INTRODUCCIÓN
El uso de sistema de transmisión de fibra óptica a crecido en los últimos años. En lo que se refiere a aplicaciones de corta y larga distancias lo cual depende de la implementación de la red . La red crece en tamaño y en la capacidad que transporta. El crecimiento exponencial de Internet en recientes años a acumulado la demanda dramática para el ancho de banda mas alto en área ancha conectada a una red de computadoras (Wans). La infraestructura subyacente proporcionada por portadores es red óptica sincrónica (SONET) o la jerarquía digital sincrónica (SDH) que desplegó encima de la fibra del área ancha, se une el interés ya crecido ejecutando el IP directamente encima de SONET.
La Jerarquía Digital Sincrónica (SDH), es una red de transporte Digital de todo tipo de información el empleo de una transmisión digital sincrónica, además de ofrecer un gigantesco ancho de banda, simplifica los mecanismos de acceso del sistema de transporte a la vez que facilita las labores de mantenimiento y gestión de red. Surgió para resolver los inconvenientes de su antecesora, la Jerarquía Digital Plesiócrona ó PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) usada ampliamente en todas las redes de los operadores públicos durante muchos años. Uno de los problemas de la transmisión digital es la combinación de la información procedente de varios usuarios en una señal única. En este proceso solo hay que incluir los datos de cada usuario, si no que, además habrá que añadir la información que permita, por una parte identificar los instantes discretos en los que la información es válida y, por otra parte determinar a quien pertenece dicha información.
La decisión de la creación de SONET fue tomada en 1984 por la ECSA (Exchange Carriers Standard Association) en los Estados Unidos para posibilitar la conexión normalizada de los sistemas de fibra óptica entre si, aunque estos fueran de distinto fabricante. En las últimas etapas de desarrollo de SONET entró también el entonces CCITT (Comité Consultivo Internacional Telefónico y Telegráfico) de la UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) para que se pudiera desarrollar una norma que posibilitara la interconexión mediante fibra de las redes telefónicas a nivel mundial. La infraestructura subyacente proporcionada por la red óptica sincrona (SONET) o la jerarquía digital sincrona (SDH) desplegó encima de fibra de banda ancha ya que el interés a crecido ejecutando el IP directamente encima de SONET, en lugar de usando una red de ATM, aumentando la eficacia del sándwich. Sin embargo esta dos opciones han creado un debate sobre cual tecnología proporcionara la mejor solución. Apreciación Global de SONET: SONET es una tecnología de la capa física diseñada para proporcionar una transmisión universal y los multiplexores forman planos, con proporciones en la transmisión del Gigabyt por segundo funcionamiento sofisticados y sistemas de dirección. Esta tecnología es regularizada por las normas nacionales americanas instituya (ANSI ) T1 comité. Una tecnología parecida es el SDH, es regularizada por la unión de las telecomunicaciones internacionales (ITU) y es muy similar a SONET solo que su jerarquía del multiplexado es una jerarquía de SONET.
La señal básica de SONET/SDH
SONET define una tecnología para transportar muchas señales de diferentes capacidades a través de una jerarquía óptica síncrona y flexible. Esto se logra por medio de un esquema de multiplexado por interpolación de bytes. La interpolación de bytes simplifica la multiplexación y ofrece una administración de la red extremo a extremo. El primer paso en el proceso de la multiplexación de SONET implica la generación de señales de bajo nivel. En SONET la señal básica la conocemos como señal de nivel 1 o también STS-1 (Synchronous Transport Signal level 1). Está formada por un conjunto de 810 bytes distribuidos en 9 filas de 90 bytes. Este conjuntos es transmitido cada 125 microsegundos, correspondientes a la velocidad del canal telefónico básico de 64 kbps, por lo que la velocidad binaria de la señal STS-1 es 51,84 Mbps.
Las señales de niveles más altos están formadas por la múltiplexación de diversas señales de nivel 1 (STS-1), creando una familia de señales STS-N, donde la N indica él numero de señales de nivel 1 que la componen. En la Tabla 1 siguiente se indican las denominaciones de las señales eléctricas y portadoras ópticas, así como sus velocidades y los puntos de coincidencia con los de la Jerarquía Digital Síncrona.
Tabla 1.- Señales y velocidades binarias SONET
Elementos de la Red SONET
1.- Multiplexor terminal
Es el elemento que actúa como un concentrador de las señales DS-1 (1,544 Mbps) tributarias así como de otras señales derivadas de ésta y realiza la transformación de la señal eléctrica en óptica y viceversa. Dos multiplexores terminales unidos por una fibra con o sin un regenerador intermedio conforman el más simple de los enlaces de SONET.
2.- Regenerador
Necesitamos un regenerador cuando la distancia que separa a dos multiplexores terminales es muy grande y la señal óptica que se recibe es muy baja. El reloj del regenerador se apaga cuando se recibe la señal y este reemplaza parte de la cabecera de la trama de la señal antes de volver a retransmitirla. La información de tráfico que se encuentra en la trama no se ve alterada.
3.- Multiplexor Add/Drop (ADM).
El multiplexor de extracción-inserción (ADM) permite el extraer en un punto intermedio de una ruta parte del tráfico cursado y a su vez inyectar nuevo tráfico desde ese punto. En los puntos donde tengamos un ADM solo aquellas señales que necesitemos serán descargadas o insertadas al flujo principal de datos. El resto de señales a las que no tenemos que acceder seguirá a través de la red. Aunque los elementos de red son compatibles con el nivel OC-N, puede haber diferencias en el futuro entre distintos vendedores de distintos elementos. SONET no restringe la fabricación de los elementos de red. Por ejemplo, un vendedor puede ofrecer un ADM con acceso únicamente a señales DS-1, mientras que otro puede ofrecer acceso simultaneo a señales DS-1 (1,544 Mbps) y DS-3 (44,736 Mbps).
La configuración más común es el anillo SDH. Está constituido por multiplexores ADM interconectados a través de enlaces ópticos, estos enlacen están constituidos por dos ó cuatro fibras ópticas. Además la baja atenuación de la señal en su propagación por las fibra permite distancias sin amplificadores de hasta 60Km.
1.- Punto a punto
La configuración de red punto a punto está formada por dos multiplexores terminales, unidos por medio de una fibra óptica, en los extremos de la conexión y con la posibilidad de un regenerador en medio del enlace si éste hiciese falta. En un futuro las conexiones punto a punto atravesarán la red en su totalidad y siempre se originarán y terminarán en un multiplexor.
2.- Punto a multipunto
Una arquitectura punto a multipunto incluye elementos de red ADM a lo largo de su recorrido. El ADM es el único elemento de red especialmente diseñado para esta tarea. Con esto se evitan las incomodas arquitecturas de red de demultiplexado, conectores en cruz (cross-connect), y luego volver a multiplexar. Se coloca el ADM a lo largo del enlace para facilitar el acceso a los canales en los puntos intermedios de la red.
3.- Red Hub
La arquitectura de red hub está preparada para los crecimientos inesperados y los cambios producidos en la red de una forma más sencilla que las redes punto a punto. Un hub concentra el tráfico en un punto central y distribuye las señales a varios circuitos.
4.- Arquitectura en anillo
El elemento principal en una arquitectura de anillo (Figura Nro. 02) es el ADM. Se pueden colocar varios ADM en una configuración en anillo para tráfico bidireccional o unidireccional. La principal ventaja de la topología de anillo es su seguridad; si un cable de fibra se rompe o se corta, los multiplexores tienen la inteligencia necesaria para desviar el tráfico a través de otros nodos del anillo sin ninguna interrupción. La demanda de servicios de seguridad, diversidad de rutas en las instalaciones de fibra, flexibilidad para cambiar servicios para alternar los nodos, así como la restauración automática en pocos segundos, han hecho de la arquitectura de anillo una topología muy popular en SONET.
Figura Nro.02. Arquitectura en anillo de una Red Óptica
Los Multiplexores de Add/Drop (ADM) la inserción y quita payload del usuario originado de las fuentes de información, como un interruptor de ATM, en los marcos de SONET/SDH que circulan en el anillo. Los anillos duales habilitan tolerancia de la falta ejecutando el cambiando del anillo del funcionamiento al anillo alternado de protección cuando un fracaso ocurre.
Estructura de Trama SONET/SDH
La trama básica SDH (STM-1) tiene una duración de 125ms y está formada por una estructura matricial bidimensional de 9 filas y 270 columnas, en la que cada posición tiene un byte de longitud. Cada byte equivale a 64KBPS, lo que quiere decir que cada fila representa un caudal de 576KBPS. Los byte de la trama de STM-1 se agrupan en dos áreas: información de control (Cabecera de sección y cabecera de línea) y carga útil. La Figura Nro. 03 muestra esta estructura básica de la trama.
Figura Nro 03. Estructura de trama de la señal STM-1
Sincronismo
En una red sincrónica todos los nodos de la red deben emplear la misma frecuencia de reloj. Para ello se emplea un señal de referencia muy estable con variaciones de ±10-11 (Recomendación G.811 de la UIT-T).
Esta señal de reloj primaria se distribuye por la red de manera jerárquica. Esta distribución de la señal de reloj queda recogida en las recomendaciones G.812 y G.813 de la UIT-T.
Convergencia de las Redes Ópticas
EL crecimiento exponencial sufrido en los últimos años por el tráfico de datos consecuencia del éxito, a todos los niveles, de los servicios basados en IP ha puesto de manifiesto la necesidad de realizar profundos cambios en la infraestructura de transporte. La arquitectura tradicional es una arquitectura de cuatro capas como se muestra en la Figura Nro. 06. Empezando por el nivel más bajo, la capa DWDM proporciona un medio de transporte óptico de elevado ancho de banda. Esta gran capacidad se asigna convenientemente bajo la supervisión de la capa SDH que, además, ofrece mecanismos de protección. Sobre esta, la capa ATM soporta la multiplexación estadística y es responsable de la integración de servicios de naturalezas distintas.
A la hora de ofrecer servicios IP, esta arquitectura no resulta adecuada debido a la ineficiencia de ATM para transportar tráfico a ráfagas en forma de paquetes de longitud variable (Se produce un desperdicio del 20% de capacidad). Además, la capa SDH, debido a los mecanismos de gestión y de asignación de ancho de banda, tampoco resulta muy eficaz.
La opción, con mayor penetración en los operadores de datos, es eliminar la capa ATM y mantener la capa SDH. Sin embargo, los altos costos de SDH siguen constituyendo una limitación importante. Por otra parte una de las principales ventajas de SDH es su capacidad de protección frente a fallos en la red derivados de un corte en la fibra o de algún incidente en un nodo óptico.
Aplicaciones SDH
SONET/SDH está diseñada para proporcionar una red troncal para redes de área amplia (WAN), con una tasa de datos de mas de 3GBPS y puede encontrar aplicaciones en muchas áreas, tal como sigue:
Ø SDH puede reemplazar a las líneas T-1 ó T-3 existente.
Ø SDH puede utilizarse para transportar la RDSI y la RDSI-BA.
Ø SDH Puede utilizarse para transportar celdas ATM.
Ø SDH puede soportar ancho de banda bajo demanda.
Ø SDH puede reemplazar a los cables de fibra óptica utilizados en las redes de TV por cable.
Ø SDH se puede utilizar como troncal o reemplazar totalmente a otros protocolos de red como SMDS o FDDI.
Ventajas de la Red SDH
La clave de SONET/SDH es que permite interfaces con fuentes asíncronas por lo que los equipos existentes pueden ser sustituidos o soportados por la red SONET/SDH. De esta forma las transiciones se pueden realizar gradualmente.
Aquí podemos ver las ventajas que presenta la SONET/SDH frente a otros sistemas:
Ø La creciente flexibilidad de configuración y la disponibilidad de ancho de banda de SONET/SDH proporciona significativas ventajas frente a otros sistemas de telecomunicación más antiguos.
Ø Reducción de los equipos necesarios para la multiplexación y la extracción-inserción de tráfico en puntos intermedios de las grandes rutas.
Ø Aumento de la fiabilidad de la red, como consecuencia del menor número de equipos implicados en las conexiones.
Ø Proporciona bytes de cabecera que facilitan la administración de los bytes de información y el mantenimiento de los propios equipos.
Ø Definición de un formato síncrono de multiplexación para el transporte de señales digitales de la Jerarquía Digital Plesiócrona o PDH, en sus diversos niveles (como DS-1, DS-3) y una estructura síncrona que simplifica enormemente el interfaz de los conmutadores digitales, así como los conectores y los multiplexores.
Ø La existencia de una gran gama de estándares genéricos que permitan la interconexión de productos de diferentes fabricantes.
Ø La definición de una arquitectura flexible capaz de incorporar futuras aplicaciones, con una gran variedad de velocidades de transmisión.
Otras ventajas son:
Ø Interfaz centralizado, integrado y remoto para los equipos de transporte y multiplexación.
Ø Rápido aislamiento de fallos.
Ø Monitorizado de rendimiento extremo a extremo.
Ø Soporte de nuevos servicios de alta velocidad.
Ø Permite REDES VIRTUALES privadas.
Ø La posibilidad de crear estructuras de red distribuidas de forma muy económica gracias a los multiplexores ADD/DROP (ADM)
Ø Estructura en doble anillo para mayor inmunidad a los fallos.
CONCLUSIÓN
El principal objetivo en la definición de SDH era la adopción de una verdadera norma mundial que posibilitara una compatibilidad máxima entre diferentes suministradores y operadores. Este estándar especifica velocidades de transmisión, formato de las señales, estructura de multiplexación, codificación de línea, parámetros ópticos, etc., así como normas de funcionamiento de los equipos y de gestión de red. Por otro lado, dotará a las redes de una mayor flexibilidad, mejor aprovechamiento del ancho de banda potencial de la fibra óptica, y más capacidad de monitorización de la calidad y gestión centralizada. Seleccionando las opciones adecuadas, un subconjunto de SDH es compatible con el subconjunto de SONET. por consiguiente es posible la interoperatividad de tráfico y nodos SDH y SONET. No obstante, no es posible la interoperatividad de alarmas y la supervisión de calidad entre ambos sistemas. SDH define interfaces de tráfico que son independientes de los distintos vendedores de equipos, denominados módulos de transporte síncronoo STM-N (Syncronous Transport Module). En SONET reciben el nombre de señal de transporte síncrono o STS en la interfaz de cobre y contenedor óptico u OC en la interfaz óptica. En SDH se parte de una señal de 155 Mbps denominada módulo de transporte síncrono de primer nivel o STM-1, definida tanto para interfaz óptica como de cobre. En SONET, sin embargo, se parte de una señal de 51,84 Mbps denominada señal de transporte síncrono de primer nivel o STS-1 en la interfaz de cobre, o bien contenedor óptico de primer nivel OC-1 en la interfaz óptica. Los restantes STM-N, definidos exclusivamente para la interfaz óptica, se obtienen mediante el entrelazamiento de bytes de varias señales STM-1. La más reciente tecnología de transmisión en aparecer ha sido DWDM caracterizada por sus altísimas capacidades de transmisión, su transparencia sobre los datos de jerarquías inferiores y por una transmisión totalmente óptica. En el caso de Venezuela, podemos decir que las redes de Cantv, basadas en tecnologías SDH (Synchronous Digital Hierarchy), actualmente están siendo utilizadas a su máxima capacidad de transmisión y la mejor opción, en cuanto a costos y efectividad, para aumentar el ancho de banda, es instalando CWDM, tecnología que permite multiplicar hasta ocho veces el potencial existente. La optimización del sistema de fibra óptica de Cantv facilitará el despliegue de los servicios de banda ancha, "Lo que se busca es masificar y jerarquizar el servicio para ofrecerlo a precios acordes con el mercado; CWDM no sólo libera fibra y aumenta al ancho de banda, sino que permite la convergencia de servicios TDM (Time Division Multiplexing) y datos, permitiendo una red flexible, versátil y eficiente en el competitivo mercado de las telecomunicaciones".
Luis A. Araque D.
C.I. 18089210
EES. SECCION 2
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