Технологія PDH була розроблена в кінці 60-х років компанією AT & T для вирішення проблеми зв'язку великих комутаторів телефонних мереж між собою. Лінії зв'язку FDM, які застосовувалися раніше для вирішення цього завдання, вичерпали свої можливості в плані організації високошвидкісної багатоканальної зв'язку по одному кабелю. В технології FDM для одночасної передачі даних 12 абонентських каналів використовувалася вита пара, а для підвищення швидкості зв'язку доводилося прокладати кабелі з великою кількістю пар проводів або дорожчі коаксіальні кабелі. Про оптичних кабелях на даний момент мови і не йшло.
Ієрархія швидкостей PDH
Початок технології PDH було покладено розробкою мультиплексора Т1, який дозволяв в цифровому вигляді мультиплексировать, передавати і комутувати (на постійній основі) голосовий трафік 24 абонентів. Так як абоненти як і раніше користувалися звичайними телефонними апаратами, тобто передача голосу йшла в аналоговій формі, то мультиплексори Т1 самі здійснювали оцифровку голосу з частотою 8000 Гц і кодування голосу методом імпульсно-кодової модуляції. В результаті кожен абонентський канал утворював цифровий потік даних 64 Кбіт/с, а мультиплексор Т1 забезпечував передачу 1,544 Мбіт/с.
Канали Т1 самі по собі були негнучкий і занадто повільні для передачі великих обсягів інформації, тому була реалізована ідея мультиплексування великого числа каналів T1 на основі ієрархії швидкостей.
- Канал Т1 - 1,544 Мбіт/с
- Канал Т2 - 6,312 Мбіт/с (Утворений об'єднанням 4-х каналів Т1)
- Канал Т3 - 44,736 Мбіт/с (7 каналів Т2)
- Канал Т4 - 274 Мбіт/с (6 каналів Т3)
Технологія систем Т-каналів була стандартизована Американським національним інститутом стандартів (ANSI), а пізніше - міжнародною організацією ITU-T, з тією відмінністю, що європейський варіант ієрархії швидкостей мав позначення E-каналів, а також E1 канал включав в себе не 24 елементарних голосових каналу, а 30 каналів. Таким чином початкова швидкість передачі даних була на 1,544 Мбіт/с, а 2,048 Мбіт/с.
Ієрархія швидкостей PDH
Формування кадру
При організації потоку даних T1, кадр складається з 24 байт, кожен з яких відноситься до свого канал, а також присутній біт синхронізації.
Американський варіант кадру PDH
1 - 24 - байти інформації кожного з 24 абонентів
З - біт синхронізації
24 х 64 = 1,536 Мбіт/с - призначена для користувача інформація + 8 Кбіт/с (біти синхронізації)
В результаті отримуємо:
1,544 Мбіт/с
Байт користувальницької інформації складається з 7 біт, що використовуються для реальної передачі голосового трафіку, а восьмий біт застосовується для службової інформації, що в телефонії називається сигнальним протоколом. Отже швидкість призначених для користувача даних дорівнює 56 Кбіт/с. Техніка застосування восьмого біта для службових цілей отримала назву «крадіжки» біта.
При передачі комп'ютерних даних канал Т-1 надає для призначених для користувача даних тільки 23 каналу, а 24-й канал відводиться для службових цілей, в основному - для відновлення спотворених кадрів. Комп'ютерні дані передаються зі швидкістю 64 Кбіт/с, так як восьмий біт не "крадеться». При одночасній передачі як голосових, так і комп'ютерних даних використовуються всі 24 каналу, причому і комп'ютерні, і голосові дані передаються зі швидкістю 56 Кбіт/с.
В Європейському варіанті відсутній механізм «крадіжки» біта.
Європейський варіант кадру PDH
Замість цього для службових цілей використовуються нульовий і 16-й канальні інтервали
0 - використовується для цілей синхронізації приймача і передавача
16 - використовується для службової інформації
Біт-стаффінг
При мультиплексировании декількох призначених для користувача потоків в мультиплексорах PDH застосовується техніка, звана біт-Стаффінг. До цієї техніки вдаються, коли швидкість призначеного для користувача потоку виявляється дещо менше, ніж швидкість об'єднаного потоку. В результаті мультиплексор PDH періодично стикається з ситуацією, коли йому «не вистачає» біта для представлення в об'єднаному потоці того чи іншого користувача потоку. В цьому випадку мультиплексор просто вставляє в об'єднаний потік біт-вставку і відзначає цей факт у службових бітах об'єднаного кадру. Відсутність повної синхронності потоків даних при об'єднанні низькошвидкісних каналів в високошвидкісні і дало назву технології PDH («плезіохронний» означає «майже синхронний»).
Фізичний рівень
Фізичний рівень технології PDH підтримує різні види кабелів: виту пару, коаксіальний кабель, волоконно-оптичний кабель. Основним варіантом абонентського доступу до каналів Т-1 / Е-1 є кабель з двох кручених пар з роз'ємами RJ-45. Дві пари потрібні для організації дуплексного режиму передачі даних зі швидкістю 1,544 / 2,048 Мбіт/с. Коаксіальний кабель завдяки своїй широкій смузі пропускання підтримує один канал Т-2 / Е-2 або 4 канали Т-1 / Е-1. Для роботи каналів Т-З / Е-З зазвичай використовується або коаксіальний кабель, або волоконно-оптичний кабель, або канали СВЧ.
Синхронізація мереж PDH
Синхронізація мереж PDH
У разі невеликої мережі PDH, наприклад мережі міста, синхронізація всіх пристроїв мережі з однієї точки представляється досить простою справою. Однак для більш великих мереж, наприклад мереж масштабу країни, які складаються з деякої кількості регіональних мереж, синхронізація всіх пристроїв мережі являє собою проблему. Загальний підхід до вирішення цієї проблеми описаний в стандарті ITU-T G.810. Він полягає в організації в мережі ієрархії еталонних джерел синхросигналов, а також системи розподілу синхросигналов по всіх вузлах мережі.
Кожна велика мережа повинна мати, принаймні, один первинний еталонний генератор (ПЕГ) синхросигналов. Це дуже точне джерело синхросигналов, здатний виробляти синхросигнали з відносною точністю частоти не гірше 10-11 (таку точність вимагають стандарти ITU-T G.811 і ANSI Т1.101). На практиці в якості ПЕГ використовують або автономні атомні (водневі або цезієві) годинник, або годинник, що синхронізуються від супутникових систем точного світового часу, таких як GPS або ГЛОНАСС. Зазвичай точність ПЕГ досягає 10-13. Стандартним синхросигналом є сигнал тактової частоти рівня DS1, тобто частоти 2048 кГц для міжнародного варіанту стандартів PDH і тисячі п'ятсот сорок чотири кГц для американського варіанту цих стандартів.
Вторинні задають генератори синхронізуються від Первинних еталонних генераторів і передають синхросигнал в нижележащие по ієрархії джерела синхросигналов.
Недоліки
В американському і міжнародному європейському варіантах систем PDH присутні подібні недоліки, які полягають в складності мультиплексування і демультиплексування потоків даних, а також операцій введення-виведення даних з каналів зв'язку. А застосування біт-стаффинга призводить до необхідності повного демультиплексування кадрів об'єднаного каналу передачі даних. При цьому вибудовується велика гірлянда мультиплексорів-демультіплексорів, які значно збільшують вартість будівництва і експлуатації лінії зв'язку, побудованої на системі PDH.
Мультиплексування-демультиплексирование каналу PDH
Також в мережах PDH не передбачено коштів забезпечення адміністрування мережі і її відмовостійкості. Також на сьогоднішній день дана технологія має вкрай низькою швидкістю передачі даних.
Отже дана технологія є вимираючої та вивчається в якості історичної технології, яка заклала початок розвитку синхронних мереж передачі даних.
