Odgałęzianie i dostęp add/drop w PDH
Jednym z ograniczeń Plezjochronicznej Hierarchii Cyfrowej (PDH) był dostęp do pojedynczego kanału o niskiej przepływności wewnątrz strumienia o wyższej przepływności. Zagadnienie to określa się jako „problem odgałęziania” lub problem dodawania i wyjmowania (add/drop).
Przykładem jest strumień E4 o przepływności 139,264 Mbit/s łączący dwa węzły, gdy w węźle pośrednim potrzebny jest jeden kanał telefoniczny 64 kbit/s. PDH nie udostępnia tego kanału bezpośrednio ze strumienia E4. Dostęp wymaga przejścia przez kolejne poziomy hierarchii. W czteropoziomowej konstrukcji z metody 1 ITU-T G.751 strumień E4 obejmuje cztery strumienie E3, każdy E3 obejmuje cztery strumienie E2, a każdy E2 obejmuje cztery strumienie E1. Ta ścieżka wymaga więc trzech etapów demultipleksacji przed uzyskaniem kanału docelowego. G.751 definiuje także metodę 2, w której szesnaście strumieni E2 jest multipleksowanych bezpośrednio do E4, dlatego liczba etapów zależy od konstrukcji E4. W strukturze E1 z CAS 32 szczeliny czasowe obejmują 30 kanałów użytkownika oraz szczeliny narzutowe TS0 i TS16.
Ścieżka demultipleksacji do kanału 64 kbit/s
Multipleksacja PDH łączy strumienie za pomocą i justyfikacji (upychania bitów).
Pozycja konkretnego strumienia E1 wewnątrz E4 zmienia się wraz ze skumulowaną justyfikacją na etapach E1->E2, E2->E3 i E3->E4. Bezpośrednie wyodrębnienie kanału ze strumienia E4 wymaga więc odtworzenia pośrednich poziomów hierarchii.
Dla opisanej wyżej ścieżki z czterema strumieniami E3 dostęp do kanału 64 kbit/s wymagał demultipleksacji strumienia o wyższej przepływności i ponownej multipleksacji pozostałego ruchu. Urządzenia układano w zestaw określany jako multiplekser „plecy w plecy” (back-to-back) lub drop-and-insert:
- Demultipleksacja 139,264 Mbit/s do 34,368 Mbit/s: Strumień E4 jest podawany na DEMUX, który rozdziela go na cztery strumienie E3.
- Demultipleksacja 34,368 Mbit/s do 8,448 Mbit/s: Odpowiedni strumień E3 jest podawany na kolejny DEMUX, aby uzyskać cztery strumienie E2.
- Demultipleksacja 8,448 Mbit/s do 2,048 Mbit/s: Odpowiedni strumień E2 jest podawany na trzeci DEMUX, aby uzyskać cztery strumienie E1.
- Wyodrębnienie kanału: Docelowy strumień E1 jest identyfikowany, a z jego 32 szczelin czasowych można wyodrębnić pojedynczy kanał głosowy 64 kbit/s.
- Ponowna multipleksacja pozostałego ruchu: Pozostałe kanały i strumienie przechodzą przez hierarchię multipleksacji w odwrotnej kolejności (2,048->8,448, 8,448->34,368, 34,368->139,264), aby odtworzyć strumień E4 do dalszej transmisji.
Każdy etap musi odtworzyć synchronizację własnej ramki i obsłużyć informację o justyfikacji. Węzeł pośredni potrzebuje sprzętu dla całej ścieżki E4-E1, nawet gdy pobiera jeden kanał. Kierunek powrotny wymaga analogicznej konfiguracji multipleksacji. Wymóg ten dotyczy także węzła, który tylko przekazuje pozostałe kanały bez zmian.
Skutki problemu odgałęziania
Konieczność przetwarzania całej hierarchii przy dodawaniu lub usuwaniu pojedynczego kanału wpływała na eksploatację sieci w kilku obszarach:
- Wysoki koszt: Każdy węzeł pośredni wymagający niewielkiej ilości ruchu potrzebował dodatkowych urządzeń MUX i DEMUX, co zwiększało koszt rozbudowy.
- Przestrzeń i energia: Urządzenia zajmowały dużo miejsca, pobierały energię i wydzielały ciepło, zwiększając wymagania dotyczące pomieszczeń i chłodzenia.
- Ograniczona elastyczność: Konfiguracje sieci trudno było zmieniać, dlatego dodawanie usług i zmiana ich tras wymagały prac na kilku poziomach hierarchii.
- Dodatkowe punkty awarii: Każde urządzenie w łańcuchu multipleksacji stanowiło kolejny możliwy punkt awarii.
Problem odgałęziania przyczynił się do rozwoju Synchronicznej Hierarchii Cyfrowej (SDH) oraz SONET. Zdefiniowane kontenery i struktury multipleksacji pozwalają multiplekserom Add-Drop (ADM) uzyskiwać dostęp do dopływów niższego rzędu bez pełnej demultipleksacji strumienia wyższego rzędu.