Podręcznik

5.1. Systemy i sieci hierarchii PDH

Najstarszymi teletransmisyjnymi sieciami cyfrowymi są sieci plezjochroniczne oznaczane skrótem PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy). I choć współcześnie ich znaczenie jest ograniczone warto o nich wspomnieć, choćby dlatego, że przyjęte w nich rozwiązania są stosowane również w sieciach pracujących według najnowszych standardów. Słowo plezjochroniczny pochodzi z języka greckiego i wolnym tłumaczeniu oznacza prawie synchroniczny zegar. Urządzenia cyfrowe wymagają używania zegarów taktujących i to właśnie te zegary w różnych urządzeniach sieciowych nie pracują synchronicznie (z tym samym taktem), lecz prawie synchronicznie. Samo słowo prawie jest mało precyzyjne, a to jakie mogą być dopuszczalne różnice w częstotliwościach taktowania określimy w następnym module podręcznika, który w całości jest poświęcony zagadnieniom synchronizacji. 
Opracowano kilka standardów systemów PDH. Dwa najważniejsze z nich to standard europejski i amerykański. W zdecydowanej  większości krajów stosowany był, i ewentualnie jest standard europejski. Podstawowa różnica między tymi standardami dotyczy nominalnych szybkości transmisji (tabela 3.4).

Tabela 3.4. Szybkości transmisji sygnałów w sieciach PDH hierarchii europejskiej

Oznaczenie	E1	E2	E3	E4	E5*)
Mb/s	2,048	8,448	34,368	139,264	564,992

 *) szybkość praktycznie nie była używana

W obu standardach transmitowane sygnały powstają w wyniku multipleksacji (zwielokrotniania) w dziedzinie czasu sygnałów składowych. Technika multipleksacji w dziedzinie czasu TDM (Time Devison Multiplexing) polega na cyklicznym przydzielaniu, tak zwanych szczelin czasowych w czasie trwania których transmitowane są „kawałki” sygnałów składowych (multipleksowanych).  Tymi „kawałkami” sygnału mogą być pojedyncze bity, bajty (oktety), albo większe porcje bitów.  
 Sygnał zmultipleksowany ma strukturę ramek nadawanych jedna po drugiej. Liczba bitów wchodzących w skład ramki jest zawsze taka sama dla danej przepływności binarnej sygnału zmultipleksowanego. Plezjochronizm objawia się wahaniami czasu trwania ramek. Na rysunku 3.12 pokazano hierarchię sygnałów w przypadku europejskiego standardu PDH. Charakterystyczne dla tego standardu jest przyjęcie, niezależnie od poziomu w hierarchii takiej samej krotności (N=4), to jest liczby sygnałów multipleksowanych. W przypadku innych hierarchii tak nie jest. 
Szczególne znaczenie mają sygnały PDH o nominalnej przepływności binarnej wynoszącej 2,048 Mb/s. Ramki tych sygnałów składają się zawsze z 256 bitów i są nadawane z częstotliwością  nominalna 8 kHz, co oznacza, że pojedyncza ramka trwa nominalnie 125 µs. Pierwotne zastosowanie sygnałów PDH o tej przepływności binarnej było związane z usługą telefoniczną i wtedy w ramce wyróżniano 32 ośmiobitowe szczeliny (tak zwane szczeliny kanałowe). W trzydziestu z nich umieszczano ośmiobitowe próbki 30 różnych sygnałów rozmównych. Każda szczelina powtarzana była osiem tysięcy razy na sekundę, a więc tworzyła kanał transmisyjny o przepustowości 64 kb/s. Pozostałe dwie szczeliny  kanałowe (o numerach 0 i 16) służyły innym celom, np. synchronizacji ramek, przesyłaniu sygnalizacji, alarmów.  Współcześnie sygnały o przepływności 2,048 Mb/s nie straciły na znaczeniu, ale ich wewnętrzna struktura może być zupełnie inna. W szczególności nie muszą być ramkowane, a jeżeli są to szczeliny czasowe mogą odpowiadać mniejszej albo większej niż osiem liczbie bitów. 

 

 Rys.3.12. Europejska hierarchia zwielokrotniania w systemach PDH

Przykładową ramkę systemu E1 hierarchii europejskiej pokazano na rysunku 3.13.

 

 Rys.3.13. Przykładowa ramka systemu E1 hierarchii europejskiej; A, AY – bity alarmów, S – po cztery bity sygnalizacyjne dla szczelin użytkowników,  Y – bity do wykorzystania przez producenta, X – bit nieużywany, albo przeznaczony do wykrywania błędów metodą CRC-4

Zupełnie inną strukturę mają ramki systemów PDH wyższych rzędów. Są one zawsze  tworzone poprzez multipleksację w dziedzinie czasu czterech sygnałów niższego rzędu operując pojedynczymi bitami. Na rysunku 3.14  pokazano ramkę sygnałów PDH poziomu 2 (E2). Wyróżnić w niej można wzór synchronizacji ramek, bity alarmowe i bity związane z dopełnianiem. O synchronizacji ramek i przeznaczeniu bitów dopełniania będzie mowa w module czwartym niniejszego podręcznika. Należy podkreślić, że współcześnie tylko sygnały E1, ramkowane lub nie mają praktyczne znaczenie. Na przykład sygnał o przepływności 2,048 Mb/s jest używany do synchronizacji zegarów taktujących.

 

Rys. 3.14. Ramka systemu E2; A – bit alarmu utraty fazowania ramki, X – bit wykorzystywany opcjonalnie, np. do sygnalizacji innych alarmów, I – bity sygnałów E1 multipleksowanych, C – bity sterowania dopełnianiem, B – bity dopełniania