Jerarquía digital síncrona

La jerarquía digital síncrona[1] —abrevido comoSDH, del inglés Synchronous Digital Hierarchy—[1] es unconjunto de protocolos de transmisión de datos. Se puedeconsiderar como la revolución de los sistemas de trans-misión, como consecuencia de la utilización de la fibraóptica como medio de transmisión, así como de la nece-sidad de sistemas más flexibles y que soporten anchos debanda elevados. La jerarquía SDH se desarrolló en EE.UU. bajo el nombre de SONET o ANSI T1X1 y poste-riormente el CCITT (Hoy UIT-T) en 1989 publicó unaserie de recomendaciones donde quedaba definida con elnombre de SDH.Uno de los objetivos de esta jerarquía estaba en el pro-ceso de adaptación del sistema PDH (Plesiochronous Di-gital Hierarchy), ya que el nuevo sistema jerárquico seimplantaría paulatinamente y debía convivir con la jerar-quía plesiócrona instalada. Ésta es la razón por la que laITU-T normalizó el proceso de transportar las antiguastramas en la nueva. La trama básica de SDH es el STM-1(Synchronous Transport Module level 1), con una veloci-dad de 155 Mbit/s.Cada trama va encapsulada en un tipo especial de es-tructura denominado contenedor. Una vez encapsuladosse añaden cabeceras de control que identifican el conte-nido de la estructura (el contenedor) y el conjunto, des-pués de un proceso de multiplexación, se integra dentrode la estructura STM-1. Los niveles superiores se formana partir de multiplexar a nivel de byte varias estructurasSTM-1, dando lugar a los niveles STM-4,STM-16, STM-64 y STM-256.

1 Estructura de la trama STM-1

Estructura de trama STM-1.

Las tramas contienen información de cada uno de loscomponentes de la red: trayecto, línea y sección, ademásde la información de usuario. Los datos son encapsuladosen contenedores específicos para cada tipo de señal tri-

butaria.A estos contenedores se les añade una información adi-cional denominada “tara de trayecto” (Path overhead),que consiste en una serie de bytes utilizados con fines demantenimiento de red, y que dan lugar a la formación delos denominados contenedores virtuales (VC). El resulta-do de la multiplexación es una trama formada por 9 filasde 270 octetos cada una (270 columnas de 9 octetos). Latransmisión se realiza bit a bit en el sentido de izquierda aderecha y de arriba abajo. La trama se transmite a razónde 8000 veces por segundo (cada trama se transmite en125 μs). Por lo tanto, el régimen binario (Rb) para cadauno de los niveles es:STM-1 = 8000 * (270 columnas * 9 filas * 8 bits)= 155Mbit/sSTM-4 = 4 * 8000 * (270 columnas * 9 filas * 8 bits)=622 Mbit/sSTM-16 = 16 * 8000 * (270 columnas * 9 filas * 8 bits)=2.5 Gbit/sSTM-64 = 64 * 8000 * (270 columnas * 9 filas * 8 bits)=10 Gbit/sSTM-256 = 256 * 8000 * (270 columnas * 9 filas * 8bits)= 40 Gbit/sDe las 270 columnas que forman la trama STM-1, las 9primeras forman la denominada “tara o cabecera” (over-head), independiente de la tara de trayecto de los con-tenedores virtuales antes mencionados, mientras que las261 restantes constituyen la carga útil (Payload).

1.1 SOH (Section Overhead)

El SOH (Section Overhead) se divide en dos partes: ElR-SOH y el M-SOH. El primero de ellos(R-SOH) esutilizado para aplicaciones entre repetidores, los cualesestán comprendidos por los bytes de las filas 1 a 3, entanto que para el uso entre terminales de multiplexación(M-SOH) corresponden a los bytes de las filas 5 a 9. Acontinuación se detalla las funciones de cada uno de losbytes que componen el SOH.

a) Señal de alineamiento de trama A1, A2:A1 y A2 son patrones fijos de sincronización de trama.A1 está dispuesto en 11110110 y A2 en 00101000.b) Traza de sección de regenerador J0:El uso de J0 está aún bajo estudio.c) Monitoreo de errores B1, B2:'Los errores de transmisión son monitoreados en las sec-ciones de regenerador y multiplexor. B1 es para la sección

1

2 2 MULTIPLEXACIÓN SDH

Fig. 1 Bytes del SOH

de regenerador y B2 para la de multiplexor.d) Canal de servicio para Ingeniería E1, E2:El E1 es accesible en regeneradores y multiplexores, elE2 sólo en multiplexores. Cada circuito posee una capa-cidad de 64Kb/s.e) Canal de usuario F1:Este es un canal de datos de 64 Kb/s que puede utilizarcualquier operador de red para sus propósitos.f) Canal de comunicación de datos D1-3, D4-12:Estos bytes son asignados como canales de comunicaciónde datos para transmitir información hacia multiplexoresy regeneradores y viceversa.g) Señalización de conmutación de protección automá-tica K1, K2:El intercambio de información entre dos extremos en unasección de multiplexor se lleva a cabo a través de los by-tes K1 y K2. Parte de K2 también se utiliza para enviarMS-RDI (indicación de defectos remotos en la secciónde multiplexor) y MS-AIS (señal de indicación de alar-mas en la sección de multiplexor).h) Estado de sincronización S1:El byte S1 comunica a la siguiente estación la calidad dela fuente de referencia de sincronización utilizada por elequipo.Los bitios 1 al 4 del byte S1 están reservados para la ca-lidad usada por operadores individuales. Los bitios 5 al 8pueden tomar los siguientes valores:0000 Calidad desconocida (red de sincronización exis-tente)0001 Reservados0010 Señal generada por un equipo que está sincronizadoa un reloj según la Rec. ITU-T G.8110011 Reservados0100 Señal generada por un equipo que está sincronizadoa un reloj del tipo SSU-A0101 Reservados0110 Reservados0111 Reservados1000 Señal generada por un equipo que está sincronizadoa un reloj del tipo SSU-B

1001 Reservados1010 Reservados1011 Señal generada por un equipo que está sincronizadoa un reloj según la Rec. ITU-T G.813 Option I (SEC)1100 Reservados1101 Reservados1110 Reservados1111 No utilizar la sincronización de esta señali) Z1 y Z2 son bytes de reserva.j) M1 Byte de indicación de Error en la Sección de mul-tiplexación Remota.

1.2 POH (Path Overhead)

El POH (Path OverHead) tiene como misión monitori-zar la calidad e indicar el tipo de contenedor virtual quese tiene. Está compuesto por el VC (Contenedor Virtual)que es la entidad de carga útil que viaja sin cambios a lolargo de la red, además de algunos bytes que se agregan yse desempaquetan en los distintos puntos terminación delservicio de transporte. Los bytes que se agregan depen-derán del tipo de contenedor virtual y se dividen en dostiposHigher-order Path Layer y Lower-order Path Layer.En la siguiente tabla se muestra los bytes correspondien-tes al Higher-order Path Layer.

El segundo tipo de bytes que se agregan son los del tipoLower-order Path Layer que corresponden a los VC-12.En la siguiente tabla semuestra el funcionamiento de cadauno de ellos.

2 Multiplexación SDH

Para considerarse un estándar internacional, las diversasinterfaces de tasas de bit PDH existentes deben ser aco-modadas en la estructura SDH. Esto se hace permitiendodiferentes interfaces para ser mapeadas en la trama SDH.

Fig. 2 Multiplexación SDH

2.1 Multiplexación SDH - 2Mbps (E1)

Esta multiplexación parte de la unidad básica de PDHque es el E1 (2 Mbit/s) para formar un STM-1. Se pue-

2.3 Multiplexación SDH - 140Mbps (E4) 3

den transportar 63 señales PDH de 2 Mbit/s. A continua-ción se detallan los pasos para el mapeo de un STM-1mediante un E1.

• Se considera el mapeo de una señal de 2Mbit/s en latrama SDH, la señal original PDH será 2048 kbit/s,con una variación de 50 ppm. Esto es insertado enun contenedor (C-12), donde la justificación se llevaa cabo utilizando técnicas tradicionales de stuffing(relleno de bits). Esto se hace para compensar lasvariaciones de frecuencia permitidas en tasas de bitspara PDH y SDH.

• El contenedor se coloca en un contenedor virtual(VC-12) donde el path overhead se añade. Este over-head es llevado con la señal a lo largo de la red, in-cluso cuando se conectan en forma cruzada en dife-rentes tramas SDH. Esto permite el mantenimientoy la supervisión de la señal a través de la red. Inclu-ye la detección de errores, indicaciones de alarma,y una etiqueta de señal.

• Un puntero se agrega al contenedor virtual para for-mar una unidad tributaria (TU-12). Esto permiteque el sistema SDH compense las diferencias de fasea través de la red o entre las redes.

• Tres TU-12 son multiplexados en un grupo de uni-dad tributaria (TUG-2).

• Siete TUG-2 estánmultiplexados en un TUG-3. Estaes la unidad del mismo tamaño que sería usada parael mapeo, por ejemplo, una señal E3 en una tramaSDH.

• Tres TUG-3 son multiplexados a través de una uni-dad administrativa (AU-4) y en un grupo de unidadadministrativa (AUG) para formar una trama STM-1.

2.2 Multiplexación SDH - 34Mbps (E3)

Para realizar esta multiplexación se ejecutan los pasos an-teriores de forma similar. Se pueden transmitir hasta 3señales de 34Mbit/s.

• Se adapta la frecuencia mediante byte interleaving(C-3).

• Se añaden 9 bytes overhead (VC-3).

• Se agrega el puntero (TUG-3).

• Tres (TUG-3) son multiplexados a través de (AU-4)y (AUG) para formar una trama STM-1.

2.3 Multiplexación SDH - 140Mbps (E4)

Para multiplexar señales PDH es necesario primero adap-tarlas a la velocidad SDH. Los pasos para realizar dichamultiplexación se dan en forma similar a los desarrolla-dos en los puntos anteriores.

• Se debe incrementar la frecuencia de 140 Mbit/s a149.76 Mbit/s mediante justificación de bits (C- 4).

• Añadir una columna de 9 overhead bytes (VC-4).

• Agregar el puntero (AU-4).

3 Punteros SDH

Un sistema síncrono se basa en el hecho de que cada relojestá en fase y frecuencia de sincronismo con el siguiente.En la práctica esto es imposible de lograr, por lo tanto,las desviaciones de fase y frecuencia ocurrirán. Dentrode una red la frecuencia del reloj se extrae de la señal delínea, sin embargo, las variaciones de fase pueden ocurrira partir de la acumulación del jitter sobre la red. Las va-riaciones de interfaz de frecuencia en la red pueden ocu-rrir. La forma en que SDH supera este problema es usan-do punteros para apuntar a la dirección del principio delcontenedor virtual dentro de la trama. El valor del punte-ro inicial corresponde a la diferencia de fase entre llegadade la unidad tributaria y la unidad tributaria vacía dentrode la trama en el momento que el tributario es mapeadoen el contenedor virtual. Si la fase varía entre los relo-jes de lectura y escritura de tal manera que los buffersde entrada de flujo de terminación digital muestran unatendencia de desbordamiento o de ejecutar vacío, un pun-tero de ajuste se producirá. En la siguiente tabla se haceuna breve descripción de los punteros utilizados para elmapeo de tramas STM-N.

3.1 Justificación positiva del puntero

Una justificación positiva del puntero se da cuando la fre-cuencia de entrada es menor que la de salida, por lo tantose insertan bytes de relleno que no afectan a los datos.Los bytes de justificación siempre se insertan en la mis-ma ubicación dentro de la trama.

3.2 Justificación negativa del puntero

Una justificación negativa del puntero se da cuando la fre-cuencia de entrada es mayor que la de salida, los bytes H#pueden llevar información real del VC4 sin afectar a losdatos de la carga útil. Demasiado ajuste de punteros pue-de llegar a ocasionar jitter.

4 5 SINCRONIZACIÓN EN SDH

4 Mapeo de tributarios SDH

4.1 Mapeo de celdas ATM

Las celdas ATM se asignan a los contenedores en diferen-tes velocidades de bits. Estas celdas ATM son mapeadasmediante la alineación de cada celda con la estructura delos contenedores virtuales o concatenados. Dado que lacapacidad no pueda ser un múltiple integrador del largode las celdas ATM (53 bytes), una celda se le permitecruzar el límite del contenedor de la trama. El campo deinformación de la celda ATM (48 bytes) está codifica-da antes de ser mapeada, para garantizar la delineación.Un flujo de celdas ATM con una velocidad de datos quepuede ser mapeado es igual a la capacidad del payloaddel VC. Desafortunadamente ATM no fue aceptado porel mercado como la solución para llevar a datos sobre losprotocolos de SDH / SONET. Su inherente ineficienciade ancho de banda, altos costos y la complejidad empu-jó a ATM a nichos de mercado específicos, tales como eltransporte Frame Relay, acceso xDSL y a algunas aplica-ciones militares y científicas.

4.2 Mapeo de señales en tramas HDLC

Señales en tramas HDLC son mapeadas mediante la ali-neación de la estructura de los bytes de cada trama conla estructura byte del VC. El rango va desde 1,5 Mbit/shasta varios Gbit/s utilizando las técnicas de concatena-ción. Las banderas (flags) 7EX HDLC se utilizan entretramas para llenar el buffer, debido a la llegada disconti-nua de las señales de tramas HDLC. Las tramas HDLCson de longitud variable, una trama puede cruzar el límitedel contenedor.

5 Sincronización en SDH

Para la sincronización en SDH se toman en cuenta las nor-mas G.803 (Arquitectura de redes de transporte basadasen la jerarquía digital síncrona) y G.811 (Característicasde temporización de los relojes de referencia primarios)entre otras como la G.822, G.812, etc. Sincronizar se re-fiere a que dos o más elementos, eventos u operacionessean programados para que ocurran en un momento pre-definido de tiempo o lugar. En ingeniería electrónica, enlógica digital y en transferencia de datos, la sincroniza-ción implica que el dispositivo utiliza una señal de reloj.

5.1 Redes de Sincronización

La red de sincronización es la red que es responsable dedistribuir la información de sincronización a elementosde red que tiene que funcionar síncronamente para satis-facer los requisitos de característica de deslizamiento deoctetos de la Recomendación UIT-T G.822.

El funcionamiento síncrono de los tipos de elementos dered, suele estar ordenado en una determinada zona geo-gráfica, en la cual todos estos elementos están sincroniza-dos con un “reloj maestro”. La zona en la cual todos loselementos de red pertinentes (en funcionamiento normal)están sincronizados con un reloj maestro se denomina una“zona de sincronización”.El reloj maestro de una zona de sincronización debe cum-plir los requisitos descritos en la Recomendación UIT-TG.811.

5.2 Relojes nodales

En la Recomendación UIT-T G.810 se identifican dosmétodos fundamentales de sincronización de relojesnodales, a saber: sincronización principal-subordinadoy sincronización mutua. La sincronización principal-subordinado: Es un método adecuado para la sincroni-zación de redes SDH; donde se utiliza una jerarquía derelojes en la que cada nivel jerárquico está sincronizadocon referencia a un nivel superior. El nivel más alto de lajerarquía es el PRC. Las señales de referencia de reloj sedistribuyen entre los niveles de la jerarquía por medio deuna red de distribución que puede utilizar la infraestruc-tura de la red de transporte. Los niveles jerárquicos sonlos siguientes:

Fig. 3 Estructura de la jerarquía de relojes en la sincronizacióndirecta

• PRC G.811

• Reloj subordinado (nodo de tránsito) Rec. G.812.

• Reloj subordinado (nodo local) Rec. G.812.

• Reloj de elemento de red SDH Rec. G.813.

La viabilidad de la sincronización mutua queda en estu-dio.La distribución de la temporización entre relojes de no-do jerárquico debe efectuarse empleando un método queevite el procesamiento de puntero intermedio.Todos los elementos en la red SDH se operan bajo unmismo reloj de frecuencia, suministrado por una fuentede señal llamada reloj de referencia primario (PRC). En

5.3 Características de los relojes en SDH 5

la recomendación ITU-T G.811, se encuentran las espe-cificaciones de rendimiento del PRC, cuya estabilidad yexactitud en frecuencia se hallan en el orden de ±10-11,posible gracias a un oscilador de cesio.

5.3 Características de los relojes en SDH

En la norma ITU-T G.803, se hace hincapié en la ne-cesidad de que los relojes de SDH se ajusten al reloj dereferencia primario (PRC, primary reference clock) y po-sean una buena característica de estabilidad a corto plazo,a fin de ajustarse a los objetivos de tasa genérica de des-lizamientos de la Recomendación UIT-T G.822.Se señala además que, siempre que el reloj de SDH cum-pla la plantilla de estabilidad a corto plazo, no existenlimitaciones prácticas al número de elementos de trata-miento de punteros que pueden conectarse en cascadaen una red SDH, para cumplir los requisitos de fluctua-ción de fase de salida de la cabida útil en una fronteraSDH/PDH.“Los relojes de referencia primarios necesitan una fiabili-dad muy alta y es probable que incluyan equipo repetido,a fin de asegurar la continuidad de salida. Sin embargo,toda discontinuidad de fase debida a operaciones internasen el reloj, no deberá producir más que un alargamientoo acortamiento de la anchura del intervalo de la señal detemporización y no provocar, en la salida del reloj, unadiscontinuidad de fase superior a 1/8 de UI a la salida delreloj”. ello se señala en ITU-T G.811.La calidad de funcionamiento del PRC no se especifica,por tanto, en puntos de referencia internos sino más bienen la interfaz externa del equipo. Las interfaces de salidaespecificadas para el equipo en el que puede estar conte-nido el PRC son:

• Interfaces a 2048 kHz de acuerdo con la cláusula10/G.703 con los requisitos adicionales de fluctua-ción de fase y fluctuación lenta de fase.

• Interfaces a 1544 kbit/s de acuerdo con la cláusula2/G.703 con los requisitos adicionales de fluctuaciónde fase y fluctuación lenta de fase.

• Interfaces a 2048 kbit/s de acuerdo con la cláusula6/G.703 con los requisitos adicionales de fluctuaciónde fase y fluctuación lenta de fase.

• Otras interfaces (tales como las de 8 kHz a 5 mhz deondas sinusoidales)quedan en estudio.

La distribución de la señal de reloj se manifiesta a travésde líneas de transmisión ordinarias como, en este caso,un sistema de transmisión SDH. Los elementos de red“intermedios”, tales como regeneradores, multiplexoresde inserción y extracción, etc., son operados por mediode un “modo esclavo”, el cual utiliza un componente deseñal de reloj extraído de la señal STM-N recibida.El deterioro en la señal de reloj, como la fluctuación

acumulada durante la transmisión a través de una cadenade elementos de red y línea de transporte, se reduce conun equipo de reloj esclavo de alto rendimiento segúnespecifica la recomendación G.812 para nodo de tránsitoy para nodo local.Un elemento de red SDH tiene la capacidad de enviaruna señal de reloj externa dirigida hacia el BITS (fuenteintegrada de temporización de construcción) para redu-cir el deterioro en la señal de reloj. El elemento de redintermedio utiliza directamente la señal de reloj extraídapor sí mismo.Las señales de reloj necesarias para la operación del NE(Elemento de red) son producidas por un circuito dereloj que corre principalmente bajo el modo esclavo. Lasfuentes de referencia disponibles son:- Entrada externaEn este puerto normalmente se conecta o una señalde reloj externa proveniente de un reloj de referenciaprimario (G.811), o BITS (G.812 tránsito o local), o elreloj de un sistema de conmutación.- Señal de línea STM-NEl componente de la señal de reloj extraída de una señalde línea puede ser utilizado como fuente de referencia,estando éste conectado hacia el este, hacia el oeste ohacia una dirección tributaria. Entonces, el byte S1 delSOH muestra el nivel de calidad del componente dereloj. Este, en cambio, muestra la señal de reloj queoriginalmente generó la señal de línea STM- N, siemprey cuando la señal STM-N pueda ser encontrada desdeG.811 o G.812 T, L, u otro.- Señal PDH de 2 Mb/s en el tributarioDos de las señales tributarias de 2 Mbit/s pueden serseleccionadas como fuentes de referencia. Este sería elcaso si, por ejemplo, el sistema SDH fuese instalado enun área aislada con el reloj síncrono comunicado a travésde una señal de 2 Mbit/s generada por un PRC, o cuandoel sistema SDH es sincronizado a un reloj ESS (sistemade conmutación) en vez de PRC.

Aparte de ser utilizado en modo de operación esclavo, elcircuito de reloj del NE también puede funcionar comouna fuente de reloj independiente, para la cual existendos modos de operación:

- Modo de retenciónMientras el circuito de reloj opera en modo esclavo, todoslos parámetros como frecuencia, fase, etc. son memori-zados. Cuando el circuito pierde contacto con la fuentede referencia, por alguna falla en la línea por ejemplo, es-ta información almacenada facilita el flujo de operacióncontinua ininterrumpidamente. De este modo, se puedenevitar perturbaciones de transmisión causadas por cam-bios abruptos de frecuencia y de fase.- Modo de operación libreEl circuito de reloj que es básicamente un VCXO (oscila-dor controlado por voltaje), opera libremente sin fuentede referencia. Este es una excelente opción para un área

6 7 LONGITUDES DE ONDA DE FUNCIONAMIENTO

donde no haya una fuente de referencia de reloj disponi-ble, y donde el sistema SDH se utilice de manera seme-jante al PDH.

6 Interfaces ópticas para equipos ysistemas relacionados con SDH

Esta Recomendación especifica los parámetros de las in-terfaces ópticas para equipos y sistemas basados en la je-rarquía digital síncrona para permitir la compatibilidadtransversal (multivendedor) en secciones de cable ele-mentales.También se pretende que estas especificaciones esténconformes con la Rec. UIT-T G.955 compatibilidad lon-gitudinal de equipos de nivel jerárquico y aplicacióncomparables. La Recomendación se basa en el uso de unafibra óptica para cada dirección.

6.1 Clasificación de las interfaces ópticas

Mediante la adecuada combinación de transmisores yreceptores pueden obtenerse balances de potencia paralos sistemas de línea de fibra óptica optimizados, entérminos de atenuación/dispersión y costes con respectoa las diversas aplicaciones. Sin embargo, para simpli-ficar el desarrollo de los sistemas con compatibilidadtransversal, conviene limitar el número de categorías deaplicaciones y los correspondientes conjuntos de espe-cificaciones de interfaces ópticas para la normalización.Se contemplan tres amplias categorías de aplicación:

Fig. 4 Clasificación de las interfaces ópticas

Intracentrales: Correspondiente a distancias de interco-nexiones inferiores a 2 km aproximadamente.Intercentrales: A corta distancia, correspondiente adistancias de interconexión de 15 km aproximadamen-te.Intercentrales: A larga distancia, correspondiente adistancias de interconexión de 40 km aproximadamenteen la ventana de 1310 nm y de 80 km aproximadamenteen la ventana de 1550 nm.

7 Longitudes de onda de funciona-miento

Para proporcionar flexibilidad en la implementación desistemas con compatibilidad transversal y hacer posibleuna futura utilización de multiplexación por división enlongitud de onda (WDM, wavelength-division multiple-xing), conviene admitir una gama lo más amplia posiblede longitudes de onda de funcionamiento del sistema. Laespecificación de las gamas de longitud de onda de fun-cionamiento es afectada por las siguientes consideracio-nes generales: Tipo de fibra, las características de la fuen-te, la gama de atenuación del sistema y la dispersión deltrayecto óptico.La gama de longitudes de onda de funcionamiento es lagama admisible máxima de longitudes de onda de la fuen-te. En esta gama, las longitudes de onda de la fuente pue-den seleccionarse para diferentes degradaciones relacio-nadas con la fibra. El receptor debe tener la gama mínimade longitudes de onda de funcionamiento que correspon-da a la gama máxima admisible de longitudes de onda dela fuente. Para las redes SDH que utilizan amplificadoresde fibra óptica, podría ser necesario limitar la gama delongitudes de onda de funcionamiento.Las regiones de longitud de onda que permiten el funcio-namiento del sistema son parcialmente determinadas porlos valores de longitud de onda de corte de la fibra o delcable de fibra. Para las fibras G.652 y G.653 estos valo-res se han elegido de tal forma que permitan el funciona-miento monomodo del cable de fibra para longitudes deonda de 1270 nm y superiores, si bien algunas adminis-traciones permiten valores tan bajos como 1260 nm. Paralos cables de fibra G.654, se han aceptado los valores delongitud de onda de corte para el funcionamiento mono-modo en 1530 nm y superior.Las regiones de longitud de onda admisibles vienen defi-nidas además por la atenuación de la fibra.Si bien la atenuación por dispersión intrínseca disminuyenormalmente al aumentar la longitud de onda, puede apa-recer la absorción OH-iónica alrededor de 1385 nm y, enmenor medida, alrededor de 1245 nm. Por consiguiente,estas crestas de absorción y la longitud de onda de cortedefinen una región de longitudes de onda centrada alre-dedor de 1310 nm.Las fibras con dispersión no desplazada conformes a laRec. UIT-T G.652 están optimizadas para su utilizaciónen esta región de longitudes de onda. Para longitudes deonda mayores, la atenuación por flexión aparece para va-lores de 1600 nm o superiores y la absorción infrarrojaaparece más allá de 1600 m.Por consiguiente, estas atenuaciones y la cresta de absor-ción de vapor de agua que aparece a 1385 nm definen unasegunda región de longitudes de onda de funcionamientoalrededor de 1550 nm. La Rec. UIT-T G.654 para fibrascon corte desplazado se limita únicamente a esta región.Sin embargo, las fibras G.652 y las fibras con dispersióndesplazada G.653 pueden utilizarse en esta región.

7

8 Transmisores

Los dispositivos transmisores son:

• Los diodos fotoemisores (LED, light emitting diode)

• Los láseres de modo multilongitudinal (MLM,multi-longitudinal mode)

• Los láseres de modo monolongitudinal (SLM,single-longitudinal mode).

8.1 Características Espectrales

• Para los LED y los láseres MLM, la anchura espec-tral viene especificada por el valor cuadrático medio(RMS, root-mean-square) máximo de la anchura encondiciones de funcionamiento normalizado.

• Para láseres SLM, la anchura espectral máxima vie-ne especificada por la anchura total máxima de lacresta de la longitud de onda central, medida 20 dBpor debajo de la amplitud máxima de la longitud deonda central en condiciones de funcionamiento nor-malizado. En el caso de redes de SDH que utilizanamplificadores ópticos, es necesario disponer de untransmisor con características espectrales apropia-das para alcanzar distancias objetivas que superenlas definidas para aplicaciones de larga distancia.

8.2 Potencia inyectada media

La potencia inyectada media en el punto de referencia Ses la potencia media de una secuencia de datos seudo-aleatorios acoplada a la fibra mediante el transmisor. Seexpresa como una gama para permitir una cierta optimi-zación de los costes y tener en cuenta los márgenes deexplotación en condiciones de funcionamiento normali-zadas, las degradaciones del conector del transmisor, lastolerancias en las mediciones y los efectos de envejeci-miento. Estos valores permiten determinar los valores desensibilidad y el punto de sobrecarga para el receptor enel punto de referencia R.El convenio adoptado para el nivel lógico óptico es el si-guiente:

• La emisión de luz se representa por un “1” lógico.

• La ausencia de emisión se representa por un “0” ló-gico.

9 Receptor

El funcionamiento adecuado del sistema requiere la es-pecificación de la sensibilidad mínima del receptor y delnivel de potencia de sobrecarga mínimo.

10 Consideraciones para potenciarel sistema

Para potenciar el sistema existen dos posibilidades:

• Puede ser conveniente potenciar el sistema del mé-todo plesiócrono existente al método de SDH (porejemplo, pasar de un sistema a 139 264 kbit/s com-patible con las especificaciones de la Rec. UIT-TG.955 a un sistema STM-1 basado en la presenteRecomendación).

• Puede ser conveniente potenciar el sistema de unnivel de la SDH a otro (por ejemplo, de STM-1 aSTM-4).

11 Arquitectura de las Redes deTransporte basada en SDH

Las funciones principales de las redes SDH las podemosintegrar en dos grandes grupos:

• Transporte de la información entre 2 puntos de for-ma eficiente y segura.

• Gestión total de los servicios. (configuración, man-tenimiento, evaluación de la performance, etc.).

Una red de transporte basada en la tecnología SDH puededescomponerse en redes de capa de transporte indepen-dientes con una asociación cliente servidor.

• Las capas de circuitos son las portadoras del servi-cio.

• Las capas de trayecto brindan la conexión entre no-dos de red.

• Las capas de transmisión brindan soporte físico.

La arquitectura de la red de transporte estaba basada enlos conceptos de estratificación y subdivisión dentro decada capa.La arquitectura de las redes SDH está definida por la Re-comendación G.803, en esta recomendación se define unmodelo tridimensional.La capa de red son un conjunto de puntos de acceso si-milares y que pueden estar asociados para transferir in-formación.La función de adaptación es el proceso mediante el cualse adapta una información de capa para ser transportadapor la red de la capa servidora. La adaptación intercapascuenta con los siguientes procesos:

• Codificación

8 12 TÉCNICAS PARA MEJORAR LA DISPONIBILIDAD EN LA RED DE TRANSPORTE

• Modificación de la velocidad

• Alineación

• Justificación

• Multiplexación

La supervisión de la conexión se realiza a través de:Supervisión Intrínseca:Las conexiones de capa de trayecto pueden supervisarsede forma indirecta utilizando los datos disponiblesintrínsecamente de la sección múltiplex o las capas delservidor del trayecto de orden superior, y calculando elestado aproximado de la conexión de trayecto del clientea partir de los datos disponibles.

Supervisión no intrusiva:La conexión puede supervisarse directamente mediantela información de tara pertinente en la sección de regene-ración, la sección múltiplex, el trayecto de orden superioro el trayecto de orden inferior, calculándose a continua-ción el estado aproximado de la conexión a partir de ladiferencia entre los estados supervisados en cada extre-mo de la conexión.Supervisión de Subcapa:Las conexiones pueden supervisarse de manera directasobrescribiendo alguna parte de la capacidad de tara delcamino original al comienzo de la conexión. En el caso dela SDH, la tara se ha definido a esos efect os en la capasde trayectos de orden superior e inferior. Cuando se apli-ca una conexión en cascada de la SDH, este método desupervisión se conoce como supervisión de la conexiónen cascada.

12 Técnicas para mejorar la dispo-nibilidad en la Red de Trans-porte

12.1 Protección de la sección múltiplexSDH

Los eventos de fallos se detectan mediante la función determinación de sección múltiplex (MST, Multiplex Sec-tion Termination) y la reconfiguración utiliza las funcio-nes de conmutación de protección que se encuentran enla subcapa de protección de sección múltiplex. La recon-figuración resultante puede contemplar la conmutaciónde protección en elementos múltiples de la red SDH. Lacoordinación de esta conmutación en elementos múlti-ples de la red SDH se realiza mediante un protocolo deconmutación automática de protección (APS, AutomaticProtection Switching).

Fig. 5.1 Funcionamiento MS-SP Ring

Fig. 5.2 Funcionamiento MS-DP Ring

12.2 Anillos de Protección SDH

MS-SP Ring (Multiplex Section-Shared ProtectionRing):Se emplea solo la mitad de la capacidad en cada secciónde multiplexación para cursar tráfico. Máximo 16 nodos.Distancia máxima total de la estructura de 1200 Km.Tiempos de conmutación inferiores a 50ms.Ante un fallo:– Los Nodos adyacentes detectan el fallo realizan unaoperación de Bridge&Switch.– El resto de nodos realizan una operación de FullPass-Through.– En situación de conmutación el tráfico circula siemprepasando por todos los nodos del anillo MS-SPRING.

MS-DP Ring (Multiplex Section-Dedicated Protec-tion Ring) :Cada sentido de una conexión bidireccional empleaun camino distinto siguiendo un sentido del anillo. Elsentido contrario sería el backup. Un inconvenientees que cada conexión bidireccional consume BW entodo el anillo. Máximo 16 nodos (por limitaciones enseñalización).

SNCP Ring (Subnetwork Connection ProtectionRing) :Empleada en un anillo. Cada conexión unidireccionalemplea ambos caminos en el anillo (es un 1+1). No tiene

13.4 Distribuidores multiplexores o DXC (Digital Cross-Connect) 9

la limitación de 16 nodos. Soporta el fallo de un nodo.

13 Aspectos de gestión de los ele-mentos de red de transporte enSDH

Las redes SDH actuales están construidas, básicamente, apartir de cuatro tipos distintos de equipos o elementos dered (ITU-T G.782): Regeneradores, Multiplexores Ter-minales, Multiplexores de Inserción y Extracción, y Dis-tribuidores Multiplexores. Estos equipos pueden soportaruna gran variedad de configuraciones en la red, incluso,un mismo equipo puede funcionar indistintamente en di-versos modos, dependiendo de la funcionalidad requeridaen el nodo donde se ubica. En la Figura 6 se muestra undiagrama de bloques de un elemento SDH genérico, sinconsiderar amplificadores o boosters opcionales.

13.1 Regeneradores intermedios o IR (In-termediate Regenerators)

Como su propio nombre indica regeneran la señal de re-loj y la relación de amplitud de las señales digitales a suentrada, que han sido atenuadas y distorsionadas por ladispersión de la fibra óptica por la que viajan. Los rege-neradores obtienen la señal de reloj a partir de la ristra debits entrante.

13.2 Multiplexores terminales o TM (Ter-minal Multiplexers)

Es un elemento que se utiliza en un enlace punto a pun-to. Implementara únicamente la terminación de línea y lafunción de multiplexar o desmutiplexar varios tributariosen una línea STM-N. En el elemento genérico de la Fi-gura 8, el TM STM-4 dispondría de una única interfazagregada óptica STM-4 (con transmisión y recepción) y,dependiendo de la configuración, de varias interfaces tri-butarias eléctricas (1,5 Mbit/s, 2 Mbit/s, 34 Mbit/s, 45Mbit/s, 140 Mbit/s, STM-1) u ópticas (STM-1).

13.3 Multiplexores de inserción y extrac-ción o ADM (Add and Drop Multiple-xers)

Se encargan de extraer o insertar señales tributarias ple-siócronas o sícronas de cualquiera de las dos señales agre-gadas STM-N que recibe (una en cada sentido de trans-misión), así como dejar paso a aquellas que se desee.

13.4 Distribuidores multiplexores o DXC(Digital Cross-Connect)

Permiten la interconexión sin bloqueo de señales a un ni-vel igual o inferior, entre cualquiera de sus puertos de en-trada y de salida. Los DXCs admiten señales de acceso,tanto plesiócronas como sícronas, en diversos niveles.

14 Velocidades SONET/SDH

Las señales de niveles más altos están formadas por lamultiplexación de diversas señales de nivel 1 (STM-1),creando una familia de señales STM-N, donde la N indi-ca el número de señales de nivel 1 que la componen. Enla Tabla 1 se indican las denominaciones de las señaleseléctricas y portadoras ópticas, así como sus velocidadesy los puntos de coincidencia con los de SONET.

En la tabla anterior, el ancho de banda de carga es la ve-locidad de línea menos el ancho de banda de las línea yde sección.Hay que resaltar que la progresión de velocidad de da-tos comienza en 155 Mbit/s y aumenta en múltiplos de4. La única excepción es OC-24, que está normalizadoen ANSI T1.105, pero no es una velocidad SDH están-dar de la ITU-T G.707. A veces se describen otras tasascomo OC-9, OC-18, OC-36 y OC-96 y OC-1536, peroprobablemente nunca han sido desplegados. Sin duda noson comunes y no son compatibles con las normas.La siguiente velocidad de 160 GB/s OC-3072/STM-1024no se ha normalizado todavía, debido al coste de trans-ceptores de alta velocidad, al ser más baratos los múlti-plex de longitudes de onda a 10 y 40 Gbit/s.

15 Ventajas y desventajas de SDH

La SDH presenta una serie de ventajas respecto a lajerarquía digital plesiócrona (PDH).Algunas de estas ventajas son:

• El proceso de multiplexación es mucho más directo.La utilización de punteros permite una localizaciónsencilla y rápida de las señales tributarias de la in-formación.

• El procesamiento de la señal se lleva a cabo a ni-vel de STM-1. Las señales de velocidades superioresson síncronas entre sí y están en fase por ser gene-radas localmente por cada nodo de la red.

10 17 ENLACES EXTERNOS

• Las tramas tributarias de las señales de línea puedenser subdivididas para acomodar cargas plesiócronas,tráfico ATM o unidades de menor orden. Esto su-pone mezclar tráfico de distinto tipo dando lugar aredes flexibles.

• Compatibilidad eléctrica y óptica entre los equiposde los distintos proveedores gracias a los estándaresinternacionales sobre interfaces eléctricos y ópticos.

• Un STM1 tiene la capacidad de agrupar varios E1 yT1 de forma multiplexada, es decir, se universalizalas velocidades ocupando los VC correspondientes,la capacidad del STM1 es suficiente.

En cuanto a las desventajas tenemos que:

• Algunas redes PDH actuales presentan ya cierta fle-xibilidad y no son compatibles con SDH.

• Necesidad de sincronismo entre los nodos de la redSDH, se requiere que todos los servicios trabajenbajo una misma referencia de temporización.

• El principio de compatibilidad ha estado por encimade la optimización de ancho de banda. El número deBytes destinados a la cabecera de sección es dema-siado grande, lo que lleva a perder eficiencia.

16 Referencias[1] «jerarquía digital síncrona», Diccionario Español de Inge-

niería (1.0 edición), Real Academia de Ingeniería de Es-paña, 2014, http://diccionario.raing.es/es/lema/jerarqu%C3%ADa-digital-s%C3%ADncrona, consultado el 21 demayo de 2014

17 Enlaces externos

Estandares ITU relacionados con SDH:

• G.803 Arquitectura de las Redes SONET/SDH.

• G.810 Definiciones y terminología.

• G.811 Temporización de relojes primarios.

• G.783 Características de los bloques funcionales delequipo de la jerarquía digital síncrona

• G.784 Gestión SDH.

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18 Text and image sources, contributors, and licenses

18.1 Text• Jerarquía digital síncrona Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Jerarqu%C3%ADa%20digital%20s%C3%ADncrona?oldid=79212407Colaboradores: PACO, Lourdes Cardenal, Isaacjarquin, Ecemaml, Rembiapo pohyiete (bot), RedTony, Veltys, Caiserbot, Amadís, Nihilo,Nocker, Ricard Delgado Gonzalo, CEM-bot, Rosarinagazo, Thijs!bot, B25es, JAnDbot, Humberto, Technopat, Matdrodes, Barri, Ingteleco,Muro Bot, Paconi, Mafores, Camilo, Eveliux, Nixón, Yago AB, Dondervogel 2, Maskedclone, Albertojuanse, MerlIwBot, Garauzo, Aronu,Abdelix, Elvisor, Ucsp, Legobot, Addbot, WorkRaul, JacobRodrigues, Sinkmanu y Anónimos: 51

18.2 Images• Archivo:MS-SPRING.JPG Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/ba/MS-SPRING.JPG Licencia: CC BY-SA 3.0Colaboradores: Trabajo propio Artista original:WorkRaul

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• Archivo:Stm1.PNG Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ec/Stm1.PNG Licencia: GFDL Colaboradores: Trabajopropio Artista original: Yago AB

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