JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA SDH Victor Manual Arciniega Juan Ignacio Pérez Camacho

JERARQUÍA DIGITAL SÍNCRONA SDH
Victor Manual Arciniega
Juan Ignacio Pérez Camacho
Francisco Isacc Muro Muñoz
JUNIO 2007
ÌNDICE
Capítulo 1
INTRODUCCION JERARQUIA DIGITAL
SINCRONA (SDH) Y ANTECEDENTES
Capitulo 2
(PDH)
JERARQUIA DIGITAL PLESIOCRONA
2.1
EL LAS JERARQUIAS EUROPEA, AMERICANA Y
JAPONESA
2.2
PRIMER NIVEL EN LA JERARQUIA EUROPEA
2.2.1
EL MULTIPLEX MIC
2.2.2
ALINEACION DE TRAMA
2.2.3
MULTITRAMA PARA SEÑALIZACION
2.2.4
MULTITRAMA PARA CRC
2.3
EL PRIMER NIVEL EN LAS JERARQUIAS AMERICANA
Y JAPONESA.
2.4
TRAMAS DE ORDEN SUPERIOR
2.4.1
TECNICAS DE JUSTIFICACION
2.4.2
TASA NOMINAL DE JUSTIFICACION
2.4.3
TRAMA E2 CON JUSTIFICACION POSITIVA
2.4.4
TRAMA E2 CON JUSTIFICACION
POSITIVA/NULA/NEGATIVA
2.4.5
TRAMAS DE ORDEN SUPERIOR A 2
Capítulo 3
MULTIPLEXAJE SDH.
3.1
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.3
3.4
3.4.1
3.4.2
3.4.3
3.4.4
3.4.5
3.4.6
3.4.7
3.4.8
3.4.9
3.4.10
Estructura de multiplexación.
Estructura de Trama.
Encabezado de sección (SOH).
Apuntador de unidad Administrativa (AU POINTER).
Carga útil (PLAYLOAD).
Apuntadores.
Mapeo.
Mapeo Asíncrono
Mapeo con sincronismo de bits.
Mapeo con sincronismo de bytes.
Modos de operación
Mapeo de un E1 en VC-12.
Mapeo en un E3 en VC-3.
Mapeo en un E4 en VC-4.
Mapeo de VC-12 en TU-12.
Mapeo de TU-12 en TUG-2 y TUG-2 en TUG-3.
Mapeo de TUG-3 en VC-4.
3.4.11
Mapeo de un VC-4 en una señal STM-1.
Capítulo 4
SINCRONIZACION SDH
4.1
4.1.1
4.1.2
4.2
4.2.1
4.2.2
4.3
Métodos de sincronización.
Sincronización mutua.
Sincronía maestro esclavo.
Topología en la red de sintonización de la SDH.
Topología de árbol.
Topología de estrella.
Requerimientos de reloj.
Capítulo 5
GESTION DE LA RED SDH.
5.1
5.2
5.2.1
5.2.2
5.3
5.4
Trayecto físico para la gestión.
Jerarquía de la gestión.
Capa de Control de la Red.
Capa de gestión de los elementos.
Plataforma para la gestión de la red.
La red de gestión en las telecomunicaciones.
Capítulo 6
APLICACIÓN
Conclusiones
Apéndice
Bibliografía.
Capitulo 1
ANTECEDENTES
La red mundial de telecomunicaciones vigente hoy en día fue concebida
principalmente como un mecanismo de transporte para las comunicaciones de voz
entre aparatos telefónicos. Hasta 1970, esta función se lograba mediante la
transmisión de señales analógicas por pares trenzados, junto con la utilización de
la multiplexación por división de frecuencia (FDM).
Al inicio de la década de los 70’s, hicieron su aparición los sistemas digitales de
transmisión, utilizando un método denominado modulación por impulsos
codificados (PCM), propuesto inicialmente por Alec Reeves en 1937. El método
PCM permite representar en forma binaria las señales analógicas tales como la
voz humana, de tal forma que es posible traducir una señal telefónica analógica
estándar de 4 Khz. de ancho de banda, en un tren de dígitos binarios de 64 Kbps.
Se crearon sistemas de transmisión más rentables mediante la combinación de
varios canales de PCM, que se transmitían por el mismo par trenzado en cable de
cobre que anteriormente había sido ocupado por una sola señal analógica. A este
fenómeno se le denomino “ganancia de pares”. Al disminuir los precios de los
equipos electrónicos digitales, el empleo de estas técnicas condujo a la obtención
de ahorros importantes en las transmisiones. El método utilizado para combinar
múltiples canales de 64 kbps, en un solo tren de bits de alta velocidad se
denomina multiplexación por división de tiempo (TDM).
En Europa y posteriormente en muchas otras regiones del mundo, se adopto un
patrón de TDM mediante el cual se combinaban treinta canales de 64 Kbps, más
dos canales adicionales portadores de datos de control (sincronía y señalización),
para producir un canal con velocidad binaria de 2,048 Mbps. La combinación de
canales se realiza byte por byte y es conocida también como “entrelazado
secuencial de bytes”.
Conforme aumentó la demanda de telefonía de voz, los niveles de tráfico en la red
se tornaron más elevados, por lo que se hizo evidente que la señal normal de 2
Mbps, no era suficiente para cursar las cargas de tráfico en la red troncal. Para
evitar la necesidad de utilizar un número excesivo de enlaces de 2 Mbps, se tomó
la decisión de crear un nivel de multiplexación adicional. La norma que se adopto
en Europa comprendía la combinación de 4 canales de 2 Mbps para producir un
solo canal de 8 Mbps. Este nivel de multiplexación difería del anterior, ya que las
señales entrantes se combinaban bit por bit en lugar de byte por byte, es decir con
entrelazado de bits en lugar de entrelazado de bytes. Conforme se determinaba su
necesidad, se fueron agregando a la norma niveles adicionales de multiplexación
a 34 y 140 Mbps, creando así una jerarquía completa de velocidades binarias de
transmisión.
Simultáneamente en América del Norte se realizaron trabajos similares para
desarrollar una jerarquía propia. Los principios aplicados eran los mismos, pero la
jerarquía adoptada fue un tanto diferente, con velocidades binarias ligeramente
mas bajas de 1.5, 6 y 45 Mbps.
A lo largo de estos años se han impuesto estas dos normas distintas, por un lado
la jerarquía “Europea” (ahora conocida como UIT), basada en una velocidad de
transmisión primaria de 2.048 Mbps y por otro lado la “Norteamericana” (empleada
en EE.UU.,Canadá y Japón), que utiliza una velocidad primaria de 1.544 Mbps. A
la postre estas diferencias, condujeron a que el interfuncionamiento entre las dos
jerarquías tuviera un alto costo. En ambas jerarquías la transmisión es
plesiocrona. En la figura 1.1 se comparan estas dos jerarquías.
Figura 1.1 Jerarquías de transmisión Norteamericana y Europea.
Cuando se realiza la multiplexación de varios canales de 2 Mbps, es probable que
éstos hayan sido generados por equipos diferentes, cada uno con una velocidad
de transmisión ligeramente diferente. Por eso antes de hacer el entrelazado de
bits de estos canales de 2 Mbps, hay que llevarlos todos a la misma velocidad
binaria, mediante la inserción de bits de datos simulados, o sea bits de
justificación. En el momento de la demultiplexación, estos bits de justificación se
reconocen como tales y se desechan, obteniendo así la señal original. A este
proceso se le denomina “Transmisión plesiócrona”, expresión que proviene de la
raíz griega que equivale a “Casi Síncrona”. La utilización de la transmisión
plesiócrona en los distintos niveles de multiplexación ha llevado a la adopción de
la expresión PDH (Jerarquía Digital Plesiócrona).
La utilización de bits de justificación en cada uno de los niveles de PDH, implica
que no es posible identificar la ubicación exacta de las tramas pertenecientes a
una señal de 2 Mbps específica, dentro de una señal de 140 Mbps. Para tener
acceso a la señal de 2 Mbps, hay que demultiplexar por completo el canal de 140
Mbps, pasando por los niveles de 34 y 8 Mbps hasta llegar a la señal de 2 Mbps
deseada. Esto se demuestra en la figura 1.2. En el caso de que se requiera
insertar una señal de 2 Mbps dentro de una señal de 140 Mbps se debe realizar el
proceso inverso.
34 Mbps
140 Mbps
LTO
34 Mbps
140 Mbps
LTO
8 Mbps 8 Mbps
2 Mbps
F.Q
F.Q
140/34
140/34
34/8
34/8
8/2
8/2
Figura 1.2 Extracción e Inserción Plesiócrona
Es obvio que este problema de extracción e inserción de los canales no permite
configuraciones muy flexibles de conexión ni una rápida prestación de servicios;
por otro lado las grandes cantidades de multiplexores que se requieren tienen un
costo muy elevado.
Otro problema originado por las grandes cantidades de equipo de multiplexación lo
constituye el aspecto de control. En su recorrido dentro de la red, una línea de 2
Mbps puede tomar varias rutas posibles. La única manera de asegurar que el
trayecto sea el correcto, consiste en mantener registros de las interconexiones
efectuados por los equipos. Sin embargo al incrementarse las tareas de
reconexionado en la red, se torna cada vez mas difícil la actualización de los
registros de las conexiones, lo que a su vez aumenta la posibilidad de que se
produzcan errores. Es probable que éstos no sólo afecten a la conexión en
proceso de establecerse, sino que también perturben conexiones existentes por
donde se tiene trafico vivo.
Otra limitación de la jerarquía PDH es su falta de capacidad para monitorear el
comportamiento o rendimiento, ya que el formato de la trama no ofrece suficientes
recursos para la gestión de la red.
Para solucionar los problemas inherentes para extraer señales especificas de
sistemas de alta capacidad sin necesidad de demultiplexar el sistema entero, se
desarrollo la SDH (Jerarquía Digital Síncrona).
Los primeros intentos para formular un conjunto de normas que cubriesen la
transmisión óptica de las señales síncronas, se iniciaron en EE.UU. a principios de
1984. Dada la proliferación de las interfaces patentadas o con tecnología con
derecho de propiedad, las empresas operadoras de redes de telecomunicaciones
tenían grandes dificultades para emplear productos o equipos con diferentes
fabricantes. Buscando solucionar este problema, el Foro de Compatibilidad de
Empresas Interconectantes (Interexchange Carrier Compatibility Forum) se dirigió
al comité TI de la ANSI (America National Standards Institute) con una propuesta
para que se formularan normas relacionadas con la transmisión de señales
ópticas. Estas normas tendrían por objeto permitir la interconexión de equipos de
diferentes fabricantes, en la medida que fuese posible, interconectándolos a nivel
de fibra óptica (característica que se denomino “encuentro a mitad de fibra”).
Se generaron dos propuestas. La primera fue presentada por el comité T1X1, y
cubría la interfaz óptica de los equipos digitales de transmisión. La segunda fue
presentada por el comité T1M1, y cubría los aspectos de mantenimiento de los
sistemas de transmisión ópticos. Los trabajos realizados que se desarrollaron a
partir de dichas propuestas culminaron en la formulación de una norma
estadounidense para la transmisión síncrona por fibra óptica.
Durante este mismo periodo se habían realizado trabajos extensos en materia de
sistemas de transmisión síncrona, emitiéndose una norma preliminar titulada
SYNTRAN (Synchronous Transmission). Esta se basaba en una velocidad básica
de transmisión de 45 Mbps y fue propuesta inicialmente en 1983 por G.R. Ritchie y
dos años después emitida por el comité T1. En forma paralela, varios fabricantes
desarrollaron sistemas síncronos con tecnología patentada y con derechos de
propiedad, tales como el METROBUS de AT&T Bell Laboratories. El Metrobus
cambio los conceptos clásicos de la comunicación óptica de los sistemas
existentes y fundo los conceptos de un sistema de comunicación óptica síncrono
propio empleando ideas innovadororas como el multiplexaje en un solo paso, uso
de contenedores, utilización versátil de encabezados y el uso de una señal de 150
Mbps como un estándar propio.
En 1985 el comité T1X1 de la ANSI tomo la decisión de enfocar la formulación de
las normas desde el punto de vista de una red síncrona completa, dando inicio a la
elaboración de una normativa para redes ópticas basada inicialmente en una
propuesta de la firma Bellcore que pretendía eliminar el cuello de botella derivado
de la incompatibilidad entre diferentes equipos y promover un uso mas amplio de
los sistemas de fibra óptica, y de ahí surgió el termino SONET, formado por las
siglas de las palabras inglesas Synchronous Optical Network (Red Óptica
Síncrona) que es como se conoce a esta normativa. SONET emplea 50 Mbps
como velocidad básica de transmisión y fue diseñada originalmente para manejar
solo la jerarquía plesiócrona de 1.5 Mbps y no la jerarquía europea basada en
2.048 Mbps.
Durante las etapas preliminares de la elaboración de la normativa SONET en los
EE.UU., las administraciones europeas habían expresado poco interés en dicha
norma. Por razones históricas, las jerarquías de transmisión en EE.UU. y Europa
se han desarrollado con señales de velocidad básica distinta. A pesar de estas
diferencias, el CCITT reconoce y describe en detalle ambas jerarquías en una sola
recomendación, la G.702. Con el fin de evitar acrecentar las diferencias entre las
jerarquías, se requería la participación europea en el desarrollo de la normativa
sobre la transmisión síncrona. Esta participación se concreto inicialmente a través
de la empresa British Telecom. Poco después entraron representantes de
Australia y de Suecia. A estos países les interesaba asegurar que en la normativa
SONET se contemplara adecuadamente la jerarquía de transmisión basada en los
2.048 Mbps.
En el verano de 1986, el CCITT se interesó en las labores que se estaban
desarrollando en torno a las normas SONET (actualmente se consideran como un
subconjunto de las normas mundiales relativas a la SDH). En julio de 1986 el
grupo de estudio XVIII del CCITT inicio el análisis de las interfaces para la SDH.
En febrero de 1987, se suscito una disputa sobre qué velocidad de transmisión
debería de emplearse. La norma SONET había acordado una velocidad binaria
básica de 50 Mbps, pero tal acuerdo no tomaba en cuenta la velocidad europea de
140 Mbps. El CCITT propuso una velocidad básica de 155 Mbps, que podría
integrarse fácilmente en la norma SONET.
Posteriormente se presentaron
problemas con la estructura de la trama de la señal síncrona, la norma SONET
había sido diseñada para manejar solo la jerarquía plesiócrona de 1.5 Mbps, y no
la jerarquía europea basada en 2.048 Mbps. Aunque el formato de la SONET
podía transportar la señal de 2 Mbps, el CCITT sostenía que el método empleado
desperdiciaba en gran medida el ancho de banda disponible y por consiguiente no
era rentable.
En 1989 se logró publicar la normativa mundial de la SDH en el libro azul del
CCITT. Los trabajos de definición de normas culminaron con las recomendaciones
G.707, G.708 y G.709 del CCITT (actualmente UITT). Además de estas tres
recomendaciones principales, se establecieron varios grupos de trabajo, cuyo
propósito era el de redactar en forma preliminar otras recomendaciones cubriendo
otros aspectos de la SDH, tales como los requisitos para los interfaces ópticos
normalizados, y la normalización de funciones de Operación, Administración y
Mantenimiento (OA&M).
Las recomendaciones del CCITT definen cierto número de velocidades básicas de
transmisión dentro de la SDH. La primera es de 155 Mbps y se denomina
normalmente STM-1
(Synchronous Transport Module, o sea Módulo de
Transporte Síncrono). También se definen las velocidades de transmisión
superiores STM-4 y STM-16 (622 Mbps y 2.4 Gbps, respectivamente), mientras
que están en estudio otros niveles adicionales.
Las recomendaciones también definen una estructura de multiplexación que
permite a la señal STM-1 llevar como carga útil varias señales de velocidad
inferior, lo que hace posible transportar en la red síncrona las señales PDH
existentes.
Las recomendaciones de la serie G, de gran importancia mundial, tratan de la
transmisión de señales digitales por líneas fijas. Las siguientes recomendaciones
han sido elaboradas o están relacionadas con la SDH.
G.702
Velocidades binarias de la jerarquía digital.
G.703
Características físicas/eléctricas de las interfaces digitales jerárquicas.
G.707
Velocidades binarias de la SDH.
G.708
Interfaz de nodo de red para la SDH.
G.709
Estructura de multiplexación síncrona.
G.773
Interfaces Q y protocolos asociados para la gestión de sistemas de
transmisión.
G.781
(Anteriormente G.smux-1) Estructura de las recomendaciones sobre los
equipos de multiplexación SDH.
G.782
(Anteriormente G.smux-2) Tipos y características generales de los
equipos de multiplexación de la SDH.
G.783
(Anteriormente G.smux-3) Características de los bloques funcionales del
equipo de multiplexación de la SDH.
G.782
G.955
(Anteriormente G.smux-4) Gestión de la SDH.
Sistemas de línea digital basados en la jerarquía de 1.544 Mbps, en
cables de Fibras ópticas.
G.956
Sistemas de línea digital basados en la jerarquía de 2.048 Mbps, en
cables de Fibras ópticas.
G.957
(Anteriormente G.opt) Interfaces ópticos para equipos y sistemas
relacionados con la SDH.
G.958
(Anteriormente G.sis) Sistemas de línea digital basados en la SDH, para
la utilización en cables de fibra óptica.
G.652
Características de un cable de fibra óptica monomodo.
G.653
Características de los cables de fibra óptica monomodo con dispersión
desplazada.
G.654
Características de los cables de fibra óptica monomodo con perdida
minimizada a una longitud de onda de 1550 nm.
M.30
Principios de una red de gestión de las telecomunicaciones.
CAPITULO 2
INTRODUCCION
Partiendo de la gran demanda de usuarios que requerían servicios mas rápidos y
económicos, surgió la necesidad de crear una nueva forma de transmisión en
donde no se necesitaran tantas líneas de transmisión, es decir, hilos de cable en
las calles que implicaban una ausencia de espacio para instalar nuevas líneas,
provocando con ello el nacimiento del multiplexaje de señales para ello, se
comenzó con el PCM, después el PDH hasta evolucionar al SDH.
Esto implico que se desarrollaran diferentes técnicas para jerarquías de
multiplexaje, por lo que en este capitulo se estudiaran los fundamentos del PDH
comenzando por mencionar a que se refieren las jerarquías de multiplexaje, las
diferencias entre las normas estándares como la europea, la japonesa y la
americana.
En este capitulo se presentara información la cual nos permite ver por que el SDH
supera al PDH, ya que una de las razones fundamentales es que el SDH se creo
basándose en el PDH, y además permitió mejoras de transmisión que el primer
sistema no tenia, como los son el uso de apuntadores y una mayor capacidad de
multiplexaje.
Partiendo de los conceptos generales mencionado en el capitulo anterior, la
transmisión de datos debe tener una sincronización y consecuentemente debe
haber un orden en el envió de cada bit transmitido.
Es por ello que se mencionara también a que se refiere cada bit de una trama
PDH, a que velocidades se puede transmitir y el valor que debe obtener cada bit
para mejor rendimiento de la transmisión.
JERARQUIA DIGITAL PLESIOCRONA (PDH)
Cuando el modo de operación es plesiocrono no existe una red de sincronismo
entre los nodos pero si que se ajustan todos para trabajar con un reloj muy
próximo a la frecuencia nominal. Sin embargo, como se explico anteriormente, la
frecuencia instantánea puede tener ligeras variaciones respecto a esta frecuencia
nominal. La jerarquía digital plesiocrona esta basada en este modo de operación y
se utiliza tradicionalmente en redes de telefonía para que varios canales
telefónicos compartan un medio de transmisión utilizando técnicas de Multiplexión
por división en el tiempo.
La estructura de las tramas de nivel físico que se forman para lograr esta
multiplexión va a permitir una pequeña variación (siempre dentro de determinados
márgenes) de la frecuencia instantánea a la que trabaja cada nodo respecto a la
nominal. En este apartado se presentara primero una visión general de la
multiplexión en PDH, a continuación se presenta la trama de primer nivel y por
último las tramas del resto de niveles.
2.1 Las jerarquías Europea, Americana y japonesa
PDH esta basado en canales de 64 Kbps. En cada nivel de la jerarquía PDH se va
aumentando el número de canales multiplexados sobre el medio físico, de manera
que el formato de trama es distinto en cada nivel e incluso varía la duración de
cada una. En una trama además de los canales de 64 Kbps se transporta
información de control, que se va añadiendo cada vez que se aumenta de nivel.
De este modo el número de canales de información de 64 Kbps siempre es
múltiplo del número de canales del nivel inferior pero no ocurre lo mismo con el
régimen binario. Existen tres jerarquías PDH, la Europea, la Americana y la
Japonesa. La primera, mostrada en la figura 2.1, utiliza la trama descrita en la
Norma G.732 de la ITU-T como trama de primer orden, mientras que las dos,
mostradas en las figuras 2.2 y 2.3, utilizan la descrita en la G.733.
Figura: 2.1 Jerarquía PDH Europea
Nivel
Circuitos
Velocidad
Cargas de Orden Inferior
T1
24
1,544 Mbps
T2
96
6,312 Mbps
4
T3
672
44,736 Mbps
7
T4
2016
139,264 Mbps
3
Fig. 2.2 Jerarquía Americana.
Nivel
Circuitos
Velocidad
Cargas de Orden Inferior
T1
24
1,544 Mbps
T2
96
6,312 Mbps
4
T3
480
32,064 Mbps
5
T4
1440
97,728 Mbps
3
Fig. 2.3 Jerarquía Japonesa.
A los flujos de entrada a un multiplexor se les suele conocer como afluentes,
tributarios o cargas del múltiplex de orden superior.
2.2
El Primer Nivel en la Jerarquía Europea
2.2.1 El multiplex MIC
La trama E1, la de primer nivel de la jerarquía PDH europea, se describe en la
norma G.732 de la ITU-T. Se forma a partir de 30 canales analógicos vocales,
típicamente en la central local donde se encuentra un equipo denominado
multiplex MIC que realiza dos tareas: La modulación por impulsos codificados y la
multiplexión de los 30 canales digitalizados, tal y como indica la figura 2.4
Figura 2.4 Formación de la Trama E1
Para la digitalización de cada señal utiliza una frecuencia de muestreo de 8 KHz,
es decir un periodo de muestreo de 125µs. Cada muestra se codifica con 8 bits
por lo que el régimen binario resultante para un canal vocal es de 64 Kbps. Se
utiliza una cuantizacion no uniforme basada en la ley de compresión A. Para la
multiplexión de los 30 canales digitales se monta una trama en la que se va a
enviar una muestra de cada uno de los canales, la multiplexión se realiza octeto a
octeto, como se aprecia en la figura 2.4
De modo que para mantener el régimen binario de 64 Kbps por canal la duración
de la trama necesariamente será 125µs. Además de la información de los canales
se añade información de control e información de señalización. El primer intervalo
de tiempo de la trama se utiliza para tareas como la alineación de trama y control
de alarmas, como se indica en la figura 2.5 El intervalo de tiempo 16 se utiliza para
enviar la información de señalización. De manera que en total se necesitan 32
intervalos de tiempo de 8 bits, 30 para canales vocales, uno para tareas de control
y otro para señalización, lo que da un régimen binario del flujo resultante tras la
multiplexión de 2048 Kbp/s. Por eso los enlaces E1 se denominan comúnmente
enlaces de 2 Megas, se transmite/recibe un flujo continuo de 2,048 Mbps.
2.2.2 Alineación de la Trama
Como se dijo anteriormente el intervalo de tiempo 1 de la E1 se utiliza para tareas
de control y alineación. La figura 2.5 muestra el uso de los 8 bits de este intervalo
de tiempo.
Numero del bit
1
2
3
4
5
6
7
8
Trama que contiene la
Si
0
0
1
1
0
1
1
señal de alineación de
(Nota 1)
Tramas alternadas
Señal de alineación de Trama
Trama.
Trama que no contiene
la señal de alineación de
Si
1
A
Sa
4
Sa5
Sa6
Sa7
Sa8
Trama.
(Nota 1)
(Nota
(Nota
2)
3)
(Nota 4)
Notas
1 Si= bits reservados para uso internacional. En etapas posteriores se podrán definir otros
usos posibles. Si ninguno de estos usos se realiza en la práctica, se deberán poner estos
bits a 1 en los trayectos digitales que atraviesan una frontera internacional. No obstante,
se pueden utilizar en el ámbito nacional si el trayecto digital no atraviesa una frontera.
2 Este bit se pone a 1 para evitar simulaciones de la señal de alineación de trama.
3 A=Indicación de alarma distante. En funcionamiento normal, puesto a 0 en condición de
alarma, puesto a 1,
4 Sa4 a Sa8=bits adicionales de reserva que pueden utilizarse como sigue:
i) Los bits Sa4 a Sa8 pueden ser recomendados por el UIT-T para uso en aplicaciones
punto a punto
Especificas (por ejemplo, equipos transcodificadores conformes a la
Recomendación G.761).
ii) El bit Sa4 puede utilizarse como un enlace de datos basado en mensaje que ha de
recomendar el UIT-T
Para operaciones, mantenimiento y monitorización de la calidad de funcionamiento.
Si se accede al enlace
de datos en puntos intermedios, con las alteraciones consiguientes del bit Sa4, los
bits CRC-4 deben
actualizarse para conservar las funciones correctas de terminación de extremo
asociadas con el
Procedimiento CRC-4) El protocolo y los mensajes del enlace de datos quedan en
estudio.
iii) Los bits Sa5 a Sa7 son para uso nacional cuando no se les necesita para
aplicaciones punto a punto
Especificas.
iv) Uno de los bit Sa4 a Sa8 puede utilizarse en una interfaz de sincronización para
transportar mensajes de
Situación de sincronización de la jerarquía digital plesiocrona.
Los bits Sa4 a Sa8 (cuando no se utilizan) deben ponerse a 1 en enlaces que atraviesan
fronteras internacionales.
Fig. 2.5 Utilización del primer intervalo de tiempo de la trama E1.Cuadro
5A/G.704
Cuando se quiere recuperar uno de los canales multiplexados en el enlace será
necesario identificar donde esta el principio de trama en el flujo que se esta
recibiendo para así saber donde se encuentra cada canal de 64 Kbps. De manera
que es necesario mantener una alineación al principio de trama que se consigue
gracias a la señal de alineación de trama que se transmite en una de cada dos
tramas como indicaba la figura 2.5
En el caso de que se pierda esa referencia en un momento determinado es
necesario volver a encontrar esa señal de alineación. Este proceso de alineación
de trama se muestra en la figura 2.6
Figura 2.6 Proceso de Alineación de Trama
En el estado Bo para encontrar la FAS en el flujo de entrada se utiliza un registro
de desplazamiento en el que se va almacenando la secuencia de entrada y
comparándola con la FAS, cuando se encuentra se pasa al estado B1.
2.2.3 Multitrama para Señalización
El intervalo de tiempo 16 de la E1 esta reservado para tareas de señalización.
Cuando la señalización es por canal común simplemente se tendrá un canal de 64
Kbps sobre el que se enviaran mensajes de señalización. Para identificar a que
canal de datos se refiere el mensaje de señalización éste llevará una referencia de
a quién pertenece.
Cuando la señalización que se va a utilizar es por canal asociado se necesita un
canal de señalización para cada canal de datos de 64 Kbps. Es necesario por
tanto dividir el canal 16, el destinado a señalización en la trama, en 30 subcanales
de señalización. Para lograr ese reparto se utiliza una estructura de multitrama,
formada por 16 tramas consecutivas (figura 2.7). Se reservan cuatro bits de
señalización de la multitrama para la señalización de cada canal de datos.
Fig. 2.7 Formato de Multitrama para señalización por canal asociado.
De manera que para conocer a que canal de datos se refiere la información
de señalización que se recibe en determinada trama es necesario conocer en que
trama dentro de la estructura de Multitrama nos encontramos. Para eso se utiliza
la señal de alineación de Multitrama que se transmite en el intervalo de tiempo 16
de la primera trama de cada multitrama. El proceso de alineación a la estructura
de multitrama se presenta en la figura 2.8.
Fig. 2.8 Proceso de alineación de Multitrama.
2.2.4 Multitrama para CRC.
Existe otro formato de multitrama cuya finalidad es introducir un control de errores
en las líneas E1. Para hacer este control se introduce un código de redundancia
cíclico (CRC) de cuatro bits en el flujo de 2M utilizando el primer bit de la trama (Si
en la Figura 2.5), tal y como lo indica la figura 2.9
Fig. 2.9 Primer Octeto de las Tramas de una Multitrama para CRC.
Como puede apreciarse esta multitrama esta formada también por 16 tramas y se
divide en submultitrama 1 (las 8 primeras) y submultitrama 2 (las 18 ultimas).
Este control de errores se utiliza con varias finalidades:

Protección Contra Falsos alineamientos de trama
Si en algún momento en el proceso de alineación de trama se ha cometido un
error y el equipo esta mal alineado el CRC fallará (porque el bit que se
considera el primero de la trama en realidad no lo es), de este modo se
detectan alineamientos falsos a la trama.

Monitorización de errores
Controla la BER de un enlace digital extremo a extremo. El CRC se incorpora
al crear la trama (en el extremo transmisor) y se mantiene hasta el final,
analizándose en el receptor.

Protección de flujos de 2M (E1)
Protege flujos críticos cuando hay especial interés en que lleguen
correctamente. Se manda el flujo duplicado por distintos recorridos y en
recepción, basándose en el análisis del CRC, se selecciona el que tenga
menos errores.
2.3
El primer nivel en las jerarquías americana y japonesa
Fig. 2.10 Estructura de Multitrama en un enlace T1. Cuadro 1/G.704
La Trama T1, la de primer nivel de las jerarquías americana y japonesa, se
describe en la Norma G.733 de la ITU-T. Se forma a partir de 24 canales
analógicos vocales. En este caso el múltiplex MIC utiliza también una frecuencia
de muestreo de 8 KHz para cada canal, igual que en Europa. Sin embargo cada
muestra es de 7 bits aunque se le añade un bit mas para señalización. La
cuantificación es también no uniforme pero se utiliza la ley µ para la compresión.
La trama tiene también una duración de 125 µs y a parte de los 24 intervalos de
tiempo de 8 bits (uno para cada canal vocal) se añade un bit más para tareas de
alineación y control, de este modo el régimen binario resultante en la línea es de
1544 Kbps. Si es necesario hacer una conexión entre redes que utilizan distinta
trama básica la adaptación ha de ser de la G. 733 a la G.732.
También se utiliza una estructura de multitrama formada por 24 tramas T1, esta
estructura se muestra en la figura 2.10.
2.4
Tramas de orden Superior
2.4.1 Técnicas de Justificación
Las tramas de primer orden se forman muestreando las señales analógicas
de la entrada utilizando una señal de muestreo de 8 KHz obtenida a partir del reloj
del múltiplex MIC, por tanto todas las señales se muestrean con el mismo reloj y
no hay ningún problema de desincronizacion entre ellas. Por tanto estas tramas de
primer nivel no contienen ningún espacio de justificación, sin embargo para el
resto de niveles si se definen espacios en las tramas en los que puede haber
información o no, los denominados bits de justificación. Estos mecanismos de
justificación permitirán que los tributarios que se introducen en el múltiplex puedan
tener un régimen binario distinto al nominal siempre y cuando se mantengan
dentro de los márgenes establecidos.
2.4.1.1 Justificación Positiva
El mecanismo de justificación mas sencillo es la justificación positiva. En
este caso en el múltiplex, a la salida del multiplexor, se reserva para un afluente
determinado más capacidad de la que éste necesitaría si tuviera el régimen binario
nominal. De manera que el régimen binario del espacio de carga correspondiente
dentro del múltiplex es superior al régimen binario nominal del afluente. En caso
de que no se necesite el espacio adicional para meter los datos del afluente el
multiplexor inserta información de relleno (justificación +). De algún modo habrá
que indicar si lo que viaja en este espacio adicional son datos útiles o es
información de relleno, para eso es necesario añadir también un campo de control
de justificación. En la Figura 2.11 se muestra un esquema con esta idea.
Fig. 2.11 Justificación Positiva
2.4.1.2
Justificación Positiva/nula/negativa
La justificación positiva/nula/negativa se basa en el mismo principio. En este caso
el espacio de carga reservado a un afluente dentro del múltiplex es exactamente
igual al que necesitaría si tuviera el régimen binario nominal. Fuera de este
espacio de carga se añade otro espacio en el múltiplex para que si el régimen
binario del flujo de entrada supera al nominal los datos sobrantes se metan en
esta zona (justificación -). Dentro del espacio de carga del afluente hay un espacio
para que en caso de que el régimen binario este por debajo del nominal se pueda
enviar relleno en esta zona (justificación +). Estos campos son, respectivamente
S- y S+ mostrados en la figura 2.12.
Fig. 2.12 Justificación positiva/nula/negativa.
De este modo en caso de que el régimen del tributario sea superior al nominal se
realiza justificación negativa, que consiste en enviar datos procedentes del
afluente en el campo S-. Sin embargo cuando el régimen del tributario sea
inferior al nominal se realiza justificación positiva, que consiste en enviar relleno
en el campo S+, por supuesto en el campo S- tampoco irían datos del afluente de
entrada. En caso de que el régimen binario coincida con el nominal no se realiza
ningún tipo de justificación de manera que en S+ se transmiten datos del afluente
y en S- relleno. También será necesario un campo de control de justificación que
indique al otro lado si se ha hecho justificación y de qué tipo.
2.4.2
Tasa nominal de justificación
Los parámetros más importantes a considerar cuando se realiza una
multiplexación por encima del primer nivel de PDH son:

Fp: Frecuencia Nominal del tributario (señal de entrada de orden inferior)

Fs: Frecuencia nominal del múltiplex (señal de salida de orden superior)

n: Numero de tributarios que conforman el múltiplex

N: Número de Bits totales en la trama de orden superior

a: Bits para alineación, alarma ....

r: Bits de control de relleno

m: Bits de información (incluidos los de justificación, S)

Numero de bits usados con justificación

Ft: Frecuencia de trama, es decir el numero de tramas por segundo (inversa
del tiempo de trama)

C: Capacidad ofrecida
Interesara calcular dos parámetros del múltiplex:

Fr: Frecuencia nominal de relleno
Que es el número de bits de justificación por segundo que llevan relleno
cuando el régimen binario del afluente de entrada es el nominal. Es decir si el
flujo se hubiera formado con un reloj ajustado exactamente a la frecuencia
nominal.

Tasa Nominal de Justificación
Es el porcentaje de bits de justificación de los totales destinados a ese
afluente, que van justificados cuando el afluente tiene la frecuencia nominal.
Estos parámetros se calcularan para la E2 pero pueden ser calculados para los
flujos de cualquier orden.
2.4.3
Trama E2 con justificación positiva
En PDH a partir del segundo nivel de multiplexión ésta siempre se hace bit a bit y
no por octetos como se hacia en la E1. Hay dos tipos de trama E2, con
justificación positiva o con justificación positiva/nula/negativa. Las figuras 2.13 y
2.14, la primera extraída directamente de la norma, muestran la trama cuando se
utiliza justificación positiva. Como se puede ver la trama se divide en cuatro
grupos de 212 bits. Se utiliza un bit para cada afluente para realizar justificación
(Bit Si) en caso de que fuera necesario. Para indicar si se ha hecho justificación o
no se necesita un bit de control de justificación (bit Ci). Si este bit se recibe como
un uno esto le indica al demultiplexor que recibe el flujo que el que lo formó hizo
justificación para ese afluente de manera que el contenido del bit Si es relleno y no
datos de la afluente i. En caso de que el bit Ci fuera un cero el demultiplexor
sabría que el contenido del bit Si es realmente información del afluente i. El bit Ci
se envía 3 veces dentro de la trama y en recepción se decide si es cero o uno por
el voto de mayoría, de este modo la posibilidad de error es menor.
Velocidad binaria de los afluentes (kbits/s)
2048
Número de afluentes
4
Estructura de trama
Plan de numeración de los bits
Grupo I
Señal de alineación de trama (1111010000)
Indicación de alarma destinada al equipo múltiplex
1 a 10
11
digital distante
Bit reservado para uso nacional
Bits procedentes de los afluentes
12
13 a 212
Grupo II
Bits Cj1 de control de justificación (véase la nota)
Bits procedentes de los afluentes
1a4
5 a 212
Grupo III
Bits Cj2 de control de justificación (véase la nota)
Bits procedentes de los afluentes
1a4
5 a 212
Grupo IV
Bits Cj2 de control de justificación (véase la nota)
1a4
Bits justificables, provenientes de los afluentes
5a8
Bits procedentes de los afluentes
9 a 212
Longitud de la trama
848 bits
Bits por afluente
206 bits
Velocidad máxima de justificación por afluente
Relación nominal de justificación
10 kbits/s
0,424
Nota – Cji, designa el bit número i de control de justificación del afluente número j.
Fig. 2.13. Estructura de trama para la multiplexación a 8448kbits/s.
Se decide 1 ó 0 en Cx por mayoría
Cx = 1  Sx lleva Relleno: Justificación
Cx = 0  Sx lleva Datos: No hay justificación
Fig. 2.14 Trama E2 con justificación positiva
¿Cómo se calcula la tasa nominal de justificación?
Para calcular la tasa nominal de justificación es necesario dar los siguientes
pasos:
1. Se calcula el tiempo de trama, es decir la duración de una trama:
8,448 (Mb/s)/848 (bits/trama) = 9962,26 tramas/s (velocidad de repetición de
trama) de modo que haciendo la inversa de la duración de la trama es:
Ttrama=100,379 s
2. Se calculan los bits de justificación por segundo que hay para un afluente.
Como hay uno en cada trama tenemos que hay 9962,26 bits de justificación/s
para cada tributario.
3. Se calculan el régimen binario mínimo del afluente que se puede enviar dentro
del múltiplex.

En este caso todos los bits de justificación del afluente van con relleno de
modo que de datos hay 205b.dat/trama para cada tributario.

Así que: 205 bits/trama * 9962,26 tramas/s = 2,042263 Mb/s será el
régimen binario mínimo del afluente de entrada.
4. Se calcula la diferencia entre Régimen nominal y mínimo, esto dará el exceso
de bits que se están transmitiendo respecto al nominal: Régimen nominal del
tributario 2,048 Mb/s – Régimen mínimo 2,042263 Mb/s.
5. Este exceso, 5737 bits/s, son precisamente los bits S por segundo que llevan
información, ya que todo lo que sobra debe ir en la región de justificación.
6. Como se conoce el número total de bits S por segundo que se transmiten y los
que llevan información podemos calcular los que llevan relleno, es decir los que
van justificados (justificación +): 9962-5737=4225 (bits S con relleno).
7. Por último para calcular la tasa nominal de justificación sólo es necesario
calcular que porcentaje respecto al total representa este número de bits:
4225/9962=42,4%
8. También se podría hacer calculando el régimen binario máximo del afluente que
se puede enviar dentro del múltiplex.

En este caso todos los bits de justificación van con información del afluente
de entrada en total 206b.dat/trama para cada tributario.

Así que: 206 bits/trama*9962,26 trama/s=2,054445 Mb/s será el régimen
binario máximo del afluente de entrada.
2.4.4 Trama E2 con justificación positiva/nula/negativa
Pero la E2 también se puede formar utilizando justificación positiva/nula/negativa,
como muestran las figuras 27 y 28.
En este caso los bits de control deben indicar:

Si no hay justificación, cuando se cumpla: Rb tributario= Rb nominal

Si hay justificación positiva, cuando se cumpla: Rb tributario< Rb nominal

Si hay justificación negativa, cuando se cumpla: Rb tributario> Rb nominal
De modo que como hay tres posibilidades se necesitan 2 bits de control por cada
tributario, como en la trama solo hay uno se necesitan dos tramas consecutivas
para decidir si hay justificación o no del siguiente modo:

C=1 en dos tramas consecutivas: Justificación +

C=0 en dos tramas consecutivas: Justificación –

C=1 y 0 en dos tramas alternas: Sin Justificación
Fig. 2.15 E2 con justificación positiva/nula/negativa. (G.745)
Velocidad binaria de los afluentes (kbits/s)
Número de afluentes
Estructura de trama
2048
4
Plan de numeración de los bits
Grupo I
Señal de alineación de trama (11100110)
Bits procedentes de los afluentes
1a8
9 a 264
Grupo II
Bits de control de justificación Cj1 (véase la nota)
1a4
Bits destinados a funciones de servicio
5a8
Bits procedentes de los afluentes
9 a 264
Grupo II I
Bits de control de justificación Cj2 (véase la nota)
Bits de reserva
Bits procedentes de los afluentes
1a4
5a8
9 a 264
Grupo IV
Bits de control de justificación Cj3 (véase la nota)
1a4
Bits procedentes de afluentes, disponibles para
justificación negativa
5a8
Bits procedentes de afluentes, disponibles para
justificación positiva
Bits procedentes de los afluentes
9 a 12
13 a 264
Longitud de la trama
1056 bits
Duración de la trama
125 s
Bits por afluente
256 bits
Velocidad máxima de justificación por afluente
8 kbit/s
Nota- Cjn designa el enésimo bit de control de justificación del j – ésimo afluente.
Fig. 2.16 Estructura de trama para la multiplexación digital a 8448 kbit/s
utilizando justificación positiva/negativa.
2.4.5 Tramas de orden superior a 2
A continuación se muestran las tablas y esquemas de las tramas de orden
superior a 2.
Velocidad binaria de los afluentes (kbits/s)
Número de afluentes
Estructura de trama
8448
4
Plan de numeración de los bits
Grupo I
Señal de alineación de trama (1111010000)
1 a 10
Indicación de alarma hacia el equipo múltiplex digital
distante
11
Bit reservado para uso nacional
12
Bits procedentes de los afluentes
13 a 384
Grupo II
Bits de servicio de justificación Cj1 (véase la nota)
Bits procedentes de los afluentes
1a4
5 a 384
Grupo II I
Bits de control de justificación Cj2 (véase la nota)
Bits procedentes de los afluentes
1a4
5 a 384
Grupo IV
Bits de control de justificación Cj3 (véase la nota)
1a4
Bits procedentes de afluentes, disponibles para
justificación
Bits procedentes de los afluentes
5a8
9 a 384
Longitud de la trama
1536 bits
Bits por afluente
378 bits
Velocidad máxima de justificación por afluente
Relación nominal de justificación
22 375 kbit/s
0,436
Nota- Cjn designa el enésimo bit de servicio de justificación del j – ésimo afluente.
Fig. 2.17. Estructura de trama para la multiplexación a 34 368 kbits/s. Cuadro
1/G.751
Fig. 2.18. Trama de tercer orden (G.751)
Fig. 2.19. Trama de cuarto orden (G.751)
Velocidad binaria de los afluentes (kbits/s)
Número de afluentes
34 368
4
Estructura de trama
Plan de numeración de los bits
Grupo I
Señal de alineación de trama (111110100000)
Indicación de alarma hacia el equipo múltiplex digital distante
1 a 12
13
Bit reservado para uso nacional
14 a 16
Bits procedentes de los afluentes
17 a 488
Grupo II a V
Bits de servicio de justificación Cjn (n=1 a 4) (véase la nota)
Bits procedentes de los afluentes
1a4
5 a 488
Grupo VI
Bits de servicio de justificación Cj5 (véase la nota)
Bits procedentes de los afluentes, disponibles para la justificación
Bits procedentes de los afluentes
1a4
5a8
9 a 488
Longitud de la trama
2928 bits
Bits por afluente
723 bits
Velocidad máxima de justificación por afluente
Relación nominal de justificación
47 563 kbit/s aproximadamente
0,419
Nota – Cjn designa el enésimo bit de servicio de justificación del j – ésimo afluente.
Fig. 2.20. Estructura de trama para la multiplexación a 139 264 kbits/s.
Fig. 2.21. Trama de quinto orden
Conclusiones.
En resumen podemos observar que en el modo de transmisión plesiócrono la
trama de primer orden ( E1) se forma mediante la intercalación de bytes de cada
una de las señales de los distintos canales de voz, pero cuando se forman las
tramas de orden superior la intercalación de las señales de voz se hace siempre
de bit en bit. Además de que cuando los tributarios de entrada no son del régimen
binario nominal, se requiere de utilizar las distintas técnicas de justificación
descritas en el presente capítulo.
Por otra parte cuando se requiere extraer un determinado canal del afluente es
necesario que el demultiplexor pase por los distintos niveles de la jerarquía si es
que dicha señal esta en un orden de nivel alto, hasta llegar al nivel de primer
orden.
Como veremos en el siguiente capítulo, en la jerarquía SDH el método de
multiplexaje aporta ventajas sobre la jerarquía PDH porque entre otras cosas no
hay que pasar por los distintos niveles de velocidad, siendo esto un ahorro
considerable en el tiempo, además de que la estructura de trama SDH proporciona
medios de administrar y controlar la información de manera más eficiente.
CAPITULO 3
MULTIPLEXAJE
INTRODUCCION
Debido a las desventajas que presentaban los sistemas PDH al momento de
transmitir los datos surge una nueva forma de transmisión mas avanzada
denominada SDH.
SDH es el estándar internacional de comunicaciones aceptado por la UIT para
redes de transmisión de alta capacidad. Tecnologías como ATM, IP/MPLS o ADSL
se
apoyan
en
SDH
para
alcanzar
la
ansiada
banda
ancha.
Con el nacimiento del SDH se pudo obtener una mayor velocidad de transmisión a
un menor costo, y la reducción de espacio, ya que con su implementación se
requirió de menos equipos para realizar el proceso de multiplexaje de una señal
digital.
Así mismo, el SDH permitió la creación de apuntadores y con ellos se pudo
obtener un mejor control en el proceso de transmisión de datos lo que ayuda a
tener menos perdidas de información y disminuir la cantidad de errores y así poder
obtener una mejor eficiencia en los sistemas de comunicación, es decir que el
mensaje llega de una manera mas precisa y rápida a su destino.
Con este capitulo podremos ver cómo funciona, y así entender este estándar de
comunicación.
El
multiplexaje es el procedimiento mediante el cual las señales de nivel de
trayectoria de bajo orden son adaptadas dentro de una trayectoria de alto orden, o
mediante el cual las señales de nivel de trayectoria de alto orden son adaptadas
como una sola señal.
Un STM básico esta definido a 155.520 Mbps, y se conoce como STM-1, mientras
que los STM-N de más alta capacidad están formados a velocidades de
transmisión que son múltiplos enteros de dicha velocidad básica de transmisión.
La SDH define cierto número de contenedores, cada uno de los cuales
corresponde a una velocidad plesíocrona existente. Los datos provenientes de la
velocidad plesíocrona son acomodados o entramados en el contenedor
correspondiente. Se añaden luego a cada contenedor informaciones de control,
conocidas con el término encabezado de trayecto (POH: Path Overhead). Los
bytes del encabezado de trayecto permiten a la empresa operadora de la red el
monitoreo extremo a extremo de los parámetros del trayecto, tales como la tasa de
errores. El contenedor junto con su encabezado de trayecto forman lo que se
conoce como contenedor virtual.
En una red síncrona, todos los equipos se sincronizan con un reloj maestro. Sin
embargo, es importante advertir que el retardo asociado con un enlace de
transmisión determinado puede variar ligeramente a través del tiempo. Por ello la
ubicación de los contenedores virtuales dentro de la trama STM-1 puede no ser
fija. Para compensar estas variaciones se asigna un apuntador a cada contenedor
virtual. El apuntador indica la posición del inicio del contenedor dentro de la
estructura de trama del STM-1. El apuntador puede incrementarse o disminuirse
según sea necesario de acuerdo con los cambios de posición del contenedor
virtual.
La recomendación G.709 define diversas combinaciones de contenedores
virtuales que se pueden utilizar para llenar el espacio de carga útil de la trama
STM-1. El proceso de llenado de contenedores y añadido del encabezado de
trayecto se repite en varios niveles de la SDH, lo cual conduce al mapeo de los
contenedores virtuales más pequeños en otros más grandes. Este Proceso se
repite hasta que se haya llenado el contenedor virtual más grande (VC-4) y se
proceda a cargarlo en el espacio de carga útil de la trama STM-1. Una vez lleno el
espacio de la carga útil de la trama STM-1, se añaden a la trama algunos bytes
con información de control que forman el encabezado de sección (SOH: Section
Overhead). El encabezado de sección se denomina así porque acompaña a la
carga útil en toda la sección de fibra óptica entre dos equipos síncronos. Tiene por
objeto proporcionar canales de comunicaciones para funciones de operación,
administración y mantenimiento, canales de usuario, conmutación de protección
de sección, alineamiento de trama y algunas funciones adicionales.
3.1 ESTRUCTURA DE MULTIPLEXACION
La recomendación G.709, define una estructura de multiplexación que permite a la
señal STM-N llevar como carga útil varias señales de velocidad inferior, lo que
hace posible transportar en la red síncrona las señales PDH existentes. La Figura
3.1 muestra la estructura de multiplexación síncrona.
Figura 3.1 Estructura de multiplexación síncrona
Los elementos de la estructura de multiplexación se definen a continuación:
Contenedor (C: Container)
Es el elemento básico de la señal STM que consiste en un grupo de bytes
asignados para transportar las velocidades definidas en la G.702.
Existen cinco tipos de contenedores con las siguientes capacidades:
C-11 = 1.600 Mbps (para el transporte de señales de 1.544 Mbps)
C-12 = 2.167 Mbps (para el transporte de señales de 2.048)
C-2 = 6.748 Mbps (para el transporte de señales de 6.312 Mbps)
C-3 = 48,384 Mbps (para el transporte de señales de 34,368 ò 44,736 Mbps)
C-4 = 149.760 Mbps (para el transporte de señales de 139.264 Mbps)
Contenedor Virtual (VC: Virtual Container)
Es la estructura de información empleada para soportar o permitir las conexiones
a nivel de ruta en la SDH y se compone de la carga de información misma (o sea
el contenedor) y los campos de información del encabezado de trayecto (POH =
Path Overhead). Los encabezados de trayecto permiten el control del trayecto así
como el monitoreo extremo a extremo.
Los contenedores virtuales VC-11, VC-12 y VC-2 son conocidos como
contenedores virtuales de bajo orden, los contenedores virtuales VC-3 y VC-4
como contenedores virtuales de alto orden.
Unidad Tributaria (TU: Tributary Unit)
Es una estructura de información que proporciona la adaptación entre el nivel de
ruta de bajo orden y el de alto orden, consiste de un VC de bajo orden y un
apuntador TU, el cual indica el desplazamiento del principio de la trama del VC de
bajo orden con respecto al principio de la trama del VC de alto orden.
La SDH proporciona un rango de diferentes tamaños de TU`s.
TU-11:
Cada trama TU-11 consiste de 27 bytes, estructurados en 3 columnas
de 9 bytes con una velocidad de transmisión de 8000 tramas por segundo. Esto
proporciona una capacidad de transporte de 1.728 Mbps en los que se mapeará
una señal de 1.544 Mbps. Pueden multiplexarse 84 TU-11 en un VC-4.
TU-12:
Cada trama TU-12 consiste de 36 bytes, estructurados en 4 columnas
de 9 bytes con una velocidad de transmisión de 8000 tramas por segundo. Esto
proporciona una capacidad de transporte de 2.304 Mbps en los que se mapeará
una señal de 2.048 Mbps. Pueden multiplexarse 63 TU-12 en un VC-4.
TU-2:
Cada trama TU-2 consiste de 108 bytes, estructurados en 12 columnas
de 9 bytes con una velocidad de transmisión de 8000 tramas por segundo. Esto
proporciona una velocidad de transporte de 6.912 Mbps en los que se mapeará
una señal DS2 de 6.312 Mbps. Pueden multiplexarse 21 TU-12 en un VC-4.
TU-3:
Cada trama TU-3 consiste de 774 bytes, estructurados en 86 columnas
de 9 bytes con una velocidad de transmisión de 8000 tramas por segundo. Esto
proporciona una capacidad de transporte de 49.54 Mbps en los que se mapeará
una señal CEPT de 34 Mbps o una señal DS3 de 44.736 Mbps. Pueden
multiplexarse 3 TU-3 en un VC-4.
Grupo de Unidades Tributarias (TUG: Tributary Unit Group)
Es un conjunto de una o más TU´s que ocupan posiciones fijas y definidas dentro
de la carga o de un VC de orden superior. Los TUG´s están definidos de tal
manera que las cargas de información de diferente capacidad compuestas por
TU´s de distinto tamaño puedan ser mezcladas para incrementar la flexibilidad de
la red de transporte.
Existen dos tipos de TUG´s.
TUG-2: Esta formado por un solo TU-2 o una combinación homogénea de TU´s
idénticos.
TUG-3: Esta formado por un solo TU-3 o una combinación homogénea de TUG2´s.
Unidad Administrativa (AU: Administrative Unit)
Es la estructura de información que proporciona la adaptación entre el nivel de
ruta de orden superior y el nivel de sección de multiplexaje, y se compone de una
carga de información (el VC de orden superior) y del apuntador AU que indica el
desplazamiento del principio de la trama de VC de orden superior con respecto al
principio de la trama de sección de multiplexaje STM-N.
Existen dos tipos de AU´s:
AU-4
Consiste de un VC-4 más el apuntador AU-4 que indica el
alineamiento de fase del VC-4 con respecto a la trama STM-N.
AU-3
Consiste de un VC-3 más el apuntador AU-3 que indica el
alineamiento de fase del VC-3 con respecto a la trama STM-N.
Grupo de Unidades Administrativas (AUG: Administrative Unit Group)
Es un conjunto de una o más AU´s que ocupan posiciones fijas dentro de la trama
STM-N, y se compone de un AU-4 o de una combinación homogénea AU-3´s.
Módulo de Transporte Síncrono (STM: Synchronous Transport Module)
Es la estructura de información empleada para soportar las conexiones de nivel de
sección en la SDH. Se compone de la carga de información y los campos de
información del encabezado de sección (SOH = Section Overhead), organizadas
en una estructura de trama con ciclos de repetición de 125 microsegundos.
Los niveles mayores de velocidad en la SDH, se logran mediante un esquema
sencillo de multiplexación por entrelazado de bytes, tal como se muestra en la
figura 3.2.
Figura 3.2 Entrelazado de bytes STM-1 para formar velocidades de STM-4 Y
STM-16
3.2 ESTRUCTURA DE TRAMA
La trama STM-1 consta de 2430 bytes, y dentro de esta la información se repite
cada 270 bytes, por lo cual es común considerar a la trama STM-1 como una
estructura de 270 columnas (bytes) por 9 renglones, tal como se muestra en la
figura 3.2
..
Figura 3.3 Estructura de trama STM-1
La secuencia de transmisión es una fila a la vez, comenzando desde arriba. Cada
fila se transmite de izquierda a derecha y cada byte se transmite comenzando con
el bit más significativo. La duración de cada trama es de 125 microsegundos lo
cual nos indica que la trama retransmite a una velocidad de 8000 tramas/segundo.
La velocidad de transmisión de una señal STM-1 se obtiene de la siguiente
manera:
8000 tramas/segundo X 9 filas/trama X 270 bytes/trama X 8 bits/byte = 155.52
Mbps
Las velocidades de transmisión para los órdenes superiores de la SDH son
múltiplos de la velocidad de transmisión STM-1, es decir:
STM-4 = STM-1 X 4 = 155.52 Mbps X 4 = 622.52 Mbps
STM-16 = STM-1 X 16 = 155.52 Mbps X 16 = 2.48832 Gbps
Observando la figura 3.3, notamos que la trama STM-1 esta dividida en 3 sectores
principales:
Encabezado de sección (SOH: Section Overhead)
Apuntador de Unidad Administrativa (AU Pointer)
Carga Útil (Payload)
3.2.1 ENCABEZADO DE SECCION (SOH)
Los bytes que forman el encabezado de sección además de emplearse para los
fines de sincronización de la trama desempeñan una variedad de facilidades
administrativas y de gestión adicionales. Estos bytes son insertados en el último
paso de la construcción de la señal STM-1.
El encabezado de sección esta dividido en dos tipos, el encabezado de sección de
regeneradores (RSOH) formado de 3 filas X 9 columnas y el encabezado de
sección de multiplexores (MSOH) constituido de 5 filas X 9 columnas.
El RSOH, es empleado para la comunicación entre equipos regeneradores
adyacentes. Cada regenerador procesa únicamente esta información e ignora la
información que es transportada en el resto de la trama. El MSOH es empleado
para transportar la información necesaria para el monitoreo de la sección de
multiplexaje ente equipos multiplexores adyacentes, cada equipo multiplexor
examina y procesa solo esta parte del encabezado.
La figura 3.4 muestra la forma en que están dispuestos los bytes que forman el
encabezado de sección. La función de los octetos individuales se detallan a
continuación.
Figura 3.4 Asignación de los bytes del encabezado de sección
Para RSOH se tiene:
A1, A2
Alineamiento de trama. Indican el inicio de una trama
C1
Identificador de STM-1. Identifica una trama STM-N dentro de una
señal STM-N.
B1 (BIP-8) Verificación de paridad. Se calcula el valor de la paridad para la trama
completa del STM-1 por cada equipo regenerador a fin de detectar errores, este
valor se almacena y posteriormente se carga en el byte B1 de la siguiente trama.
E1
Canal de servicio. Es una canal de 64 Kbps destinado para un canal de
voz para usarlo en funciones de mantenimiento entre regeneradores.
F1
D1…D3
Canal de usuario.
Canal de comunicación de datos. Tres bytes que proporcionan un
canal de 192 Kbps para la operación y administración de regeneradores.
Para el MSOH se tiene:
B2 (BIP-24)
Verificación de paridad. Tres bytes que proporcionan un canal de
192 Kbps para la verificación de la calidad del enlace. El multiplexor que recibe
una señal SDH, calculará cual debe ser el valor de la paridad y lo compara con el
contenido de los bytes B2 que le están llegando, el valor es almacenado y
posteriormente es cargado en los bytes B2 de la siguiente trama antes de
codificarse.
K1, K2
Canal de Control de la conmutación de protección automática (APS).
Son dos bytes empleados para la señalización relacionada con la sección de
protección de multiplexor.
D4…D12
Canal de comunicación de datos. Estos nueve bytes proporcionan
un canal de 576 Kbps para la operación y administración de los equipos
multiplexores en una red SDH.
E2
Canal de servicio. Es un canal de 64 Kbps destinado para un canal de
voz para usarlo en funciones de mantenimiento entre multiplexores.
Z1, Z2
Uso nacional.
3.2.2 APUNTADOR DE LA UNIDAD ADMINISTRATIVA (AU POINTER)
Este apuntador indica el inicio del VC4 con respecto a la trama STM-1
3.2.3 CARGA UTIL (PAYLOAD)
Es la capacidad de transporte de información de una trama STM-1, la cual esta
formada por las 9 filas X 261 columnas resultantes.
Para poder transportar las señales procedentes de otros niveles dentro de la carga
útil, estas señales se entraman o empaquetan en el contenedor síncrono
apropiado para posteriormente
encabezado
de
trayecto,
añadirles la información correspondiente al
formando
así
los
contenedores
virtuales
correspondientes.
ENCABEZADO DE TRAYECTO (POH)
El encabezado de trayecto incluye la información necesaria para realizar la gestión
del trayecto síncrono, es decir el monitoreo y administración de la conexión
extremo a extremo. El encabezado de trayecto se divide en dos tipos, encabezado
de trayecto de alto orden y encabezado de trayecto de bajo orden.
El encabezado de trayecto de alto orden esta formado por 9 bytes y se localiza en
la primera columna del VC4 o VC3 (conocidos también como los contenedores
virtuales de alto orden). El significado de cada uno de estos bytes se describe a
continuación:
J1
Traza de trayecto. Este byte verifica la conexión del trayecto del
contenedor virtual, proporciona un canal de 64 Kbps a través del cual
el tren de datos que identifica la trayectoria es enviado.
B3 (BIP-8) Chequeo de paridad. Este byte permite el monitoreo de errores de los
bits que forman el contenedor virtual correspondiente durante todo el
trayecto, utilizando para esto un código de paridad par (BIT-8).
C2
Etiqueta de señal. Este byte indica la composición de la carga útil del
contenedor virtual
G1
Estado del trayecto del enlace. Este byte permite devolver la indicación
del estado de la señal recibida hacia el extremo transmisor del trayecto
por parte del extremo receptor.
F2
Canal de usuario del trayecto. Se emplea para la comunicación entre
los elementos del trayecto.
H4
Indicador de multitrama. Se utiliza para las cargas estructuradas de
TU’s.
Z3…Z5
Uso nacional.
El encabezado de trayecto de bajo orden, comprende un solo byte conocido como
V5, el cual se encuentra al inicio de los contenedores virtuales VC11, VC12 y VC2
(conocidos también como contenedores virtuales de bajo orden).
La función de cada uno de los bits dentro de este byte se indican a continuación.
BIP-2
Verificación de paridad.
FEBE Mensaje de error de bloque de extremo remoto, remitido hacia el extremo
de origen de un contenedor virtual que indica un error en la verificación de paridad.
ETIQUETA Indica el tipo de carga útil que lleva el contenedor virtual.
DE SEÑAL
ALARMA Utilizada para indicar una señal AIS en el trayecto TU-2 como una
REMOTA
falla de la señal.
3.3 APUNTADORES
En la transmisión síncrona, la sincronización requerida en el proceso de
multiplexaje síncrono se lleva a cabo a través del uso de apuntadores. Este
proceso de sincronización es necesario, ya que en general, un contenedor virtual
es creado usando un reloj diferente al reloj asociado con la AU o con la TU.
Un apuntador señala donde comienza un contenedor virtual, indicando esto a los
ordenes mas altos. Cuando el VC es alineado dentro de una AU o TU, el
apuntador contiene la información respecto a la posición de inicio de este VC.
Los apuntadores AU y TU proporcionan un método que permite el alineamiento
dinámico y flexible de VC’s dentro de las tramas AU o TU.
Alineamiento dinámico significa que el VC puede flotar dentro de la trama AU o
TU, de manera que los valores del apuntador describen la posición inicial de los
VC’s flotantes dentro de la carga de la información de la trama AU o TU, y que son
recalculados en cada nodo.
El uso de apuntadores evita la necesidad de tener memorias elásticas como en el
caso de la PDH, con lo que el retraso (Delay) de la red SDH es minimizado.
Los apuntadores permiten también la operación de tipo plesiócrono de los VC’s
dentro de la red síncrona, lo cual es necesario para compensar las diferencias de
sincronía que pueden resultar cuando algún nodo pierde la referencia de
sincronización de la red y opera utilizando su propio reloj interno. Además de lo
anterior, también es necesario compensar diferencias de sincronía o corrimientos
de reloj (clock offsets) en los puntos donde se unen redes SDH independientes, en
donde, cada una de las cuales opera utilizando su propio reloj de referencia de
alta exactitud.
La adaptación de las velocidades de transmisión de los VC’s a aquella de la trama
AU o TU se lleva a cabo desplazando o moviendo la posición inicial del VC en
forma positiva o negativa con respecto a la trama de transporte (proceso
denominado
justificación
positiva,
cero
o
negativa)
e
incrementando
o
decrementando el valor del apuntador en forma correspondiente.
El uso de apuntadores facilita el multiplexaje y demultiplexaje debido a que la
posición de cada byte de cualquier tributaria en una señal STM-N puede ser
calculado fácilmente partiendo de los valores de uno o dos apuntadores.
Sin embargo es importante señalar que los movimientos del apuntador ocasionan
el llamado jitter de apuntador en las señales tributarias de salida, además del jitter
de mapeo conocido u observado también en la PDH.
Los apuntadores se dividen en dos grupos, apuntadores de alto orden tales como
AU-4 PTR, AU-3 PTR y TU-3 PTR, y los apuntadores de bajo orden tales como
TU-11 PTR, TU-12 PTR y TU-2 PTR.
El apuntador de alto orden esta contenido en los bytes H1, H2 y H3 y el apuntador
de bajo orden esta contenido en los bytes V1, V2 y V3.
3.4 MAPEO
Es la forma apropiada de entramar o empaquetar una señal dentro del contenedor
o contenedor virtual correspondiente.
El mapeo de una tributaria dentro de un contenedor virtual puede ser clasificado
como mapeo asíncrono, mapeo con sincronismo de bit o mapeo con sincronismo
de byte.
3.4.1 MAPEO ASINCRONO
El mapeo asíncrono, permite el transporte de una carga útil a una velocidad
binaria determinada, pero sin la posibilidad de observación de los bits individuales.
El mapeo asíncrono es aplicable cuando el reloj de la señal tributaria es
independiente del reloj del contenedor o contenedor virtual. El mapeo asíncrono
puede ser aplicado a todas las tributarias (DS1, DS2, DS3, E1, E3 y E4).
El procedimiento más elemental en el mapeo asíncrono es el proceso de
sincronización que se realiza a través de la justificación para compensar las
respectivas diferencias de reloj. En el caso de señales DS1, DS2, E1 y E3, la
justificación P/Z/N via bits de relleno es usada, y en el caso de DS3 y E4, solo la
justificación positiva con bits de relleno es empleada.
La justificación P/Z/N es empleada cuando la capacidad de transmisión nominal de
la señal después del procedimiento de sincronización es idéntica a la velocidad de
bit antes del procedimiento; en otras palabras, cuando, como en el caso del
mapeo de señales tributarias, la velocidad de bit de la carga útil de un contenedor
virtual es la misma que la velocidad del bit nominal de la tributaria
correspondiente. En este caso la justificación cero es mantenida en situaciones
normales, pero cuando la velocidad de bit de la tributaria llega a ser menor que
velocidad de bit de la carga útil del contenedor, se acumulan diferencias que
aparentan ser un bit demasiado largo, entonces un bit nulo o de desperdicio es
enviado en lugar de la información efectiva de datos, a esto se le conoce como
justificación positiva. Contrariamente, si la velocidad del bit de la tributaria llega a
ser mas alta con respecto a la velocidad de bit de la carga útil del contenedor
virtual, un bit disponible en la carga útil es empleado para absorber la diferencia, a
esto se le conoce como justificación negativa.
La función de la justificación P/Z/N se realiza a través de los bits de oportunidad
de justificación, y el estado de ejecución es indicado por medio del uso de los bits
de control de justificación.
3.4.2 MAPEO CON SINCRONISMO DE BITS
El mapeo con sincronismo de bits, permite la observación de los bits individuales
dentro de la carga útil, pero no permite identificar los bits de fijación de trama.
El mapeo con sincronismo de bits, es un procedimiento que se emplea cuando el
reloj de la señal tributaria esta sincronizado con el reloj del contenedor o
contenedor virtual correspondiente. Por lo tanto, este mapeo no requiere
sincronización y consecuentemente no ocurre ninguna justificación. El mapeo con
sincronismo de bits es el caso general de mapeo Síncrono y es realizado en base
a bit sin hacer caso de la composición interna de la tributaria involucrada. Este
procedimiento es equivalente al mapeo asíncrono con la excepción de que no se
requiere del proceso de sincronización. Se aplica a señales tributarias DS-1, DS-2
y E1.
3.4.3 MAPEO CON SINCRONISMO DE BYTES
El mapeo con sincronismo de bytes, permite la observación e identificación de
todos los bits entramados en la carga útil.
El mapeo con sincronismo de bytes es un caso especial del mapeo sincrónico, el
cual es usado cuando una señal DS0 o E0 es mapeada en un contenedor virtual.
El mapeo con sincronismo de bytes puede ser aplicado a señales DS1 y E1.
Cuando una de estas señales va ser mapeada con sincronismo de bytes en un
contenedor virtual, esta identificación de trama deberá de ser confirmada primero y
entonces cada byte de la señal DS0 o E0 deberá ser mapeado dentro de una
posición asignada. En este punto, los bits de trama y de señalización deberán ser
mapeados también.
3.4.4 MODOS DE OPERACION
Existen dos modos posibles de multiplexaje de las estructuras TU.

Modo Flotante

Modo Fijo
En el modo flotante cuatro tramas consecutivas VC-11, VC-12 o VC-2 de 125
microsegundos son organizadas dentro de una multitrama de 500 microsegundos
cuya fase estará indicada por el byte indicador de multitrama (H4) en el POH del
VC-3 o VC-4.
En general, después de que las tributarias de bajo orden son mapeadas dentro de
un VC-n (n= 11, 12, 2). El VC-n flota libremente en la carga útil de la TU-n
correspondiente, y la posición de este dentro de la TU-n es indicada por el
apuntador de la TU-n.
En el modo fijo, existe un mapeo fijo de estructuras de carga síncronas dentro de
un VC-3 o VC-4, lo cual proporciona una correspondencia directa entre la unidad
tributaria y su localización dentro del VC-3 o VC-4. Debido a que en este caso la
unidad tributaria es fija y directamente identificable con respecto al apuntador AU3 o AU-4 asociado con el VC-3 o VC-4, no se requieren apuntadores TU-11, TU12 o TU-2 y todos los bytes de un TUG estarán disponibles para llevar la carga.
Cuando un VC-n es sincronizado con un VC-m (m= 3 y 4), el VC-m mantiene una
posición fija dentro de la carga útil de la TU-n correspondiente, la posición de inicio
del VC es fijada con respeto a la posición de inicio de la carga útil de la TU.
3.4.5 MAPEO DE E1 EN VC12
La SDH ofrece tres opciones para el mapeo o entramado de una señal de 2 Mbps
en un VC-12.
Los métodos empleados para las operaciones de mapeo asíncrono y con
sincronismo de bits son similares en el sentido de que se incluyen en la señal
varias oportunidades para justificar los datos de la señal E1. Esta justificación
compensa las variaciones entre el reloj de 2.048 Mbps y el reloj que proporciona la
temporización para la red síncrona; sin embargo, ello implica la necesidad de
cierto grado de procesamiento para efectuar dicha justificación.
ASINCRONA
2.048 Mbps.
SINCRONA CON
SINCRONISMO DE BITS
2.048 Mbps
V5
R
32 BYTES I
R
C1C20000RR
32 BYTES I
R
R
C1C20000RR
32 BYTES I
R
R
C1C2RRRRRS1
S21111111
31 BYTES I
R
500 MICROSEG.
V5
10RRRRRR
32 BYTES I
R
R
100000RR
32 BYTES I
R
R
100000RR
32 BYTES I
R
R
100000RR
32 BYTES I
R
I : Información
O : Encabezado
C: Control de justificación
S: Oportunidad de justificación
R: Relleno fijo
Figura 3.5 Mapeo asíncrono y con sincronismo de bits de la señal E1.
En la figura 3.5, se muestran los bits y los bytes adicionales de relleno fijo que
deben incluirse para que se mantenga el contenedor virtual VC-12 dentro del
tamaño especificado de 140 bytes (para la multitrama de 500 ms). El byte V5 es el
encabezado de trayecto, que transporta la información relacionada con el trayecto
“extremo a extremo” del contenedor virtual VC-12 correspondiente. Es este byte
que transporta la información del trayecto del tipo “extremo a extremo” para
contenedores virtuales independientes.
Si se usa un mapeo con sincronismo de bytes, los canales de 64 kbps tendrán
posiciones fijas dentro del contenedor virtual VC-12 ( vease la figura 3.6). Esto
representa una ventaja importante si se necesita tener acceso a un canal
determinado de 64 Kbps dentro del VC-12; por ejemplo, en un punto de
crossconexion. Sin embargo, ello demandara también un proceso adicional para
proporcionar el entramado fijo en el VC-12, lo cual conlleva a cierta demora
durante la crossconexion, mientras se realiza
el reprocesamiento de los
apuntadores (125 microsegundos para la señal de 2 Mbps y 250 microsegundos
para la señal de 64 Kbps.)
Figura 3.6 Mapeo de la señal El sincronismo de bytes
3.4.6
MAPEO DE E3 EN VC-3
El VC-3 esta formado por 9 filas X 85 columnas (bytes). La primer columna es
usada para el POH y las 84 columnas restantes corresponden a la carga útil, la
cual puede transportar un C-3 o 7 TUG-2. La tributaria E3 es mapeada dentro de
un VC-3 como se muestra en la figura 3.7. Dentro de la trama de 125
microsegundos, la subtrama de 125/3 microsegundos es repetida tres veces (T1,
T2, T3), y cada subtrama es dividida en tres subtramas más pequeñas de 125/9
microsegundos cada una. Todas las subtramas de 125/9 microsegundos tienen un
formato como el que se muestra en la figura (3.7).
3.4.7
MAPEO DE E-4 EN VC-4
Una señal PDH de 140 Mbps (E4) se mapea en un VC-4. El formato del mapeado
se muestra en la figura 3.8.
El VC-4 esta formado por 9 filas X 261 columnas (bytes). El comienzo actual del
VC-4 se define por el apuntador AU-4. La primer columna es usada para el POH, y
las 260 columnas restantes son empleadas para transportar la carga útil, en la
cual se mapea el C-4.
El contenedor C-4 es un bloque de bytes de 9 X 260. Cada fila se divide en 20
grupos de 13 bytes. Doce de estos bytes llevan información de la señal de 140
Mbps, y el treceavo byte es usado para diferentes propósitos.
Fig. 3.7 Mapeo de E3 en VC-3
Fig. 3.8 Mapeo de E4 en VC-4
3.4.8 MAPEO DE VC-12 EN TU-12
En el mapeo asíncrono y sincrono por byte en modo flotante de una señal de 2
Mbps, el C-12 que contiene esta señal es colocado en el VC-12. Un byte de
encabezado de trayecto es agregado al C-12 dentro del VC-12. Cada VC-12 es
señalado por un apuntador. Juntos el VC-12 y el apuntador forman una TU-12. Al
apuntador se le llama apuntador TU-12.
Como se observa en la figura 3.11, cuatro columnas de 9 bytes cada una se
destinan para cada una de las TU-12 por trama STM-1. Esto proporciona 36 bytes
por trama STM-1 para cada TU-12. Los requerimientos básicos para una señal de
2 Mbps son 32 bytes. Esto pudiese indicar que la señal de 2 Mbps puede caber
directamente en una TU-12. Sin embargo, para los tipos de mapeo explicados en
esta sección, los requerimientos de encabezado y justificación hacen necesario el
destinar más espacio por VC-12 para los 4 bytes adicionales que se requieren por
cada trama STM-1. Esto es posible al concatenar los 36 bytes destinados para
una TU-12, en 4 VC-4 consecutivos como se indica en la figura 3.9
Fig. 3.9 Mapeo de VC-12 en TU-12
El primer byte de cada grupo de 36 bytes esta asignado para el apuntador de la
TU-12: V1, V2 y V3 se utilizan en forma similar que los bytes H1, H2 y H3. Como
en los bytes H1 y H2 del apuntador AU-4, el V1 y el V2 son vistos como 16 bits:
NNNN SSID IDID IDID. El significado para los bits SS se explica en la siguiente
tabla.
V1, V2: NNNN SSID IDID IDID
SS
Tamaño de TU
Rango del apuntador
00
TU-2
0-427
10
TU-12
0-139
11
TU-11
0-103
V4 Reservado para uso futuro
V5 Encabezado de trayecto de bajo orden
Si se observa como se multiplexan las TU-12 a través de los TUG-2 y TUG-3 en
un C-4 y este en un VC-4, tenemos que un total de 63 TU-12 se pueden
transportar en el VC-4. Los bytes del 10 al 72 de la primera fila del VC-4
contendrán el primer byte de cada TU-12. Cuando se usan TU compuestas de
varias tramas (multitrameadas), el primer byte de la TU es cualquier byte V1, V2,
V3 o V4.
Por supuesto, que es necesario identificar cuál es cuál. Esto se realiza con los dos
bits menos significativos del byte H4 en el encabezado de trayecto del VC-4. El
valor del byte H4 dentro de un VC-4 especifica el significado de los bytes 10 a 72
de la primera fila del siguiente VC-4, como se muestra en las figura 3.10
Fig. 3.10 TU-12 Multitrameado
3.4.9 MAPEO DE TU-12 EN TUG-2 Y TUG-2 EN TUG-3
La forma en la cual se acomodan las TU-12 dentro de los TUG-2 al multiplexarse
en un TUG-3 se muestra en la figura 3.11
El mapeo de los TUG-2 en un TUG-3 es un mapeo directo, como se muestra en
esta figura. La importancia del TUG-3 estriba principalmente en que provee una
estructura apropiada para soportar las velocidades de transmisión de 34 y 45
Mbps, además de los servicios de acceso primario.
La indicación de puntero nulo (NPI) abarca los tres primeros bytes de la primera
columna, y se incluyen para permitir la posibilidad de distinguir entre los TUG-3
que contienen TUG-2 de aquellos que contienen TU-3.
Fig. 3.11 Mapeo de TU-12 en TUG-2 y TUG-2 en TUG-3
3.4.10 MAPEO DE TUG-3 EN VC-4
La figura 3.12 muestra el mapeo de tres TUG-3 dentro de un VC-4. Al igual que en
el caso del mapeo de los TUG-2 en un TUG-3 se trata de un entramado fijo, en
donde cada TUG-3 tiene una fase fija respecto al comienzo del VC-4. La primer
columna del VC-4 contiene el encabezado de trayecto del VC-4, y las columnas
segunda y tercera son de relleno fijo.
Fig. 3.12 Mapeo de TUG-3 en un VC-4
3.4.11 MAPEO DE VC-4 EN UNA SEÑAL STM-1
El mapeo de un VC-4 en una señal STM-1 es similar al mapeo de los VC-12 en el
TUG-2. Se deja flotar el VC-4 dentro de la trama STM-1, indicándose su ubicación
mediante los bytes H1, H2 y H3 del apuntador de la AU-4, tal como se muestra en
la figura 3.13
Fig. 3.13 Mapeo de una señal VC-4 en una señal STM-1
En la práctica se necesitan solo dos bytes para indicar la ubicación de una carga
útil VC-4: el primer byte H1 y el primer byte H2.
CAPITULO 4
TOPOLOGIAS BASICAS
BENEFICIOS Y VENTAJAS DE LA RED SINCRONA.
La transmisión sincronía supera las limitaciones que presentan las
tecnologías actuales, al proporcionar los medios para satisfacer las
necesidades en el transporte de datos de los servicios que se
demandaran en el futuro, ofreciendo numerosas ventajas, tanto para
las empresas prestadoras de servicios de telecomunicaciones como
para los usuarios finales.
En el desarrollo de la SDH se tomaron en cuenta las limitaciones que
presenta la operación de la red PDH, tener facilidades para transportar
todas las señales que están operando en este momento y ser capaz
de transportar las señales que los servicios que están en proceso de
desarrollo.
Para cumplir con ese propósito fue necesario el diseño de elementos
de red que cumpliera con las características antes mencionadas y los
requisitos específicos de esta nueva tecnología, además de utilizar los
elementos existentes que fueran compatibles con la SDH.
Para su estudio clasificaremos en tres grupos:
 Medios de transmisión.
 Elementos de la línea.
 Elementos de multiplexaje.
En este capitulo mostraremos estos elementos y la forma en que estos
se relacionan dentro de la red de Transmisión.
4.1.- MEDIOS DE TRANSMICION.
Para el desarrollo de la SDH se considero que en su transmisión se
utilizaran sistemas de transmisión confiables y eficientes, adoptando el
uso de la fibra óptica. La fibra óptica con sus características de alta
inmunidad a los agentes electromagnéticos externos y la gran
eficiencia lograda en la actualidad permite incluir en la señal SDH un
método muy sencillo para la corrección de errores. Lo cual nos
redunda en una mayor área útil para el transporte de información.
La transmisión de la SDH por cable coaxial, radio o satélite esta
limitada por el ancho de banda que pueden manejar estos medios de
transmisión, y su uso solamente esta normalizado para manejar hasta
la señal STM-1.
4.1.1 SEÑAL DE LINEA.
La señal SDH es básicamente un tren de datos digitados en serie y
principalmente se transmite por enlaces ópticos, aunque como ya
mencionamos pueden utilizarse medios eléctricos y electromagnéticos.
Cuando se utilizan medios de transmicion que usen interfaces ópticas,
dependiendo del estado lógico que estemos transmitiendo, en la línea
tendremos dos condiciones:
No hay emisión de Luz
Hay emisión de Luz
Cero lógico
Uno lógico.
Las recomendaciones de la CCITT para la SDH incluyen
especificaciones para las líneas ópticas que llevan señales SDH; la
recomendación G.957 trata los “interfaces
ópticos y sistemas
relacionados con la SDH”, mientras que la recomendación G.958 trata
sobre “Sistemas de línea digital basados en la SDH, para utilización en
cables de fibras ópticas”.
Estas recomendaciones definen una gran variedad de sistemas que
pueden ser utilizados, dependiendo de la aplicación. Las diferentes
recomendaciones son ajustadas para cada una de las categorías,
dependiendo de la velocidad de transmisión (STM-1, STM-4 y STM16), del tipo de fibra óptica y de la longitud de onda (1310 nm ò 1550
nm).
En la tabla 4.1 podemos ver algunas de las características de los
medios de transmisión obtenidas de la recomendación G.957.
Entre Centrales
Larga Distancia
Aplicación
InterCentrales
Longitud de
Onda
Nominal
(nm)
1310
1310
1550
1310
Tipo de
Fibra
G.652
G.652
G.652
G.652
Distancia
<2
Corto Alcance
15
40
1550
G.652
G.654
G.653
60
(Km.)
Tabla 4.1 Clasificación de enlaces ópticos
Para las interfaces eléctricas y electromagnéticas la CCITT solo
desarrollo la normatividad para las señales STM-1 debido a la
limitación en el ancho de banda de estos medios de transmisión en las
interfaces eléctricas. En estos medios se utiliza el código de inversión
de marcas codificadas, para evitar las componentes de CD
provocadas por grandes cadenas de unos ò ceros consecutivos.
Este código tiene dos niveles con no retorno a cero, en el cual el cero
se codifica para que se obtengan dos niveles consecutivos en cada
mitad de un intervalo de tiempo, y el uno se codifica como cualquier
nivel de amplitud pero en el intervalo de tiempo completo y van
alternados. Las reglas de conversión son las siguientes:
1.
Para un cero binario, siempre hay una transición positiva a la
mitad del intervalo de tiempo.
2.
Para un uno binario se utilizan los siguientes incisos:
A.Habrá una transición positiva al comienzo del intervalo de
tiempo si el nivel precedente fue negativo.
B.- Habrá una transición negativa si al comienzo del intervalo de
tiempo si el último uno binario fue positivo.
Las señales de línea se ilustran en la figura 4.1
Fig. 4.1 Señales de linea para interfaces opticas y electricas.
4.2 EQUIPOS DE LINEA.
Cuando la distancia entre los puntos en que se realiza una
comunicación rebasa los parámetros establecidos en las
recomendaciones del CCITT para el transporte de las señales de
SDH, se hace necesario el uso de regeneradores de señal. Estos
equipos se insertaran en la red cada cierta distancia la cual estará en
función del tipo de fibra óptica, longitud de onda de la interface óptica
y la velocidad de transmisión de la señal. Las interfaces ópticas más
usuales son las de 1310 nm. y 1550 nm. y las distancia entre
regeneradores para estas longitudes de onda y una fibra óptica
multimodo puede llegar a ser de unos 80 Kms. Para el caso de
transmisión por radio, la distancia estará determinada por el medio
ambiente que rodee el lugar de emisión, la potencia del equipo y la
frecuencia portadora. Los regeneradores en los enlaces vía satélite
serán necesarios solamente cuando la zona de recepción se
encuentre fuera del lóbulo de radiación de su antena.
Las función principal de los regeneradores es la de restaurar el nivel
de las señales digitales transmitidas. Con la experiencia obtenida de
la PDH en la tecnología SDH se planteo la necesidad de agregarle
funciones extra a este elemento, como son: detección de errores en
la información transportada, informe de alarmas de los elementos de
la red, administración del trayecto de regeneradores y monitoreo del
desempeño del enlace. Para esto el regenerador de sección de
regeneradores (RSOH), como lo muestra la tabla 4.2.
Bytes
Funciones
detección de Errores a través del chequeo de paridad BIP-8
B1
D1 a
E1
F1
D3
Canal de datos para la Administración del equipo de línea
Canal de habla para la sección de regeneradores
Identificación de la sección dañada en una cadena de secciones
de regeneradores
Tabla 4.2 Información a la que se puede acceder a través de los
regeneradores.
Como veremos posteriormente a todos los elementos de la red SDH,
en base a la trama de señal, les agregaron funciones procurando
obtener mayor confiabilidad y un mejor control de la red.
4.3 EQUIPO DE MULTIPLEXAJE Y TOPOLOGIAS EN LA RED
SDH.
Inicialmente la tecnología SDH se desplegó en las instalaciones
existentes reemplazando y actualizando las redes basadas en
sistemas PDH, y durante algún tiempo de tradición coexistieron estos
dos sistemas. Esta evolución de la red, considerada por el CCITT,
llevo a desarrollar elementos de red que acepten señales PDH.
Cada uno de los elementos de multiplexaje de la SDH esta asociado a
una topología especifica, de acuerdo a sus características. A
continuación se describirán los diferentes elementos, sus funciones y
las topologías a las que dan origen.
4.3.1 MULTIPLEX TERMINAL DE LINEA (LTM).
Su uso principal es como interfaz para ingresar las señales PDH (2,
34, 140 Mb/s) a la red SDH (STM-N) además de multiplexar las
señales de SDH de bajo orden hacia una tributaria Sincrona de mayor
orden (STM-4) ò 16).
Este equipo nos proporciona acceso a diferentes informaciones dentro
del encabezado de sección de múltiplex (MSOH). Como se observa en
la siguiente Tabla:
Bytes
Funciones
Detección de errores a través del chequeo de
paridad BIP-24
B2
D4
a D12 Canal de Datos para la Administración del equipo
multiplexor
E2
Canal de Habla para la selección de múltiplex
K1 y K2
Señalización de protección para la sección de
múltiplex
S1
M1
Z1 y Z2
Estado de la Sincronización
Transferencia de la cuenta los errores de bloqueo
del extremo distante
Uso futuro
Tabla 4.3 Información a la que se puede acceder a través de un LTM.
La administración de estos datos y otros que veremos en otros
elementos se llevara a cabo a través de un sistema de gestión,
Como opción los LTM`s pueden contar con una interface de
transmisión secundaria la cual se utilizara para la conmutación de
protección interna 1 + 1.
La representación grafica de este elemento la podemos ver en la
figura 4.2.
2.34 ò 140 Mb/s ò STM-1
STM-n (n= 4 ò 16)
Conmutación de
Protección 1+1
Fig. 4.2 Multiplexor Terminal de línea.
TOPOLOGIA PUNTO A PUNTO
Esta topología esta formada por un enlace fijo entre dos puntos establecidos, en
los cuales se tiene el equipo multiplexaje.
La tecnología PDH utiliza esta configuración para su funcionamiento, para iniciar el
despliegue de la SDH con poca o ninguna modificación de la infraestructura
existente se usan los LTM`s como se muestra en la Fig. 4.3.
De esta manera los LTM`s se convierten los sucesores naturales de los sistemas
de línea de 140 Mb/s y de 565 Mb/s que actualmente se desplieguen en las redes
centrales basadas en PDH. En las nuevas instalaciones estos sistemas PDH se
están reemplazando por sistemas STM-4 y STM-16.
En la figura 4.3 podemos ver la representación grafica de esta topología.
TRAYECTORIA PRIMARIA
Tributaria de orden
Tributaria de orden
STM -n
(N = 4 Ò 16)
TRAYECTORIA DE RESPALDO
Fig. 4.3 Topología punto a punto
4.4.2 MULTIPLEXOR DE INSERCION-EXTRACCION (ADM)
Dentro de la tecnología SDH el ADM (add Drop Múltiplex) es el elemento que
presenta varias características muy atractivas, pues con este podemos elaborar
configuraciones que dentro del PDH resultaban costosas y complicadas, como es
extraer e insertar información de bajo orden en una tributaria Sincrona de alto
orden sin la necesidad de demultiplexarla completamente.
Se puede decir que el ADM es un LTM con una interfaz de transmisión
secundaria, la cual en lugar de utilizarse como protección interna (configuración
1+1), se usa para manejar las informaciones Este-Oeste.
Pero la característica única de este elemento es la extracción e inserción de
información de la tribtaria que pasa por él. Como vimos en capítulos anteriores, la
señal SDH incluye dentro de la trama STM-N información que permite localizar
inclusive señales de 2Mb/s, las cuales llevan los datos de su destino dentro de
encabezados en el POH. El ADM se encarga de procesar los encabezados y
encontrar las diferentes señales que se van a quedar en ese lugar para extraerla
de la trama STM-N, e insertar a esta señal Sincrona datos que serán
transportados a diferentes localidades dejando intacta la información que no se
extraerá en ese lugar. Todo este proceso se realiza por medio de software,
evitando la implementación de bancos múltiplex espalda con espalda como se
hacia con la tecnología PDH.
Para llevar a cabo las funciones antes descritas, este elemento tiene acceso a
diferentes informaciones dentro del encabezado de sección de múltiplex (MSOH),
como se observa en la siguiente tabla:
Tabla 4.4 Información que accesa un ADM.
En la figura 4.4 se muestra la implementación de la función de inserción extracción
en PDH. Lo cual nos permite establecer una de las ventajas de la SDH sobre la
PDH, ya que esta función ahora la podemos realizar con un solo elemento.
Figura 4.4 Extracción e Inserción Plesiocrona.
Con la introducción en la red del ADM obtenemos la reducción en la cantidad de
equipo de multiplexaje utilizado y esto se refleja en diferentes rubros como son:
menor espacio ocupado, ahorro de energía y simplicidad en el mantenimiento
En la Figura 4.5 podemos ver la representación grafica del ADM.
STM-n
STM-n
Figura 4.5 Multiplexor de inserción-Extracción.
TOPOLOGIA DE ANILLO
La implantación del ADM en la red agrega una nueva dimensión en su diseño, pues al
simplificar el proceso de inserción extracción permite la creación de anillos de SDH.
Esta topología aprovecha algunas de las características sobresalientes de la SDH, al utilizar
los encabezados transportados en la trama STM-N proporcionando mayor flexibilidad a la
distribución del ancho de banda para los diferentes usuarios así como protección en la red.
La protección de la red se obtiene al formar anillos bidireccionales en los cuales si ocurre
un desvanecimiento de la señal o un corte en el medio de transmisión, se reenruta la
información en el sentido opuesto permitiéndole llegar así a su destino.
Se deben hacer consideraciones especiales en el dimensionamiento de los medios de
transmisión pues las señales reenrutadas deben tener el espacio adecuado para poder
circular en el momento en que ocurra una falla.
El uso principal de la topología de anillos se encuentra en la red de acceso local.
La fig. 4.6 se encuentra la representación grafica de la topología de anillos.
2 Mb/s
2 Mb/s
2 Mb/s
2 Mb/s
34 Mb/s
34 Mb/s
Figura 4.6 Topología de Anillos
4.3.3 TRANSCONECTOR DIGITAL SÍNCRONO
(SDXC)
El SDXC (Synchronous Digital Cross Conector) es un dispositivo que permite seleccionar
y reenrutar, por medio de un programa almacenado, uno o más canales de orden inferior
pertenecientes a la tributaria transmitida. Lo cual proporciona diversidad en los medios de
transmisión a través de los cuales se llevará la información.
El SDXC está formado por LTM’s ó ADM’s y por una matriz de transconexión, en donde
primero se extraen las señales, a través del demultiplexaje SDH, que serán reenrutadas y
posteriormente se llevan a la matriz, la cual proporciona los puntos de acceso a otras
tributarias SDH que viajan sobre medios de transmisión diferentes a la trayectoria original.
Las señales así transconectadas son integradas a estas tributarias a través del multiplexaje
SDH.
La función obtenida de esta manera se puede aprovechar para proporcionar protección a las
señales prioritarias al transconectar la misma señal a dos tributarias que tengan al mismo
destino pero por trayectorias diferentes ó crear una malla en donde transiten señales de alto
orden y a través de estos elementos las señales de bajo orden sean admitidas a esta malla.
Estos dispositivos se clasifican en términos de su interfaz de línea y el nivel de
conmutación.
SDXC m/n
m= nivel de interfaz de línea (1 a 4)
n= nivel de conmutación (0 a 4)
donde: m debe ser mayor o igual a n
Los niveles se refieren al orden de la señal:
0=64 Kb/s
1=2 Mb/s
2=8 Mb/s
3=34 Mb/s
4=140 Mb/s ó STM-1
Por ejemplo:
SDXC 4/4
Interfaces de línea STM-1
Conmuta en nivel de STM-1
SDXC 1/0
Interfaces de 2 Mb/s
Conmuta en nivel de 64 Kb/s
SDXC 4/1
Interfaces STM-1
Conmuta en nivel de 2 Mb/s
La representación del SDXC la tenemos en la figura 4.7
STM-1
STM-1
STM-1
STM-1
STM-1
STM-1
STM-1
STM-1
Figura 4.7 Transconector Digital Sincrono
TOPOLOGIA DE MALLAS
Como ya lo mencionamos esta topología proporcionara diversidad en los medios de
transmisión a través de los cuales se llevara la información. Esta función se puede utilizar
para brindar protección por medio de rutas alternativas en caso de que algunos enlaces
tuvieran daño.
STM-N
STM-N
STM-N
SDXC
SDXC
SDXC
SDXC
STM-N
Figura 4.8 Topología de Mallas
4.4 TOPOLOGIA FINAL
Conforme se adelante en al implantación de la SDH se podrán contar con las diferentes topologías antes mencionadas. Esto nos llevara a una
configuración en donde habrá una topología malla como núcleo de la red de larga distancia y topologías de anillos que permitirán el acceso a la red
tanto local como de larga distancia, logrando con esto obtener el máximo rendimiento y la mayor flexibilidad en la red SDH.
Acceso
A la red
Acceso
A la red
Acceso
A la red
Fig. 4.9 Topología Final
Jerarquía Digital Síncrona - SDH
4.5 PROTECCION Y RESTAURACIÓN
Como se mencionó anteriormente, en el diseño de la SDH se implementaron funciones
nuevas las cuales proporcionen eficiencia y confiabilidad.
Dentro de estas se encuentran las funciones de protección y restauración, que son usadas
para incrementar la disponibilidad de la red de transporte, lo cual se logra mediante la
sustitución de los elementos dañados o degradados.
4.5.1 PROTECCIÓN
Esta función se encarga de proteger la información transmitida mediante el uso de la
capacidad entre nodos predefinida, o sea por medios de transmisión diferente. En la
topología mas simple se tiene un trayecto de protección dedicada por cada entidad de
trabajo (1+1), el que entrará en funcionamiento la vía principal (1) se encuentre en
condiciones no aptas para prestar servicio, entonces la vía alterna (+1) tomará su lugar para
realizar la transmisión. Para lograr que esta función tenga un mayor efecto, los medios de
transmisión, principal y de protección, deben estar totalmente independizados. En
arquitecturas complejas tendrán un número m de entidades de protección compartidas entre
un número n de entidades de trabajo.
4.5.2 RESTAURACIÓN
Esta función hace uso de cualquier capacidad disponible entre nodos. En general los
algoritmos usados para la restauración involucran reenrutamiento. En este caso cierto
porcentaje de la capacidad de la red estará reservada para reenrutar el tráfico.
Existen dos tipos de arquitectura de protección:
Protección de Trayecto, en la cual una condición de falla en un nivel inicia un proceso de
reconfiguración dentro del mismo nivel, pudiendo proteger situaciones como son:




Fallas en el nivel servidor (mediante monitoreo AIS o detección de señal SSF
Server Signal Fail)
Excesivos errores a nivel de bit (mediante monitoreo del BIP)
Conexiones equivocadas (mediante monitoreo de identificación de trayecto)
Arreglos equivocados de la carga de información (mediante monitoreo de etiquetas
de señal de trayecto)
El proceso de sustitución de trayectos está modelado mediante la introducción de un
subnivel de protección. Para modelar la conmutación entre las conexiones de trabajo y
de protección se hace uso de una matriz de protección. El resultado de el monitoreo de
80
Jerarquía Digital Síncrona - SDH
los trayectos es proporcionado a esta matriz mediante una función de falla de señal de
trayecto (TSF).
La función de adaptación y protección proporciona acceso hacia un canal de
conmutación automática o APS (Automatic Protection Swicht). Esto permite la
conmutación entre las funciones de desconexión de las matrices de protección, entre el
emisor y el punto remoto.
Puntos de Conexión
Puntos de Conexión
Canal de APS
Matriz de
Protección
Matriz de
Protección
Ruta 1
Ruta 2
Fig. 4.10 Modelo genérico de protección de Trayecto (protección 1+1)
Protección de conexión de subred, en este caso una condición de falla en el nivel inicia
la conmutación de reconfiguración en el nivel cliente. Esta protección solamente
protege contra fallas del servidor. El nivel servidor lleva a cabo el proceso de detección
de fallas y envía la información al cliente mediante la señal de falla de señal de servidor
(SSF).
La información de estado del trayecto en el nivel servidor es proporcionada a la matriz
mediante la función de falla de señal de servidor.
81
Jerarquía Digital Síncrona - SDH
CAPITULO 5
SINCRONIZACIÓN
Las redes de transporte de datos actuales admiten gran variedad de
conexiones, en las cuales es necesario controlar las posibles
degradaciones que sufre las señales digitales en su transmisión y en
su conmutación, ya que en caso contrario se pueden presentar errores
y deslizamientos que ponen en riesgo la prestación del servicio.
Los errores y deslizamientos en una red digital son el resultado de un
desajuste en los procesos de sincronización asociados a la
transmisión o conmutación de la señal y se traducen en pérdidas de
transmisión en las secuencias de bits, sin que se pueda controlar su
magnitud ni el instante en que ocurren.
La tecnología PDH se encarga de solucionar estos problemas sobre la
base de memorias elásticas, las cuales permiten añadir bits de relleno
cuando la señal no esta correctamente sincronizada.
La esencia de la tecnología SDH reside en la operación de manera
síncrona. Una red digital se considera síncrona si :
Los instantes en que se presentan los cambios de estado lógico
sucesivos de la señal digital, tienen la misma cadencia media a lo
largo de toda la cadena de conmutación-transmisión.
Para que el equipo SDH opere de manera síncrona dentro del dominio
del operador, requiere una distribución adecuada de las señales de
temporización entre los relojes de los elementos de la red y de esta
82
Jerarquía Digital Síncrona - SDH
manera evitar el proceso de apuntadores (compensación de los
deslizamientos en la SDH), cuando a red se encuentra en condiciones
normales de operación.
Cada elemento de la SDH cuenta con un reloj interno para su
funcionamiento que se denomina reloj de nodo. Este reloj tendrá
diferentes comportamientos, de acuerdo al estado que presente la red
de sincronía, y en forma general consideramos dos.
MODO DE SEGUIMIENTO RÁPIDO.
Modo de operación de un reloj en el cual éste sigue una referencia
externa u emplea constantes de tiempo que se alterarán rápidamente
la frecuencia del oscilador local en concordancia con la sincronía de la
frecuencia
de
referencia.
Este
funcionamiento
es
el
que
consideraremos normal dentro de los elementos de la SDH.
MODO DE RETENCIÓN (HOLDOVER).
Condición de operación de un reloj subordinado, en el cual su
oscilador local no está siguiendo una referencia externa de
sincronización, pero está usando una técnica de almacenamiento que
permite mantener exactitud con respecto a la última comparación de
fase conocida con respecto a una referencia de sincronización
externa. Este caso se presenta cuando el elemento ha perdido
momentáneamente el contacto con la red de sincronización, en esta
situación podrá tomar referencia de la misma señal STM-N, con lo cual
puede seguir trabajando en el modo de seguimiento rápido.
83
Jerarquía Digital Síncrona - SDH
5.1 MÉTODOS DE SINCRONIZACIÓN.
Existen dos métodos fundamentales para sincronizar relojes nodales,
su clasificación está basada en la forma que se distribuyen las señales
de sincronización y el modo de interactuar con los osciladores locales
de los elementos de la red. A continuación mencionaremos en forma
general estos métodos.
5.1.1 SINCRONIZACIÓN MUTUA.
Funciona mediante varias fuentes de reloj con la misma frecuencia
nominal entrelazadas mediante enlaces de sincronía. Todas las
señales de reloj son combinadas en un circuito de regulación que se
encuentra dentro de cada uno de los elementos de la red, de este
circuito obtenemos una frecuencia promedio que permanecerá estable
aún en caso de falla de algunos osciladores individuales.
84
Jerarquía Digital Síncrona - SDH
Fig. 5.1 Configuración de los enlaces de sincronía en la sincronización mutua.
5.1.2 SINCRONÍA MAESTRO-ESCLAVO.
La sincronía maestro- esclavo se caracteriza por utilizar una jerarquía
de relojes, los cuales tomarán referencia de su nivel inmediato
superior. El nivel más alto corresponderá al reloj con la mayor
precisión disponible (PRC Primary Reference Clock), este enviará
señales de temporización a los de segundo nivel que tomarán esta
referencia para sincronizar sus osciladores locales y así en forma
sucesiva hasta llegar a los niveles inferiores.
La CCITT (ITU-T) optó por el uso de la sincronización maestro-esclavo
en la SDH debido a la facilidad en su implementación y el ahorro en
los enlaces de sincronía.
Para la distribución de las señales de reloj entre los diferentes niveles
jerárquicos se crea una red de distribución que normalmente utiliza la
infraestructura de la misma red de transporte.
85
Jerarquía Digital Síncrona - SDH
Fig. 5.2 Configuración de los enlaces de sincronía en la sincronización maestroesclavo.
5.2 TOPOLOGÍAS EN LA RED DE SINCRONIZACIÓN DE LA SDH.
Para llevar la red de sincronía hacia los elementos de la red SDH por
el método maestro-esclavo, en la SDH se utilizan dos topologías:
5.2.1 TOPOLOGÍA DE ÁRBOL.
En esta topología los relojes de mayor jerarquía proporcionan señales
de referencia a los relojes de menor jerarquía, los cuales solamente
aceptan la señal de temporización de relojes de un nivel jerárquico
igual ó mayor consiguiendo de esta manera la sincronización de la red.
La figura 5.3 nos muestra un diagrama de esta topología.
Fig. 5.3 Topología de árbol.
5.2.2 TOPOLOGÍA ESTRELLA .
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Jerarquía Digital Síncrona - SDH
Los elementos de la red de transmisión toman la señal de sincronía
del nodo con el nivel jerárquico más alto al que tengan acceso. Si este
nodo distribuye su señal a varios elementos se forma una topología de
estrella, en la que todos los elementos conectados a este nodo
recibirán la misma señal de sincronía permitiéndoles estar en sincronía
con el resto de la red.
En la figura 5.4 se muestra el diagrama de esta topología.
Fig.5.4 Topología de estrella.
5.3 REQUERIMIENTOS DEL RELOJ.
Las recomendaciones G.811, G.812 y G.81s de la CCITT (ITU-T),
describen las características que deben cumplir los relojes que utiliza
la SDH. La G.811 describe la PRC, la G.812 describe a los relojes
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Jerarquía Digital Síncrona - SDH
esclavo y la G.81es una recomendación preliminar que especifica los
relojes en los elementos de la SDH.
Los relojes están ordenados en una jerarquía que está en función a
sus niveles relativos de funcionamiento, se tienen relojes de clase 1, 2,
3 y 4. Considerando clase 1 como el reloj de más alta calidad y el reloj
de clase 4 como el de más baja calidad.
La calidad de un reloj deberá medirse en términos de su exactitud con
respecto al tiempo. Esta exactitud se refiere al funcionamiento del reloj
cuando no recibe referencia de entrada. El Tiempo Universal
Coordinado (UTC Universal Time Coordinated) es la referencia de
tiempo que se utiliza para comparar la exactitud de los relojes que se
utilizan en la SDH. En la tabla 5.1 observamos la clase de cada reloj y
el valor de exactitud mínima que debe cumplí al compararlo con el
UTC.
Exactitud
Nivel de Reloj
mínima
Clase 1
1x10-11
Clase 2
3.4x10-9
Clase 3
1.6x10-8
Clase 4
4.6x10-6
Tabla 5.1 Jerarquización de relojes sobre la base de su exactitud mínima.
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