Problem „Zjazdu z Autostrady”

Jedną z najbardziej znaczących i kosztownych wad Plezjochronicznej Hierarchii Cyfrowej (PDH) była trudność w uzyskaniu dostępu do pojedynczego kanału o niskiej przepływności wewnątrz strumienia szkieletowego o dużej przepływności. Jest to często nazywane "problemem odgałęziania" lub "problemem dodawania/wyjmowania" (add/drop).

Wyobraźmy sobie główną autostradę (strumień E4 o przepływności 140 Mbit/s) łączącą dwa duże miasta. Teraz załóżmy, że mała miejscowość położona między tymi miastami potrzebuje dostępu do zaledwie jednej linii telefonicznej (pojedynczego kanału 64 kbit/s) z tej autostrady. W idealnym świecie stworzylibyśmy prosty zjazd dla tej jednej linii. W świecie PDH było to niemożliwe.

Dlaczego Wymagana jest Pełna Demultipleksacja

Rdzeń problemu tkwi w samej naturze multipleksacji PDH, która łączy strumienie plezjochroniczne za pomocą przeplotu bitowego i justyfikacji (upychania bitów).

Ponieważ dokładna pozycja bitów należących do określonego strumienia E1 wewnątrz strumienia E4 nie jest stała – zależy ona od skumulowanej justyfikacji wykonanej na każdym etapie multipleksacji (E1->E2, E2->E3 i E3->E4) – nie ma sposobu, aby "zajrzeć do środka" strumienia E4 i wyciągnąć pożądany kanał.

Aby uzyskać dostęp do tego pojedynczego kanału 64 kbit/s, cały strumień o dużej prędkości musiał być całkowicie zdemontowany, a następnie ponownie zmontowany. Proces ten wymagał dużego i kosztownego zestawu sprzętu zwanego multiplekserem „plecy w plecy” (back-to-back):

1. Demultipleksacja 140 Mbit/s do 34 Mbit/s: Strumień E4 jest podawany na DEMUX, który rozdziela go z powrotem na cztery strumienie E3.
2. Demultipleksacja 34 Mbit/s do 8 Mbit/s: Odpowiedni strumień E3 jest następnie podawany na kolejny DEMUX, aby uzyskać cztery strumienie E2.
3. Demultipleksacja 8 Mbit/s do 2 Mbit/s: Odpowiedni strumień E2 jest podawany na trzeci DEMUX, aby w końcu uzyskać cztery strumienie E1.
4. Wyodrębnienie kanału: Docelowy strumień E1 jest identyfikowany, a z jego 32 szczelin czasowych można wyodrębnić pojedynczy kanał głosowy 64 kbit/s.
5. Ponowna Multipleksacja Wszystkiego: Wszystkie pozostałe kanały i strumienie, które nie zostały wyodrębnione, muszą teraz przejść przez całą hierarchię multipleksacji w odwrotnej kolejności (2->8, 8->34, 34->140), aby odtworzyć strumień E4 do dalszej transmisji.

Konsekwencje Problemu Odgałęziania

Ta niezdolność do łatwego dodawania lub usuwania pojedynczych kanałów miała poważne konsekwencje dla operatorów sieci:

• Wysoki Koszt: Ogromna ilość sprzętu MUX/DEMUX typu "plecy w plecy", wymagana w każdym węźle pośrednim, gdzie potrzebna była niewielka ilość ruchu, czyniła rozbudowę sieci niezwykle drogą.
• Przestrzeń Fizyczna i Energia: Sprzęt był wielkogabarytowy, zużywał dużo energii i generował znaczną ilość ciepła, co wymagało dużych, klimatyzowanych pomieszczeń.
• Brak Elastyczności: Konfiguracje sieci były sztywne i trudne do zmiany. Dodawanie lub zmiana tras usług było dużym i kosztownym przedsięwzięciem.
• Zmniejszona Niezawodność: Każdy element w łańcuchu multipleksacji stanowił kolejny potencjalny punkt awarii.

Problem odgałęziania był jednym z najbardziej krytycznych ograniczeń PDH. Potrzeba jego rozwiązania bezpośrednio doprowadziła do rozwoju Synchronicznej Hierarchii Cyfrowej (SDH) oraz SONET. W tych systemach synchronicznych pozycja każdego kanału o niskiej prędkości w ramce o dużej prędkości jest precyzyjnie znana i stała, co pozwala na stosowanie prostych i tanich urządzeń zwanych Multiplekserami Add-Drop (ADM) do łatwego wyodrębniania lub wstawiania pojedynczych kanałów bez rozbierania całej struktury.