Меню

Оборудование pdh что это



PDH — Плезиохронная цифровая иерархия

Технология PDH была разработана в конце 60-х годов компанией AT&T для решения проблемы связи крупных коммутаторов телефонных сетей между собой. Линии связи FDM, применяемые ранее для решения этой задачи, исчерпали свои возможности в плане организации высокоскоростной многоканальной связи по одному кабелю. В технологии FDM для одновременной передачи данных 12 абонентских каналов использовалась витая пара, а для повышения скорости связи приходилось прокладывать кабели с большим количеством пар проводов или более дорогие коаксиальные кабели. Об оптических кабелях на данный момент речи и не шло.

Иерархия скоростей PDH

Начало технологии PDH было положено разработкой мультиплексора Т1, который позволял в цифровом виде мультиплексировать, передавать и коммутировать (на постоянной основе) голосовой трафик 24 абонентов. Так как абоненты по-прежнему пользовались обычными телефонными аппаратами, то есть передача голоса шла в аналоговой форме, то мультиплексоры Т1 сами осуществляли оцифровку голоса с частотой 8000 Гц и кодирование голоса методом импульсно-кодовой модуляции. В результате каждый абонентский канал образовывал цифровой поток данных 64 Кбит/с, а мультиплексор Т1 обеспечивал передачу 1,544 Мбит/с.

Каналы Т1 сами по себе были негибки и слишком медленны для передачи больших объемов информации, поэтому была реализована идея мультиплексирования большого числа каналов T1 на основе иерархии скоростей.

  • Канал Т1 – 1,544 Мбит/с
  • Канал Т2 – 6,312 Мбит/с (Образован объединением 4-х каналов Т1)
  • Канал Т3 – 44,736 Мбит/с (7 каналов Т2)
  • Канал Т4 – 274 Мбит/с (6 каналов Т3)

Технология систем Т-каналов была стандартизована Американским национальным институтом стандартов (ANSI), а позже — международной организацией ITU-T, с тем отличием, что европейский вариант иерархии скоростей имел обозначение E-каналов, а также E1 канал включал в себя не 24 элементарных голосовых канала, а 30 каналов. Таким образом начальная скорость передачи данных была на 1,544 Мбит/с, а 2,048 Мбит/с.

Иерархия скоростей PDH

Формирование кадра

При организации потока данных T1, кадр состоит из 24 байт, каждый из которых относится к своему канал, а также присутствует бит синхронизации.

Американский вариант кадра PDH
1 – 24 – байты информации каждого из 24 абонентов
С – бит синхронизации

24 х 64 = 1,536 Мбит/с – пользовательская информация + 8 Кбит/с (биты синхронизации)
В итоге получаем: 1,544 Мбит/с

Байт пользовательской информации состоит из 7 бит, использующихся для реальной передачи голосового трафика, а восьмой бит применяется для служебной информации, что в телефонии называется сигнальным протоколом. Следовательно скорость пользовательских данных равна 56 Кбит/с. Техника применения восьмого бита для служебных целей получила название «кражи» бита.

При передаче компьютерных данных канал Т-1 предоставляет для пользовательских данных только 23 канала, а 24-й канал отводится для служебных целей, в основном — для восстановления искаженных кадров. Компьютерные данные передаются со скоростью 64 Кбит/с, так как восьмой бит не «крадется». При одновременной передаче как голосовых, так и компьютерных данных используются все 24 канала, причем и компьютерные, и голосовые данные передаются со скоростью 56 Кбит/с.

В Европейском варианте отсутствует механизм «кражи» бита.

Европейский вариант кадра PDH
Вместо этого для служебных целей используются нулевой и 16-й канальные интервалы
0 – используется для целей синхронизации приемника и передатчика
16 – используется для служебной информации

Бит-стаффинг

При мультиплексировании нескольких пользовательских потоков в мультиплексорах PDH применяется техника, называемая бит-стаффингом. К этой технике прибегают, когда скорость пользовательского потока оказывается несколько меньше, чем скорость объединенного потока. В результате мультиплексор PDH периодически сталкивается с ситуацией, когда ему «не хватает» бита для представления в объединенном потоке того или иного пользовательского потока. В этом случае мультиплексор просто вставляет в объединенный поток бит-вставку и отмечает этот факт в служебных битах объединенного кадра. Отсутствие полной синхронности потоков данных при объединении низкоскоростных каналов в высокоскоростные и дало название технологии PDH («плезиохронный» означает «почти синхронный»).

Физический уровень

Физический уровень технологии PDH поддерживает различные виды кабелей: витую пару, коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель. Основным вариантом абонентского доступа к каналам Т-1/Е-1 является кабель из двух витых пар с разъемами RJ-45. Две пары требуются для организации дуплексного режима передачи данных со скоростью 1,544/2,048 Мбит/с. Коаксиальный кабель благодаря своей широкой полосе пропускания поддерживает один канал Т-2/Е-2 или 4 канала Т-1/Е-1. Для работы каналов Т-З/Е-З обычно используется либо коаксиальный кабель, либо волоконно-оптический кабель, либо каналы СВЧ.

Синхронизация сетей PDH


Синхронизация сетей PDH

В случае небольшой сети PDH, например сети города, синхронизация всех устройств сети из одной точки представляется достаточно простым делом. Однако для более крупных сетей, например сетей масштаба страны, которые состоят из некоторого количества региональных сетей, синхронизация всех устройств сети представляет собой проблему. Общий подход к решению этой проблемы описан в стандарте ITU-T G.810. Он заключается в организации в сети иерархии эталонных источников синхросигналов, а также системы распределения синхросигналов по всем узлам сети.

Каждая крупная сеть должна иметь, по крайней мере, один первичный эталонный генератор (ПЭГ) синхросигналов. Это очень точный источник синхросигналов, способный вырабатывать синхросигналы с относительной точностью частоты не хуже 10-11 (такую точность требуют стандарты ITU-T G.811 и ANSI Т1.101). На практике в качестве ПЭГ используют либо автономные атомные (водородные или цезиевые) часы, либо часы, синхронизирующиеся от спутниковых систем точного мирового времени, таких как GPS или ГЛОНАСС. Обычно точность ПЭГ достигает 10-13 . Стандартным синхросигналом является сигнал тактовой частоты уровня DS1, то есть частоты 2048 кГц для международного варианта стандартов PDH и 1544 кГц для американского варианта этих стандартов.

Читайте также:  Закупка оборудования для спортзала

Вторичные задающие генераторы синхронизируются от Первичных эталонных генераторов и передают синхросигнал в нижележащие по иерархии источники синхросигналов.

Недостатки

В американском и международном европейском вариантах систем PDH присутствуют сходные недостатки, заключающиеся в сложности мультиплексирования и демультиплексирования потоков данных, а также операций ввода-вывода данных из каналов связи. А применение бит-стаффинга приводит к необходимости полного демультиплексирования кадров объединённого канала передачи данных. При этом выстраивается большая гирлянда мультиплексоров-демультиплексоров, которые значительно увеличивают стоимость строительства и эксплуатации линии связи, построенной на системе PDH.


Мультиплексирование-демультиплексирование канала PDH

Также в сетях PDH не предусмотрено средств обеспечения администрирования сети и её отказоустойчивости. Также на сегодняшний день данная технология обладает крайне низкой скоростью передачи данных.

Следовательно данная технология является вымирающей и изучается в качестве исторической технологии, заложившей начало развития синхронных сетей передачи данных.

Источник

PDH (Плезиохронная цифровая иерархия)

В условиях существующей инфраструктуры PDH зачастую представляется гораздо более разумным, с точки зрения как прибылей, так и эксплуатационных расходов, в течение максимально долгого времени предоставлять максимальное количество услуг, продолжая использовать зарекомендовавшую себя технологию. Безусловно, любая технология, в конечном счете, устаревает, но ее замена происходит лишь тогда, когда более новая технология позволяет предоставлять услуги с меньшими издержками и такой же или меньшей степенью риска. Это значит, что PDH , как и многие другие зрелые технологии, еще долго будет применяться в сетях связи, сосуществуя с более новыми технологиями, внедряемыми в настоящее время.

Обзор технологии PDH

Плезиохронная цифровая иерархия ПЦИ (PDH). PDH — это принцип построения цифровых систем передачи, которые используют групповой мультиплексированный ИКМ-сигнал, состоящий из цифровых 30-канальных потоков (2,048 Мбит/сек) и требующий синхронизации скоростей цифровых потоков на входе оборудования группообразования. Под термином «плезиохронные» (то есть «почти синхронные») понимается то, что скорости входных 30-канальных групп немного отличаются друг от друга вследствие допустимой нестабильности задающего генератора каналообразующего оборудования этих потоков. Поэтому прежде чем приступить к объединению этих потоков в 2,048 Мбит/сек, их нужно привести к одной скорости передачи путем добавления специальных синхронизирующих битов выравнивания скоростей. Биты выравнивания должны распознаваться на приемной стороне, когда происходит разделение (демультиплексирование) потоков из группового и выделение первоначального сигнала. Такой групповой сигнал, состоящий из нескольких элементарных плезиохронных 30-канальных групп, называется плезиохронной цифровой иерархией ПЦИ (Plesiochronous Digital Hierarchy -PDH). Базовой системой передачи для построения более высоких уровней PDH является система передачи ИКМ-30.

В соответствии с принятыми в Европе стандартами при построении Цифровых Систем Передачи (ЦСП) объединяются 32 канала по 64 кбит/с. Из них 30 каналов предназначены для передачи пользовательской информации, а два являются служебными и используются для передачи сигналов синхронизации и управления. При этом поочередно из каждого канала передается по одному байту. Длительность цикла составляет 125 мкс, т.е. в групповом сигнале в течение 1 с передаются по 8 000 байт из каждого канала. Это дает цифровой поток, имеющий скорость 8 × 8000 х 32=2048000 бит/с = 2 Мбит/с (далее скорости округляются).

Примером ЦСП с такой скоростью может служить распространенная в нашей стране ИКМ-30.

Следующие уровни иерархии образуются мультиплексированием четырех цифровых потоков предыдущего уровня, что приводит к скоростям 8 Мбит/с, 34 Мбит/с и 140 Мбит/с. При этом объединение компонентных потоков в агрегатный осуществляется уже не побайтно, а побитно.

В Северной Америке и Японии были приняты другие стандарты ПЦИ, в соответствии с которыми в ЦСП первого уровня объединяются 24 канала по 64 кбит/с, что приводит к скорости 1,5 Мбит/с. При переходе ко второму уровню происходит мультиплексирование четырех потоков, а к третьему — семи, в результате чего возникают потоки со скоростями 6 Мбит/с и 45 Мбит/с соответственно.

Обе системы ПЦИ приведены в табл. 1.1. Различия между ними делает весьма затруднительным их взаимодействие между собой.

Источник

Оборудование pdh что это

PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)

  • 24 канала (Digital Signal 0, DS0) мультиплексируются в первичный уровень иерархии, мы получаем DS1 (24 x 44 + служебка = 1544 Кбит/с).
  • 4 DS1 канала мы мультиплексируем в канал высшей иерархии (вторичный) DS2, получаем (1544 х 4 + служебка = 6312 Кбит/с)
  • 7 DS2 объединяем в DS3 (44,7 Мбит/с)
  • 6 DS3 объединяем в DS4 (274,1 Мбит/с)
  • 32 канала DS0 пакуется в E1(2 с гаком Мбит/с)
  • 4 E1 в E2 (8 с гаком Мбит/с)
  • 4 E2 в E3 (34 с гаком Мбит/с)
  • 4 E3 в E4 (139 с гаком Мбит/с)

По началу PDH использовался телефонистами и объединял крупные узлы телефонной сети. Для своих нужд он был довольно функционален. Однако, рано или поздно, возникла необходимость передавать данные, к чему PDH изначально был не очень приспособлен. К тому же, в мире существовало 3 стандарта PDH, и европейцы, японцы и американцы не могли передавать трафик между друг-другом. Хотя наверное как-то могли все же. Однако, в общем и целом, технологии не были совместимы.

Читайте также:  Задвижка это оборудование или нет

Основной проблемой PDH обычно обозначается тот факт, что из потока данных нельзя вычленить данные более мелких уровней не демультиплексируя поток до него. Что я имею в виду?

Обратимся к тому же примеру. Допустим вместо одного голосового канала на одной из наших телефонных станций, какой-то крупный и богатый юрик (на тот момент) передает 64 Кбит/с своих данных. Более того, богатый юрик хочет, чтобы этот канал вел не на соседнюю АТС, а был выведен где-то по середине. Для реализации такого простого случая, в промежуточной точке надо сначала разобрать E3 на E2, каждый E2 разобрать на E1, каждый E1 разобрать на DS0 потоки по 64Кбит/с, один из потоков вывести юрику, потом собрать оставшиеся DS0 в E1 (добив мусором пустое место), собрать E2 в E3 и отправить данные в сторону соседней АТС, куда они изначально-то и шли. Заметьте, это нужно только для того чтобы передать данные в одну сторону. Нет никакой возможности глядя на поток данных E3 сразу же выцепить оттуда определенный DS0 или E1. Оборудование просто не знает где оно, на этих потоках просто нет никаких меток. Вычислить где тот или иной поток по времени так же невозможно, потому что всегда в среде есть мусорные данные, которые получаются хотя бы потому, что данные на мультиплексор не могут прийти все одновременно. Какие-то потоки пришли чуть позже, какие-то чуть раньше, мультиплексор вынужден добивать такие данные мусорными последовательностями, чтобы осуществить мультиплексирование и передачу данных.

SHD (Synchronous Digital Hierarchy)

Новая технология сразу создавалась для передачи любых данных. Она была призвана избавить инженеров от всех проблем, который принес в их жизнь PDH. Стоит сказать, что технология SDH действительно удалась. Мне она очень нравится, даже не смотря на её сложность.

Принцип работы SDH схож с PDH. Все тоже мультиплексирование TDM, однако для того чтобы расширить функционал, сама схема мультиплексирования немножко усложнилась. Сразу обратимся к одной из них. Технология много раз дорабатывалась, в итоге редакций этих схем штуки три точно. Да, забыл упомянуть, что создать одну единственную схему работы опять не получилось, в итоге есть SONET (американцы) и просто SDH (разрабатывался европейским институтом ETSI). Различий не так много, на схеме ниже встретимся с первым из них. Рисовать самому схему мультиплексирования было бы слишком, поэтому я нашел картинку в интернете.

Каюсь, не мой контент. Взято с Wikipedia.org

Пробежимся по этой схеме. Допустим, у нас есть SDH мультиплексор на вход которого приходит поток E1.

1. Мультиплексор сразу же добивает к нему биты для того чтобы выровнять его по времени. После этой процедуры получается некая сущность (контейнер) С-12.
2. Потом добавляется ещё один заголовок POH, в котором содержится маршрутная информация, которая идентифицирует контейнер. Это позволит вытащить этот контейнер на любом мультиплексоре по пути не разбирая весь поток на более элементарные. В результате получается другая сущность (virtual container) VC-12.
3. Далее добавляется ещё один заголовок PTR и получается сущность TU-12 (tributary unit). Среди прочих функций, заголовок PTR позволяет правильно собрать последовательность многих TU в одну группу.
4. Настало время первого мультиплексирования, три TU-12 укладываются в TUG-2 (tributary unit group). Семь таких групп TUG-2 может быть смультиплексировано в VC-3 (по мнению американцев) или в ещё одну группу TUG-3 (по мнения европейских коллег).
5. Далее по европейской нотации три TUG-3 мультиплексируются в VC-4, при этом к TUG-3 добавляется заголовок POH, которая позволит потом идентифицировать контейнер. На VC-4 в свою очередь добавляется PTR и вся эта каша из данных и заголовков теперь называется AU-4 (administrative unit).
6. Все AU собираются в группы AUG-1. На AUG-1 добавляется последний заголовок SOH, который делится на мультиплексную секцию и регенераторную. Внутри просто жесть. Если очень грубо, то в мультиплексной секции имеется маршрутная информация о том куда отправить эту сущность, а в регенераторной секции содержится информация для регенераторов. Они расставлены по сети и их задача просто электрически регенерировать сигнал. Далее AUG пакуется в STM-1. Как-то так ) Интересно, кто-то ещё читает.

STM — это базовый модуль в SDH, он определяет сколько данных можно передать. STM так же имеют иерархическую структуру.

    STM-1 =

155 Мбит/с
STM-4 =

622 Мбит/с
STM-16 =

2,5 Гбит/с
STM-64 =

10 Гбит/с
STM-256 =

40 Гбит/с

Соответственно AUG-1 из примера можно

  • запихнуть в STM-1
  • смултиплексировать (х4) в AUG-4 и положить в STM-4
  • смултиплексировать (х4) в AUG-4 и затем смультиплексировать (х4) в AUG-16 и положить в STM-16
  • и так далее.
Читайте также:  Оборудование для пежо 3008

Protection

В заголовке POH, который добавляется на уровне VC присутствует так же информация, которая позволяет организовать запасные пути для каналов.

Они могут быть:
На уровне Client Trail. В нашем примере это уровень VC-12, когда появился первый заголовок POH. Это уровень наиболее близкий к абоненту, по сути это и есть абонентский канал.

На уровне Server Trail. Здесь так же можно организовать protection. В нашем случае это уровень, в котором добавляется второй заголовок POH, а именно уровень VC-4. Один Server trail передает много Client Trail, соответственно, на этом уровне защита организуется сразу для нескольких клиентских потоков.

Обычно SDH сеть представляет собой кольцо, соответственно строиться два канала по двум сторонам кольца. Один из них рабочий, другой запасной.

Много всего осталось за пределами поста, может в будущем исправлюсь. Стоит, как минимум, поговорить о конкатенации, схемах резервирования, заголовках. но это как-нибудь потом. Так же для меня остается открытым вопрос, почему PDH — почти синхронная иерархия, а SDH — уже совсем синхронная. )

Ну что же, в следующих постах возвращаемся в MPLS. Поговорим о такой штуке как VLL.

Update: Подумал, что нужно продолжить серию «Что Ethernet-инженеру нужно знать о. «. В следующих постах напишу про ATM и DSL, далее, наверное, будет PON.

Источник

PDH — Plesiochronous Digital Hierarchy

Одной из первых систем, предназначенных для передачи информации в цифровом виде на большие расстояния, является PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy — плезиохронная цифровая иерархия). Первый релиз данного стандарта был разработан организацией по стандартизации ITU-T и выпущен в 1972 году под индексом G.703. Под «плезиохронной» (от греч. plesios — «близкий») понимается то, что PDH — почти синхронная система, суть этого будет разъяснена немного позже. Основой построения иерархии PDH является основной цифровой канал (ОЦК), скорость которого составляет 64 кбит/сек. Такая скорость выбрана не случайно. 64 кбит/сек как раз достаточно для передачи одного телефонного разговора, продискритизированного с частотой 4 кГц и проквантованного по 256 уровням. Общепризнано, что этого вполне достаточно для однозначного восприятия произнесенных слов и идентификации говорящего.

Скорости более высоких уровней иерархии PDH получаются путем перемножения скорости ОЦК, т.е. 64 кбит/сек на множитель. Скорость первичного цифрового канала (ПЦК) составляет 2Мбит/сек = 32хОЦК, т.е. ПЦК представляет собой 32 мультиплексированных ОЦК. Однако в исходном стандарте PDH не все 32 канала использовались для передачи в 0 слоте должен передаваться синхросигнал, а в 16 – сигнализация для всех остальных 30 разговорных таймслотов. В последствие каналы PDH получили широкое распространение при передаче не только голосовой информации, но и пакетных данных. Необходимость в использовании 0-го и 16-го таймслотов отпала и они во многих системах также стали задействоваться для передачи пользовательских данных.

Вторичный цифровой канал получается путем мультиплексирования 4-х ПЦК. В итоге получается скорость 8448 кбит/сек. Не четкая пропорциональность говорит о необходимости добавления служебной информации. Более высокие уровни иерархии получаются путем дальнейшего поэтапного мультиплексирования. Потоки, которые включаются в цифровой поток более высокого порядка называются трибутарными. Все возможные уровни представлены в таблице ниже.

Название цифрового канала и обозначение

В таблице представлены цифровые потоки и скорости принятые в Европе, в т.ч. и в России. В Северной Америке и Японии есть отличия. Обозначения для североамериканских цифровых потоков начинаются с буквы «Т», а японских «J». Также есть отличия и в числе потоков низшего уровня при образовании потока более высокого порядка. Кроме того в североамериканском варианте PDH отсутствует пятеричный цифровой канал, т.е. Т5.

Таблица не случайно ограничивается пятеричным цифровым каналом и скоростью 564992 кбит/сек. Это связано с существенным недостатком PDH – его плезиохронностью, т.е «почти» синхронностью. Дело в том, что потоки образуют уровни более высокого порядка последовательным мультиплексированием, соответственно, для извлечения нужно проделать обратную процедуру – демультиплексирования. Таким образом для выделения на промежуточном пункте потока Е1 из Е4, например, необходимо будет выполнить 3 процедуры демультиплексирования, а затем 3 процедуры мультиплексрования для дальнейшей передачи. Подобная процедура потребует значительных производительных затрат, а также вызовет временную задержку для всех передаваемых данных. Кроме того, на каждом пункте, где потребуется извлечение хотя бы одного потока низшего уровня потребуется установка дорогостоящего оборудования. Поэтому применение цифровых потоков высоких уровней иерархии оказывается нецелесообразным. Полностью решить данную проблему удалось с появлением технологии SDH (Synchronous Digital Hierarchy).

Пример сети PDH с промежуточным извлечением потока Е1 из основного потока Е3

В сотовой связи PDH активно использовался при развертывании систем всех поколений. Особенно востребованным оказался поток ПЦК или Е1, который в настоящее время является практически эталоном измерения пропускной способности любого канала связи. Особенно часто Е1 используется на низкоскоростных соединениях, например,BTS – BSC, NodeB – RNC и т.п.

При использовании материалов ссылка на сайт обязательна

Источник