Плезиохронные цифровые иерархии

Метод мультиплексирования с разделением по времени может быть применен и для первичных цифровых каналов Е1 или Т1. Несколько таких каналов могут быть объединены в один канал с более высокой скоростью передачи в так называемый вторичный цифровой канал. Несколько вторичных каналов, аналогичным образом, могут быть объединены в еще более высокоскоростной третичный канал и т.д. Таким образом можно сформировать различные иерархические наборы скоростей передачи, в зависимости от количества цифровых потоков, подаваемых на вход мультиплексора на каждом этапе мультиплексирования. Наибольшее распространение получили две иерархии: Североамериканская и Европейская, в таблице 7.1 представлены скоростные ряды и схемы мультиплексирования для каждой из иерархий. Скорости цифровых потоков одной и той же ступени иерархии, которые образованы ЦСП, расположенными на различных узлах сети и имеющие независимые источники синхронизации, могут несколько отличаться в пределах допустимой нестабильности тактовых генераторов.

Таблица 7.1 - Плезиохронная цифровая иерархия

Так как эта нестабильность невелика, то объединяемые потоки называют плезиохронными («почти синхронными»), а иерархию цифровых систем на основе объединения плезиохронных потоков называют плезиохронной цифровой иерархией (Plesiochronous Digital Hierarchy – PDH). Для объединения таких потоков используется схема мультиплексирования с бит-интерливингом, а для выравнивания скоростей, через несколько тысяч бит, когда расхождения накапливаются, используется либо вставка бит (стаффинг), либо исключение бит («исключенные» биты передают в битах служебной информации). Этот процесс называется согласованием скоростей. Для того, чтобы правильно демультиплексировать такой поток, кроме синхронизирующей последовательности бит, он содержит дополнительные служебные биты в которых передается информация о согласовании скоростей. Так в канале Е2 количество служебной информации (вместе с синхронизирующей последовательностью) составляет 32 бита на кадр, частота следования кадров как и у Е1 – 8 кГц, что дает результирующую скорость потока 2048х4+32х8=8448 кбит/сек, Е3 содержит 36 бит служебной информации, но частота следования кадров у него 16 кГц, что в два раза выше, чем у Е1 или Е2, поэтому его скорость равна 8448х4+36х16=34368 кбит/сек, у Е4 частота следования кадров 64 кГц, служебных бит 28, что дает 34368х4+28х64=139264 кбит/сек. Для стыковки элементов цифровых сетей необходимо наличие в них стандартных интерфейсов, регламентирующих назначение, разводку сигналов, их характеристики. Наиболее известные интерфейсы, используемые для стыковки цифровой аппаратуры – RS-232, X.21, V.35. В системах PDH используется интерфейс, физические и электрические характеристики которого описаны в рекомендации ITU-T G.703. G.703 включает характеристики интерфейсов для скоростей, соответствующих каналу DS0 и цифровым иерархиям: американской и европейской. G.703 регламентирует более десятка параметров, такие, как тип линейного кодирования, амплитуды импульса и паузы, форма импульса, тип используемой пары (коаксиальная или симметричная), нагрузочный импеданс и др. Так, для скорости 64 кбит/сек стандартом определено три типа организации взаимодействия между терминальными устройствами: сонаправленный (оба терминала равноправны, информационный и тактовый сигнал направлены в одну сторону), разнонаправленный (один терминал управляющий, другой подчиненный, тактовый сигнал направлен от управляющего терминала к подчиненному), интерфейс с центральным тактовым генератором (терминалы получают тактовые сигналы от внешнего источника). В таблице 7.2 приведены некоторые характеристики G.703 для европейских систем PDH.

Таблица 7.2 - Характеристики G.703

Отметим, что для сигналов со скоростями nx64 кбит/сек (n=2, 3, …, 31), передаваемых через оборудование PDH, характеристики интерфейса те же, что и у интерфейса для 2048 кбит/сек. В отличие от более поздней SDH, для PDH характерно поэтапное мультиплексирование потоков, так как потоки более высокого уровня собираются методом чередования бит. То есть, чтобы вставить первичный поток в третичный, необходимо сначала демультиплексировать третичный до вторичных, затем вторичный до первичных, и только после этого будет возможность произвести сборку потоков заново. Если учесть, что при сборке потоков более высокого уровня добавляются дополнительные биты выравнивания скоростей, служебные каналы связи и прочая неполезная нагрузка, то процесс терминирования потоков низкого уровня превращается в сложную процедуру, требующую сложных аппаратных решений. Таким образом, к недостаткам PDH можно отнести: затрудненный ввод/вывод цифровых потоков промежуточных функций, отсутствие средств автоматического сетевого контроля и управления, а также наличие различных иерархий.