Plesiochronní digitální hierarchie

Plesiochronous Digital Hierarchy ( PTSI , také PDH z angličtiny  Plesiochronous Digital Hierarchy ) je metoda digitálního přenosu dat založená na technologii časového dělení kanálů a technologii prezentace signálu pomocí pulzní kódové modulace ( rusky PCM , anglicky  PCM ).

Základní principy

V technologii PDH je jako vstup použit signál hlavního digitálního kanálu (FCC) a na výstupu je tvořen datový tok o rychlosti n × 64  kbit/s. Obslužná skupina bitů nezbytná pro implementaci procedur synchronizace a fázování, signalizace, chybového řízení ( CRC ) je přidána ke skupině BCC nesoucích užitečné zatížení , v důsledku čehož má skupina formu cyklu.

Na počátku 80. let byly vyvinuty 3 takové systémy (v Evropě, Severní Americe a Japonsku). Navzdory stejným principům systémy využívaly různé multiplexní faktory na různých úrovních hierarchií. Spojení těchto rozhraní a úrovně multiplexování jsou popsány v doporučení G.703 . Tok E5 podle G.702 (11/88) [1] neexistuje .

Úroveň digitální hierarchie Notový zápis
americký standard (T x ) Japonský standard (DS x ) J x Evropská norma (E x )
1, primární T1 DS1, J1 E1
2, sekundární T2 DS2, J2 E2
3, terciární T3 DS3, J3 E3
4, kvartér T4 DS4, J4 E4
5, quinary nepoužívá DS5, J5 E5
Úroveň digitální hierarchie Přenosové rychlosti odpovídající různým systémům digitální hierarchie, kbps
americký standard (T x ) Japonský standard (DS x ) J x Evropská norma (E x )
1, primární 1544 1544 2048
2, sekundární 6312 6312 8448 (4x2048 + 256)
3, terciární 44736 32064 34368 (4x8448 + 576)
4, kvartér 274176 97728 139264 (4x34368 + 1792)
5, quinary nepoužívá 397200 564992
Úroveň digitální hierarchie Počet kanálů při 64 kbps
americký standard (T x ) Japonský standard (DS x ) J x Evropská norma (E x )
1, primární 24 24 32
2, sekundární 96 96 120
3, terciární 672 480 480
4, kvartér 4032 1440 1920
5, quinary nepoužívá

Na rozdíl od pozdějšího SDH se PDH vyznačuje odstupňovaným multiplexováním toku, protože toky vyšší úrovně jsou sestavovány bitovým prokládáním. To znamená, že například pro vložení primárního proudu do terciárního musíte nejprve demultiplexovat terciární na sekundární, poté sekundární na primární a teprve poté bude možné streamy znovu sestavit. Pokud vezmeme v úvahu, že při sestavování toků vyšší úrovně se přidávají další bity vyrovnávání rychlosti, režijní komunikační kanály a další neužitečné zátěže, pak se proces ukončování toků na nižší úrovni mění ve velmi složitou proceduru, která vyžaduje komplexní hardwarová řešení. [2] .

Mezi nevýhody PDH tedy patří: obtížný vstup a výstup digitálních toků mezilehlých funkcí, nedostatek automatického řízení a správy sítě a také přítomnost tří různých hierarchií. Tyto nedostatky vedly v USA k vývoji hierarchie synchronní optické sítě SONET a v Evropě k vývoji podobné hierarchie SDH, které byly navrženy pro použití na automatických komunikačních linkách. Vzhledem k neúspěšně zvolené přenosové rychlosti bylo rozhodnuto upustit od vytváření sítě SONET a vybudovat na ní síť SONET / SDH .

Struktura proudu E1 (2048 kbps)

Cyklus toku E1 se skládá z 32 časových úseků, číslovaných od 0 do 31. Třicet časových úseků (1-15 a 17-31) se používá k přenosu provozu (například hlasu) a dva - nula a šestnáctý - k přenosu informací o službě, jako jsou synchronizační a signalizační zprávy. Kompresní zařízení, které kombinuje 30 BCC a přijímá primární digitální tok E1 na výstupu, se nazývá IKM-30.

G.703

Elektrické charakteristiky spojů digitálních rozhraní pro přenos hlasu nebo dat přes digitální kanály, jako jsou T1 , E1 nebo DS-1, jsou popsány v doporučení G.703 (doporučení ITU-T G.703. Rozhraní. 1972 naposledy změněno v roce 1991).

Jako fyzický přenosový kanál lze použít symetrický kroucený pár (Z = 100–120 Ohm) nebo koaxiální kabel (R = 75 Ohm), amplituda impulsu = 1–3 V.

Synchronizace sítí PDH

Existuje několik úrovní synchronizace: hodinová, cyklická a vícesnímková. Dále mluvíme pouze o synchronizaci hodin.

Generátory všech prvků sítě musí pracovat na stejné frekvenci s minimální odchylkou (dopravní i koncová zařízení). Rámec je přijímán a vysílán synchronně (téměř synchronně). Existují sítě, kde se synchronizační signály liší od informačních signálů, ale v sítích PDH takové rozdíly nejsou. Hodinovou frekvenci 2048000 bps lze extrahovat z celého rámce příchozího signálu ("z linky"). Generátor koncového zařízení má obvykle buď samostatný vstup (port) pro synchronizaci (například ze sekundárního hlavního oscilátoru) nebo upravuje frekvenci z linky (z informačního toku). V závislosti na implementaci mohou mít desky E1 jeden generátor pro všechny linky E1 nebo samostatný generátor pro každou linku E1.

V případě malé sítě PDH, jako je městská síť, je synchronizace všech zařízení v síti z jednoho bodu poměrně jednoduchá. U větších sítí, jako jsou národní sítě, které se skládají z řady regionálních sítí, je však synchronizace všech síťových zařízení problémem. Obecný přístup k řešení tohoto problému je popsán v ITU-T G.810 (1988, 1996) [3] [4] . Spočívá v organizaci hierarchie referenčních zdrojů hodinových signálů v síti a také v systému distribuce hodinových signálů do všech síťových uzlů.

Každá hlavní síť musí mít alespoň jedny primární referenční hodiny ( PRC ) .  Jedná se o velmi přesný hodinový zdroj schopný generovat hodinové signály s relativní frekvenční přesností minimálně 10 -11 (tuto přesnost vyžadují normy ITU-T G.811 a ANSI T1.101, posledně jmenovaný používá název Stratum 1 popsat přesnost PEG ). V praxi se jako PEG používají buď samostatné atomové (vodíkové nebo cesiové) hodiny, nebo hodiny synchronizované z přesných satelitních systémů světového času, jako je GPS nebo GLONASS . Obvykle přesnost PEG dosahuje 10 -13 . Standardní hodinový signál je hodinový signál úrovně DS1, tj. 2048 kHz pro mezinárodní verzi standardů PDH a 1544 kHz pro americkou verzi těchto standardů. Synchronizační signály z PEG jsou přímo přiváděny do synchronizačních vstupů páteřních zařízení PDH sítě speciálně určených pro tento účel. V případě, že se jedná o kompozitní síť, pak každá hlavní síť, která je součástí složené sítě (například regionální síť, která je součástí národní sítě), má svůj vlastní PEG. Pro synchronizaci uzlů, které nejsou kmenové, se používá sekundární generátor hodin (SGC), který se ve verzi ITU-T nazývá sekundární referenční hodiny (SRC) a ve verzi ANSI generátor úrovně Stratum 2 . VZG pracuje v režimu nucené synchronizace, je to podřízený časovač v páru PEG-VZG. Obvykle VZG přijímá hodinové signály z některých PEG přes mezilehlé páteřní uzly sítě, zatímco bity bajtů rámce se používají k přenosu hodinových signálů, například nulový bajt rámce E-1 v mezinárodní verzi PDH. Přesnost WIG je menší než přesnost PEG: ITU-T ve standardu G.812 ji definuje jako „ne horší než 10-9 “ a přesnost generátorů Stratum 2 by neměla být „horší než 1,6 x 10-8 “. Hierarchii referenčních generátorů lze v případě potřeby rozšířit, přičemž přesnost každé nižší úrovně přirozeně klesá. Generátory nižších úrovní, počínaje VZG, mohou používat několik referenčních generátorů vyšší úrovně ke generování svých hodinových signálů, ale zároveň musí být v každém okamžiku jeden z nich hlavní a zbytek - záloha; taková konstrukce synchronizačního systému zajišťuje jeho odolnost proti poruchám. V tomto případě je však nutné upřednostnit signály generátorů vyšších úrovní. Při budování synchronizačního systému je navíc nutné zajistit, aby nevznikaly synchronizační smyčky.

Omezení technologie PDH

Americká i mezinárodní verze technologie PDH mají nevýhody, z nichž hlavní je složitost a neefektivnost multiplexování a demultiplexování uživatelských dat. Použití technik naplňování bitů pro vyrovnání tokových rychlostí vede k tomu, že kombinované kanálové rámce jsou kompletně demultiplexovány za účelem extrahování uživatelských dat z kombinovaného kanálu. Například, aby bylo možné získat data z jednoho účastnického kanálu o rychlosti 64 kb/s z rámců kanálu T-3, je nutné tyto rámce demultiplexovat na úroveň rámce T-2, poté na úroveň rámce T-1 a nakonec demultiplexovat rámce T -samotné rámy. Pokud je síť PDH využívána pouze jako páteř mezi dvěma velkými uzly, pak operace multiplexování a demultiplexování jsou prováděny výhradně na koncových uzlech a nevznikají žádné problémy. Pokud je však nutné alokovat jeden nebo několik účastnických kanálů v mezilehlém uzlu sítě PDH, pak tento úkol nemá jednoduché řešení. Volitelně se navrhuje instalace dvou multiplexerů úrovně ТЗ/ЕЗ a vyšší v každém síťovém uzlu. První je navržen tak, aby poskytoval kompletní demultiplexování toku a odváděl některé z nízkorychlostních kanálů k předplatitelům, druhým je opětovné sestavení zbývajících kanálů spolu s nově zavedenými do výstupního vysokorychlostního toku. Zároveň se zdvojnásobí počet provozních zařízení.

Další možností je „zpáteční doprava“. V mezilehlém uzlu, kde je nutné oddělit a odklonit účastnický tok, je instalován jediný vysokorychlostní multiplexor, který jednoduše přenáší data v tranzitu dále po síti, aniž by je demultiplexoval. Tuto operaci provádí pouze multiplexor koncového uzlu, načež jsou data příslušného účastníka vrácena samostatnou komunikační linkou do mezilehlého uzlu. Takto složité vztahy přepínačů samozřejmě komplikují provoz sítě, vyžadují její jemnou konfiguraci, což vede k velkému množství ruční práce a chyb. Technologie PDH navíc neposkytuje vestavěné nástroje pro odolnost proti chybám a správu sítě. A konečně nevýhodou PDH je, že rychlost přenosu dat je podle moderních koncepcí příliš nízká. Optické kabely umožňují přenášet data rychlostí několika gigabitů za sekundu po jednom vláknu, což zajišťuje konsolidaci desítek tisíc uživatelských kanálů v jednom kabelu, ale technologie PDH tuto možnost neimplementuje - její hierarchie rychlostí končí na 139 Mbps.

PDH také neobsahuje standardní monitorovací a kontrolní mechanismy a nedefinuje standardní fyzická rozhraní [5] .

Viz také

Poznámky

  1. G.702 . Získáno 8. října 2011. Archivováno z originálu 18. srpna 2017.
  2. Semenov Yu.A. (ITEF-MIPT). 4.3.6 Synchronní spojení SDH/SONET . Získáno 8. září 2017. Archivováno z originálu 10. září 2017.
  3. Synchronizační standardy v ITU-T Archivováno 17. dubna 2018 na Wayback Machine , 2008
  4. https://www.itu.int/rec/T-REC-G.810/en Archivováno 30. října 2017 na Wayback Machine pdf Archivováno 8. dubna 2016 na Wayback Machine
  5. Fabio Neri a Marco Mellia, SONET-SDH Archivováno 8. září 2017 na Wayback Machine „PDH nevýhody“