La jerarquía digital plesiócrona ( PTSI , también PDH del inglés Plesiochronous Digital Hierarchy ) es un método de transmisión de datos digitales basado en la tecnología de presentación de señal y división de tiempo de canal que utiliza modulación de código de pulso ( PCM ruso , PCM inglés ).
En la tecnología PDH, la señal del canal digital principal (FCC) se utiliza como entrada , y en la salida se forma un flujo de datos con velocidades de n × 64 kbit/s. El grupo de bits de servicio necesarios para la implementación de procedimientos de sincronización y puesta en fase, señalización y control de errores ( CRC ) se agrega al grupo de BCC que transportan la carga útil , como resultado de lo cual el grupo toma la forma de un ciclo.
A principios de los años 80, se desarrollaron 3 de estos sistemas (en Europa, América del Norte y Japón). A pesar de los mismos principios, los sistemas utilizaron diferentes factores de multiplexación en diferentes niveles de las jerarquías. Las uniones de estas interfaces y los niveles de multiplexación se describen en la Recomendación G.703 . El flujo E5 no existe según G.702 (11/88) [1] .
| Nivel de jerarquía digital | Notación | ||
|---|---|---|---|
| Estándar americano (T x ) | Estándar japonés (DS x ) J x | Estándar europeo (E x ) | |
| 1, primario | T1 | DS1, J1 | E1 |
| 2, secundaria | T2 | DS2, J2 | E2 |
| 3, terciario | T3 | DS3, J3 | E3 |
| 4, cuaternario | T4 | DS4, J4 | E4 |
| 5, quinario | no utilizado | DS5, J5 | E5 |
| Nivel de jerarquía digital | Tasas de transmisión correspondientes a varios sistemas de jerarquía digital, kbps | ||
|---|---|---|---|
| Estándar americano (T x ) | Estándar japonés (DS x ) J x | Estándar europeo (E x ) | |
| 1, primario | 1544 | 1544 | 2048 |
| 2, secundaria | 6312 | 6312 | 8448 (4x2048 + 256) |
| 3, terciario | 44736 | 32064 | 34368 (4x8448 + 576) |
| 4, cuaternario | 274176 | 97728 | 139264 (4x34368 + 1792) |
| 5, quinario | no utilizado | 397200 | 564992 |
| Nivel de jerarquía digital | Número de canales a 64 kbps | ||
|---|---|---|---|
| Estándar americano (T x ) | Estándar japonés (DS x ) J x | Estándar europeo (E x ) | |
| 1, primario | 24 | 24 | 32 |
| 2, secundaria | 96 | 96 | 120 |
| 3, terciario | 672 | 480 | 480 |
| 4, cuaternario | 4032 | 1440 | 1920 |
| 5, quinario | no utilizado | ||
A diferencia de la SDH posterior , la PDH se caracteriza por la multiplexación de flujos escalonados, ya que los flujos de mayor nivel se ensamblan mediante entrelazado de bits. Es decir, por ejemplo, para insertar un flujo primario en uno terciario, primero debe demultiplexar el terciario a secundario, luego el secundario a primario, y solo después de eso será posible volver a ensamblar los flujos. Si tenemos en cuenta que al ensamblar flujos de nivel superior, se agregan bits adicionales de ecualización de velocidad, canales de comunicación de sobrecarga y otras cargas no útiles, entonces el proceso de terminación de flujos de bajo nivel se convierte en un procedimiento muy complejo que requiere soluciones de hardware complejas. [2] .
Por lo tanto, las desventajas del PDH incluyen: difícil entrada-salida de flujos digitales de funciones intermedias, la falta de control y gestión automáticos de la red, así como la presencia de tres jerarquías diferentes. Estas deficiencias llevaron al desarrollo en los EE. UU. de la jerarquía de red óptica síncrona SONET y en Europa de una jerarquía SDH similar, que se propuso para su uso en líneas de comunicación automática. Debido a la tasa de transferencia elegida sin éxito, se decidió abandonar la creación de la red SONET y construir una red SONET/SDH basada en ella .
El ciclo de transmisión E1 consta de 32 intervalos de tiempo, numerados del 0 al 31. Treinta intervalos de tiempo (1-15 y 17-31) se utilizan para transmitir tráfico (por ejemplo, voz) y dos, cero y decimosexto, para transmitir información de servicio, como la sincronización y los mensajes de señalización de llamadas. El equipo de compresión que combina 30 BCC y recibe el flujo digital primario E1 a la salida se denomina IKM-30.
Las características eléctricas de los empalmes de las interfaces digitales para la transmisión de voz o datos por canales digitales como T1 , E1 o DS-1 están descritas por la recomendación G.703 (Recomendación ITU-T G.703.Physical / Electrical Characteristics of Hierarchical Digital Interfaces. 1972 última modificación en 1991).
Como canal de transmisión físico, se puede utilizar un par trenzado simétrico (Z = 100–120 ohmios) o un cable coaxial (R = 75 ohmios), amplitud de pulso = 1–3 V.
Hay varios niveles de sincronización: reloj, cíclica y multitrama. Además, solo estamos hablando de sincronización de reloj.
Los generadores de todos los elementos de la red deben operar a la misma frecuencia con una desviación mínima (tanto de transporte como de equipos terminales). La trama se recibe y transmite sincrónicamente (casi sincrónicamente). Hay redes donde las señales de sincronización difieren de las señales de información, pero en las redes PDH no existen tales diferencias. La frecuencia de reloj de 2048000 bps se puede extraer del cuadro completo de la señal entrante ("de la línea"). El generador del equipo terminal generalmente tiene una entrada separada (puerto) para la sincronización (por ejemplo, de un oscilador maestro secundario) o ajusta la frecuencia de la línea (del flujo de información). Dependiendo de la implementación, las tarjetas E1 pueden tener un generador para todas las líneas E1 o un generador individual para cada línea E1.
En el caso de una red PDH pequeña, como una red de ciudad, sincronizar todos los dispositivos en la red desde un punto es bastante sencillo. Sin embargo, para redes más grandes, como las redes nacionales que constan de varias redes regionales, la sincronización de todos los dispositivos de la red es un problema. En ITU-T G.810 (1988, 1996) [3] [4] se describe un enfoque general para resolver este problema . Consiste en organizar una jerarquía de fuentes de referencia de señales de reloj en la red, así como un sistema para distribuir señales de reloj a todos los nodos de la red.
Cada red importante debe tener al menos un reloj de referencia principal ( PRC ) . Esta es una fuente de reloj muy precisa capaz de generar señales de reloj con una precisión de frecuencia relativa de al menos 10 -11 (esta precisión es requerida por los estándares ITU-T G.811 y ANSI T1.101, este último usa el nombre Stratum 1 para describir la precisión de PEG ). En la práctica, se utilizan relojes atómicos independientes (hidrógeno o cesio) como PEG, o relojes sincronizados desde sistemas satelitales de hora mundial precisos, como GPS o GLONASS . Por lo general, la precisión de PEG alcanza 10 -13 . La señal de reloj estándar es una señal de reloj de nivel DS1, es decir, 2048 kHz para la versión internacional de los estándares PDH y 1544 kHz para la versión americana de estos estándares. Las señales de sincronización del PEG son alimentadas directamente a las entradas de sincronización de los dispositivos backbone de la red PDH especialmente designados para este propósito. En el caso de que se trate de una red compuesta, cada red principal que forme parte de la red compuesta (por ejemplo, una red regional que forme parte de una red nacional) tiene su propio PEG. Para sincronizar nodos no troncales, se utiliza un generador de reloj secundario (SGC), que se denomina Reloj de referencia secundario (SRC) en la versión ITU-T, y generador de nivel Stratum 2 en la versión ANSI . El VZG opera en el modo de sincronización forzada, siendo un temporizador esclavo en el par PEG-VZG. Por lo general, el VZG recibe señales de reloj de algunos PEG a través de los nodos intermedios de la red troncal, mientras que los bits de los bytes de trama se utilizan para transmitir señales de reloj, por ejemplo, el byte cero de la trama E-1 en la versión internacional de PDH. La precisión de WIG es menor que la precisión de PEG: ITU-T en el estándar G.812 lo define como "no peor que 10 -9 ", y la precisión de los generadores Stratum 2 no debe ser "peor que 1.6 x 10 -8 ". La jerarquía de los generadores de referencia se puede ampliar si es necesario, y la precisión de cada nivel inferior se reduce naturalmente. Los generadores de los niveles inferiores, a partir del VZG, pueden utilizar varios generadores de referencia de un nivel superior para generar sus señales de reloj, pero a la vez, en un momento dado, uno de ellos debe ser el principal, y el resto - respaldo; tal construcción del sistema de sincronización asegura su tolerancia a fallos. Sin embargo, en este caso es necesario priorizar las señales de los generadores de niveles superiores. Además, al construir un sistema de sincronización, es necesario asegurarse de que no haya bucles de sincronización.
Tanto la versión estadounidense como la internacional de la tecnología PDH tienen desventajas, la principal de las cuales es la complejidad e ineficiencia de multiplexar y demultiplexar datos de usuario. El uso de técnicas de relleno de bits para igualar las velocidades de flujo da como resultado que las tramas de los canales combinados se desmultiplexen por completo para extraer los datos de usuario del canal combinado. Por ejemplo, para obtener datos de un canal de abonado de 64 Kbps a partir de tramas de canal T-3, se requiere demultiplexar estas tramas al nivel de trama T-2, luego al nivel de trama T-1 y finalmente demultiplexar la T -los marcos mismos. Si la red PDH se utiliza únicamente como backbone entre dos nodos grandes, entonces las operaciones de multiplexación y demultiplexación se realizan exclusivamente en los nodos finales y no hay problemas. Pero si es necesario asignar uno o varios canales de abonado en el nodo intermedio de la red PDH, entonces esta tarea no tiene una solución sencilla. Como opción, se propone instalar dos multiplexores del nivel ТЗ/ЕЗ y superior en cada nodo de la red. El primero está diseñado para proporcionar una demultiplexación completa del flujo y desviar algunos de los canales de baja velocidad a los suscriptores, el segundo es volver a ensamblar los canales restantes junto con los recién introducidos en el flujo de salida de alta velocidad. Al mismo tiempo, se duplica el número de equipos operativos.
Otra opción es "envío de devolución". En el nodo intermedio, donde es necesario separar y desviar el flujo de suscriptores, se instala un solo multiplexor de alta velocidad, que simplemente transmite los datos en tránsito a lo largo de la red sin desmultiplexarlos. Esta operación la realiza solo el multiplexor del nodo final, después de lo cual los datos del suscriptor correspondiente se devuelven a través de una línea de comunicación separada al nodo intermedio. Naturalmente, tales relaciones complejas de conmutadores complican el funcionamiento de la red, requieren su configuración fina, lo que conduce a una gran cantidad de trabajo manual y errores. Además, la tecnología PDH no proporciona herramientas integradas de administración de red y tolerancia a fallas. Finalmente, la desventaja de PDH es que las tasas de transferencia de datos son demasiado bajas según los conceptos modernos. Los cables de fibra óptica le permiten transferir datos a velocidades de varios gigabits por segundo a través de una sola fibra, lo que garantiza la consolidación de decenas de miles de canales de usuario en un solo cable, pero la tecnología PDH no implementa esta posibilidad: su jerarquía de velocidad termina en 139 Mbps.
Además, PDH no contiene mecanismos estándar de monitoreo y control y no define interfaces físicas estándar [5] .