Introduccin Mercado de SDH Evolucin Concepto de SDH (I)

INTRODUCCINDurante los ltimos aos diversos factores han propiciado el importante desarrollo tecnolgico de todos los equipos y servicios relacionados con el mundo de las telecomunicaciones: grandes avances tcnicos, liberalizacin del sector, crecimiento de la red Internet y de la telefona mvil personal, reduccin de las barreras culturales, fuertes crecimientos de las economas de los pases desarrollados, etc.Pero de todos estos fenmenos, el de mayor xito es, sin lugar a dudas, el acceso a Internet, con unas tasas de crecimiento del nmero de usuarios y del trfico superiores al 100% y 200% anuales, respectivamente; y segn datos de Nielsen/Neta Ratings, con alrededor de 407 millones de usuarios actualmente en el mundo, de los cuales 4,6 millones pertenecen a Espaa. Pero, por otro lado, la aparicin y proliferacin de novedosas tecnologas de acceso (Gigabit Ethernet, cablemdems, ATM, RDSI, ADSL, LMDS, UMTS, etc.), que permitirn ofrecer a los usuarios servicios interactivos y multimedia de diversa ndole (videoconferencia, televisin digital de alta definicin, transmisin de grandes cantidades de datos entre computadoras y terminales mviles remotos, etc.); supondrn un incremento de la demanda de ancho de banda de ms del 300% de 8 a 10 aos, segn un reciente estudio de RHK.Para soportar este enorme trfico de banda ancha, es totalmente necesario incrementar la capacidad de las actuales redes de troncales de telecomunicaciones. La misin de estas redes troncales es transportar el trfico de las diferentes fuentes mediante la comparticin de los sistemas de transmisin y de conmutacin entre los distintos usuarios. Es decir, concentran y distribuyen el trfico generado por todos los usuarios a travs de sus redes de acceso.En nuestros das se utilizan diferentes tecnologas en las redes de troncales, basadas todas ellas en la fibra ptica como medio de transmisin. El atractivo de la fibra ptica, y en particular de la fibra ptica monomodo, se basa en su baja atenuacin, alto ancho de banda, fcil instalacin, inmunidad a interferencias, alta seguridad de la seal, aislamiento elctrico, y posibilidad de integracin.

MERCADO DE SDHEn estos momentos, los operadores de telecomunicaciones, tras varias pruebas piloto durante los primeros aos de 1990s, estn introduciendo ampliamente sistemas SONET/SDH en sus redes. El mercado de sistemas SDH/SONET se estima que pasar de los 11.890 millones de dlares del ao 1999 a los 31.260 millones de dlares en el 2004, de acuerdo con el grupo Cahners In-Stat. De los 11.890 millones de dlares en 1999, el mercado europeo totaliz alrededor de 4.600 millones de dlares.Entre los principales fabricantes y suministradores de sistemas SDH estn: Alcatel, Fujitsu, Lucent, Marconi, Nortel, Ericsson, Siemens y Tellabs. La cuota de mercado mundial de sistemas SONET/SDH de cada uno de ellos durante el ao 1999, segn datos de Probe Research, se muestra en la Figura 1. Los principales suministradores actuales de sistemas SDH en Espaa, son: Alcatel, Ericsson y Lucent. Estos tres fabricantes son los nicos proveedores de la red SDH ms importante de nuestro pas, la construida por Telefnica de Espaa, con ms de 15.000 sistemas de hasta 2,5 Gbps en servicio. Telefnica fue, adems, una de las primeras operadoras del mundo en introducir sistemas SDH de 2,5 Gbps; pues sus pruebas en campo con esta tecnologa empezaron durante 1990, con el fin de prepararse ante la demanda de ancho de banda que los medios de comunicacin iban a requerir durante los Juegos Olmpicos de Barcelona en 1992. Durante el ao 2001, Telefnica ha empezado a introducir en sus redes SDH los sistemas trabajando a 10 Gbps. Por otro lado, Alcatel tambin suministra principalmente a Ono y a Uni2, Ericsson a R y a Canarias Telecom , y Lucent a Madritel y a Supercable.

Figura 1: Mercado de SONET/SDH en 1999 por fabricantes.El mercado de SONET/SDH continuar creciendo en los prximos aos, aunque las tecnologas competitivas ganarn cuota de mercado, sobre todo la DWDM a partir del ao 2003. El mercado de la DWDM alcanzar los 21.500 millones de dlares en el ao 2004, partiendo de los ms de 4.000 millones de dlares en 1999, segn Cahners In-Stat.En efecto, el mercado de SONET/SDH est compuesto por un gran nmero de suministradores de equipos que se han visto favorecidos por la liberalizacin del mercado de las telecomunicaciones y las necesidades crecientes de ancho de banda. No obstante, una vez estabilizado el mercado, los ganadores de los contratos de suministros de equipos SONET/SDH sern aquellos que hayan conseguido en los prximos aos: Reducir significativamente el tamao y coste de los equipos. Soportar de forma eficiente no slo transmisiones de voz, sino tambin de datos y de vdeo. Integrar la gestin de las redes SDH con la de las redes DWDM. Proporcionar un servicio de suministro y puesta en marcha rpido y fiable a los clientes. Llegar el primero al mercado con productos de calidad. EVOLUCINEn los primeros aos, donde el nico servicio ofrecido a los abonados era el de la telefona analgica, se utilizaba la multiplexacin por divisin en frecuencia o FDM (Frecuency Division Multiplexing) para transportar un largo nmero de canales telefnicos (de 4 KHz) sobre un nico cable coaxial. La idea era modular cada canal telefnico en una frecuencia portadora distinta para desplazar las seales a rangos de frecuencia distintos.Con el advenimiento de los circuitos semiconductores y la creciente demanda de capacidad telefnica, apareci un nuevo mtodo de transmisin denominado MIC (Modulacin de Impulsos Codificados) o PCM (Pulse Code Modulation) en los 1960s. Mediante PCM fue posible la utilizacin mltiple de una nica lnea por medio de la multiplexacin por divisin en el tiempo o TDM (Time Division Multiplexing), consistente en segregar muestras de cada seal en ranuras temporales que el receptor puede seleccionar mediante un reloj correctamente sincronizado con el transmisor. Para ello, la seal telefnica es digitalizada, es decir, convertida en una rista de bits para su transmisin por el cable de cobre. La seal vocal analgica es limitada en la banda de 0,3 a 3,4 KHz (su ancho de banda es, por lo tanto, de 3,1 KHz), muestreada a una frecuencia de 8 KHz (es decir, se toma una muestra cada 125 microsegundos), cuantificada, codificada, y despus transmitida a una tasa binaria de 64 Kbps. La tasa binaria de 2.048 Kbps (2 Mbps E1) es el resultado de multiplexar 30 canales en la misma trama con la necesaria informacin de sealizacin. Esta es la denominada tasa primaria y es utilizada en todo el mundo. Slo en Estados Unidos, Canad y Japn, se utiliza una tasa primaria de 1.544 Kbps (1,5 Mbps T1), que resulta de la combinacin de 24 canales en vez de 30.El primer estndar de transmisin digital fuePDH (Plesicronus Digital Hierarchy)oJDP (Jerarqua Digital Plesicrona), apareci durante los ltimos aos60 y primeros70. Los equipos PDH han copado el mercado de la transmisin, an a principios de1990, estando actualmente en pleno declive frente a SDH y DWDM, salvo en sistemas va radio.La tasa de bit de transmisin mnima o primaria utilizada era de 2 Mbps en Europa y 1,5 Mbps en USA y Japn, lo cual corresponde a 30 y 24 circuitos telefnicos, respectivamente. Tambin eran posibles tasas de bit superiores multiplexando dichas seales, como se muestra en la Figura 2 para las normas europea, norteamericana y japonesa. Las tasas de bit en cada una de las normas no coinciden, y las superiores a 140 Mbps, como por ejemplo los 565 Mbps de la norma europea, son en todas ellas propietarias; es decir, no han sido estandarizadas.Por otro, los cdigos de lnea son especficos de cada suministrador, de forma que equipos de diferentes fabricantes son incompatibles entre s. Esta falta de compatibilidad entre las distintas normas PDH y la adopcin de estndares propietarios por parte de los fabricantes, dificultaba la interconexin entre redes de incluso un mismo operador y es una de las principales limitaciones que presentaba PDH.El mtodo de multiplexacin en PDH se basa en entrelazado de bit. Por otro lado, la red de PDH es plesicrona (casi sncrona), es decir, no todas las seales multiplexadas proceden de equipos que transmiten a la misma velocidad debido a variaciones en los tiempos de propagacin, falta de sincronizacin entre las fuentes, etc.; lo cual obligaba a implantar complicadas y caras tcnicas de relleno, consistentes en la reserva de una capacidad de transmisin superior a la requerida, para eliminar la falta de sincronismo. Para ello, se utilizan bits de justificacin, de modo que aadiendo o quitando estos bits, se pueden igualar las velocidades de las fuentes.La operacin de insercin y extraccin, se realiza al multiplexar y demultiplexar en cada uno de los niveles de la jerarqua. Esto supone que para extraer una seal de 64 Kbps dentro de una trama de nivel superior, se deban demultiplexar todos los niveles uno a uno, identificando los bits de relleno, hasta el nivel inferior; de la misma forma, para insertar una seal nueva de 64 Kbps se debe demultiplexar toda la trama nivel a nivel, aadir la nueva seal, y multiplexar de nuevo todos los niveles, aadiendo o quitando los bits de justificacin. La baja eficiencia de este proceso, supona el uso de un elevado nmero de equipos, una baja flexibilidad en la asignacin del ancho de banda y una mayor lentitud en el procesamiento de las seales por parte de los equipos.Durante los aos80 en que tuvo lugar la digitalizacin de las grandes redes pblicas de telecomunicaciones, los equipos PDH se instalaron masivamente por todo el mundo. No obstante, a las limitaciones anteriores pronto se unieron la poca informacin de gestin y de monitorizacin de calidad que puede transportarse en las tramas PDH, lo cual dificultaba la supervisin, control y explotacin centralizada del sistema; y los grandes avances del hardware y del software, as como la entrada de la fibra ptica como medio de transmisin sustituyendo al cable coaxial de cobre, que no eran aprovechados por los sistemas PDH.

Figura 2: Estructura de PDH en Europa, Norteamrica y Japn.

CONCEPTO DE SDH (I)

Todos las carencias presentadas por PDH propiciaron la definicin entre 1988 y 1992 de un nuevo estndar mundial para la transmisin digital denominadaSDH (Syncronous Digital Hierachy)oJDS (Jerarqua Digital Sncrona)en Europa, ySONET (Syncronous Optical NETwork)en Norte Amrica. Mientras SONET es un estndar concebido por Bellcore y definido por el ANSI para ser utilizado en Norte Amrica, SDH es un estndar definido por el sector de estandarizacin de telecomunicaciones de la unin internacional de telecomunicaciones ITU-T para su uso en todo el mundo y compatible en parte con SONET. Aunque SONET y SDH fueron concebidos originalmente para la transmisin por fibra ptica, existen sistemas radio a tasas compatibles con SONET y SDH.El principal objetivo en la definicin de SDH era la adopcin de una verdadera norma mundial que posibilitara una compatibilidad mxima entre diferentes suministradores y operadoras. Este estndar especifica velocidades de transmisin, formato de las seales (tramas de 125 microsegundos), estructura de multiplexacin, codificacin de lnea, parmetros pticos, etc.; as como normas de funcionamiento de los equipos y de gestin de red. Por otro lado, SDH dotar a la red de una mayor flexibilidad, un mejor aprovechamiento del ancho de banda potencial de la fibra ptica, y ms capacidad de monitorizacin de la calidad y gestin centralizada.El estndar SDH define interfaces de trfico que son independientes de los distintos vendedores de equipos, denominadas mdulos de transporte sncrono oSTM-N (Syncronous Transport Module). El nombre que reciben estas interfaces en SONET son los de seal de transporte sncrono o STS (Syncronous Transport Signal) en la interfaz cobre y contenedor ptico u OC (Optical Carrier) en la interfaz ptica. En SDH se parte de una seal de 155 Mbps denominada mdulo de transporte sncrono de primer nivel o STM-1, definida tanto para interfaz ptica como de cobre. En SONET, sin embargo, se parte de una seal de 51,84 Mbps denominada seal de transporte sncrono de primer nivel STS-1 en la interfaz cobre, o bien contenedor ptico de primer nivel OC-1 en la interfaz ptica.Los restantes STM-N, definidos exclusivamente para la interfaz ptica, se obtienen mediante el entrelazado de bytes de varias seales STM-1. En la actualidad se encuentran normalizados los valores de: STM-4 (622 Mbps), STM-16 (2,5 Gbps), STM-64 (10 Gbps) y STM-256 (40 Gbps); que, como vemos, son mltiplos enteros de 155 Mbps en una secuencia de nx4. Seleccionando las opciones adecuadas, un subconjunto de SDH es compatible con un subconjunto de SONET; por consiguiente, es posible la interoperabilidad del trfico entre nodos de SDH y de SONET. No obstante, no es posible la interoperabilidad de alarmas y la supervisin de calidad entre ambos sistemas.Las dos tecnologas, PDH y SDH, se basan en multiplexores digitales que, mediante tcnicas de TDM, permiten combinar varias seales digitales (denominadas seales de jerarqua inferior o seales tributarias) en una seal digital de velocidad superior. En ambos sistemas, la fibra ptica se utiliza como mero sistema de transmisin, puesto que las funciones de amplificacin, encaminamiento, extraccin e insercin de seales, etc., se realizan en el dominio elctrico. La ltima tecnologa de transmisin en aparecer, ha sido la DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), caracterizada por sus altsimas capacidades de transmisin, su transparencia sobre los datos de jerarquas inferiores, y por una transmisin totalmente ptica.La ltima tecnologa de transmisin en aparecer ha sidoDWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), caracterizada por sus altsimas capacidades de transmisin, su transparencia sobre los datos de jerarquas inferiores y por una transmisin totalmente ptica. La multiplexacin en longitud de onda tiene su origen, en la posibilidad de acoplar las salidas de diferentes fuentes emisoras de luz, cada una a una longitud de onda diferente, sobre una misma fibra ptica. Despus de la transmisin a travs de la fibra, las seales a cada longitud de onda diferente, pueden ser separadas entre s hacia diferentes detectores en su extremo final. La mxima capacidad soportada actualmente por DWDM sobre una fibra ptica es de 1,6 Tbps (correspondientes a la multiplexacin de 160 seales de 10 Gbps) y el factor de multiplexacin es de 100 Mbps.

Figura 3: Representacin esquemtica de una trama STM-1.

Concepto de SDH (II) Elementos de red Gestin de red Futuro de SDH

CONCEPTO DE SDH (II)SDH trabaja con una estructura o trama bsica denominada STM-1, que tiene una duracin de 125 microsegundos (se repite 8.000 veces por segundo), y se corresponde con una matriz de 9 filas y 270 columnas, cuyos elementos son octetos de 8 bits; por consiguiente, la trama tiene una velocidad binaria de (9 x (270 x 8)) x 8.000 = 155,520 Kbps. La transmisin se realiza fila por fila, empezando por el byte en la esquina superior izquierda y terminado en el byte en la esquina inferior derecha.En la trama STM-1 se distinguen tres reas: la tara de seccin, los punteros de justificacin y la carga til. Cada byte de la carga til se corresponde con un canal de 64 Kbps, de modo que cada columna de 9 bytes se corresponde con 576 Kbps. Las primeras 9 columnas contienen la tara de seccin o SOH (Section OverHead) para soportar caractersticas del transporte tales como el alineamiento de trama, los canales de operacin y mantenimiento, la monitorizacin de errores, etc. Se distingue entre la tara de la seccin de regeneracin o RSOH (Regenerator Section OverHead) y la tara de la seccin de multiplexacin o MSOH (Multiplex Section OverHead). Las columnas siguientes pueden ser asignadas de diversas formas para transportar las seales de tasas de bit inferior, tales como los 2 Mbps; cada columna tiene su propia tara.El estndar SDH est definido originalmente para el transporte de seales de 1,5 Mbps, 2 Mbps, 6 Mbps, 34 Mbps, 45 Mbps y 140 Mbps a una tasa de 155 Mbps, y ha sido posteriormente desarrollado para transportar otros tipos de trfico, como por ejemplo ATM IP, a tasas que son mltiplos enteros de 155 Mbps. La flexibilidad en el transporte de seales digitales de todo tipo permite, de esta forma, la provisin de todo tipo de servicios sobre una nica red SDH: servicio de telefona, provisin de redes alquiladas a usuarios privados, creacin de redes MAN y WAN, servicio de videoconferencia, distribucin de televisin por cable, etc.Formacin de tramasSeguidamente, explicaremos el proceso de formacin de la trama STM-1 (ITU-T G.707) a partir de los diferentes tributarios incluidos en ella (ITU-T G.709).El contenedor o C-n (Container) es la unidad bsica de empaquetamiento para los canales tributarios. Se tiene un contenedor especial para cada seal tributaria de PDH (ITU-T G.703): C-4 para seales de 140 Mbps, C-3 para 45 y 34 Mbps, C-2 para 6,3 Mbps, C-12 para 2 Mbps, y C-11 para 1,5 Mbps. Estos contenedores tienen siempre un tamao mayor que la carga a transportar. La capacidad remanente es utilizada, en parte, para la justificacin; con el fin de eliminar las desviaciones temporales entre las seales PDH (siempre dentro de las tolerancias establecidas por el ITU-T). Cuando se hace la correspondencia con tributarios sncronos, se insertan bytes de relleno fijos, en vez de bytes de justificacin.Las seales ATM pueden ser transportadas en la red SDH en los contenedores C-11, C-12, C-3 y C-4; aunque en este caso el entramado no es continuo como en el caso de PDH. Aunque, en teora, una seal ATM est formada por celdas discontinuas de 53 bytes, los intervalos entre estas celdas se rellenan con celdas vacas, que son insertados por el equipo ATM cuando se conecta a una interfaz SDH, formando de esta forma una seal continua. Por lo general, las celdas ATM son transportadas sobre la carga til de un VC-4 o de varios VC-4s concatenados (ITU-T G.707). La seales IP son transportadas sobre la red SDH siguiendo, por lo general, el mtodo PoS (Packet over SONET). Para ello, primero es necesario que la seal IP sea encapsulada mediante PPP (IETF RFC 1661-1662), siendo transportada la trama sobre la carga til de un VC-4 o de varios VC-4s concatenados (IETF RFC 2615).Un contenedor virtual o VC-n (Virtual Container) es el conjunto de un contenedor y la tara de trayecto. La tara de trayecto o POH (Path OverHead) tiene como misin monitorizar la calidad e indicar el tipo de contenedor; por lo tanto, el formato y tamao del POH depende del tipo de contenedor. El VC es la entidad de carga til que viaja sin cambios a lo largo de la red, siendo creada y desmantelada en los distintos puntos de acceso o terminacin del servicio de transporte.El siguiente paso para formar la seal STM-N completa, consiste en aadir un puntero en una posicin fija indicando el comienzo del VC dentro de la trama. En consecuencia, el VC puede flotar dentro del rea de carga que le es destinado, debiendo el puntero alinearse en consecuencia. La unidad formada por el puntero y el VC se denomina unidad administrativa o AU-n (Administrative Unit), o bien unidad tributaria o TU-n (Tributary Unit).Despus, se realiza un simple proceso de multiplexacin por entrelazado de byte de un conjunto de TUs, obteniendo una estructura denominada grupo de unidades tributarias o TUG-n (Tributary Units Group). Este proceso es completamente sncrono. Una o ms unidades administrativas forman un grupo de unidades administrativas o AUG (Administrative Unit Group). Finalmente, se debe dotar a la estructura obtenida de informacin adicional que permita su transporte por el medio fsico, es decir, del SOH. El grupo de unidades administrativas junto a la SOH forman el STM-N. En un STM-N no se utilizan todos los bytes de informacin de control de todos los STM-1s, sino que las funciones de algunos bytes se realizan con la informacin contenida en los bytes correspondientes del primer STM-1.Como hemos visto, las taras u OHs son bytes reservados para la informacin del propio sistema. Parte de ellos son asignados a los VCs y otros a los STMs. La informacin contenida en las taras se utiliza bsicamente para la monitorizacin de la calidad, deteccin de errores, canales de comunicaciones, canales de datos, proteccin automtica, etc. La tara de trayecto o POH se asigna al contenido til al multiplexarse en el VC, permaneciendo con este VC hasta que sea demultiplexada la carga til. De esta forma, un trayecto es el tramo de la red SDH comprendido entre dos puntos de ensamblado y desensamblado de VCs. La tara de seccin o SOH forma parte de la trama STM. Puesto que una seccin de multiplexacin puede estar formada por varias secciones de regeneracin, la SOH se divide en la tara de seccin de multiplexacin o MSOH y la tara de seccin de regeneracin o RSOH. En los regeneradores slo se tiene acceso a la RSOH. De este modo, una seccin es aquella parte de un trayecto en la que se mantiene la integridad de la seal STM-N, es decir, la multiplexacin o demultiplexacin se realiza slo en los extremos.La utilizacin de punteros en SDH supone muchas ventajas respecto a la utilizacin de bits de justificacin en PDH, desempeando principalmente dos funciones. La primera misin del puntero es identificar la posicin de los VCs en la trama correspondiente, que ser una AU o TU. Esto permite asignar de forma flexible y dinmica el VC con la informacin til dentro de la trama AU o TU. La segunda misin del puntero es adaptar la velocidad binaria de los VC a la velocidad binaria del canal de transmisin. Es decir, mediante un mecanismo de justificacin positiva, negativa o nula, permiten absorber las diferencias de frecuencia entre las diferentes seales que forman un STM-N.Finalmente, una vez creada la trama STM-N, esta es transmitida utilizando los cdigos de lnea NRZ y RZ en el caso de la interfaz ptica. En el caso del STM-1 e interfaz elctrica, el cdigo de lnea utilizado es CMI. Para evitar la transmisin de largas cadenas de 0s 1s que pueden dificultar la recepcin de la seal, se utiliza un mezclador oscrambleren el momento de generar la seal ptica. Los nicos bytes que no son mezclados son los tres primeros, siendo los dos primeros aquellos que identifican el inicio de las tramas y el tercero aquel que identifica el nmero de trama STM-1 dentro de una trama STM-N.

Figura 4: Estructura de multiplexacin de SDH.

ELEMENTOS DE RED

Las redes SDH actuales estn construidas, bsicamente, a partir de cuatro tipos distintos de equipos o elementos de red (ITU-T G.782): regeneradores, multiplexores terminales, multiplexores de insercin y extraccin, y distribuidores multiplexores. Estos equipos pueden soportar una gran variedad de configuraciones en la red, incluso, un mismo equipo puede funcionar indistintamente en diversos modos, dependiendo de la funcionalidad requerida en el nodo donde se ubica. En la Figura 5 se muestra un diagrama de bloques de un elemento SDH genrico, sin considerar amplificadores oboostersopcionales.

Figura 5: Elemento SDH genrico.Los equiposregeneradores intermedios o IRs (Intermediate Regenerators), como su propio nombre indica regeneran la seal de reloj y la relacin de amplitud de las seales digitales a su entrada, que han sido atenuadas y distorsionadas por la dispersin de la fibra ptica por la que viajan. Los regeneradores obtienen la seal de reloj a partir de la ristra de bits entrante.Los equiposmultiplexores terminales o TMs (Terminal Multiplexers)se utilizan para multiplexar las distintas seales plesicronas o sncronas en sus interfaces tributarias de entrada y crear la seal STM-N, que enviar por su puerto de agregado. Por ejemplo, un TM STM-4, puede tener entradas a 155 Mbps, 140 Mbps, 34 Mbps y 2 Mbps; y la interfaz de lnea ser a 622 Mbps. Del mismo modo, los TMs se utilizan para recibir la seal STM-N y demultiplexarla en las distintas seales plesicronas o sncronas. Las fibras pticas que se utilizan para la transmisin y recepcin de los STM-N son distintas y, por lo tanto, el TM hace de inicio y final de las comunicaciones. En el elemento genrico de la Figura 5, el TM STM-4 dispondra de una nica interfaz agregada ptica STM-4 (con transmisin y recepcin) y, dependiendo de la configuracin, de varias interfaces tributarias elctricas (1,5 Mbps, 2 Mbps, 34 Mbps, 45 Mbps, 140 Mbps, STM-1) u pticas (STM-1).Los equiposmultiplexores con funciones de insercin y extraccin o ADMs (Add and Drop Multiplexers), se encargan de extraer o insertar seales tributarias plesicronas o scronas de cualquiera de las dos seales agregadas STM-N que recibe (una en cada sentido de transmisin), as como dejar paso a aquellas que se desee. El ADM permite, para ello, acceder a los VCs de la seal agregada, sin demultiplexar la seal completa STM-N. Si por ejemplo, tenemos un ADM STM-4 y queremos aadir y extraer un VC-4, el ADM recibir la seal agregada STM-4 (con al menos un STM-1 estructurado en VC-4s), internamente la demultiplexar en AU-4s y se encargar de extraer los VC-4s necesarios y de insertar nuevos VC-4s en la seal agregada STM-4 saliente. Los equipos SDH ofrecen sistemas de proteccin hardware, como: unidades de control redundantes, interfaces tributarias redundantes (o proteccin de circuito), matrices de conmutacin redundantes, etc. En el elemento genrico de la Figura 5, el ADM STM-4 dispondra de dos interfaces agregadas pticas STM-4 (una para la parte Este y otra para la Oeste) y, dependiendo de la configuracin, de varias interfaces tributarias elctricas (1,5 Mbps, 2 Mbps, 34 Mbps, 45 Mbps, 140 Mbps, STM-1) u pticas (STM-1); de optar por la proteccin 1+1, el nmero de interfaces agregadas pticas del elemento sera de cuatro. En la Figura 6 se muestra el ADM STM-16 de Ericsson, denominado SMA-16, con tributarios que van desde seales STM-16 hasta 1,5 Mbps, y especialmente optimizado para el transporte de trfico ATM.Los equiposdistribuidores multiplexores o DXC (Digital Cross-Connect)permiten la interconexin sin bloqueo de seales a un nivel igual o inferior, entre cualquiera de sus puertos de entrada y de salida. Los DXCs admiten seales de acceso, tanto plesicronas como scronas, en diversos niveles. Los DXCs son los puntos de mayor flexibilidad en la red SDH, posibilitando que el operador realice de forma remota interconexiones semipermanentes entre diferentes canales, capacitando el encaminamiento de flujos a nivel de VC sin necesidad de multiplexaciones o demultiplexaciones intermedias. Se suele emplear la notacin DXC N/M, donde el nmero entero N indica el nivel ms alto de las seales terminadas en sus puertos y el nmero M indica el nivel mnimo de interconexin. Los dos tipos principales son: el DXC 4/4 y el DXC 4/1. El DXC 4/4 proporciona una interconexin totalmente transparente para el encaminamiento de canales de 140 Mbps o 155 Mbps, que pueden formar parte de conexiones a 622 Mbps o 2,5 Gbps. El DXC 4/1 en cambio, es un equipo mucho ms completo que el DXC 4/4, pues proporciona interconexin transparente hasta los 2 Mbps. En el elemento genrico de la Figura 5, el DXC 4/1 dispondra de varias interfaces pticas (STM-1, STM-4 o STM-16) o elctricas (1,5 Mbps, 2 Mbps, 34 Mbps, 45 Mbps, 140 Mbps, STM-1), generalmente hasta un mximo de 512 (la mitad para la parte Este y la otra mitad para la Oeste).

Figura 6: Equipo ADM SDH de Ericsson.

Topologas

La topologa implantada (ITU-T G.803) vendr determinada por los requerimientos de flexibilidad y fiabilidad del operador de la red SDH. Frente a las estructuras malladas de las redes PDH, la tecnologa SDH apuesta por topologas en anillo, constituidas por ADMs unidos por 2 o 4 fibras pticas. Los anillos permiten conseguir redes muy flexibles, pudiendo extraer seales tributarias del trfico agregado en cualquiera de los nodos que conforman el anillo.Las distancias mximas entre equipos SDH dependen del tipo de interfaz STM-N (recomendaciones G.957 y G.958) y de la ventana utilizada en la transmisin, en el caso de utilizar fibra ptica monomodo convencional. Las dos ventanas de transmisin por fibra ptica utilizadas actualmente son dos, la segunda y la tercera. La segunda a 1.310 nm, est caracterizada por una dispersin casi nula y una atenuacin de alrededor de 0,5 dB/Km, y la tercera a 1.550 nm, caracterizada por una dispersin o ensanchamiento de los pulsos transmitidos de alrededor de 17 ps/nmKm y una atenuacin de unos 0,2 dB/Km. En segunda ventana las distancias mximas entre equipos, sin considerar amplificadores, son de alrededor de 47 Km para STM-1, 51 Km para STM-4, y 39 Km para STM-16. En la tercera ventana las distancias mximas son de alrededor de 82 Km para STM-1, 96 Km para STM-4, 75 Km para STM-16, y 62 Km para STM-64.Los ADMs tambin ofrecen mecanismos de encaminamiento alternativo o proteccin bajo varias configuraciones (ITU-T G.841) para ofrecer una disponibilidad mxima y sobreponerse a cortes en la fibra y a fallos en los equipos. Por ejemplo, la solucin de proteccin 1+1 da lugar a los denominados anillos hbridos autoregenerables, en los cuales el trfico se encamina simultneamente por dos caminos, siendo recogido en el nodo destinatario; en caso de la cada de algn equipo intermedio o el corte de una fibra, el nodo destinatario conmutar al otro camino, lo cual es conseguido en menos de 50 ms.Por otro lado, las redes SDH, a diferencia de las PDH, no slo constituyen un sistema de transmisin punto a punto, sino que van ms all, establecindose como una autntica red de comunicaciones, incluyendo, adems de la red de transporte, la de sincronizacin, la de gestin, y la de comunicaciones de datos.

Figura 7: Red SDH genrica.

Sincronizacin

En contraste con la red PDH, la sincronizacin ha de estar completamente garantizada en una red SDH; de lo contrario, se puede tener una considerable degradacin en el funcionamiento de la red o incluso su fallo total.Para evitar esto, todos los elementos de red son sincronizados por una seal de reloj central muy precisa a 2,048 MHz. Esta seal de reloj central es generada por un reloj de referencia primario de altsima precisin (ITU-T G.811), en concreto con un desvo de frecuencia mximo a largo de 10-11respecto a la norma horaria mundial. La seal procedente del reloj primario se pasa a los relojes esclavos subordinados a los sistemas SDH (ITU-T G.812). Finalmente, nos encontramos con los propios relojes locales de los sistemas SDH (ITU-T G.813).Debido al enorme coste de los sistemas de sincronizacin, el reloj debe distribuirse por toda la red, para lo cual se utiliza una estructura jerrquica. Esta estructura jerrquica est dividida en estratos y se especifica conforme a la calidad de las seales de reloj transmitidas a los estratos subsiguientes en el caso del fallo de un reloj maestro. Si fallasen los relojes maestros, se provee el funcionamiento de reserva en el cual el oscilador utiliza su ltimo valor almacenado. Del mismo modo, si una fuente de reloj esclava fallase, el sistema SDH afectado conmuta a la fuente de reloj que tenga una calidad igual o menor a la que utilizaba hasta el momento; o de no ser posible, utiliza su propio reloj local. En este modo de funcionamiento, la seal de reloj se mantendr relativamente exacta controlando el oscilador PLL local mediante la aplicacin de los valores de correccin de la frecuencia almacenada durante las horas precedentes, teniendo en cuenta la temperatura del oscilador y extrayendo la seal de reloj a partir de alguna de las tramas STM-N que le llegan; en concreto de la que utilice la mejor fuente de sincronizacin, lo cual puede determinar a partir de informacin almacenada en la cabecera de la trama.

GESTIN DE RED

Las actuales redes de telecomunicacin se caracterizan por un constante incremento del nmero, complejidad y heterogeneidad de los recursos que los componen; que dificultan enormemente gestionar el rendimiento, encontrar y solucionar problemas, y planificar el crecimiento futuro de la red. Por ello, la gestin de red integrada, como conjunto de actividades dedicadas al control y vigilancia de recursos de telecomunicacin bajo el mismo sistema de gestin, se ha convertido en un aspecto de enorme importancia en el mundo de las telecomunicaciones.Puesto que las tramas SDH incorporan informacin de gestin de los equipos, es posible tanto la gestin local como la centralizada de sus redes (ITU-T G.784). La gestin local atiende a un control descentrado de los distintos nodos, mediante sistemas de operacin local. La centralizada, adecuada para entornos SDH puros sin PDH, se basa en el control de todos los nodos mediante un nico sistema de operaciones central. La gestin del equipo comprende tareas tales como configuracin del elemento de red, puesta en servicio, prueba de fallos, medida de prestaciones o calidad (ITU-T G.821, G.826 y M.2100), alarmas, etc.La informacin transportada entre los distintos equipos de una ruta SDH a travs del denominado canal de comunicaciones de datos DCC (Data Communication Channels), tiene una estructura de los mensajes de gestin de red estndar; sin embargo, no ha habido un acuerdo en la definicin del conjunto de mensajes a transportar y, por lo tanto, no hay interoperabilidad en la gestin entre los distintos vendedores de equipos SDH.No obstante, a diferencia de la interfaz de gestin de red entre equipos, la interfaz desde el terminal de gestin a cada uno de los equipos s es estndar; realizndose a travs de interfaz Q en el caso remoto (conexin Ethernet) y de la interfaz F en el caso local (conexin serie). El protocolo de gestin utilizado es el protocolo de informacin de gestin comn o CMIP (Common Management Information Protocol) de la familia de protocolos OSI estandarizados por la ISO.

FUTURO DE SDH

Prcticamente todos los nuevos sistemas de transmisin por fibra ptica que estn siendo instalados actualmente en las redes troncales, utilizan SDH SONET. Se espera que esta tecnologa domine la transmisin durante dcadas, del mismo modo que su predecesor PDH ha dominado la transmisin durante ms de 20 aos y an lo hace, en trminos de nmero total de sistemas instalados. Las tasas binarias en sistemas a larga distancia se espera que se eleven de los 10 Gbps a los 40 Gbps, apareciendo los primeros productos comerciales a partir del ao 2002; y al mismo tiempo, que los sistemas de 155 Mbps e inferiores penetren ms en las redes de acceso.Como hemos visto, son muchos los beneficios que ofrece la tecnologa SDH a los operadores de telecomunicaciones y grandes empresas, los cuales podemos resumir en los siguientes puntos: Reduccin de coste de los equipos de transmisin. Las razones principales son la posibilidad de integrar las funciones de transmisin, multiplexacin e interconexin en un solo equipo; y la alta competencia entre proveedores de equipos debida a la alta estandarizacin de SDH. El acceso directo a las seales de cualquier nivel sin necesidad de demultiplexar en todos los niveles. La sencilla explotacin debida a la incorporacin de informacin de gestin adicional en las tramas de informacin de datos lo cual permite el mantenimiento centralizado, rpida y exacta localizacin de averas, el reencaminamiento automtico, la monitorizacin permanente de la calidad del circuito, etc. La amplia gama de anchos de banda de transmisin y la posibilidad de acceder directamente a las seales de cualquier nivel sin necesidad de demultiplexar en todos los niveles inferiores, permiten la creacin de una infraestructura de red muy flexible y uniforme. La compatibilidad multifabricante a nivel de interfaces de transporte y de explotacin, lo cual garantizar la integracin de las redes de los distintos operadores. La convergencia con ATM e IP, y la capacidad de interfuncionamiento simultneo con PDH. No obstante, el diseo de SDH fue previo a la explosin de servicios de datos, con un crecimiento anual del trfico del 50-100% segn Probe Research, y se optimiz para transmitir seales de voz a 64 Kbps. Las soluciones de datos de SDH son relativamente ineficientes, no son fciles de escalar, y son poco compatibles entre distintos suministradores.El principal problema de SDH actualmente es el cuello de botella alcanzado con los 10 Gbps, pues aunque los sistemas a 40 Gbps estarn disponibles pronto, las limitaciones tecnolgicas imposibilitarn, al menos durante varios aos, alcanzar velocidades superiores. Esto es debido a que por debajo de los 10 Gbps las caractersticas de la fibra ptica monomodo convencional (o G.652) tienen un impacto relativamente bajo sobre la calidad de la transmisin; pero por encima de los 10 Gbps, sus efectos deben ser tenidos muy en cuenta. Por otro lado, SDH slo utiliza la fibra ptica como mero medio de transmisin y toda su funcionalidad (amplificacin, reencaminamiento, etc.) las implementa en el dominio elctrico; es decir, mediante SDH no ser posible conseguir redes totalmente pticas.Esto abrir paso a la DWDM, una novedosa tecnologa de transmisin totalmente ptica, an inmadura, cara y poco estandarizada, que permitir aprovechar al mximo el caro y escaso tendido de fibra existente. El nmero mximo de longitudes de onda que se pueden multiplexar en la actualidad es de 160, pudiendo alcanzar de este modo capacidades de hasta 1,6 Tbps acoplando canales SDH STM-64. Por otro lado, las distancias de transmisin alcanzadas mediante equipos SDH al menos doblan (depende del nmero de canales multiplexados) las alcanzadas mediante equipos SDH, lo cual reduce an ms las necesidades de equipos y los costes en su mantenimiento.- See more at: http://www.ramonmillan.com/tutoriales/sdh_parte2.php#sthash.XhonC3hd.dpuf