトインターリーブ方式を採用し、複数の低速チャネルのバイトをラウンドロビン方式で高速チャネルに配置します。この方法は、データストリームのシームレスな統合を容易にするだけでなく、誤り訂正能力を高め、システム管理を簡素化します。
SDHインフラは、155.52 Mbps（STM-1）、622.08 Mbps（STM-4）、2.5 Gbps（STM-16）など、標準化された一連の伝送速度を特徴とします。同期伝送モジュール（STM）と呼ばれる各レベルは、拡張性を確保し、ネットワークの発展を支える階層構造を表しています。
さらに、SDHのアーキテクチャは、異なるベンダーの機器間での相互運用性を高め、ネットワークのアップグレードと保守を簡素化します。SDHネットワークは、管理と誤り検査にオーバーヘッドバイトを使用することで、堅牢な監視と障害切り分けの改善を実現し、ネットワークの信頼性と性能を高めます。
SDHの導入はネットワーク伝送の大きな進化をもたらし、インターネットやモバイルサービスを支えるシステムを含む、現代の電気通信システムの基盤となる大容量バックボーンネットワークの構築を可能にしました。
PDHとSDHの相違点
PDH（準同期デジタルハイアラーキ）とSDH（同期デジタルハイアラーキ）の主な相違点の一つは、ネットワーク容量と柔軟性にあります。PDHは通常、帯域需要が比較的小さい小規模ネットワークで使用されます。PDHはさまざまな容量階層で動作し、約140 Mbpsの帯域幅をサポートするE4レベルまで対応し、一部のシステムでは約565 Mbpsの容量を提供するE5レベルにも対応します。これらの階層では、より多くのチャネルを多重化でき、E4とE5はE3よりも高いデータスループットを実現します。一方、SDHは、大規模ネットワークにおける広範かつ高負荷な帯域需要に対応するよう設計されています。STM-64やSTM-256など、さまざまな階層レベルをサポートします。STM-64は最大4032のE1チャネルを多重化でき、約10 Gbpsという大きな帯域幅を提供します。さらに上位のSTM-256では容量が拡大し、約40 Gbpsに対応できます。この拡張性により、SDHは、高いデータスループットと信頼性が最も重要となる大容量バックボーンネットワークや重要インフラの要件に最適です。
機器のコストと複雑さも、両技術で大きく異なります。PDHインフラは機能が限られる分、比較的低コストで、導入と保守も簡単な傾向があります。そのため、SDHの大幅な拡張性や高い性能を必要としない特定の用途では、費用対効果の高いソリューションとなります。ただし、変化が多く、より大規模なネットワークでは、SDH機器の初期費用が高くても、その優れた性能と適応性によって正当化されることがよくあります。
さらに、耐障害性と障害管理も、PDHとSDHが大きく異なる分野です。SDHは設計段階から堅牢性を備えており、1+1保護やリング構成などの冗長化方式を採用することで、機器故障やネットワーク障害が発生してもサービスを継続できるようにしています。これにより、SDHネットワークは非常に高い耐障害性を持ち、迅速なフェイルオーバー処理を実行して、サービス中断を最小限に抑えられます。その中断時間は、多くの場合ミリ秒単位です。
これに対し、PDHには、耐障害性とネットワーク復旧のためのこうした高度な仕組みがありません。障害発生時の自動迂回やフェイルオーバーは標準では備わっていないため、停止時間が長くなり、復旧に手動での対応が必要になる場合があります。このように、SDHネットワークは包括的なネットワーク管理や診断ツールなどの高度な運用機能を提供しますが、PDHネットワークはこれらの機能を標準ではサポートしないため、高可用性と信頼性が重要な環境にはあまり適していません。
SDHは、運用上の耐障害性と高度な診断・管理機能を兼ね備えているため、今日のバックボーンネットワークや重要インフラにおいて、非常に重要な基盤となっています。こうした環境では、サービスの無停止運用と迅速な障害修復は、単に有益であるだけでなく不可欠です。
PDHとSDHの共通点
PDH（準同期デジタルハイアラーキ）とSDH（同期デジタルハイアラーキ）には相違点がある一方で、電気通信分野で広く使用される要因となっている基本的な共通点もいくつかあります。両技術は時分割多重化（TDM）を使用し、複数のデジタルデータチャネルを単一の伝送媒体に集約します。この多重化技術により、物理的な伝送路を共有し、既存の電気通信インフラを効率的に利用できます。
また、PDHとSDHはいずれも確立された通信プロトコルに準拠しており、異なるベンダーのさまざまな機器との互換性や相互運用性を確保しやすくなっています。この標準化により、両技術を既存のネットワークへシームレスに統合でき、保守やアップグレードが容易になります。
さらに、機器メーカーによる幅広いサポートにより、ネットワーク設計者は構成機器の選択や、ネットワークの拡張・機能強化の計画を柔軟に行えます。
まとめ
PDHとSDHの選択は、容量、将来の拡張性、耐障害性、遅延変動、トポロジー、サービスなどの具体的な要件に基づいて行う必要があります。PDHは、より簡素で経済的な技術であり、必要帯域が小さく、遅延変動に対する許容度が低い小規模ネットワークに適しています。一方、SDHは、より高度で柔軟性と耐障害性に優れ、幅広い用途に対応します。
