Топология сетей PDH. Недостатки PDH. Необходимость разработки синхронной иерархии.

Плезиохронная цифровая иерархия ПЦИ (PDH). PDH — это принцип построения цифровых систем передачи, которые используют групповой мультиплексированный ИКМ-сигнал, состоящий из цифровых n-канальных потоков и требующий синхронизации скоростей цифровых потоков на входе оборудования группообразования. Под термином «плезиохронные» (то есть «почти синхронные») понимается то, что скорости входных n-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 групповой поток, их нужно привести к одной скорости передачи путем добавления специальных синхронизирующих битов выравнивания скоростей. Биты выравнивания должны распознаваться на приемной стороне, когда происходит разделение потоков из группового и выделение первоначального сигнала. Такой групповой сигнал, состоящий из нескольких элементарных плезиохронных n-канальных групп, называется плезиохронной цифровой иерархией ПЦИ (PDH). Основой PDH стали системы с временным разделением каналов (ВРК) и ИКМ-кодированием. Базовой скоростью или нулевым уровнем в иерархии является скорость 64 кбит/с, под которой понимается один стандартный телефонный канал. Следующей ступенькой в плезиохронных иерархиях являются первичные цифровые системы передачи. Системы PDH позволяют реализовать следующие топологии:· «точка – точка»,· «линейная цепь»,· «звезда». Первые две топологии позволяют связывать как терминальные, так и транзитные узлы. Эти системы в настоящее время используются для решения трех типов транспортных задач:· транспорт сигнала в сетях или в сетях доступа к сетям SDH (основная задача);· транспорт ATM-ячеек по сети PDH;· транспорт виртуальных контейнеров SDH по сетям PDH для связи сетей SDH при отсутствии связующих сегментов SDH.

Топология «точка – точка»:

Используется наиболее широко. В простейшем случае соединяются два терминальных мультиплексора TM на расстоянии от 40 до 140 км.

Расстояние может быть увеличено максимально до 2500 – 3000 км установкой одного или нескольких регенераторов R. Примером такого регенератора может служить устройство ОЛТ-25 («Морион»).

Топология может быть реализована на любых мультиплексорах PDH

Топология «линейная цепь»:

Отличается от предыдущей наличием транзитных узлов, на которых могут быть выделены определенные типы трибов, как правило, типа E1. Реализуется на двух типах мультиплексоров: терминальных TM, расположенных в начале и конце линейной цепи и ввода-вывода ADM (ТЛС-31 («Морион»)).

Обе указанные топологии могут использовать схему резервирования потоков типа «1+1», при которой резервируются каналы в среде передачи или среда передачи:

Топология «звезда»: Требует наличия еще одного типа устройств – концентратора или хаба, выполняющего функции устройства сбора (концентрации) и перераспределения (кросс-коммутации) потоков. Концентрация различных трибов может быть выполнена также некоторыми мультиплексорами (ENE 6055 («ЭЗАН»), ОТГ-35 («Морион»)). Для выполнения функции кросс-коммутации приходится использовать современные цифровые АТС, или специальные кросс-коммутаторы, отсутствующие в линейке оборудования PDH, позволяющие осуществлять кросс-коммутацию, по крайней мере, на уровне E1. Недостатки плезиохронной цифровой иерархии: Суть основных недостатков PDH в том, что добавление выравнивающих бит делает невозможным идентификацию и вывод, например, потока 64 кбит/с или 2 Мбит/с, "зашитого" в поток 140 Мбит/с, без полного демультиплексирования или "расшивки" этого потока и удаления выравнивающих бит. Осуществляя такой ввод/вывод, приходится проводить достаточно сложную операцию трехуровневого демультиплексирования ("расшивания") PDH сигнала с удалением/добавлением выравнивающих (на всех трех уровнях) бит и его последующего трехуровневого мультиплексирования ("сшивания") с добавлением новых выравнивающих бит.

Схема такой операции для одного пользователя (с потоком 2 Мбит/с) показана на рис. При наличии многих пользователей, требующих ввода/вывода исходных (например, 2 Мбит/с) потоков, для аппаратурной реализации сети требуется чрезмерно большое количество мультиплексоров, в результате эксплуатация сети становится экономически невыгодной. Другое узкое место технологии PDH - слабые возможности в организации служебных каналов для целей контроля и управления потоком в сети и практически полное отсутствие средств маршрутизации низовых мультиплексированных потоков, что крайне важно для использования в сетях передачи данных. В связи с отсутствием специальных средств маршрутизации, при формировании PDH фреймов и мультифреймов увеличивается возможность ошибки в отслеживании "истории" текущих переключений, а значит увеличивается и возможность "потерять" сведения не только о текущем переключении, но и о его "истории" в целом, что приводит к нарушению схемы маршрутизации всего трафика. Недостатком систем передачи РDН является также, то, что при нарушении синхронизации группового сигнала восстановление синхронизации первичных цифровых потоков происходит многоступенчатым путем, а это занимает довольно много времени. Почти полностью отсутствует возможность автоматически контролировать состояние сети связи и управлять ею. А без этого создать надежную сеть с высоким качеством обслуживания практически невозможно. Указанные недостатки PDH и желание их преодолеть привели к разработке в США иерархии нового типа – иерархии синхронной оптической сети SONET, а в Европе – аналогичной ей синхронной цифровой иерархии SDH. Обе иерархии были рассчитаны на использование ВОК как среды передачи, допускающей меньшее затухание при большей допустимой скорости передачи. Целью разработки была новая иерархия, которая позволила бы: 1.унифицировать иерархический ряд скоростей передачи и продолжить его (на перспективу) за пределы, ограниченные иерархиями PDH; 2.вводить/выводить входные потоки без необходимости проводить их сборку/разборку (а значит, иметь возможность определять положение каждого входного потока, составляющего общий поток; 3.разработать новую структуру фреймов, позволяющую осуществлять маршрутизацию потоков; 4.осуществлять в пределах иерархии гибкое управление сетями с топологией любой сложности; 5.разработать стандартные интерфейсы для стыковки оборудования разных производителей.

Для достижения поставленных целей американские разработчики предлагали: во-первых, использовать синхронную схему передачи с байт-интерливингом при мультиплексировании; во-вторых, использовать технологию инкапсуляции данных, предложив технологию вложенных виртуальных контейнеров для упаковки в них данных и транспортировки фреймов PDH иерархии в виде единого (но разборного) модуля; в-третьих, положить в основу иерархии первичную скорость передачи, которая позволяла бы продолжить иерархию PDH, преобразуя ее последний уровень путем добавления необходимых заголовков, в первый уровень новой иерархии ОС1; в-четвертых, принять кратность последующих уровней иерархии равной номеру уровня и включить в иерархию достаточное число уровней; в-пятых, ориентировать иерархию на использование оптических сред передачи.