Цифровое мультиплексирование данных, представленных циклическими последовательностями, и получившее название плезиохронной цифровой иерархии, является международным стандартом цифровой передачи. Эта передача представлена исторически сложившимися иерархиями PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) (таблица 2.1): европейской, североамериканской и японской. В рекомендациях МСЭ-Т G.702 определены иерархические уровни и источники цифровых данных. На рисунке 2.2 приведен пример для Европейской стандартизации PDH. Соответствующие этой стандартизации иерархические уровни и циклы цифровых данных приведены на рисунке 2.3

Таблица 2.1. Плезиохронные цифровые иерархии

Цикл передачи первичного цифрового потока Е1 образован 32 канальными интервалами общей длительностью цикла 125 мкс. Каждому канальному интервалу соответствует скорость передачи 64 кбит/с (8 бит повторяются 8000 раз в секунду). Общий скоростной режим Е1 = 32´ 64 кбит/с = 2048 кбит/с. Подряд следующие 16 циклов Е1 образуют сверхцикл, длительность которого Тсц = 2 мс.В сверхцикле реализованы: передача сигнала сверхцикла в канальном интервале КИ16 (комбинация 0000); передача сигналов управления и взаимодействия (СУВ) для информационных каналов (КИ1-15, КИ17-31); контроль ошибок по алгоритму CRC-4, т.е. методом подсчета контрольной суммы в 16-ти последовательных циклах. Кроме того, КИ16 может быть использован для передачи информационных данных и для передачи сигнальных данных, как общий канал сигнализации.

Рисунок 2.2. Иерархические уровни плезиохронной цифровой иерархии и источники цифровых сигналов (по рекомендации G.702)

Рисунок 2.3. Циклы плезиохронной цифровой иерархии

а) Цикл передачи первичного цифрового потока; б) Цикл передачи вторичного цифрового потока;
в) Цикл передачи третичного цифрового потока; г) Цикл передачи четверичного цифрового потока

Циклы передачи Е2, Е3 и Е4 формируются посредством плезиохронного побитового объединения циклов нижнего иерархического уровня (рисунок 2.4).

Принцип плезиохронного мультиплексирования состоит в следующем:

• объединяемые цифровые данные, имеющие различные тактовые интервалы (в известных нормативных пределах), должны быть синхронизированы, т.е. согласованы по фазе и частоте тактов;

• для синхронизации объединяемых данных должен быть применен буфер памяти;

• скорость и фаза записи данных в параллельные буферы может различаться, но скорость считывания этих данных из буферов одинакова;

Рисунок 2.4. Иерархическая схема мультиплексирования PDH

• в процессе записи данных в буфер и считывании могут образоваться в случайные моменты времени состояния неопределенности:
  • период записи Tзап > периода считывания Tcч, в этом случае буфер может дважды считаться, т.е. произойдет ложная двоичная единица;
  • период записи Tзап < периода считывания Tcч, в этом случае буфер может оказаться на момент считывания "пустым", т.е. произойдет ложная двоичная единица.

Для устранения указанных неопределенностей используется метод стаффинга, сущность которого поясняется с помощью рисунков 2.5, 2.6. Положительное согласование скорости в буферных устройствах предполагает заведомо более высокую скорость считывания двоичных данных из буферов, чем скорости записи, которые зависят от стабильности источников тактовых частот формирователей цифровых данных.

Рисунок 2.5. Пример схемы плезиохронного мультиплексора Е2 с положительным согласованием скорости

Для цифровых данных Е1 отклонение скорости допустимо в пределах:

, 2048 кбит/с ± 102,4 бит/с.

Это соответствует нормативу рекомендации G.703. Такты считывания для Е2 поступают со скоростью 2052 кбит/с, что гарантирует только положительное согласование. При этом через определенное время будет проявляться ситуация неопределенности, когда одни и те же данные будут считываться дважды (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6. Проявление неопределенности и формирование вставки

Ситуация неопределенности должна контролироваться временным детектором, измеряющим разность фаз записи и считывания D j . Образование неопределенности приведет к формированию вставки (бит S рисунок 2.6), которая выравнивает скорость и не допускает ложное считывание. При этом в структуру цикла Е2 помещается команда согласования скорости (КСС). Принцип формирования КСС и ее содержание изображены на рисунке 2.7. Т.о. в цикле Е2 передаются четыре независимые друг от друга команды согласования скоростей, представленные тремя битами. Истинность команды определяется по двум или трем одинаковым битам. Распределение команд по циклу и использование выбора 2 из 3 применены для повышения помехоустойчивости передачи КСС.

В приемной части системы передачи с Е2 процедура демультиплексирования происходит с обнаружением и устранением вставок в каждом из четырех потоков данных Е1. Для этого восстанавливается тактовая частота каждого Е1, которая применяется для работы фазового детектора демультиплексированного Е1. Команды КСС и разность фаз служат вычислению вставки S и ее устранению.

Рисунок 2.7. Команды согласования скоростей

Алгоритмы формирования циклов Е3, Е4 аналогичны рассмотренному для Е2.

Очевидны недостатки плезиохронного мультиплексирования:

• сложность и иерархичность схем согласования скоростей;

• сложность доступа к отдельным цифровым потокам данных;

• протяженное во времени иерархическое восстановление синхронизма между передатчиком и приёмником в случае его нарушения;

• почти полное отсутствие в циклах PDH позиций для служебных информаций (управления, контроля, служебной связи).