Plesiochronous Digital Hierarchy: differenze tra le versioni

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In [[telecomunicazioni]] la '''Plesiochronous Digital Hierarchy''' o '''PDH''' è una tecnologia e un [[protocollo di rete]] di [[livello fisico]] usata nelle [[rete di telecomunicazioni|reti di telecomunicazione]] per [[trasmissione (telecomunicazioni)|trasmettere]] grosse quantità di dati [[multiplazione|multiplandole]] su una [[rete di trasporto]] [[trasmissione digitale|digitale]] come le [[fibre ottiche]] o i sistemi [[Radio (elettronica)|radio]] a [[microonde]]. Per estensione le reti che implementano tale protocollo a livello fisico vengono dette reti PDH. La tecnologia è uno standard [[ITU-T]] descritto dalle relative normative G.702, G.703, G.704, G.705 e G.706<ref name="itut">''[http://www.itu.int/rec/T-REC-G/e ITU-T Transmission systems and media, digital systems and networks]'', raccomandazioni serie G</ref> per quanto riguarda le caratteristiche dei vari flussi e dalle normative comprese tra la G.731 e la G.755 per quanto riguarda le gerarchie e modalità di multiplazione<ref name="itut"/>.

== Caratteristiche ==

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Questa terminologia è stata introdotta in seguito alla concezione e allo sviluppo delle tecnologie di trasmissione sincrone ([[Synchronous Digital Hierarchy|SDH]] e [[SONET]]).

La tecnologia PDH consente dunque la trasmissione di dati i cui tassi (rate), pur avendo nominalmente lo stesso valore, sono suscettibili di subire lievi oscillazioni intorno al [[valore nominale]]. Per analogia, è come se due orologi procedessero nominalmente alla stessa velocità, ma, mancando qualsiasi collegamento di sincronizzazione tra i due, non è possibile garantire che la loro sincronia non subisca oscillazioni nel tempo. Questa desincronizzazione ha implicazioni sui meccanismi di trasmissione stessi della rete PDH dovendo il protocollo PDH far fronte a tale problematica evitando perdita di informazioni per ''overflow'' sui dispositivi o al contrario trasferimento di informazione ridondante non appartenente al flusso originario (''underrun'')<ref>{{Cita|G.704}}< name="g704"/ref><ref>{{Cita|G.705}}< name="g705"/ref>.

== Implementazione ==

Il protocollo/rete PDH definisce nel dettaglio le specifiche di trasmissione in termini di [[multiplazione]]<ref name="g705">{{Cita|G.705}}.</ref>, indipendentemente dalla [[velocità di trasmissione|capacità]] massima del canale supposta adeguata e/o superiore alla specifiche stesse, implementando una multiplazione a [[Time Division Multiplexing|divisione di tempo]] per segnali digitali e a interlacciamento di [[bit (informatica)|bit]] (''bit interleaving''): il flusso multiplato viene cioè costruito prendendo un bit alla volta da ciascun segnale tributario in ingresso (che hanno ciascuno un [[buffer]] dedicato in ingresso), grazie al campionamento operato da un cronosegnale di codifica/multiplazione, e sistemando i bit prodotti in sequenza ciascuno nel time slot relativo della trama del flusso aggregato in uscita<ref name="g704">{{Cita|G.704}}.</ref>. Tale operazione è realizzata da un apparato chiamato multiplatore o [[multiplexer]] PDH.

In ricezione un cronosegnale ([[onda quadra]]) di decodifica/demultiplazione del flusso multiplato entrante, con [[frequenza di campionamento]] nominalmente sincrona con quella del cronosegnale di codifica/multiplazione in trasmissione, permetterà tramite un'operazione inversa di decodifica/demultiplazione di estrarre dal flusso informativo aggregato i singoli bit di ciascun flusso tributario<ref name="g705"/>.

In un sistema plesiocrono, dato che ciascuno dei tributari in ingresso possiede una frequenza effettiva simile, ma scorrelatanon dacorrelata a quella degli altri tributari, è necessario però un meccanismo di compensazione per la sincronizzazione della frequenza dei flussi tributari entranti con quella del cronosegnale di multiplazione in trasmissione evitando fenomeni di ''[[buffer underrun]]'' cioè di campionamento di codifica/multiplazione con frequenza maggiore rispetto alla frequenza di tali flussi di dati che genererebbe quindi bit ridondanti errati. In fase di trasmissione, quindi, il multiplatore inserisce degli slot aggiuntivi con bit non significativi per compensare l'anticipo o il ritardo di un bit utile rispetto alla frequenza nominale di multiplazione, in modo da rendere possibile la corretta decodifica in fase di ricezione. Tali slot vengono chiamati bit di giustificazione (''justification'') o di riempimento (''stuffing'')<ref name="just">Vedasi G.742, G.743, G.745, G.751, G.752, G.753, G.754</ref>. In ricezione il demultiplatore riconoscerà i bit non utili di riempimento grazie ad opportuni bit di segnalazione di giustificazione aggiuntivi trasmessi scartando il tutto<ref name="just"/>. Nel caso invece di campionamento di codifica/multiplazione in trasmissione con frequenza minore della frequenza di interarrivo dei bit dei flussi tributari da multiplare cioè quindi con perdita di bit (''[[buffer overflow]]'') non è possibile alcuna forma di compensazione, ma si dovrà semplicemente evitare il verificarsi di tale situazione.

== Svantaggi ==

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Un altro svantaggio dei sistemi PDH, soprattutto se confrontati con i sistemi SDH/SONET, consiste nella scarsità di informazioni di servizio aggiuntive (''[[overhead]]'') disponibili per il monitoraggio in banda e per l'auto-protezione da guasti in tempo reale<ref name="g704"/>.

Infine, un altro svantaggio è che il sistema PDH non è univoco ovunque, ma prevede tre standard differenti (europeo, americanostatunitense e giapponese), che, pur condividendo lo stesso meccanismo di base, differiscono per alcuni dettagli di funzionamento e per le gerarchie di multiplazione (vedi tabella)<ref name="g705" /><ref>{{Cita|G.702|pag.3}}.</ref> che di fatto ne impediscono la [[interoperabilità]].

{| border=0 align=center

|rowspan=2 bgcolor=dddddd|Livello

|colspan=3 bgcolor=ddddff align=center|Nordamerica

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== Gerarchia PDH europea ==

La trama PDH di base nello standard europeo (denominata E1) è costituita da un flusso a 2,048 Mbit/s<ref name="g732">{{Cita|G.732}}.</ref>, strutturato in trentadue time slot da 64 kbit/s ciascuno (un flusso a 64 kbit/s corrisponde a un singolo canale telefonico)<ref name="g735">{{Cita|G.735}}.</ref>. Di questi, trenta slot vengono usati per il trasporto dei dati mentre due sono utilizzati per trasmettere informazioni di servizio del sistema. L'esatto tasso (rate) dei dati è controllato da un orologio interno all'apparato alla frequenza nominale di 2,048 &nbsp;MHz, corrispondente ai 2,048 Mbit/s risultanti. Esso però può subire delle piccole variazioni dell'ordine di (+/-) 50ppm (parti per milione), per cui il flusso risultante, rispetto a un analogo flusso alla stessa velocità nominale ma generato da un altro multiplatore, presenta un tasso effettivo differente.

I flussi a 2,048 Mbit/s così creati sono poi raggruppati in gruppi da quattro per creare un unico flusso ad 8,448 Mbit/s, che rappresenta il secondo livello della gerarchia europea (E2)<ref name="g744">{{Cita|G.744}}.</ref>. Anche in questo caso la multiplazione è di tipo ''bit interleaving'' e anche in questo caso le differenze di tasso effettivo tra i quattro flussi tributari vengono compensate tramite bit di giustificazione e di stuffing. A loro volta, quattro tributari a E2 possono essere multiplati per ottenere un flusso di terzo livello (E3) da 34,368 Mbit/s<ref name="g753">{{Cita|G.753}}.</ref>; quattro tributari E3 formano un flusso da 139,264 Mbit/s (E4)<ref name="g754">{{Cita|G.754}}.</ref> e quattro tributari da 140 Mbit/s formano un flusso da 564,992 Mbit/s. Nella pratica, oggi si usano solo flussi di tipo E1, E3 ed E4, che sono quelli più adatti per essere trasportati nella gerarchia sincrona SDH. Gli altri tipi di flusso (E2, E5) sono di fatto obsoleti e non più utilizzati se non in modo marginale in parti di rete molto vecchie.

== Gerarchia PDH nordamericana ==

La trama di base nello standard nordamericano (denominata T1 o DS1, ''Digital Stream'' di livello 1) è costituita da un flusso a 1,544 Mbit/s, strutturato in ventiquattro time slot da 64 Kbit/s ciascuno, pari quindi a 24 canali telefonici vocali<ref name="g733">{{Cita|G.733}}.</ref>. Questa velocità è il risultato di un [[dimensionamento]] sperimentale per una trasmissione ottimizzata lungo una bobina di rame di 2000 metri di lunghezza.

I flussi a 1,544 Mbit/s vengono poi multiplati a gruppi di quattro a costituire il flusso gerarchico superiore, T2 o DS2, a 6,312 Mbit/s, pari a 96 canali<ref name="g746">{{Cita|G.746}}.</ref>. La gerarchia successiva (T3/DS3) è costituita dalla multiplazione di sette tributari T2/DS2, per una bit rate equivalente pari a 44,736 Mbit/s<ref name="g755">{{Cita|G.755}}.</ref>. La gerarchia DS4 prevede la multiplazione di sei tributari T3/DS3, per una bit rate pari a 244,176 Mbit/s. La gerarchia finale DS5, infine, è costituita dalla multiplazione di sessanta tributari T2/DS2, pari a 400,352 Mbit/s. Come nel caso del PDH europeo, i flussi utilizzati nella pratica sono i T1/DS1 e T3/DS3, tutti gli altri sono di fatto obsoleti.

== Gerarchia PDH giapponese ==

Anche nello standard giapponese la trama base (J1) è costituita da un flusso a 1,544 Mbit/s, strutturato in ventiquattro time slot da 64 Kbit/s ciascuno, pari a 24 canali telefonici vocal<ref name="g733"/>.

I flussi a 1,544 Mbit/s vengono poi multiplati a gruppi di quattro a costituire il flusso gerarchico superiore, J2, a 6,312 Mbit/s, pari a 96 canali, come nello standard nordamericano<ref name="g743g746"/>. È possibile anche una multiplazione a 7,786 Mbit/s pari a 120 canali. La gerarchia successiva (J3) a 32,064 Mbit/s è costituita dalla multiplazione di cinque tributari J2 a 6,312 Mbit/s oppure di quattro tributari J2 a 7,768 Mbit/s. La gerarchia J4 prevede la multiplazione di tre tributari J3, per una bit rate pari a 97,728 Mbit/s. Infine, la gerarchia J5 si ottiene multiplando cinque tributari J4 e aggiungendo informazioni di servizio, per una bit rate complessiva di 565,148 Mbit/s, ossia alla stessa bit rate della gerarchia europea E5, con cui però non è compatibile per via della diversa struttura della trama.

== Note ==

<references/>

== Bibliografia ==

* {{cita pubblicazione |autore=ITU-T|città=Ginevra|editore=ITU-T |titolo=G.702 Digital hierarchy bit rates|anno=1988|mese=novembre|lingua=inglese|url=http://www.itu.int/rec/T-REC-G.702/en|cid=G.702}}

* {{cita pubblicazione |autore=ITU-T|città=Ginevra|editore=ITU-T |titolo=G.703 Physical/electrical characteristics of hierarchical digital interfaces|anno=2001|mese=novembre|lingua=inglese|url=http://www.itu.int/rec/T-REC-G.703/en|cid=G.703}}

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* {{cita pubblicazione |autore=ITU-T|città=Ginevra|editore=ITU-T |titolo=G.747 Second order digital multiplex equipment operating at 6312 kbit/s and multiplexing three tributaries at 2048 kbit/s|anno=1988|mese=novembre|lingua=inglese|url=http://www.itu.int/rec/T-REC-G.747/en|cid=G.747}}

* {{cita pubblicazione |autore=ITU-T|città=Ginevra|editore=ITU-T |titolo=G.751 Digital multiplex equipments operating at the third order bit rate of 34 368 kbit/s and the fourth order bit rate of 139 264 kbit/s and using positive justification|anno=1988|mese=novembre|lingua=inglese|url=http://www.itu.int/rec/T-REC-G.751/en|cid=G.751}}

* {{cita pubblicazione |autore=ITU-T|città=Ginevra|editore=ITU-T |titolo=G.752 DCharacteristicsCharacteristics of digital multiplex equipments based on a second order bit rate of 6312 kbit/s and using positive justification |anno=1988|mese=novembre|lingua=inglese|url=http://www.itu.int/rec/T-REC-G.752/en|cid=G.752}}

* {{cita pubblicazione |autore=ITU-T|città=Ginevra|editore=ITU-T |titolo=G.753 Third order digital multiplex equipment operating at 34 368 kbit/s and using positive/zero/negative justification|anno=1988|mese=novembre|lingua=inglese|url=http://www.itu.int/rec/T-REC-G.753/en|cid=G.753}}

* {{cita pubblicazione |autore=ITU-T|città=Ginevra|editore=ITU-T |titolo=G.754 Fourth order digital multiplex equipment operating at 139 264 kbit/s and using positive/zero/negative justification|anno=1988|mese=novembre|lingua=inglese|url=http://www.itu.int/rec/T-REC-G.754/en|cid=G.754}}

* {{cita pubblicazione |autore=ITU-T|città=Ginevra|editore=ITU-T |titolo=G.755 Digital multiplex equipment operating at 139 264 kbit/s and multiplexing three tributaries at 44 736 kbit/s|anno=1988|mese=novembre|lingua=inglese|url=http://www.itu.int/rec/T-REC-G.755/en|cid=G.755}}

== Altri progetti ==

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[[Categoria:Reti di trasporto telefonico]]

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