4. Цифровые иерархии скоростей передачи

Цифровые технологии телекоммуникаций стали развиваться в связи с переходом от аналоговых к цифровым методам передачи данных, основанных на мультиплексировании с ВРК и преобразовании аналоговых сигналов с помощью ИКМ.

При использовании цифровых методов мультиплексор (типа n:1  MUX n:1), формирует из n входных цифровых последовательностей одну выходную, состоящую из повторяющихся групп по n одноименных блоков (бит, байт, несколько байтов), сформированных за "тайм-слот". Мультиплексор теоретически должен при этом обеспечить скорость передачи данных порядка nV, где V скорость передачи данных одного входного канала, предполагаемая одинаковой для всех каналов.

Если в качестве входного используется сигнал основного цифрового канала DS0 (ОЦК) со скоростью передачи 64 кбит/с, то с помощью одного MUX n:1 можно теоретически формировать потоки со скоростью n64 кбит/с. Так, для Веll D2 цифровой поток имеет скорость 24 64 кбит/с, а для СЕРТ  3064 кбит/с. Если считать этот мультиплексор первым в схеме каскадного соединения из нескольких мультиплексоров второго, третьего и т. д. уровней типа m:1, i:1, k:1..., то можно сформировать различные иерархические наборы цифровых скоростей передачи, или цифровые иерархии, позволяющие довести этот процесс мультиплексирования, или уплотнения каналов, до необходимого уровня, дающего требуемое число ОЦК/DS0 на выходе, выбирая различные коэффициенты кратности n, m, i, k,….

1. Схемы плезиохронной цифровой иерархии – рdн

Три такие иерархии были разработаны в начале 80-х годов ХХ века. В первой из них, принятой в США и Канаде, в качестве скорости сигнала первичного цифрового потока/тракта (ПЦТ)  DS1 была выбрана скорость 1544 кбит/с (фактически n = 24, т. е. двадцать четыре цифровых телефонных канала на 64 кбит/с или 24 информационных канала по 64 кбит/с для передачи данных). Для сокращения скорость передачи цифрового потока DS1 обозначают 1,5 Мбит/с или 1,5 М. Во второй, принятой в Японии, использовалась та же скорость для DS1 1544 кбит/с. В третьей, принятой в Европе и Южной Америке, в качестве первичной была выбрана скорость 2048 кбит/с (формально n = 32, фактически n_ОЦК = 30, т. е. в качестве информационных используется тридцать телефонных или информационных каналов по 64 кбит/с плюс два канала сигнализации и управления по 64 кбит/с). Такой цифровой поток получил обозначение E1, а скорость передачи 2 Мбит/с или 2 М.

Первая иерархия ПЦИ, порожденная скоростью 1544 кбит/с, давала последовательность DS1 - DS2 - DS3 - DS4 или последовательность вида: 1544  6312  44736  274176 кбит/с (часто цитируется ряд приближенных величин 1,5  6  45  274 Мбит/с), что, с учетом скорости DS0, соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования n = 24, m = 4, i = 7, k = 6. Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 24, 96, 672 и 4032 ОЦК (DS0). Здесь и далее DS0…DS4  будем называть ОЦК и цифровые тракты: 0-м, 1-м, 2-м, 3-м и 4-м уровнями ПЦИ. В терминологии, используемой в телекоммуникациях, это соответственно: основной цифровой канал (ОЦК), первичный цифровой тракт (ПЦТ), вторичный цифровой тракт (ВЦТ), третичный цифровой тракт (ТЦТ) и четверичный цифровой тракт (ЧЦТ).

Вторая иерархия ПЦИ, порожденная скоростью 1544 кбит/с, дает последовательность DS1  DS2  DSJ3  DSJ4 или последовательность 1544  6312  32064  97728 кбит/с (ряд приближенных величин составляет 1,5  6  32  98 Мбит/с), что, с учетом скорости DS0, соответствует ряду коэффициентов мультиплексирования n = 24, m = 4, i = 5, k = 3. Указанная иерархия позволяет образовывать соответственно 24, 96, 480 и 1440 каналов DS0. Здесь DSJ3 и DSJ4 называют цифровыми трактами 3-го и 4-го уровней Японской РDН иерархии.

Третья иерархия ПЦИ, порожденная скоростью 2048 кбит/с давала последовательность Е1  Е2  ЕЗ  Е4  Е5 или последовательность 2048  8448  34368  139264  564992 кбит/с (ряд приближенных величин составляет 2  8  34  140  565 Мбит/с), что соответствует ряду коэффициентов n = 30 (32), m = 4, i = 4, k = 4, j = 4, (т.е. коэффициент мультиплексирования в этой иерархии выбирался постоянными кратным 4). Указанная иерархия позволяет передавать соответственно 30, 120, 480, 1920 и 7680 ОЦК (DS0), что отражается и в названии ИКМ систем: ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480 и т.д.

Указанные иерархии, известные под общим названием плезиохронная цифровая иерархия РDН или ПЦИ, сведены в табл. 1.2.

Табл. 1.2. Три схемы ПЦИ: американская (АС), японская (ЯС) и европейская (ЕС)

Уровень цифровой иерархии	Скорости передачи, соответствующие различным схемам цифровой иерархии
	АС: 1544 кбит/с	ЯС: 1544 кбит/с	ЕС: 2048 кбит/с
0	64	64	64
1	1544	1544	2048
2	6312	6312	8448
3	44736	32064	34368
4	–	97728	139264

Параллельное развитие трех различных иерархий не могло способствовать развитию глобальных телекоммуникаций в мире в целом, поэтому комитетом по стандартизации ITU-Т или МСЭ-Т были сделаны шаги по их унификации и возможному объединению. В результате был разработан стандарт, согласно которому:

– во-первых, были стандартизованы три первых уровня первой иерархии (DS1-DS2-DS3), четыре уровня второй иерархии (DS1-DS2-DSJ3-DSJ4) и четыре уровня третьей иерархии (Е1-Е2-ЕЗ-Е4) в качестве основных и указаны схемы кросс-мультиплексирования иерархий, например, из третьей иерархии в первую (с первого на второй уровень) и обратно (с третьего на четвертый уровень), что и показано на рис. 1.11 (коэффициенты мультиплексирования показаны на линиях связи блоков, представляющих скорости передачи);

– во-вторых, последние уровни первой (274 Мбит/с) и третьей (565 Мбит/с) иерархий не были рекомендованы в качестве стандартных;

– в-третьих, была сохранена ветвь 3206497728 кбит/с (или приближенно 3298 Мбит/с) во второй иерархии, т .е. уровни DSJ3 и DSJ4, параллельные уровням DS3 в первой иерархии и Е4 в третьей иерархии. Уровень DSJ3 фактически соответствует уровню ЕЗ, что облегчает кросс-мультиплексирование со второго уровня на третий. Уровень DSJ4  98Мбит/с  был, возможно, сохранен для совместимости с технологией распределенного оптоволоконного интерфейса данных FDDI.

Рис.1.11.

Рис. 1.11. Схема мультиплексирования (–––––) и кросс-мультиплексирования (•••••••) в американской (АС), японской (ЯС) и европейской (ЕС) цифровых иерархий

Работы по стандартизации иерархий в Европе и в Америке привели к:

– разработке схемы плезиохронной цифровой иерархии (РDН или ПЦИ);

– разработке схемы синхронной цифровой иерархии (SONET/SDH или СЦИ).