Universidad Yacambú
Dirección de Postgrados Virtuales
Especialización en Gerencia,
Mención: Redes y Telecomunicaciones
Cátedra: Redes y Telecomunicaciones
Trabajo Nº 6
Elaborado por: Feliana Ochoa
Isilrobert Pérez
Tanny Farfán
JERARQUIA DIGITAL SÍNCRONA (SDH)
UN POCO DE HISTORIA
En el año 1985 la empresa
Bell Core, hace la propuesta al ANSI de estandarizar las velocidades mayores a
140Mbs/s las cuales hasta el momento eran propietarias de cada empresa.
En el año 1986,
Recién en el año 1988, se produce
la primera regulación de
Desde 1988 hasta hoy han existido seis
modificaciones de las recomendaciones.
INTRODUCCION
Las redes troncales de telecomunicaciones
transportan tráfico de diferentes fuentes mediante la compartición de los
sistemas de transmisión y de conmutación entre los distintos usuarios. La
capacidad de los enlaces entre centrales de conmutación varía, desde las tasas
mínimas, correspondientes a centrales locales, periferia de la red troncal,
etc.; hasta las tasas más altas, requeridas, por ejemplo, por los enlaces entre
grandes centrales de conmutación y de tránsito. En nuestros días se utilizan
diferentes tecnologías de transmisión.
En los años 80s las tecnologías de alta velocidad
dominantes eran las llamadas jerarquías digitales no-síncronas ─ referidas
por el término PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)] ─ tales como E1/E3
o T1/T3 [ver tabla 1]. En aquellos tiempos, el tráfico de voz era el
reinante en las redes de telecomunicaciones. Sin embargo, con el pasar de los
años siguió un crecimiento explosivo del tráfico de información a través de las
redes, debido a gran parte a la red Internet, lo que ocasionó una gran demanda
de comunicación a altas velocidades. Los patrones de tráfico en los años 90s
cambiaron drásticamente, ahora los datos superaban al tráfico de voz.
En
1988, el CCITT, basado en la primera parte de la norma SONET, elaboró la
llamada SDH (Synchronous Digital Hierarchy, Jerarquía Digital Sincrónica)con el mismo principio demultiplexado sincrónico y
capacidad de reserva.
La primera jerarquía de velocidad sincrónica fue definida como STM-1
(Synchronous Transport Module, Módulo de Transporte Sincrónico) de 155.520 Mb/s. Este valor coincide con el triple de STS-1 de la red
SONET (3 x 51.84 Mb/s = 155.52 Mb/s).
Los siguientes niveles se
obtienen como N x STM-1, habiendo definido el CCITT el 4 x STM-1 = 622.08 Mb/s
y 16 x STM-1 = 2488.32 Mb/s (aproximadamente 2.5 Gb/s)7, encontrándose en
discusión sistemas STM-8 , STM-12
y STM-64 (10 Gbits/s).
Las
redes de alta velocidad de hoy en día son ópticas y están basadas
principalmente en dos estándares conocidos como SDH y SONET, los cuales
consisten de anillos de fibra óptica en los cuales la información es
intercambiada electrónicamente en los nodos. Tanto SDH como SONET son las
tecnologías de transporte dominantes en las redes metropolitanas de los
proveedores de servicios de telecomunicaciones (carriers) en la actualidad
|
Tabla
1. Jerarquías digitales no-síncronas |
|
ANSI |
ITU |
|
Señal |
Tasa de bits |
Canales |
Señal |
Tasa de bits |
Canales |
|
DS0 |
64 Kbps |
1 DS0 |
E0 |
64 Kbps |
64 Kbps |
|
DS1 |
1.544 Mbps |
24 DS0 |
E1 |
2.048 Mbps |
32 E0 |
|
DS2 |
6.312 Mbps |
96 DS0 |
E2 |
8.448 Mbps |
128 E0 |
|
DS3 |
44.736 Mbps |
28 DS1 |
E3 |
34.368 Mbps |
16 E1 |
|
|
No definido |
|
E4 |
139.264 Mbps |
64 E1 |
DEFINICION DE SDH/SONET
SDH es un estándar para redes de telecomunicaciones de alta velocidad y
alta capacidad, específicamente es un jerarquía
digital síncrona, siendo un sistema de transporte digital realizado para
proveer una infraestructura de redes de telecomunicaciones más simple,
económica y flexible.
Igualmente podemos decir: SONET y SDH son un conjunto de estándares para
la transmisión o transporte de datos síncronos a través de redes de fibra
óptica. SONET significa por sus siglas en inglés, Synchronous Optical
NETwork; SDH viene de Synchronous Digital Hierarchy. Aunque ambas
tecnologías sirven para lo mismo, tienen pequeñas diferencias técnicas, de
manera semejante con el T1 y el E1. SONET, por su parte, es utilizada en
Estados Unidos, Canadá, Corea, Taiwán y Hong Kong; mientras que SDH es
utilizada en el resto del mundo. Los estándares de SONET están definidos por
|
Tabla
2. Equivalencia en Jerarquías Digitales SDH y SONET |
|
SONET |
SDH |
Tasa
de bits (Mbps) |
|
OC-1 |
STS-1 |
STM-0 |
51.84 |
|
OC-3 |
STS-3 |
STM-1 |
155.52 |
|
OC-12 |
STS-12 |
STM-4 |
622.08 |
|
OC-48 |
STS-48 |
STM-16 |
2488.32 |
|
OC-192 |
STS-192 |
STM-64 |
9953.28 |
|
OC-768 |
STS-768 |
STM-256 |
39812.12 |
|
|
|
|
|
|
STM: Synchronous
Transport Module (ITU-T) |
CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE SDH
Ø Velocidad
basica 155Mb/s (STM-1)
Ø
Técnica de multiplexado a través de punteros.
Ø
Estructura Modular: A partir de la velocidad basica se obtienen
velocidades superiores multiplexando byte por byte varias señales STM-1. Las
velocidades multiplexadas a diferencia de PDH, son múltiplos enteros de la
velocidad básica.
Ø
A través del puntero, se puede acceder a cualquier canal de 2Mb/s
Ø
Posee gran cantidad de canales de overhead que son utilizados para
supervisión, gestion y control de la red.
ESTRUCTURA DE
La señal sincrona SDH
consta de un conjunto de bytes de 8 bits
que se organizan en una estructura de trama, en la que la identidad de
cada byte se conoce y se mantiene con respecto a un byte de alineamiento de
trama o marcador.
La estructura SDH se
representa habitualmente como un mapa bidimensional del flujo de bits, que
consta de n filas y m columnas, donde cada celda representa a un byte de 8 bits
de la señal sincronía, un byte de alimentación aparecen la casilla superior
izquierda del mapa bidimensional.
Los bits de las
señales se transmiten en secuencia, empezando por la primera fila. El orden de
transmisión es de izquierda a derecha.
PRINCIPIOS DE UNA RED SDH
Puede considerarse que
una red SDH consta de una malla interconectada de nodos procesadores de señales
SDH, la interconexión entre dos nodos se logra mediante sistemas de trasporte
individuales, cada sistema de transporte lleva una señal con un formato que
puede describirse en términos de la estructura de la trama SDH.
El contenedor virtual
(VC) se utiliza para transportar a una señal tributaria a través de la red SDH,
en la mayoría de los casos, esta señal es ensamblada en el punto de entrada de
la red y se desensambla en el punto de salida. En la red SDH, el contenedor
virtual se transmite intacto entre los sistemas de transporte mientras circula
por la red.
E l encabezado de
sección se crea en el extremo transmisor de cada nodo de la red y avanza hasta
el extremo receptor. E l encabezado de sección solo lleva información
pertinente a un sistema de transporte específico.
ESTRUCTURA DE
La señal SDH a nivel básico es denominada modo
de transporte síncrono de nivel 1 (STM-1). Un mapa bidimensional de la trama de
la señal STM-1 consta de 9 filas por 270 columnas, lo cual aporta una capacidad
total de señal de 2430 bytes de 8 bits (19440 bits por trama). La tasa de
repetición de la trama es de 8000 tramas por segundo, por lo que la duración de
cada trama es de 125 microsegundos, estas dimensiones de trama y tasa de
repetición dan por resultado una tasa de bits para STM-1 de 155,52 Mbit/s.
El encabezado de sección ocupa las 9 primeras
columnas de la trama STM-1, las 261 columnas restantes se asigna a la señal del
contenedor virtual, esto aporta una capacidad de canal de 150,34 Mbit/s en la
estructura de trama STM-1 para transportar señales tributarias intactas a
través de la red SDH.
El contenedor virtual asociado a una trama
STM-1 se denomina VC-4 y esta diseñado para poder transportar una señal tributaria PDH de 140 Mbit/s.
Cada byte de la estructura SDH constituye un
canal de datos de 64 Kbit/s, lo que es la misma tasa de transmisión de un canal
PCM.
ELEMENTOS DE
La figura muestra un diagrama esquemático de una
estructura SDH en anillo con varias señales tributarias, donde la mezcla de
varias aplicaciones diferentes es típica de los datos transportados por las
redes SDH. La redes síncronas deben ser
capaz de transmitir las señales plesiócronas y al mismo tiempo soportar
servicios como ATM.
Las redes SDH actuales están formadas básicamente
por cuatro tipos de elementos, donde la topología (estructura de malla o de
anillo) depende del proveedor de servicio.
Multiplexor
terminal: su función es combinar las
señales de entrada plesiócronas y terminales síncronas en el caso de señales
STM-N de mayor velocidad. Dos multiplexores terminales unidos por una fibra con
o sin un regenerador intermedio conforman el más simple de los enlaces de
SONET.
Regeneradores: como su propio nombre indica, los regeneradores
se encargan de regenerar el reloj y la amplitud de las señales de datos entrantes
que han sido atenuadas y distorsionadas por la dispersión y otros factores.
Multiplexores
Add/Drop (ADM): permiten insertar o extraer señales pleisócronas
y síncronas de menor velocidad binaria en el flujo de datos SDH de alta
velocidad. Gracias a esta característica es posible configurar estructuras en
anillo, que ofrecen la posibilidad de conmutar automáticamente a un trayecto de
reserva en caso de fallo por parte de algún elemento del trayecto.
Trasponedores
digitales: este elemento de la red es el
que más funciones tiene, ya que permite mapear las señales tributarias PDH en
conectores virtuales, así como conmutar múltiples conectores, hasta VC-4
inclusive.
TOPOLOGIA DE REDES EN SDH
La topología
implantada (ITU-T G.803) vendrá determinada por los requerimientos de
flexibilidad y fiabilidad del operador de la red SDH. Frente a las
estructuras malladas de las redes PDH, la tecnología SDH apuesta por topologías
en anillo, constituidas por ADMs unidos por 2 o 4 fibras ópticas. Los anillos permiten
conseguir redes muy flexibles, pudiendo extraer señales tributarias del tráfico
agregado en cualquiera de los nodos que conforman el anillo.
Las distancias
máximas entre equipos SDH dependen del tipo de interfaz STM-N (recomendaciones
G.957 y G.958) y de la ventana utilizada en la transmisión, en el caso de
utilizar fibra óptica monomodo convencional. Las dos ventanas de transmisión
por fibra óptica utilizadas actualmente son dos, la segunda y la tercera. La
segunda a 1.310 nm, está caracterizada por una dispersión casi nula y una
atenuación de alrededor de 0,5 dB/Km, y la tercera a 1.550 nm, caracterizada
por una dispersión o ensanchamiento de los pulsos transmitidos de alrededor de
17 ps/nm×Km y una atenuación de unos 0,2 dB/Km. En
segunda ventana las distancias máximas entre equipos, sin considerar
amplificadores, son de alrededor de
Los
ADMs también ofrecen mecanismos de encaminamiento alternativo o protección bajo
varias configuraciones (ITU-T G.841) para ofrecer una disponibilidad máxima y
sobreponerse a cortes en la fibra y a fallos en los equipos. Por ejemplo, la
solución de protección 1+1 da lugar a los denominados anillos híbridos
autoregenerables, en los cuales el tráfico se encamina simultáneamente por dos
caminos, siendo recogido en el nodo destinatario; en caso de la caída de algún
equipo intermedio o el corte de una fibra, el nodo destinatario conmutará al
otro camino, lo cual es conseguido en menos de 50 ms.
Por
otro lado, las redes SDH, a diferencia de las PDH, no sólo constituyen un
sistema de transmisión punto a punto, sino que van más allá, estableciéndose
como una auténtica red de comunicaciones, incluyendo, además de la red de
transporte, la de sincronización, la de gestión, y la de comunicaciones de
datos.
Tipos
de topologías:
PUNTO A PUNTO
·
Dos
PTEs conectados sobre fibra oscura
·
Los PTEs
pueden ser ADMs o TMs
·
En el
camino puede haber regeneradores
PUNTO – MULTIPUNTO
·
También
llamada linear add/drop
architecture
·
Permite separar circuitos por el camino
HUB
·
Presentada
de manara escalable
RING
Ofrece grandes
sistemas de protección
MALLA
·
Cualquier
interconexionado.
·
Al menos un ciclo
·
Máxima
redundancia y opciones de encaminamiento
EJEMPLO DE RED
COMPARACION
ENTRE SDH Y PDH
En la siguiente tabla se muestra una comparación entre las jerarquías
digitales plesiosincrónicas (PDH) y sincrónicas (SDH).
VENTAJAS
DE
Ø
Alta
capacidad de transporte ( ATM1/4/16): SDH permite llegar hasta
la capacidad de 2,5 Gbit/s en forma estándar, es la tecnología mas adecuada
para los backbones, que son realmente las superautopistas de las redes de
telecomunicaciones actuales.
Ø
Multiplexión
sincrónica directa: esto permite la creacion de redes flexibles y
económicas, al permitir el acceso directo a cualquier señal tributaria, sin
multiplexion asíncrona.
Ø
Avanzadas
Habilidades de mantenimiento y gestión: aproximadamente el 5% de la estructura SDH se
dedica a dar soporte a practicas de mantenimiento y procedimientos de gestión
de la red, esta capacidad dedicada han sido estandarizadas.
Ø
Transporte
flexible de señales: SDH fue diseñado pensando en las necesidades de las
empresas de telecomunicaciones, para permitir una fácil migración de sus
estructuras actuales, por lo tanto soporta a todas las señales tributarias
actuales, asi mismo, SDH dispone de la flexibilidad y capacidad necesarias para
dar cabida a las diferentes señales hasta ATM.
Recomendaciones
de
El
sector de telecomunicaciones de
G.703:
Características físicas/eléctricas de las interfaces digitales jerárquicas
G.707:
Interfaz de nodo de red para la jerarquía digital síncrona (SDH)
G.772:
Puntos de supervisión protegidos de los sistemas de transmisión digital
G.774:
Modelo de información de gestión de la jerarquía digital síncrona desde el
punto de vista de los elementos de red
G.774.01:
Supervisión de la calidad de funcionamiento de la jerarquía digital síncrona
desde el punto de vista de los elementos de red
G.774.02:
Configuración de la estructura de cabida útil de la jerarquía digital síncrona
desde el punto de vista de los elementos de red
G.774.03:
Gestión de la protección de secciones de multiplexión de la jerarquía digital
síncrona desde el punto de vista de los elementos de red
G.774.04:
Gestión de la protección de conexiones de subred de la jerarquía digital síncrona
desde el punto de vista de los elementos de red
G.774.05:
Gestión en la jerarquía digital síncrona de la funcionalidad de supervisión de
la conexión de orden superior e inferior desde el punto de vista de los
elementos de red
G.780:
Vocabulario de términos para redes y equipos de la jerarquía digital síncrona
G.783:
Características de los bloques funcionales de los equipos de la jerarquía
digital síncrona (sustituye a la versión 01/94 de G.781, G-782 y G.783)
G.784:
Gestión de la jerarquía digital síncrona
G.803:
Arquitectura de redes de transporte basadas en la jerarquía digital síncrona
G.810:
Definiciones y terminología para las redes de sincronización
G.81 1:
Requisitos de temporización en las salidas de relojes de referencia primarios
adecuados para la explotación plesiócrona de enlaces digitales internacionales
G.813:
Características de temporización de los relojes subordinados de los equipos de
la jerarquía digital síncrona (SEC)
G.825:
Control de la fluctuación de fase y de la fluctuación lenta de fase en las
redes digitales basadas en la jerarquía digital síncrona 26
G.826:
Parámetros y objetivos de características de error para trayectos digitales
internacionales de velocidad binaria constante que funcionen a la velocidad
primaria o a velocidades superiores
G.831:
Capacidades de gestión de las redes de transporte basa das en la jerarquía
digital síncrona
G.832:
Transporte de elementos SDH en redes PDH
G.841:
Tipos y características de las arquitecturas de protección de las redes SDH
G.842:
Interfuncionamiento de las arquitecturas de protección de las redes SDH
G.957:
Interfaces ópticas para equipos y sistemas relacionados con la jerarquía
digital síncrona
G.958:
Sistemas de líneas digitales basados en la jerarquía digital síncrona para su
uso en cables de fibra óptica
M.21 01:
Límites de calidad de funcionamiento para la puesta en servicio y el
mantenimiento de trayectos y secciones multiplex de la jerarquía digital
síncrona
M.21 1 0:
Puesta en servicio de trayectos, secciones y sistemas internacionales de
transmisión
M.2120:
Detección y localización de fallos en trayectos, secciones y sistemas de
transmisión digital
0.150:
Requisitos generales para la instrumentación de mediciones de la calidad de
funcionamiento de equipos de transmisión digital
0.17s:
Equipos de medida de la fluctuación de fase y de la fluctuación lenta de fase
para sistemas digitales basados en la jerarquía digital síncrona
0.181:
Equipo de medición para determinar la característica de error en las interfaces
de módulo de transporte síncrono de nivel N.
CONCLUSIONES
SDH ofrece dos beneficios principales: gran
flexibilidad de configuración en los nodos de la red y aumenta las
posibilidades de administración tanto del tráfico como de los elementos de la
red esto hace que una red pueda ser llevada desde su
estructura de transporte PDH pasiva a una que activamente transporte y
administre información.
El
estándar SDH también favorece la creación de estructura de redes abiertas,
incrementando la competencia en la provisión de servicios.
INFIGRAFIAS
http://www.ramonmillan.com/tutorialeshtml/sdh_parte2.htm
http://telecom.fi-b.anam.mx/telefonia/erik/diapositiva%20ppte8.html
http://eveliux.com/mx/index.php?option=com_content&task=view&id=24&Itemid=26