Die PDH-Technologie wurde in den späten 60er Jahren von AT&T entwickelt, um das Problem der Verbindung großer Telefonvermittlungen miteinander zu lösen. FDM-Kommunikationsleitungen, die früher zur Lösung dieses Problems verwendet wurden, haben ihre Fähigkeiten im Hinblick auf die Organisation einer Hochgeschwindigkeits-Mehrkanalkommunikation über ein einzelnes Kabel erschöpft. In der FDM-Technologie wurde Twisted Pair für die gleichzeitige Übertragung von 12 Teilnehmerkanälen verwendet, und um die Kommunikationsgeschwindigkeit zu erhöhen, mussten Kabel mit vielen Adernpaaren oder teurere Koaxialkabel verlegt werden. Von optischen Kabeln war im Moment keine Rede.
PDH-Geschwindigkeitshierarchie
Die PDH-Technologie begann mit der Entwicklung des T1-Multiplexers, der es ermöglichte, den Sprachverkehr von 24 Teilnehmern digital zu multiplexen, zu übertragen und (dauerhaft) zu schalten. Da die Teilnehmer noch gewöhnliche Telefone nutzten, die Sprache also analog übertragen wurde, digitalisierten die T1-Multiplexer selbst die Sprache mit einer Frequenz von 8000 Hz und kodierten die Sprache nach dem Puls-Code-Modulationsverfahren. Als Ergebnis bildete jeder Teilnehmerkanal einen digitalen Datenstrom von 64 Kbit/s, und der T1-Multiplexer lieferte eine Übertragung von 1,544 Mbit/s.
Die T1s selbst waren unflexibel und zu langsam, um große Informationsmengen zu übertragen, sodass die Idee, eine große Anzahl von T1s basierend auf der Ratenhierarchie zu multiplexen, verwirklicht wurde.
- Kanal T1 - 1,544 Mbit/s
- T2-Kanal - 6,312 Mbit / s (durch Kombination von 4 T1-Kanälen gebildet)
- Kanal T3 - 44,736 Mbit/s (7 Kanäle T2)
- Kanal T4 - 274 Mbit/s (6 Kanäle T3)
Die Technologie der T-Kanal-Systeme wurde vom American National Standards Institute (ANSI) und später von der internationalen Organisation ITU-T standardisiert, mit dem Unterschied, dass die europäische Version der Geschwindigkeitshierarchie die Bezeichnung E-Kanal trug und die Der E1-Kanal umfasste keine 24 elementaren Sprachkanäle und 30 Kanäle. Die anfängliche Datenübertragungsrate betrug also 1,544 Mbit/s und 2,048 Mbit/s.
PDH-Geschwindigkeitshierarchie
Rahmenformung
Bei der Organisation eines T1-Datenstroms besteht ein Frame aus 24 Bytes, von denen jedes zu einem eigenen Kanal gehört, und es ist auch ein Sync-Bit vorhanden.
Amerikanische Version des PDH-Rahmens
1 - 24 - Informationsbytes für jeden der 24 Abonnenten
C - Sync-Bit
24 x 64 = 1,536 Mbit/s - Benutzerinfo + 8 kbit/s (Sync-Bits)
Als Ergebnis erhalten wir:
1,544 Mbit/s
Ein Byte Benutzerinformationen besteht aus 7 Bits, die für die reale Übertragung von Sprachverkehr verwendet werden, und das achte Bit wird für Dienstinformationen verwendet, die in der Telefonie als Signalisierungsprotokoll bezeichnet werden. Daher beträgt die Benutzerdatenrate 56 Kbps. Die Technik, das achte Bit für geschäftliche Zwecke zu verwenden, wird als Bitstehlen bezeichnet.
Bei der Übertragung von Computerdaten stellt der T-1-Kanal nur 23 Kanäle für Benutzerdaten bereit, und der 24. Kanal wird für Servicezwecke zugewiesen, hauptsächlich zur Wiederherstellung verzerrter Frames. Computerdaten werden mit 64 kbps übertragen, da das achte Bit nicht "gestohlen" wird. Bei der gleichzeitigen Übertragung von Sprach- und Computerdaten werden alle 24 Kanäle genutzt und sowohl Computer- als auch Sprachdaten werden mit einer Geschwindigkeit von 56 Kbps übertragen.
In der europäischen Version gibt es keinen Mechanismus, um das Gebiss zu "stehlen".
Europäische Version des PDH-Rahmens
Stattdessen werden die Zeitschlitze Null und 16 für Servicezwecke verwendet.
0 - wird zum Synchronisieren von Empfänger und Sender verwendet
16 - wird für Serviceinformationen verwendet
Bit-Staffing
Beim Multiplexen mehrerer Benutzerströme verwenden PDH-Multiplexer eine Technik, die als Bit-Stuffing bezeichnet wird. Diese Technik wird verwendet, wenn die Geschwindigkeit des Benutzerstreams etwas geringer ist als die Geschwindigkeit des kombinierten Streams. Als Ergebnis trifft der PDH-Multiplexer periodisch auf eine Situation, in der ihm ein Bit "fehlt", um den einen oder anderen Benutzerstrom in dem kombinierten Strom darzustellen. In diesem Fall fügt der Multiplexer einfach ein Stopfbit in den kombinierten Strom ein und vermerkt diese Tatsache in den Overhead-Bits des kombinierten Rahmens. Das Fehlen einer vollständigen Synchronisation der Datenströme bei der Kombination von Low-Speed-Kanälen zu High-Speed-Kanälen gab der PDH-Technologie den Namen („plesiochron“ bedeutet „fast synchron“).
Physikalische Schicht
Die physikalische Schicht der PDH-Technologie unterstützt verschiedene Kabeltypen: Twisted Pair, Koaxialkabel, Glasfaserkabel. Die Hauptoption für den Teilnehmerzugriff auf T-1/E-1-Kanäle ist ein zweiverdrilltes Kabel mit RJ-45-Anschlüssen. Für die Vollduplex-Datenübertragung mit einer Geschwindigkeit von 1,544 / 2,048 Mbit/s sind zwei Paare erforderlich. Koaxialkabel unterstützt aufgrund seiner großen Bandbreite einen T-2 / E-2-Kanal oder 4 T-1 / E-1-Kanäle. Für den Betrieb von T-Z / E-Z-Kanälen werden in der Regel entweder Koaxialkabel oder Glasfaserkabel oder Mikrowellenkanäle verwendet.
PDH-Netzwerke synchronisieren
Synchronisation von PDH-Netzwerken
Bei einem kleinen PDH-Netzwerk, beispielsweise einem Stadtnetzwerk, scheint die Synchronisierung aller Geräte im Netzwerk von einem Punkt aus recht einfach zu sein. Bei größeren Netzen, beispielsweise landesweiten Netzen, die aus mehreren regionalen Netzen bestehen, ist die Synchronisation aller Geräte im Netz jedoch ein Problem. Ein allgemeiner Ansatz zur Lösung dieses Problems ist in der Norm ITU-T G.810 beschrieben. Es besteht darin, eine Hierarchie von Referenzquellen von Sync-Signalen im Netzwerk zu organisieren, sowie ein System zum Verteilen von Sync-Signalen über alle Netzwerkknoten.
Jedes größere Netzwerk sollte mindestens eine primäre Referenzuhr (PEG) haben. Es handelt sich um eine sehr genaue Taktquelle, die Taktsignale mit einer relativen Frequenzgenauigkeit von nicht schlechter als 10-11 erzeugen kann (diese Genauigkeit wird von den Standards ITU-T G.811 und ANSI T1.101 gefordert). In der Praxis wird als PEG entweder eine autonome Atomuhr (Wasserstoff oder Cäsium) oder eine von satellitengenauen Weltzeitsystemen wie GPS oder GLONASS synchronisierte Uhr verwendet. Normalerweise erreicht die PEG-Genauigkeit 10-13. Das Standardtaktsignal ist ein DS1-Pegel-Takt, der 2048 kHz für die internationale Version der PDH-Standards und 1544 kHz für die amerikanische Version dieser Standards beträgt.
Die sekundären Master-Oszillatoren werden von den primären Referenzoszillatoren synchronisiert und übertragen das Taktsignal an die nachgeschalteten Taktquellen.
Mängel
Bei den amerikanischen und internationalen europäischen Versionen von PDH-Systemen gibt es ähnliche Nachteile, die in der Komplexität des Multiplexens und Demultiplexens von Datenströmen sowie der Dateneingabe-Ausgabe-Operationen von Kommunikationskanälen bestehen. Und die Verwendung von Bit-Stuffing führt zur Notwendigkeit eines vollständigen Demultiplexens der Rahmen des kombinierten Datenübertragungskanals. Gleichzeitig wird eine große Girlande von Multiplexern-Demultiplexern gebaut, die die Kosten für den Bau und den Betrieb einer auf dem PDH-System aufgebauten Kommunikationsleitung erheblich erhöhen.
PDH-Multiplexing-Demultiplexing
Außerdem bieten PDH-Netzwerke keine Tools für die Netzwerkverwaltung und Fehlertoleranz. Auch heute hat diese Technologie eine extrem niedrige Datenübertragungsrate.
Folglich stirbt diese Technologie aus und wird als historische Technologie untersucht, die den Grundstein für die Entwicklung synchroner Datenübertragungsnetze gelegt hat.
