A D M I N I S T R A C I Ó N D E R E D E S

C A P Í T U L O 3 : I N T E G R A C I Ó N

E L A B O R Ó : I N G . M A . E U G E N I A M A C Í A S R Í O S

TECNOLOGÍA DE TELECOMUNICACIONES

PDH, SDH Y DWDM

DEFINICIÓN

La Jerarquía Digital Plesiócrona, conocida como PDH (PlesiochronousDigital Hierarchy), es una tecnología usada en telecomunicación paratransportar grandes cantidades de información mediante equiposdigitales de transmisión que funcionan sobre fibra óptica, cable coaxialo radio de microondas.

MULTIPLEXACIÓN

Es la combinación de dos o más canales de información en un solomedio de transmisión usando un dispositivo llamado multiplexor(es uncircuito que equivale a un conmutador). El proceso inverso se conocecomo desmultiplexación.

Existen varias clases de multiplexación:

1. Multiplexación por División de Frecuencia (MDF, FrequencyDivision Multiplexing), utilizada en sistemas de transmisiónanalógicos. Mediante este procedimiento, el ancho de banda total delmedio de transmisión es dividido en porciones, asignando cada unade estas fracciones a un canal.

MULTIPLEXACIÓN

2. Multiplexación por División de Longitud de Onda (WDM, WavelengthDivision Multiplexing) es una tecnología que multiplexa varias señalessobre una sola fibra óptica mediante portadoras ópticas de diferentelongitud de onda, usando luz procedente de un láser o un LED.Los primeros sistemas WDM combinaban tan sólo dos señales. Lossistemas modernos pueden soportar hasta 160 señales y expandir unsistema de fibra de 10 Gb/s hasta una capacidad teórica total de 1,6Tbit/s sobre un solo par de fibra.

IMPACTO DE LA TECNOLOGÍA

En los últimos años ha sido muy comúnhablar de nuevos servicios detelecomunicaciones a parte de los yatradicionales.

Las necesidades de nuevos servicios,básicamente han sido creados por lacreciente demanda de los usuarios quedía a día van en aumento.

Esto ha ocasionado que los operadoresde redes de telecomunicaciones busquenmodificar u optimizar sus redes. Para locual fue necesario el diseño yestandarización de nuevos equiposcapaces de poder dar solución a estosnuevos retos.

ESTRUCTURAS DE MULTICANALIZACIÓN

El desarrollo de los sistemas de transmisión digital empezó a principios delos años 70s, y fueron basados principalmente en el método demodulación PCM.

A principios de los 80s los sistemas digitales se hicieron cada vez máscomplejos, tratando de satisfacer las demandas de tráfico de esa época.La demanda fue tal alta que en Europa se tuvieron que aumentar lasjerarquías de tasas de transmisión de 140 Mbps a 565 Mbps.

El problema era el alto costo del ancho de banda y de los equiposdigitales. La solución era crear una técnica de modulación que permitierala combinación gradual de tasas no síncronas (referidas comopleosiocronos), lo cual derivó al término que conocemos hoy en día comoPDH

PDH(JERARQUÍA DIGITAL PLESIÓCRONA)

LA INFRAESTRUCTURA PDH

PDH define un conjunto de sistemas de transmisión que utiliza dospares de alambres y un método de multicanalización por división detiempo (TDM) múltiples canales de voz y datos digital.

Plesiocrono se origina del griego plesio ("cercano" o "casi") y cronos("reloj"), el cual significa que dos relojes están cercanos uno del otroen tiempo, pero no exactamente el mismo.

ESTANDARES PDH

T1: El cual define el estándar PDH deNorteamérica que consiste de 24 canales de 64Kbps (canales DS-0) dando una capacidad totalde 1.544 Mbps

E1: El cual define el estándar PDH europeo. E1consiste de 30 canales de 64 Kbps y 2 canalesreservados para la señalización y sincronía, lacapacidad total nos da 2.048 Mbps

J1: El cual define el estándar PDH japonés parauna velocidad de transmisión de 1.544 Mbpsconsistente de 24 canales de 64 KbpsLa longitud de la trama del estándar J1 es de 193bits (24 x 8 bit, canales de voz/datos más un bitde sincronización), el cual es transmitido a unatasa de 8000 tramas por segundo. Así, 193bits/trama x 8000 tramas/segundo =1,544,000bps o 1.544 Mbps

DEBILIDADES DE PDH

No existe un estándar mundial en el formato digital, existen tresestándares incompatibles entre sí, el europeo, el estadounidense y eljaponés.

No existe un estándar mundial para las interfaces ópticas. Lainterconexión es imposible a nivel óptico.

La estructura asíncrona de multicanalización es muy rígida

Capacidad limitada de administración

Jerarquías europea (E1), norteamericana (T1) y japonesa (J1)

PDH se basa en canales de 64 kbps.

En cada nivel de multiplexación se van aumentando el número de canalessobre el medio físico. Es por eso que las tramas de distintos niveles tienenestructuras y duraciones diferentes. Además de los canales de voz en cadatrama viaja información de control que se añade en cada nivel demultiplexación, por lo que el número de canales transportados en nivelessuperiores es múltiplo del transportado en niveles inferiores, pero no ocurre lomismo con el régimen binario.

Jerarquías europea (E1), norteamericana (T1) y japonesa (J1)

Existen tres jerarquías PDH: la europea, la norteamericana y la japonesa.

La europea usa la trama descrita en la norma G.732 de la UIT-T Mientras que la norteamericana y la japonesa se basan en la trama descrita en

G.733. Al ser tramas diferentes habrá casos en los que para poder unir dos enlaces

que usan diferente norma haya que adaptar uno al otro, en este caso siemprese convertirá la trama al usado por la jerarquía europea.

En la tabla que sigue se muestran los distintos niveles de multiplexación PDHutilizados en Norteamérica (Estados Unidos y Canadá), Europa y Japón.

ESTRUCTURA DE PDH

NIVEL MULT.

N1

MULT.

B

VELOCIDAD

(MBIT/S)

CONTINENTE

PAÍS ABREVIACIÓN

SISTEMA DE

TRANSMISIÓN

1 24

30

1.5

2.0

EEUU/Japón

Europa

DS1

E1 4 hilos de cobre trenzado

2 4

4

96

120

6.3

8.0

EEUU

Europa

DS2

E2

Radioenlace a corta

distancia

3 16

28

480

672

34.0

45.0

Europa

EEUU/Japón

E3

DS3

Fibra multimodo o cables

coaxiales

4

84

64

1024

216

2016

140

565

2400

EEUU/Japón

Europa

-

E4

Fibra monomodo o

radioenlace

Fibra monomodo

Multiplexores E1

Los multiplexores E1 trabajan con velocidades máximas de 2Mbit/s y son capaces de multiplexarcanales de velocidades múltiplos de 64Kbit/s.

Multiplexores DH

Los multiplexores PDH operan con velocidades de 34Mbit/s (E3).

DM16E1 - DM4E1

SDH (Synchronous Digital Hierarchy /Jerarquía Digital Sincrónica)

ANTECEDENTES

Estándar internacional de comunicaciones para redes de transmisión de alta capacidad desarrollado por la ITU.

Fue el primer esfuerzo por estandarizar las comunicaciones de voz de forma de eliminar las desventajas en PDH.

Permite el transporte de muchos tipos de tráfico tales como voz, video, multimedia y paquetes de datos como los que genera IP.

Gestiona el ancho de banda eficientemente mientras porta varios tipos de tráfico, detecta fallos y recupera de ellos la transmisión de forma transparente para las capas superiores.

Las principales características que se encuentran en

el sistema de red de transporte SDH son:

Multiplexación Digital: Permite que las señales analógicas sean portadas en formato digital sobre la red. Permite monitorizar errores.

Fibra óptica: Es el medio físico utilizado, tiene mucha mayor capacidad de portar tráfico.

Esquemas de protección: Aseguran la disponibilidad del tráfico, el tráfico podría ser conmutado a otra ruta alternativa si existiera falla.

Las principales características que se encuentran en

el sistema de red de transporte SDH son:

Sincronización: Se debe proporcionar temporización sincronizada a todos los elementos de la red para asegurarse que la información que pasa entre nodos no se pierda.

Gestión de red: Un operador puede gestionar una gran variedad de funciones tales como la demanda de clientes y la monitorización de la calidad de una red.

Topologías en anillo: Si un enlace se pierde hay un camino alternativo por el otro lado del anillo.

A BRed de transporteRed de transporte

A BCircuito

Trayecto

Transmisión

Modelo de capas SDH

Servicio de telefonía básica

Servicio de acceso a Internet

Servicio ATM

Trayecto SDH VC-1n

Trayecto SDH VC-3

Red de fibra óptica

Red de transmisión vía radio

Capas SDH

Modelo ITU

Capa de circuitos

Capas de transporte

SDH

Capa de trayecto

Trayecto de orden inferior

LOP

Trayecto de orden superior

HOP

Capa de medios de

transmisión

Capa de sección

Capa de medios físicos

Redes de la capa de circuitos

Capa de la sección de multiplexación

Capa de la sección de regeneración

Capa de medios físicos

VC-11 VC-12 VC-2 VC-3

VC-3 VC-4

Modelo de capas SDH

MbpsSMT-1 155.52SMT-4 622.08SMT-16 2488.32SMT-64 9953.28SMT-256 39, 814.32

Trama SDH (STM-N)

MULTIPLEXACION Y ENCAPSULACION

El encapsulamiento de circuitos se lleva a cabo en las señales y servicios que se desean transportar de extremo a extremo, los cuales pueden ser de distintas velocidades.

Se etiqueta añadiendo información a la que se denomina POH, formando así el Contenedor Virtual (VC).

Se añade un puntero al VC que indica su posición dentro de la señal global. Formando:

Unidad Tributaria (TU) – LOP

Unidad Administrativa (AU) – HOP

Carga VC

POH

AU

AUOH

La estructura de multiplexacióndefine como la información es estructurada para construir un STM-1.

En la multiplexación y generación de las tramas SDH se prevén dos estados de multiplexación en cascada, el primero a nivel de Unidad Tributaria, TU, y otro a nivel de Unidad Administrativa, AU, donde es posible realizar un proceso de sincronización de los flujos numéricos destinados a construir la trama SDH, ambos forman grupos denominados TUG o AUG.

Señales

PDH

SDH

STM-1

STM-4

STM-N

Acceso OH

Sincronización

etc.

ELEMENTOS

Dentro de la estructura de una red SDH existen diferentes procesos que son efectuados por dispositivos.

LTM (Linea Terminal Multiplexer): Es un elemento que se utiliza en un enlace punto a punto. Implementara únicamente la terminación de línea y la función de multiplexar o desmutiplexar varios tributarios en una línea STM-N.

ADM (Add-Drop Multiplexer): Sirven para insertar o extraer un tributario al flujo de la línea STM-N, se utilizan en nodos intermedios de las cadenas de transmisión SDH.

Regeneradores: Las señales que viajan a lo largo de un enlace de transmisión acumulan degradación y ruido. Los regeneradores convierten la señal óptica en eléctrica y la "limpian" o regeneran. La señal regenerada es convertida de nuevo a señal óptica para ser transmitida.

DXC (Digital Cross-Connect): Su función es interconectar flujos, incorporan funciones de multiplexión y terminación de línea. La función principal de los DXC se denomina grooming y se trata del agrupamiento conjunto del tráfico de características similares en cuanto destino, tipo de tráfico.

Topología anillo

ReservaA

DM

AD

MA

DM

AD

M

UnidireccionalBidireccional Doble anillo a prueba de fallos

DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing -

Multiplexación por división en longitud de onda densa)

WDM (Wavelength Division Multiplexing) es una tecnología de telecomunicaciones que transporta varias señales sobre una única fibra óptica, empleando para cada señal una longitud de onda (portadora) diferente.

Las telecomunicaciones hacen un uso extensivo de las técnicas y medios

ópticos.

Debido a la necesidad de poder transferir volúmenes grandes de

información.

El desarrollo de la comunicación vía fibra óptica sigue creciendo a pasos

agigantados.

La modulación de onda permite la transmisión de señales análogas o

digitales de hasta unos pocos GigaHertz o Gigabits por segundo en una

portadora de una frecuencia muy alta, típicamente de 186 a 196 RHz.

¿ A qué se debe el desarrollo de esta tecnología?

Por todo lo anterior, DWDM se vuelve la solución inevitable, no solo para

aumentar la capacidad de transmisión a un costo bajo, sino que también para

la conmutación y encaminamiento de las señales en el medio óptico.

DWDM esta basado en la multiplexión por división de frecuencia

(FDM), o multiplexación por división de longitud de onda (WDM).

Este concepto de WDM se conoce desde por lo menos el año de 1958.

La tecnología WDM, se puede considerar densa o DWDM, Dense

Wavelength Division Multiplexing, a partir de 16 portadoras

(canales).

DWDM esta reservado para ondas muy cercanas en cuanto a longitud

de onda (tipicamente menor que 100 GHz corresponden a 0.8 nm a una

longitud de onda de 1.5 um).

¿Cómo funciona DWDM?

Con WDM, es posible mantener la emisión de varias fuentes (señales) de

diferentes longitudes de onda l1, l2, l3, …, ln sobre la misma fibra óptica.

Después de la transmisión sobre la fibra, las señales l1, l2, l3, …, ln pueden

ser separadas a través de diferentes detectores en el extremo de la fibra. Los

componentes a la entrada deben inyectar las señales provenientes de las

diferentes fuentes en la fibra con la menor perdida posible: Este es el

multiplexor. El componente que separa las longitudes de onda es el

demultiplexor.

¿Cómo funciona DWDM?

La idea de transmitir varias señales de distinta longitud de onda se ve

sencilla, pero los problemas técnicos a ser resueltos fueron difíciles, y les

llevo una significante cantidad de tiempo a los expertos para poder

resolverlos.

Cerca de 20 anos después, los primeros componentes prácticos para la

multiplexación fueron propuestos primeramente en los Estados

Unidos, Japón, y Europa.

En 1977, el primer componente pasivo fue desarrollado por Tomlinson y

Aumiller.

¿Cómo funciona?

La tecnologia DWDM utiliza la banda de 1550 nm ya que es sobre la que

trabajan los actuales Amplificadores Opticos:

banda C, entre 1530 y 1560 nm

banda L, entre 1565 y 1630 nm

¿Cómo funciona?

Componentes de un sistema DWDM

Demultiplexor

Los multiplexores por división densa de longitud de onda, típicamente de 32

canales espaciadas a 100 GHz, son ampliamente usados en las redes ópticas

de telecomunicaciones.

Componentes de un sistema DWDM

Equipo terminal WDM: Transmisión

Transponedor de transmisión: Convierte la longitud de onda de cada señal

óptica de entrada a la longitud de onda especifica que es función del canal

asignado.

Multiplexor óptico: Multiplexa las N señales de diferentes longitudes de onda

de en una única señal óptica WDM.

Amplificador óptico de potencia, booster: Amplifica la señal óptica

multiplexada, antes de su transmisión por la fibra óptica.

Componentes de un sistema DWDM

Equipo terminal WDM: Recepción

Preamplificador óptico: Amplifica la señal óptica recibida de la fibra óptica,

antes de su demultiplexacion.

Demultiplexor óptico: Separa la señal óptica recibida en N señales de diferentes

longitudes de onda, filtrando la señal de cada portadora.

Transponedor de recepción: Para cada portadora, convierte la longitud de onda

especifica en una señal óptica de salida de longitud de onda.

Componentes de un sistema DWDM

Transponedor de recepción

Regenerador

Componentes de un sistema DWDM

Amplificador óptico

Componentes de un sistema DWDM

Resolver el problema de la capacidad de transmisión en redes ópticas.

DWDM permite que las empresas comiencen a utilizar aplicaciones que por

limitantes de ancho de banda no podrían ser implantadas.

El costo de su implementación es bajo.

Con DWDM es sumamente sencillo expandir las redes existentes y aumentar

la capacidad de transporte, lo cual se traduce en poder brindar mas servicios,

poder llegar a mas clientes y ser mas competitivos.

Ventajas de la tecnología