Problem „Prawie” Synchronicznych Zegarów

U samych podstaw największych wyzwań PDH leży koncepcja pracy plezjochronicznej. W przeciwieństwie do systemu w pełni synchronicznego, gdzie jeden zegar nadrzędny steruje każdym urządzeniem, sieć PDH składa się ze sprzętu wyposażonego w bardzo dokładne, ale niezależne zegary. Nawet przy najlepszej technologii, te zegary nieuchronnie będą miały drobne różnice w częstotliwości.

Kiedy odbiornik z własnym zegarem próbuje odczytać dane od nadajnika pracującego na nieco innym taktowaniu, powstaje rozbieżność czasowa. Aby sobie z tym poradzić, urządzenia wykorzystują bufory elastyczne. Jeśli jednak jeden zegar jest konsekwentnie szybszy od drugiego, bufor w końcu albo się całkowicie zapełni (przepełnienie), albo całkowicie opróżni (opróżnienie).

Poślizgi Fazowe: Konsekwencja Przepełnienia i Opróżnienia

Gdy bufor ulega przepełnieniu lub opróżnieniu, sieć jest zmuszona do odrzucenia lub powtórzenia bloku danych w celu zresetowania bufora. To zdarzenie jest znane jako poślizg fazowy (slip). Poślizg oznacza utratę lub powielenie całej ramki danych (np. 256 bitów w strumieniu E1) i jest głównym źródłem błędów w sieciach PDH.

Wpływ Poślizgów na Różne Usługi

• Mowa (nieskompresowana PCM): Poślizgi są tutaj najmniej zauważalne, zazwyczaj odbierane przez ludzkie ucho jako niewielki „trzask” lub „klik” w dźwięku. Z reguły nie wpływają na zrozumiałość rozmowy.
• Dane z Faksu i Modemu: Te usługi są bardzo wrażliwe na taktowanie. Pojedynczy poślizg może uszkodzić dużą część transmisji, prawie zawsze wymuszając retransmisję strony (w przypadku faksu) lub bloku danych, co prowadzi do dłuższego czasu połączenia.
• Dane Cyfrowe (np. Transfer Plików): Poślizgi są tutaj krytyczne, powodując utratę całych bloków danych. Wyzwala to działanie protokołów wyższych warstw (takich jak TCP), które muszą ponownie przesłać brakujące informacje, co znacząco zmniejsza efektywną przepustowość.
• Skompresowane Wideo: Poślizg może być katastrofalny dla skompresowanego wideo. Z powodu zależności między klatkami wideo, jeden utracony blok może spowodować poważne, widoczne zniekształcenia (np. artefakty blokowe, zamrożenie obrazu), które mogą utrzymywać się przez kilka sekund, aż do otrzymania nowej klatki kluczowej.

Zarządzanie Poślizgami: Hipotetyczne Łącze Odniesienia (HRX)

Ponieważ całkowite wyeliminowanie poślizgów jest niemożliwe w sieci plezjochronicznej, międzynarodowe organizacje normalizacyjne, takie jak ITU-T, zdefiniowały dopuszczalne poziomy wydajności. Zrobiły to przy użyciu modelu zwanego Hipotetycznym Łączem Odniesienia (HRX).

HRX to standardowe, teoretyczne połączenie międzynarodowe o łącznej długości 27 500 km. Standardy takie jak ITU-T G.822 określają maksymalną dopuszczalną liczbę poślizgów na dobę dla połączenia o tej długości. Model ten stanowi punkt odniesienia, do którego operatorzy mogą porównywać wydajność swoich rzeczywistych sieci. Przykładowo, częstym wymogiem może być nie więcej niż jeden poślizg w ciągu 70 dni dla całego połączenia, z jeszcze bardziej rygorystycznymi limitami dla pojedynczych węzłów w łańcuchu.

Droga do Rozwiązania: Synchronizacja

Kumulacja błędów taktowania i wynikające z niej poślizgi w długich łańcuchach urządzeń PDH stanowiły główne ograniczenie. To unaoczniło potrzebę innego podejścia. Zamiast kompensować różnice zegarów na każdym kroku, technologia następnej generacji, SDH/SONET, została zaprojektowana jako w pełni synchroniczna.

W sieci synchronicznej wszystkie urządzenia są taktowane przez jeden, bardzo dokładny zegar nadrzędny. Taktowanie w całej sieci eliminuje pierwotną przyczynę poślizgów plezjochronicznych, umożliwiając znacznie wyższy poziom wydajności i niezawodności.