Внедрение цифровой аппаратуры PDH позволило повысить скорость передачи и снизить уровень помех при передаче голоса.

Существуют два поколения технологий цифровых первичных сетей:

1) Технология PDH — Plesiochronic Digital Hierarchy, плезиохронная цифровая иерархия ("плезио"означает "почти").

2) Технология SDH — Synchronous Digital Hierarchy, синхронная цифровая иерархия. В Америке технологии SDH соответствует стандарт SONET.

3.1 Технология PDH

Первым уровнем скоростей технологии является аппаратура T1, которая позволяет передавать голос и данные со скоростью 1,544 Мбит/с. Первоначально, аппаратура T1 разрабатывалась для передачи по одному каналу голоса 24 абонентов в цифровой форме. Так как абоненты по-прежнему пользуются обычными аналоговыми телефонными аппаратами, то мультиплексор Т1 на телефонной станции сам осуществляет оцифровывание голоса. В результате каждый абонентский канал образовывает цифровой поток данных 64 Кбит/с. Данные 24-х абонентов собираются в кадр достаточно простого формата: в каждом кадре последовательно передается по одному байту каждого абонента, а после 24-х байт вставляется один бит синхронизации. Таким образом, мультиплексор Т1 обеспечивает передачу голосовых данных со скоростью 1,544 Мбит/с (24 абонента * 64 Кбит/с + биты синхронизации).

Однако при помощи оборудования T1 можно передавать не только голос, но и данные. Для этого компьютер или маршрутизатор должны быть подключены к цифровой выделенной линии при помощи специального устройства DSU/CSU, которое может быть выполнено в отдельном корпусе, или встроено в маршрутизатор. Устройство формирует кадры канала Т1, усиливает сигнал и осуществляет выравнивание загрузки канала.

Рис. 1. Использование DSU/CSU для подключения к цифровой выделенной линии

Пользователь может арендовать не весь канал T1 (1,544 Мбит/с), а только его часть - несколько каналов 64 Кбит/с. Такой канал называется "дробным" (fractional) каналом Т1. Так, например, если пользователь арендовал 3 канала 64 Кбит/с (т.е. канал 192 Кбит/с), то в каждом кадре T1 пользователю будет отведено только 3 байта. Если пользователю необходимо получить скорость выше 1,544 Мбит/с, то для этого необходимо арендовать канал T2 или T3. Четыре канала типа Т1 объединяются в канал Т2, а семь каналов Т2 объединяются в канал ТЗ. Такая иерархия скоростей применяется в США. В Европе используются международные стандарты иерархии скоростей, отличающиеся от стандартов США, и соответствующая аппаратура называется E1, E2, E3. Ниже приведена таблица, иллюстрирующая различия американского и европейского вариантов.

Рис. 2. Иерархия скоростей PDH

* Скорости, соответствующие оборудованию T4 / E4, определены в стандартах, но на практике не используются.

Физический уровень технологии PDH поддерживает различные виды кабелей: витую пару, коаксиальный кабель и волоконно-оптический кабель. Основным вариантом абонентского доступа к каналам Т1/Е1 является кабель из двух витых пар с разъемами RJ-48. Две пары требуются для организации дуплексного режима передачи данных. Коаксиальный кабель благодаря своей широкой полосе пропускания поддерживает канал Т2/Е2 или 4 канала Т1/Е1. Для работы каналов ТЗ/ЕЗ обычно используется либо коаксиальный кабель, либо волоконно-оптический кабель, либо каналы СВЧ. Цифровое абонентское окончание технологии PDH, получило название HDSL (High speed DSL).

Как американский, так и международный варианты технологии PDH обладают несколькими недостатками. Чересчур простой формат кадра PDH, где положение данных канала жестко фиксировано (первый байт – первый канал, второй байт – второй канал и т.д.) приводит к нерациональному использованию кадра. Так если из 24 каналов данные передаются только по одному каналу, то мултиплексор T1 все равно не может передать больше, чем 1 байт данных канала в каждом кадре. Остальные 23 байта кадра просто заполняются нулями. Более того, для того, чтобы выделить из кадра данные только одного канала, придется полностью "разобрать" (демультиплексировать) весь кадр.

Другим существенным недостатком технологии PDH является отсутствие развитых встроенных процедур контроля и управления сетью. Третий недостаток состоит в слишком низких, по современным понятиям, скоростях иерархии PDH. Волоконно-оптические кабели позволяют передавать данные со скоростями в несколько гигабит в секунду по одному волокну, но это свойство технология PDH не реализует — ее иерархия скоростей заканчивается уровнем 139 Мбит/с.

Все эти недостатки устранены в новой технологии первичных цифровых сетей, получившей название синхронной цифровой иерархии — Synchronous Distal Hierarchy, SDH.

3.2 Технология SONET/SDH

Технология SONET/SDH продолжает иерархию скоростей технологии PDH и позволяет организовать передачу данных со скоростями от 155,520 Мбит/с до 2,488 Гбит/с по оптоволоконному кабелю. Технология синхронной цифровой иерархии первоначально была разработана компанией Bellcore под названием "Синхронные оптические сети" — Synchronous Optical NETs, SONET в 1984 году. Затем эта технология была стандартизована комитетом T1 ANSI и получила название Synchronous Digital Hierarchy, SDH. В терминологии и начальной скорости технологии SDH и SONET остались расхождения, но это не мешает совместимости аппаратуре разных производителей, а технология SONET/ SDH фактически стала считаться единой технологией.

В стандарте SDH все уровни скоростей имеют общее название: STM-n — Synchronous TransportModule level n. В технологии SONET существуют два обозначения для уровней скоростей: STS-n — Synchronous Transport Signal level n, употребляемое при передаче данных электрическим сигналом, и ОС-n — Optical Carrier level n, употребляемое при передаче данных световым лучом по волоконно-оптическому кабелю. Иерархия скоростей SONET/SDH, представлена ниже.

Рис. 3. Иерархия скоростей SONET/SDH

Как видно из таблицы, уровень STM-1 технологии SDH (155,520 Мбит/с) может переносить кадры уровня E4 технологии PDH (139,264 Мбит/с). Таким образом достигается преемственность технологий PDH и SDH.

Помимо более высокой скорости передачи данных, технология SDH имеет и другие преимущества. Кадр SDH имеет заголовок достаточно сложного формата, благодаря которому данные каждого канала пользователя жестко не привязаны к своему положению в кадре. Данные канала пользователя укладываются в так называемый "виртуальный контейнер" – своего рода подкадр, изолирующий данные одного канала пользователя от другого. Виртуальный контейнер может быть смещен относительно начала поля данных кадра SDH на произвольную величину или даже находится в различных смежных кадрах SDH. Технология SDH сама подбирает виртуальные контейнеры подходящего формата для различных каналов пользователя, следит за тем, чтобы наиболее рационально уложить в кадр "мозаику" из виртуальных контейнеров, а также