Lektsia_PDH (Электронные лекции)

Лекция 1Первичные сети.Глобальныесетиобычноразворачиваютнацифровыхтелекоммуникационных каналах, выделенных из телефонной сети. Этиканалыпредоставляютпользователямопределеннуюпропускнуюспособность, которая может достигать сотен Мбит/с. Такие каналыпередачи данных называются выделенными линиями (leased lines). Ониявляются неотъемлемой частью любой глобальной сети.Хотя выделенные линии считаются цифровыми линиями связидля сетей, на самом деле их создавали как каналы передачиоцифрованныхсигналоввголосовыхцифровойсигналов.форматПреобразованиепредоставилоголосовыхмногочисленныепреимущества, среди которых восстановление ослабленных сигналов иэффективная агрегация нескольких потоков данных в общей средепередачи (такое объединение называют мультиплексированием).Современемпроизошлорадикальноеизменениеспособаиспользования выделенных цифровых линий.

Этому способствовалосочетание трех факторов, а именно:• Возросшая доля цифрового оборудования передачи данных втелекоммуникационной инфраструктуре• Разработка механизмов поддержки для цифровой телефонии• Возникшаяупользователейнеобходимостьввысокопроизводительных соединениях для передачи данныхСвозникновениемраспределенныхсетевыхтехнологийвыделенные линии стали использоваться в качестве каналов передачиданных.

Переход от оцифрованных речевых сигналов к оцифрованнымданным был совершенно естественным: двоичные цифры остаютсядвоичными цифрами независимо от того, что они обозначают.Выделенныеобъединениялиниибылимножестваизначальноголосовыхразработаныканаловвдляодномвысокопроизводительном канале.

Для выполнения этой функции былнеобходим механизм, который принимает несколько входящих потоковданных, регламентирует их передачу по общей линии связи и сноваразделяет на отдельные компоненты для последующей передачиконкретному получателю.Собственнопроцедурамультиплексированияможетбытьвыполнена следующими методами:• Путем разделения доступной полосы пропускания во времени —так называемое временное уплотнение каналов• Путем разделения доступной полосы частот на поддиапазоны— так называемое частотное уплотнение каналовВременное уплотнение каналов (Time Division Multiplexing — TDM)характеризуется разделением доступной полосы пропускания наэлементарныеинтервалымонополизироватьвсювремени.полосучастотУстройствосвязинаэлементарногопериодможетинтервала. Эти интервалы времени распределяются между устройствамисогласно с заранее известным алгоритмом.

Методика TDM являетсяэффективной,использоватьпосколькувсюполосупередающимстанциямчастот.станцияЕслиразрешаетсянесобираетсяпередавать данные, ее элементарный интервал времени отводитсядругой станции, которой необходимо передать данные. Таким образом,повышается эффективность использования доступной полосы частотканала передачи.ОднакометодикаTDMперегружаеттрафиксигналамисинхронизации. В случае нарушения синхронизации передаваемыеданные повреждаются. Существует два основных метода синхронизациипередачи в линии с TDM:• Введение битов синхронизации• Введение каналов синхронизацииОба метода используются в современных выделенных линиях.Европейский стандарт цифровых сообщений предпочитает методдобавления синхронизирующего канала, тогда как в Северной Америкеиспользуются дополнительные биты.Аналогичнодругимстандартнымсетевымтехнологиямвыделенные линии характеризуются стандартизованными схемамипередачи.

Такие схемы определяют скорость передачи и тип среды, атакжеформатыкадровойсинхронизациииметодикимультиплексирования.Существует множество схем, причем они отличаются в планегеографии и технологии. Чаще всего встречаются следующие стандарты:••••Номенклатура каналов ANSIНоменклатура каналов ITUСистема оптической связи SONETСистема сигналов синхронной передачи SONETАмериканский институт национальных стандартов (ANSI) занималсяразработкой стандартов для передачи цифровых сигналов еще в началевосьмидесятых. Это семейство стандартов называется номенклатуройцифровых каналов (Digital Signal Hierarchy — DSH). В его состав входятпять спецификаций, пронумерованных от DS-0 до DS-4.

В таблицеприводятся эти спецификации, соответствующие им скорости передачи ичисло поддерживаемых голосовых каналов.Стандарт цифровой передачиСкорость передачиКоличество голосовыхканаловDS-064 Кбит/с1DS-11.544 Мбит/с24DS-1C3.152 Мбит/с48DS-26.312 Мбит/с96DS-344.736 Мбит/с672DS-4274.176 Мбит/с4032Первичные сети предназначены для создания коммутируемойтелекоммуникационной инфраструктуры, с помощью которой можнодостаточнобыстродвухточечнойигибкотопологиейорганизоватьмеждупостоянныйдвумяканалспользовательскимиустройствами, подключенными к такой сети.

На основе каналов,образованныхпервичнымисетями,работаюткомпьютерныеителефонные сети.Существуют три поколения технологий цифровых первичныхсетей:технология плезиохронной («плезио» означает «почти», то естьпочти синхронной) цифровой иерархии (Plesiochronic Digital Hierarchy,PDH),технология синхронной цифровой иерархии (Synchronous DigitalHierarchy, SDH), в Америке технологии SDH соответствует стандартSONET;технологияуплотненноговолновогомультиплексирования(DWDM).Особенности технологии PDHПрииспользованиицифровыхметодоввременногомультиплексирования мультиплексор использует на первом уровне вкачестве входных сигналы DS0 со скоростью передачи 64 кбит/с,формируя первичный цифровой поток данных со скоростью n х 64кбит/с.

Так, для американской системы (АС) мы имеем информационныйпоток 24 х 64 кбит/с = 1536 кбит/с, а для европейской системы (ЕС) – 30х 64 кбит/c = 1920 кбит/с, к которым добавляются канал 8 кбит/с (АС) илидва канала DS0 (ЕС), необходимых для осуществления синхронизации,сигнализации и контроля ошибок (CRC). В результате первичный потоксостоит из повторяющихся групп, каждая из которых приобретаетструктуру фрейма (или цикла). В системе АС формируется фрейм Т1(1544 кбит/с), а в системе (ЕС) – фрейм E1 (2048 кбит/с).Если считать этот уровень мультиплексирования первичным всхемепоследовательного,каскадного,мультиплексированиявторичного, третичного и т.д.

уровней, использующих мультиплексорытипа m:1, l:1, k:1..., то можно сформировать различные иерархическиенаборы цифровых скоростей передачи, или цифровые иерархии. Онипозволяют довести процесс мультиплексирования, или уплотненияканалов, до необходимого уровня, дающего требуемое число каналовDS0навыходепутемвыбораразличныхкоэффициентовмультиплексирования m, l, k, ...

для последовательных каскадов.Схемы плезиохронной цифровой иерархииТри такие иерархии были разработаны в начале 80-х годов.В первой из них, принятой в США и Канаде, в качестве скоростисигнала первичного цифрового канала ПЦК (DS1), порожденного первымуровнем мультиплексирования, была принята скорость T1=1544 кбит/с(т.е. коэффициент первичного мультиплексирования n = 24, т.е.двадцать четыре DS0 по 64 кбит/с могли быть использованы дляпередачи голоса или данных).Во второй, принятой в Японии, в качестве скорости ПЦКиспользовалась та же скорость 1544 кбит/с.В третьей, принятой в Европе и Южной Америке, в качествескорости ПЦК была принята скорость 2048 кбит/с (т.е. коэффициентпервичного мультиплексирования n = 30 – тридцать DS0 по 64 кбит/сиспользовались для передачи голоса и данных).

Два дополнительныхтайм-слота (0 и 16), как указывалось выше, предназначались длясинхронизации (0) и сигнализации (16) или управления. В ряде случаевдля передачи голоса и данных допустимо использовать и 16 тайм-слот(вкачестве31канала),вэтомслучаеприменяетсядругой(дополнительный) формат фрейма Е1, при котором для синхронизации исигнализации используется только 1 канал (0 тайм-слот). Этот формат,позволяя увеличить информационную емкость канала в целом, можетпривести к нестыковке форматов фреймов (из-за использованияразличных методов сигнализации) на разных участках сети.Первая иерархия (американская система иерархии - АС) давалапоследовательности каналов вида: DS1 – DS2 – DS3 – DS4 илискоростей с номинальными значениями в виде ряда: 1544 – 6312 –44736 – 274176 кбит/с (или приближенно 1,5 – 6 – 45 – 274 Мбит/с), что,c учетом скорости DS0 (одинаковой для всех трех иерархий),соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования n=24, m=4,l=7, k=6.

Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 24,96, 672 и 4032 канала DS0.DS0 – DS4 называются цифровыми каналами 0-го, 1-го, 2-го, 3-го и4-го уровней иерархии. В терминологии, используемой в связи, этосоответственно: основной цифровой канал (ОЦК), первичный цифровойканал (ПЦК), вторичный цифровой канал (ВЦК), третичный цифровойканал (ТЦК) и четверичный цифровой канал (ЧЦК).Вторая иерархия давала последовательности вида: DS1 – DS2 –DSJ3 – DSJ4 – DSJ5 или скоростей 1544 – 6312 – 32064 – 97728 –397200 кбит/с (или приближенно 1,5 – 6 – 32 – 98 – 397 Мбит/с), что, cучетомскоростиDS0,соответствуетрядукоэффициентовмультиплексирования: n=24, m=4, l=5, k=3, i=4.

Указанная иерархияпозволяет передавать соответственно: 24, 96, 480, 1440 и 5760 каналовDS0. Эту схему иерархии будем называть ниже японской системойиерархии (ЯС). Здесь DSJ3 – DSJ5 - цифровые каналы3-го – 5-гоуровней Японской иерархии PDH. Формально, по терминологии,используемой в связи эти каналы должны называться третичными,четверичными и пятеричным каналами ЯС.Третья иерархия давала последовательности вида: E1 – E2 – E3 –E4 – E5 или скоростей 2048 – 8448 – 34368 – 139264 – 564992 – кбит/с(или приближенно 2 – 8 – 34 – 140 – 565 Мбит/с), что соответствует рядукоэффициентов: n=30, m=4, l=4, k=4, i=4.