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SDH

Principios básicos SDH

En 1988, el CCITT, basado en la primera parte de la norma SONET, elaboró la llamada SDH (Synchronous Digital Hierarchy, Jerarquía Digital Sincrónica) con el mismo principio de multiplexado sincrónico y capacidad de reserva.

La primera jerarquía de velocidad sincrónica fue definida como STM-1 (Synchronous Transport Module, Módulo de Transporte Sincrónico) de 155.520 Mb/s. Este valor coincide con el triple de STS-1 de la red SONET (3 x 51.84 Mb/s = 155.52 Mb/s).

Los siguientes niveles se obtienen como N x STM-1, habiendo definido el CCITT el 4 x STM-1 = 622.08 Mb/s y 16 x STM-1 = 2488.32 Mb/s (aproximadamente 2.5 Gb/s)7, encontrándose en discusión sistemas STM-8 , STM-12 y STM-64 (10 Gbits/s).

Todas las señales tributarias, de cualquier jerarquía y origen, deben poder acomodarse a la estructura sincrónica del STM-1.

¿Por qué surge SDH?

Necesidad operadores:

- Ancho de banda

- Facilidad de multiplexación

- Calidad y control sobre la red (O&M)

Desarrollo de las comunicaciones por F.O.

Evolución: PDH - SDH

Fundamentos redes SDH

SDH: Synchronous Digital Hierarchy (Jerarquía Digital Sincrónica) es:

• Un estándar internacional para redes ópticas de telecomunicaciones de alta capacidad.

• Un sistema de transporte digital sincrónico diseñado para proveer una infraestructura más sencilla, económica y flexible para redes de telecomunicaciones.

La Jerarquía Digital Síncrona (SDH) (Synchronous Digital Hierarchy) es un conjunto de protocolos de transmisión de datos. Se puede considerar como la revolución de los sistemas de transmisión, como consecuencia de la utilización de la fibra óptica como medio de transmisión, así como de la necesidad de sistemas más flexibles y que soporten anchos de banda elevados. La jerarquía SDH se desarrolló en EE. UU. bajo el nombre de SONET o ANSI T1X1 y posteriormente el CCITT (Hoy UIT-T) en 1989 publicó una serie de recomendaciones donde quedaba definida con el nombre de SDH. La trama básica de SDH es el STM-1 (Synchronous Transport Module level 1), con una velocidad de 155 Mbps.

Uno de los objetivos de esta jerarquía estaba en el proceso de adaptación del sistema PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy), ya que el nuevo sistema jerárquico se implantaría paulatinamente y debía convivir con la jerarquía plesiócrona instalada. Ésta es la razón por la que la ITU-T normalizó el proceso de transportar las antiguas tramas en la nueva. La trama básica de SDH es el STM-1 (Synchronous Transport Module level 1), con una velocidad de 155 Mbit/s.

Cada trama va encapsulada en un tipo especial de estructura denominado contenedor. Una vez encapsulados se añaden cabeceras de control que identifican el contenido de la estructura (el contenedor) y el conjunto, después de un proceso de multiplexación, se integra dentro de la estructura STM-1. Los niveles superiores se forman a partir de multiplexar a nivel de byte varias estructuras STM-1, dando lugar a los niveles STM-4,STM-16 y STM-64.garra

Características de SDH

Altas tasa de transmisión

Potentes capacidades de multiplexación

Duración de la trama uniforme (125 microsegundos), es decir, la trama se repite 8000 veces por segundo

Utilización de punteros para identificar las tramas de los tributarios para adaptación de velocidad (justificación)

Canales de servicio y supervisión de gran capacidad

Aplicaciones SDH

Los sistemas SDH pueden utilizarse:

- en las redes actuales, como sistemas de transmisión, en lugar de los sistemas plesiócronos, sin cambio de la arquitectura de las redes

- en las futuras redes troncales síncronas en forma de anillos o barras (buses)

- en las futuras redes de acceso, ofreciendo servicios de alta velocidad y banda ancha (p. ej., en aplicaciones de transmisión de video y LAN/MAN/WAN)

Sincronización en SDH

Para la sincronización en SDH se toman en cuenta las normas G.803 (Arquitectura de redes de transporte basadas en la jerarquía digital síncrona) y G.811 (Características de temporización de los relojes de referencia primarios) entre otras como la G.822, G.812, etc. Sincronizar se refiere a que dos o más elementos, eventos u operaciones sean programados para que ocurran en un momento predefinido de tiempo o lugar. En ingeniería electrónica, en lógica digital y en transferencia de datos, la sincronización implica que el dispositivo utiliza una señal de reloj.

Jerarquía de Multiplexación SDH

Protección de la sección multiplex SDH

Los eventos de fallos se detectan mediante la función de terminación de sección múltiplex (MST, Multiplex Section Termination) y la reconfiguración utiliza las funciones de conmutación de protección que se encuentran en la subcapa de protección de sección múltiplex. La reconfiguración resultante puede contemplar la conmutación de protección en elementos múltiples de la red SDH. La coordinación de esta conmutación en elementos múltiples de la red SDH se realiza mediante un protocolo de conmutación automática de protección (APS, Automatic Protection Switching).

Arquitectura red SDH

Path: conexión lógica entre los puntos donde se ensamblan/desensamblan la trama SDH . Existe un overhead asociado a este path (path overhead: POH) cuya función es el monitoreo de extremo a extremo
Path-Terminating Equipment (PTE): Equipos que mux/demux los VC-N
Genera el POH de las señales (no SDH) en el punto de ingreso a la red

Multiplex Section -> path entre multiplexores. Medio de transmisión + equipos necesarios para transportar información entre dos equipos consecutivos.

Multiplex Section-Terminating Equipment (MSTE) Origina o termina la señal STM-N . Genera/elimina el MSOH

Regenerator Section -> path entre dos regeneradores consecutivos o un regenerados y un equipo.

Regenerator Section-Terminating Equipment (RSTE) Regenera la señal en función de la distancia. Genera/elimina el RSOH

Capa Física: Transporte de bits/pulsos de luz en el medio de transmisión

Arquitectura de las redes de transporte basada en SDH

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

Transporte de la información entre 2 puntos de forma eficiente y segura.

Gestión total de los servicios (Configuración, mantenimiento, evaluación de la performance, etc.).

Una red de transporte basada en la tecnología SDH puede descomponerse en redes de capa de transporte independientes con una asociación cliente servidor.

Las capas de circuitos son las portadoras del servicio.

Las capas de trayecto brindan la conexión entre nodos de red.

Las capas de transmisión brindan soporte físico.

La arquitectura de la red de transporte estaba basada en los conceptos de estratificación y subdivisión dentro de cada capa.

La arquitectura de las redes SDH está definida por la Recomendación G.803, en esta recomendación se define un modelo tridimensional.

La capa de red son un conjunto de puntos de acceso similares y que pueden estar asociados para transferir información.

La función de adaptación es el proceso mediante el cual se adapta una información de capa para ser transportada por la red de la capa servidora. La adaptación intercapas cuenta con los siguientes procesos:
Codificación, Modificación de la velocidad, Alineación ,Justificación ,Multiplexación

Anillos de protección SDH

MS-SP Ring (Multiplex Section-Shared Protection Ring):

Se emplea solo la mitad de la capacidad en cada sección de multiplexación para cursar tráfico. Máximo 16 nodos. Distancia máxima total de la estructura de 1200 Km. Tiempos de conmutación inferiores a 50ms.

Ante un fallo:

– Los Nodos adyacentes detectan el fallo realizan una operación de Bridge&Switch.

– El resto de nodos realizan una operación de Full Pass-Through.

– En situación de conmutación el tráfico circula siempre pasando por todos los nodos del anillo MS-SPRING.

Aspectos de gestión de los elementos de red de transporte en SDH

Las redes SDH actuales están construidas, básicamente, a partir de cuatro tipos distintos de equipos o elementos de red (ITU-T G.782): Regeneradores, Multiplexores Terminales, Multiplexores de Inserción y Extracción, y Distribuidores Multiplexores. Estos equipos pueden soportar una gran variedad de configuraciones en la red, incluso, un mismo equipo puede funcionar indistintamente en diversos modos, dependiendo de la funcionalidad requerida en el nodo donde se ubica. En la Figura 6 se muestra un diagrama de bloques de un elemento SDH genérico, sin considerar amplificadores o boosters opcionales.

Ventajas y desventajas SDH

Ventajas
Menos interfaces de transmisión

Menor cantidad de pasos de multiplexación

Canales de operación y mantenimiento (O&M) integrados

Realización de redes flexibles con el uso de ADMs y DCXs (add & drop multiplexers y digital cross-connects)

Compatibilidad entre equipos de diferentes marcas

Reducción del costo de los equipos

Desventajas

La planificación de redes es totalmente distinta

La sincronización requiere consideraciones especiales

Es preciso disponer de una estrategia de evolución de PDH a SDH

La capacidad del STM-1 es mayor que la necesaria (mucho overhead), el overhead es aún mayor a velocidades más elevadas

Equipos SDH

TransXpress SMA1K (ADM Compacto STM-1 4/1)

Satisface la demanda actual de bandas ancha y angosta o de servicios orientados a paquetes. Las interfaces

Ethernet permiten al operador conectar fácilmente y a un buen costo redes de datos orientadas a paquetes sin necesidad de equipo adicional.

Provee una forma altamente eficiente en cuanto a costos se refiere para permitir a las líneas de abonado conectarse con las redes LAN, así como otros servicios corporativos.

Para mantener bajos costos de inversión en áreas de baja densidad, las soluciones de conmutación remotas pueden emplearse. Grupos de suscriptores a largas distancias del conmutador de la oficina central son conectadas a través de unidades de línea digital remotas instaladas en gabinetes los cuales sirven a cientos de de suscriptores distintos y pueden ser interconectados al nodo central de conmutación de la red a través de un enlace STM-1 proporcionado por el SMA1K.

En los medios celulares, el SMA1K puede interconectar a los controladores de estaciónes base a los centros de conmutación móviles.

Características:

- Multiplexor síncrono ultracompacto para aplicaciones terminales o de inserción/extracción en redes SDH.

- Capaz de insertar/extraer 2,34,45 Mbps o señales 10/100BaseT.

- Soporta múltiples topologías (anillo, malla y estrella).

- Puertos Ethernet 10/100BaseT y puertos de 45 Mbps para conexión entre redes LAN-WAN y SONET.

- Interfaces eléctricas u ópticas para distancias largas y cortas con acceso a 21x2 Mbps con tarjetas hijas opcionales con puertos de 42x2 Mbps, 1x34 Mbps, 1x45 Mbps o 2x10/100BaseT.

- Conmutador totalmente no bloqueante VC-12/3 para cross conexión unidireccional, bidireccional o de difusión con capacidad de inserción/extracción sobre un nivel de 2 Mbps.

- Tarjeta de protección para los módulos de gestión de tráfico PDH y SDH, combinadas con características de protección MSP y SNC/P

- Sincronización externa, EOW, canal de datos de usuario, estilo BW7R y alarmas de usuario externas.

TransXpress SMA1K - CP (ADM-Customer Premises STM-1)

Multiplexor STM-1 de nueva generación, compactos y rentables, optimizados para ofrecer hasta un número medio de servicios de 2 Mbps y superiores (34/45 Mbps y 10/100BaseT) a clientes residenciales y comerciales, incluyendo oficinas, parques industriales e Internet POP's. El alto nivel de integración empleado permite la implementación total de un multiplexor terminal o add/drop mediante una sola unidad del tamaño de una laptop.

Las interfaces Ethernet permiten al operador conectar fácilmente y a un buen costo redes de datos orientadas a paquetes sin necesidad de equipo adicional.

Posee interfaces ópticas aplicables para todas distancias.

Es una manera muy económica de permitir a las líneas de servicios interconectar redes LAN y proveer otros servicios (voz y video).

Características:

-Multiplexor de una sola placa con interfaces de línea ópticas y eléctricas.

-Tiene un tipo universal de soporte de elemento de red en cualquier lugar de señales de 2 Mbps a 10/100BaseT sobre topologías de estrella, bus y anillo.

-Puertos Ethernet 10/100BaseT y puertos de 45 Mbps para conexión entre redes LAN-WAN y SONET.

-Cross conectividad línea a línea a niveles VC-12, VC-3 y VC-4 (Terminación de red a un nivel de funcionalidad STM-1)

-Interfaces para tributaria: 12x2Mbps con opción de una tarjeta hija con puertos 1x34/45 Mbps o 2x10/100BaseT

-Características de protección para tráfico: 1+1 MSP, SNCP

-BW7R, alarmas externas de usuario, sincronización externa, canales de datos de usuario V.11

-Su diseño permite montarlo en un gabinete, en la pared o en su escritorio.

-Alimentación de potencia AC y DC con batería de respaldo.

TransXpress SMA16 (ADM STM-16) Series 4

El multiplexor síncrono SMA16 es idealmente ajustable para usos de larga distancia y regionales, y crecientemente para acceso de red directo en ciudades y zonas conurbadas.

Puede ser usado como una manera franca de crear conexiones punto a punto o en topologías en cadena, anillo y malla configurable como multiplexor terminal o add/drop. Puede también actuar como un cross conector local alcanzando todas las distancias requeridas.

El SMA16 provee varios beneficios como el mínimo esfuerzo de planeación debido al acceso no restringido a través del alto desempeño de la matriz de conmutación, costos de instalación y operación decrementados.

Características:

-Alto desempeño de conmutación no bloqueante, permitiendo la conexión de varios tipos de tráfico en combinaciones línea a línea, tributaria a línea y tributaria a tributaria.

-Interfaces ópticas aplicables a todos los rangos de distancias apoyadas por pre-amplificadores y boosters.

-FEC proporciona calidad de tráfico.

-Interfaces MS-SPRing (BSHR) para STM-16 del lado del abonado.

-Protección 1+1 para interfaces ópticas STM-16, STM-4 y STM-1

-Diseño compacto con capacidad de hasta 252x2 Mbps.

-Habilita el multiplexaje de señales tributarias PDH y SDH en tasas de bits superiores hasta de nivel STM-16

-Matriz de conmutación no bloqueante con capacidad VC-4, VC-3, VC-2, VC-12 y 64xSTM-1 para conexiones bidireccionales, de difusión y accesos separados.

-Interfaces para tributaria óptica STM-4/1 y eléctrica de 140/45/34/2 Mb/s

-Esquemas de protección: 1+1 MSP, SNCP, 2F/2x2F BSHR, drop & continue, Protección de tarjeta 1: N