Цифрові виділені лінії

Цифрові виділені лінії утворюються шляхом постійної комутації в первинних мережах, побудованих на базі комутаційної апаратури, що працює на принципах поділу каналу в часі TDM. Існують два покоління технологій цифрових первинних мереж — технологія плезіохронної ("плезіо" означає "майже", тобто майже синхронної) цифрової ієрархії (Plesіochronіc Dіgіtal Hіerarchy, PDH) і пізніша технологія — синхронна цифрова ієрархія (Synchronous Dіgіtal Hіerarchy, SDH). В Америці технології SDH відповідає стандарт SONET.

Технологія плезіохронної цифрової ієрархії PDH

Ця технологія була розроблена компанією AT&T наприкінці 60-х років для рішення проблеми зв'язку великих комутаторів телефонних мереж між собою.

Для рішення цього завдання була розроблена апаратура Т1, що дозволяла в цифровому виді мультиплексувати, передавати й комутувати (на постійній основі) дані 24 абонентів. В зв’язку з тим, що абоненти як і раніше користувалися звичайними телефонними апаратами, тобто передача голосу йшла в аналоговій формі, то мультиплексори Т1 самі здійснювали оцифровування голосу із частотою 8000 Гц і кодували голос за допомогою імпульсно-кодової модуляції (Pulse Code Modulatіon, PCM). У результаті кожний абонентський канал утворював цифровий потік даних 64 Кбіт/с. Для з'єднання магістральних АТС канали Т1 були занадто слабкими засобами мультиплексування, тому в технології була реалізована ідея утворення каналів з ієрархією швидкостей. Чотири канали типу Т1 поєднуються в канал наступного рівня цифрової ієрархії — Т2, що передає дані зі швидкістю 6,312 Мбіт/с, а сім каналів Т2 дають при об'єднанні канал Т3, що передає дані зі швидкістю 44,736 Мбіт/с. Апаратура T1, T2 і Т3 може взаємодіяти між собою, створюючи ієрархічну мережу з магістральними й периферійними каналами трьох рівнів швидкостей.

Мережі T1, а також більш швидкісні мережі T2 і Т3 дозволяють передавати не тільки голос, але й будь-які дані, представлені в цифровій формі, — комп'ютерні дані, телевізійне зображення, факси й т.п.

Технологія цифрової ієрархії була пізніше стандартизована CCІTT. При цьому в неї були внесені деякий зміни, що привело до несумісності американської й міжнародної версій цифрових мереж. Американська версія поширена сьогодні крім США також у Канаді і Японії (з деякими розходженнями), а в Європі застосовується міжнародний стандарт. Аналогом каналів Т у міжнародному стандарті є канали типу El, E2 і Е3 із іншими швидкостями — відповідно 2,048 Мбіт/с, 8,488 Мбіт/с і 34,368 Мбіт/с.

Таблиця 12.1. Ієрархія цифрових швидкостей

На практиці в основному використовуються канали Т1/Е1 і Т3/Е3.

Мультиплексор Т1 забезпечує передачу даних 24-х абонентів зі швидкістю 1,544 Мбіт/с.

При передачі комп'ютерних даних канал Т1 надає для користувальницьких даних тільки 23 каналу, а 24-й канал приділяється для службових цілей, в основному — для відновлення пошкоджених кадрів. Для одночасної передачі як голосових, так і комп'ютерних даних використовуються всі 24 канали, причому комп'ютерні дані передаються зі швидкістю 56 Кбіт/с. Техніка використання восьмого біта для службових цілей одержала назву "крадіжки біта" (bіt robbіng).

Фізичний рівень технології PDH підтримує різні види кабелів: кручену пару, коаксіальний кабель і волоконно-оптичний кабель. Основним варіантом абонентського доступу до каналів Т1/Е1 є кабель із двох кручених пар з роз’ємами RJ-48. Дві пари потрібні для організації дуплексного режиму передачі даних зі швидкістю 1,544/2,048 Мбіт/с. Для подання сигналів використається: у каналах Т1 біполярний потенційний код B8ZS, у каналах El-біполярний потенційний код HDB3. Для посилення сигналу на лініях Т1 через кожні 1800 м (одна миля) встановлюються регенератори й апаратура контролю лінії.

Коаксіальний кабель завдяки своїй широкій смузі пропускання підтримує канал Т2/Е2 або 4 канали Т1/Е1. Для роботи каналів Т3/Е3 звичайно використовується або коаксіальний кабель, або волоконно-оптичний кабель, або канали СВЧ.

Як американський, так і міжнародний варіанти технології PDH мають недоліки.

1. Складність операцій мультиплексування й демультиплексування користувальницьких даних, відсутність повної синхронності потоків даних при об'єднанні низькошвидкісних каналів у більш швидкісні. Споконвічно асинхронний підхід до передачі кадрів породив вставку біта або декількох біт синхронізації між кадрами. У результаті для витягнення користувальницьких даних з об'єднаного каналу необхідно повністю демультиплексувати кадри цього об'єднаного каналу. Наприклад, якщо потрібно одержати дані одного абонентського каналу 64 Кбіт/с із кадрів каналу Т3, необхідно зробити демультиплексування цих кадрів до рівня кадрів Т2, потім — до рівня кадрів Т1, а потім демультиплексувати і самі кадри Т1. Для подолання цього недоліку в мережах PDH реалізують деякі додаткові прийоми, що зменшують кількість операцій демультиплексування при витягннні користувальницьких даних з високошвидкісних каналів. Наприклад, одним з таких прийомів є "зворотна доставка" (back haulіng). Природно, такі складні взаємини комутаторів ускладнюють роботу мережі, вимагають її тонкого конфігурування, що веде до великого обсягу ручної роботи й помилок.

2. Відсутність розвинених вбудованих процедур контролю й керування мережею. Службові біти дають мало інформації про стан каналу, не дозволяють його конфігурувати й т.п. Немає в технології й процедур підтримки відмовостійкості, які дуже корисні для первинних мереж, на основі яких будуються відповідальні міжміські й міжнародні мережі. У сучасних мережах керуванню приділяється велика увага, причому вважається, що керуючі процедури бажано вбудовувати до основного протоколу передачі даних мережі.

3. Занадто низькі швидкості ієрархії PDH. Волоконно-оптические кабелі дозволяють передавати дані зі швидкостями в трохи гигабит у секунду по одному волокну, що забезпечує консолідацію в одному кабелі десятків тисяч користувальницьких каналів, але ця властивість технологія PDH не реалізує - її ієрархія швидкостей закінчується рівнем 139 Мбит/с.

Всі ці недоліки усунуті в новій технології первинних цифрових мереж, що одержала назву синхронної цифрової ієрархії - Synchronous DіgіtalHіerarchy, SDH.

28